Fc融合蛋白是指利用基因工程等技术将某种具有生物活性的功能蛋白分子与免疫球蛋白(IgG、IgA 等)的 Fc片段融合而产生的新型重组蛋白。其不仅保留了功能蛋白分子的生物学活性,还具有一些抗体的性质,如通过结合相关Fc受体延长半衰期和引发抗体依赖细胞介导的细胞毒性效应等,在疾病的诊断与治疗方面有重要的意义。

Fc融合蛋白分类

根据是否需要发挥Fc段结合FcγR来介导抗体依赖细胞介导的细胞毒性(antibody-dependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC)或结合补体C1q来介导补体依赖的细胞毒性(complement-dependent cytotoxicity, CDC)等的生物学活性,可将Fc融合蛋白分为溶细胞性(cyto-lytic)和非溶细胞性(non-lytic)

1.溶细胞性融合蛋白

由功能性蛋白与天然或活性提高的Fc片段融合而成。不仅具有功能蛋白的生物学活性和长效血浆半衰期,并且保留 Fc 段介导 ADCC及CDC效应的能力,可以靶向杀伤功能蛋白受体阳性细胞。

2.非溶细胞性融合蛋白

由功能性蛋白与活性降低的Fc片段融合,通过对Fc片段上补体受体结合域或糖基化模式的突变改造,调节Fc与相关受体的结合亲和力,降低或消除ADCC和CDC效应,只保留功能蛋白的生物学活性和 Fc 段长效体内半衰期,而不产生细胞毒性。

Fc片段结合FcR发挥的生物学功能

(1)结合免疫细胞表面的激活性或抑制性受体,正向或负向调节免疫反应。激活性受体(如FcγR Ⅱ A等)的胞浆区含有免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM),而抑制性受体(如FcγRⅡB等)胞浆区则含有抑制性基序(ITIM),分别起到活化和抑制免疫效应的作用。

(2)作为免疫复合物一部分,协助免疫细胞摄取抗原。如FcγR介导的抗原摄取能够加强树突状细胞递呈抗原和激活CD4+和CD8+T细胞的能力。

(3)参与免疫球蛋白的运输,如IgG与FcRn的结合。

Fc蛋白的应用

在临床方面

(1)大部分 Fc 融合蛋白药物的作用机制为受体与配体之间的相互作用,同时辅以 Fc 片段的多种生物学功能。截止 2014年 9 月,已有 9 种人 IgG-Fc 融合蛋白药物经美国食品及药品监督管理局(FDA)批准临床使用。

(2)Fc 融合蛋白也可以作为一种新型疫苗形式,将病原体的部分抗原肽与 IgG-Fc 片段进行融合,诱导机体产生抗原特异性免疫应答。研究表明,HIV-1 Gag p24、gp120 V3 以及流感病毒 HA 胞外域与小鼠 IgG2a-Fc 的融合疫苗,可提高小鼠抗原特异性体液免疫反应。

(3)Fc 融合蛋白较传统蛋白类药物具有多种新特性,在全世界范围内受到广泛关注。随着相关技术与理念的不断进步,Fc 融合蛋白在临床治疗、医学生物研究等领域必将发挥更大的作用。

在疫苗方面

(1) 疫苗设计的关键在于有效活化抗原递呈细胞(antigen presenting cell,APC),由于 APC 表面能够表达 FcR,所以抗原-Fc 融合蛋白能够作为抗原运载工具,借助Fc片段靶向结合 APC,缩短抗原在血浆中的游离时间,减少蛋白酶对抗原的降解,提高抗原半衰期,从而加强抗原的递呈。

(2) 转染抗原-Fc 基因的DC 细胞,不仅能够持续表达抗原-Fc 融合分子,产生较长效的免疫激活,还可以克服其他体外抗原刺激方法不可避免的问题,如抗原 MHC 复合物解离或细胞 MHC分子降解。
(3) 由于细胞内能够结合 Fc并影响免疫反应的受体蛋白如FcRL和 TRIM21等不断被发现,Fc融合蛋白类疫苗能结合的受体不仅仅局限于APC表面的FcR,应用前景也将大大扩展。

参考文献:

[1]戴鸣,赵昌林.可溶性Jagged1/Fc融合蛋白对CD4~+CD25~+T细胞分化的作用[J].细胞与分子免疫学杂志,2009,25(03):269-270+273.

[2]王婉如,高雪峰,杨军,梁凌宇,陈俏丽,蒋琳,毛晓燕.EDTA在重组Fc融合蛋白纯化工艺中的作用[J].广州化工,2018,46(01):110-113.