癌症治疗迎来“魔术贴”新武器！GlyTR双特异性蛋白精准杀癌，安全抗癌有新招

近日，加州大学欧文分校的Michael Demetriou团队在Cell发表了题为Safe immunosuppression-resistant pan-cancer immunotherapeutics by velcro-like density-dependent targeting of tumor-associated carbohydrate antigens的研究。研究团队提出了一种全新的广谱癌症免疫治疗策略，通过“Velcro-like”（魔术贴式）高亲和力靶向肿瘤相关碳水化合物抗原（TACA），实现了对多种癌症的高效杀伤，同时避免了传统免疫治疗中常见的“on-target, off-cancer”毒性问题，为目前缺乏有效靶点的实体瘤和血液肿瘤提供了新的治疗希望。

现如今，双特异性抗体和CAR-T细胞疗法在B细胞恶性肿瘤中表现出显著疗效，但其广泛应用受限于两个主要障碍：一是缺乏仅在癌细胞表面特异性表达的安全蛋白抗原；二是高亲和力抗体往往也会识别正常组织中低表达的抗原，导致严重毒性。与之相反，肿瘤相关碳水化合物抗原（TACA）作为最常见的癌症抗原之一，在癌细胞表面表达密度极高，是理想的靶点。然而，由于糖类抗原结构灵活、缺乏MHC提呈机制，传统抗体难以高效识别纯糖类抗原。

为解决这一难题，研究团队转向利用凝集素（lectin）作为识别模块，构建了GlyTR双特异性蛋白。GlyTR1采用植物凝集素L-PHA靶向β1,6GlcNAc分支N-糖链，而GlyTR2则使用人源CD301凝集素靶向Tn、sialyl-Tn、GD2、GM2和LacDiNAc等多种TACA。这两种蛋白的另一端均融合了抗CD3的单链抗体片段，用于招募并激活T细胞。其核心创新在于利用凝集素的多价结合特性，实现对高密度TACA的“魔术贴式”高亲和力结合，从而只杀伤高表达TACA的癌细胞，而忽略低表达的正常细胞。

在验证GlyTR1结合特性的实验中，研究团队通过尺寸排阻色谱和流式细胞术证实了二聚体GlyTR1的结构稳定性及其对β1,6分支糖链的特异性识别。如图D所示，GlyTR1与原发性T细胞的结合主要由抗CD3结构域主导，而L-PHA结构域的影响较小。相反，在Jurkat白血病T细胞中，阻断β1,6分支糖链可显著降低GlyTR1结合，表明其结合具有密度依赖性。此外，增加L-PHA结构域数量可提升结合亲和力，并显著增强对癌细胞的杀伤效力。值得注意的是，即使靶点表达量小幅下降，也会导致杀伤活性显著降低，凸显了密度阈值的关键作用。

图1. 通过优化的 GlyTR1 双特异性蛋白实现对 β1,6‑GlcNAc 分支 N‑糖链的密度依赖性靶向

GlyTR2的设计同样经过优化，采用刚性连接子和四个CD301结构域以增强结合稳定性。实验显示，GlyTR2能特异性识别Tn抗原，且其结合可被可溶性Tn或GalNAc阻断。在杀伤实验中，GlyTR2对高表达Tn的三阴性乳腺癌细胞表现出强效T细胞依赖性杀伤，并在共培养模型中激活T细胞。这些结果证实了GlyTR2靶向多种TACA的广谱潜力。

图2. 通过优化的 GlyTR2 双特异性蛋白实现对五种含 N‑乙酰半乳糖胺（TACA）的密度依赖性靶向

研究进一步评估了GlyTR蛋白的泛癌活性。流式细胞术分析显示，GlyTR1和GlyTR2能与多种实体瘤和血液肿瘤细胞结合，包括乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌、肺癌和白血病等。在结肠癌进展组织微阵列中，GlyTR1结合随疾病分期和转移程度增加而增强，与β1,6分支糖链在转移灶中高表达的特征一致。体外杀伤实验证实，两种GlyTR蛋白在纳摩尔浓度下即可有效诱导癌细胞死亡，且对正常细胞无显著毒性。

图3. GlyTR1与GlyTR2的靶点表达概况及广谱抗癌杀伤作用

在体内模型中，GlyTR蛋白同样表现出色。通过人源化NSG小鼠模型，研究团队发现GlyTR1和GlyTR2能特异性积累于肿瘤组织，并剂量依赖性地抑制胰腺癌、三阴性乳腺癌和卵巢癌的生长。在白血病模型中，GlyTR治疗一周后脾脏肿瘤负荷降低达90%。这些数据共同证明了GlyTR在复杂体内的抗肿瘤活性。

图4. GlyTR1与GlyTR2在异种人源化小鼠模型中诱导的肿瘤消退

尤为重要的是，GlyTR1能克服肿瘤微环境中的多种免疫抑制机制。如图A所示，L-PHA单独处理可增强异体T细胞杀伤，而GlyTR1通过结合β1,6分支糖链，有效逆转了免疫抑制性糖链对T细胞活性的抑制。在存在IL-10、TGF-β或调节性T细胞的条件下，GlyTR1杀伤活性未受显著影响。此外，在低氧环境或患者来源的肿瘤类器官中，GlyTR1仍能激活耗竭性T细胞并诱导癌细胞死亡。这一特性使其在免疫抑制性实体瘤中具有独特优势。

图5. GlyTR1克服肿瘤微环境中的多种免疫抑制机制

安全性是GlyTR平台的核心亮点。组织化学分析显示，L-PHA和GlyTR在正常组织中的结合主要局限于肠道刷状缘、肾小管和垂体等部位，但体内分布实验表明GlyTR蛋白未在这些组织积累。在PBMC人源化NSG小鼠的毒性评估中，GlyTR治疗未导致体重下降、器官损伤或血液学指标异常。长期观察也未发现T细胞过度激活或细胞因子释放综合征，进一步支持其临床转化潜力。

图6. GlyTR1与GlyTR2对具有人源化靶点密度的小鼠器官无毒性

该研究不仅验证了基于凝集素的TACA靶向策略在广谱抗癌治疗中的可行性，也为开发下一代“现货型”免疫治疗产品提供了新思路。通过聚焦于高密度表达的糖类抗原，GlyTR平台有望克服当前免疫治疗在靶点选择、毒性控制和免疫抑制微环境等方面的多重障碍。目前，GlyTR1已进入GMP制备阶段，并计划开展针对难治性实体瘤的I期临床试验，为更多癌症患者带来希望。

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