Beacon|浙大一院与美国希望之城医学中心报道IL1RAP-TCE抗体可有效清除AML白血病干细胞

浙江大学医学院附属第一医院血液科白血病团队金洁教授、张仪老师与美国希望之城国家医学中心的学者们在Journal of Hematology & Oncology（IF=29.5）杂志在线发表了题为“IL1RAP-specific T cell Engager Depletes Acute Myeloid Leukemia Stem Cells”的研究论文，介绍了自主研发的IL1RAP-特异性T细胞衔接抗体（TCE），BIF002，能够在有效清除急性髓系白血病（AML）白血病干细胞（LSCs）的临床前研究。研究中利用Beacon®单细胞光导系统作为IL1RAP特异性抗体的发现工具。

研究背景

目前认为白血病干细胞（LSCs）的持续存在是急性髓性白血病（AML）患者治疗失败的主要原因之一。LSCs具有无限自我更新的能力，且对治疗表现出强烈的抵抗性。由于缺乏特异性抗原来区分LSCs和正常造血干细胞（HSCs），靶向和消除LSCs一直是一项挑战。研究发现，白细胞介素-1受体辅助蛋白（IL1RAP）在AML细胞和LSCs上高度表达，而在HSCs上则没有表达。这一发现为靶向和消除AML细胞，同时又保护正常造血功能提供了新的可能性。

BIF002抗体发现和抗体设计

为开发抗人IL1RAP的抗体以用于白血病免疫治疗，研究者使用重组人IL1RAP的细胞外域（ECD）对Balb/c小鼠进行免疫。从免疫小鼠的脾脏中收集CD138+ B细胞，利用Beacon®单细胞光导系统筛选能够分泌特异性结合IL1RAP抗体的单B细胞，通过单个细胞RT-PCR，最终成功分离出34对抗人IL1RAP的抗体的VH/VL序列，并基于CDR的序列多样性选择了十二个单克隆抗体（mAb）候选。这十二个VH/VL序列随后被克隆到含有人类恒定域的载体中，创建了鼠-人嵌合抗IL1RAP抗体。研究者对这些候选单克隆抗体（mAbs）进行了多种特征分析，最终选定了活性最强且最稳定的IL1RAP-24 mAbs。

利用Fab臂交换技术（FAE），研究者将IL1RAP-24 mAbs及另一个自主研发的人源化CD3抗体（靶向T细胞），进一步转化成IL1RAP x CD3 TCE。通过在抗体的Fc段引入突变，来消除其与FcγR的非特异性结合，从而获得了BIF002 TCE抗体。此外，研究者还在BIF002的IL1RAP和CD3 Fab中分别引入突变，设计了CD3臂功能失活的BIF018（具有IL1RAP识别功能，但无T细胞引导能力），以及IL1RAP和CD3双臂功能失活的BIF026（同时缺乏IL1RAP识别和T细胞引导能力）作为阴性对照抗体。

图1. IL1RAP-24单克隆抗体的特性分析及抗IL1RAP/CD3双特异性T细胞衔接器（TCE）的生产

主要研究结果

在体外实验中，BIF002显示出对AML细胞的强效杀伤作用，这种作用依赖于BIF002的剂量以及效应细胞与靶细胞的比率。令人鼓舞的是，即使在低剂量下，BIF002也能实现接近100%的肿瘤细胞裂解，并且其IC50值通常低于纳摩尔水平，与IL1RAP的表达水平呈负相关。更重要的是，BIF002对正常CD34+骨髓细胞表现出较低的毒性，不影响其克隆形成能力，这表明BIF002在杀伤AML细胞的同时，能够保护正常的造血干细胞功能。

图2. BIF002诱导IL1RAP剂量依赖性的T细胞激活、细胞因子释放和T细胞增殖。

在体内模型中，BIF002联合T细胞治疗显著降低了肿瘤负荷并延长了小鼠的生存期。特别是在患者源性异种移植（PDX）模型中，使用10 µg剂量的BIF002能够显著提高小鼠的总生存期。此外，通过二次移植实验，研究者进一步证实了BIF002对白血病干细胞（LSCs）具有显著的清除作用，接受T细胞+BIF002治疗的小鼠在外周血中未检测到白血病细胞，并且在未进行进一步治疗的情况下存活超过200天。相比之下，接受对照治疗的小鼠则迅速死于AML。这些结果进一步说明BIF002作为一种有前景的AML治疗候选药物的独特价值。

图3. BIF002在AML PDX模型中进行二次移植的体内疗效。

研究结论

研究者的结果证明了BIF002具有强大的抗白血病活性，能够选择性地引导T细胞杀死AML中的肿瘤细胞和LSCs，且没有明显的血液学或非血液学毒性。这些结果尚属初步，目前研究团队正在进行新药临床试验申请（IND）所需的研究，包括药代动力学和药效学（PK/PD）以及其他的毒理学研究，以便迅速将这一有前景的T细胞衔接抗体从实验室转化到临床。

单克隆抗体不仅可以单独成药，新型的双特异性抗体、抗体偶联药物、抗体融合蛋白等药物的开发均为基于具有特异性结合的功能抗体的进一步改造。Beacon®单细胞光导系统为越来越多科学家们针对新靶点和新型抗体疗法的开发提供简便快捷的单克隆抗体发现工具。