CD3单克隆抗体在生物医药与临床免疫治疗中的应用
在细胞生物学和免疫学领域，CD一词为“Cluster of Differentiation”（分化簇或分化群）的缩写，又名白细胞分化抗原，它们是细胞膜上的一类蛋白质或糖蛋白。它们大多是跨膜蛋白或者糖蛋白，结构中含有胞膜外区、穿膜区和胞浆区。在新细胞形成以后，不同的蛋白质会被合成并表现在细胞膜上。这些蛋白质可以被识别出来，用来鉴别或分离不同类型的细胞。迄今为止，大约有近400种CD被鉴别出来。这些蛋白质是细胞的配体或受体, 能参与细胞间的讯号传递, 以及黏着等作用。
部分分化簇（CD）编号分组
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分组 |
CD分子类型 |
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T细胞 |
CD2、CD3、CD4、CD5、CD8、CD28、CD152（CTLA-4）、CD154（CD40L）、CD278（ICOS） |
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B细胞 |
CD19、CD20、CD21、CD40、CD79a（iga）、CD79b（igaβ）、CD80（B7-1）、CD86（B7-2） |
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髓样细胞 |
CD14、CD35（CR1）、CD64、CD284（TLR4） |
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血细胞 |
CD36、CD41（整合素αII β）、CD51（整合素av）、CD61（整合素β3）、CD62P（P选择素） |
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NK细胞 |
CD16（FcγRIII）、CD56（NCAM-1）、CD94、CD158（KIR）、CD161（NKR-P1A）、CD314（NKG2D）、CD335（NKp46）、CD336（NKp44）、CD337（NKp30） |
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黏附分子 |
CD11a-CD11c、CD15s（sLex ）、CD18（整合素β2）、CD29（整合素β1）、CD49a-CD49f、CD54（ICAM-1）、CD62E（E选择素）、CD62L（L选择素） |
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细胞因子/趋化因子受体 |
CD25（IL-2Ra）、CD95（Fas）、CD178（FasL）、CD183（CXCR3）、CD184（CXCR4）、CD195（CCR5） |
02 CD3为何会备受生物医药研发人员们的青睐
近年来，利用抗体药物作为实体器官移植的诱导治疗逐渐增加，如1986年美国FDA批准了世界上第一个单抗治疗性药物——抗CD3单抗OKT3进入市场，用于器官移植时的抗排斥反应，使当时抗体药物的研制和应用达到了科研发展的顶点。
众所周知，在细胞生物学和免疫学领域，CD3（分化簇3）与T细胞的共受体是一种蛋白质复合物。CD3具有五种肽链，即γ链、δ链、ε链、ζ链和η链，这五种多肽链均为跨膜蛋白。CD3分子的跨膜区通过盐桥与TCR两条肽链的跨膜区连接，形成TCR-CD3复合体，共同参与T细胞对抗原的识别。TCR识别抗原所产生的活化信号由CD3转导至T细胞内。
CD3主要用于标记胸腺细胞、T淋巴细胞及T细胞淋巴瘤，其胞质段含免疫受体酪氨酸活化基序（Immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM），TCR识别并结合由MHC(Major histo-compatibility complex)分子提呈的抗原肽，导致CD3的ITAM的保守序列的酪氨酸残基被T细胞内的酪氨酸蛋白激酶p56lck磷酸化，然后可募集其他含有SH2（Scr homology 2）结构域的酪氨酸蛋白激酶（如ZAP-70）。ITAM的磷酸化和与ZAP-70的结合是T细胞活化信号传导过程早期阶段的重要生化反应之一。因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。CD3ε或γ链基因突变可导致T细胞信号传导出现障碍[1]。
03 CD3是如何在临床免疫治疗中发挥作用的
CD3分子具有稳定TCR结构和传递活化信号的作用。因此，针对CD3分子的单克隆抗体能够激发或阻断T细胞活化信号转导，清除效应T细胞或诱导调节T细胞的产生，从而为治疗器官移植排斥和自身免疫性疾病提供了新的思路。
CD3关键结构
在T细胞表面，CD3分子与TCR以非共价键结合形成TCR/CD3受体复合物。CD3包括四种亚型，分别为CD3δ, CD3ε, CD3γ和 CD3ζ，其中CD3δ/CD3ε, CD3γ/CD3ε以异源二聚体形式和TCR的α/β链形成TCR-CD3复合物。
T淋巴细胞介导的细胞免疫应答大致分为三个阶段：①T细胞特异性识别抗原；②T细胞活化、增殖、分化；③效应T细胞（Th细胞、CTL细胞和记忆性T细胞）的产生及发挥效应。第②阶段的T淋巴细胞活化需要双信号的刺激，其中第一信号为特异性抗原识别信号，即成熟的T淋巴细胞受体（TCR）同抗原提呈细胞（APC）表面的主要组织相容性复合体分子（MHC）所提呈的抗原多肽进行特异性结合[2]。
TCR/CD3复合体结构
为激活启动免疫细胞激活的必要下游通路，TCR的α/β链需要通过盐桥与信号分子复合物CD3蛋白的异源二聚体形式γ/ε链形成8条肽链的稳定TCR/CD3复合体结构，才能将T细胞的刺激信号转导入细胞内，启动胞内级联反应。
靶向CD3的抗体药物通常识别形成天然异源二聚体的CD3ε，从而激活T细胞，使其行使肿瘤杀伤功能。然而，在重组表达生产 CD3ε/CD3δ，CD3ε/CD3γ异源二聚体蛋白的过程中，CD3ε与CD3δ或CD3γ极易形成单体比例不均一的复合物，无法保证异源二聚体蛋白的结构和功能，并造成较大的批间差异，这也成为时下许多双抗药物开发的瓶颈。
CD3蛋白作为在早期信号转导阶段活化T细胞不可或缺的重要元素，已经成为靶向治疗策略中的常见靶点。自20世纪90年代以来，CD3单克隆抗体开始应用于CIK细胞治疗技术中，激活T细胞增殖及活化，在其他细胞因子IL2、IL1a等的共同作用下，产生具有增殖速度快、杀瘤活性高、杀瘤谱广及非MHC限制性杀瘤特点的CIK细胞，对癌症、慢性白血病、肝病及神经性疾病等多种疾病的治疗具有显著疗效。
04 CD3临床药物研究
早在2019年8月，美国耶鲁大学Kevan C. Herold研究小组通过研究发现：一种以靶向CD3为抗体的药物“Teplizumab”，可有效延缓高危人群患上1型糖尿病，这一研究成果也发表在国际顶尖学术期刊《新英格兰医学杂志》上[3]。该研究显示，Teplizumab可持续表现出有效缓解β细胞损伤并减少外源性胰岛素使用需求。此外，在2019年的美国糖尿病（ADA)年会上，Provention 公布了Teplizumab针对一型糖尿病高危人群的Ⅱ期临床试验 At Risk数据。相比于安慰剂，Teplizumab能够将罹患胰岛素依赖的T1D但尚未有症状的患者的疾病发生时间平均推迟约3年，达到临床终点。
Teplizumab是一款人源化抗CD3单抗，通过阻止CD3-TCR复合物形成，阻止T细胞攻击胰岛β细胞。在2011年开展的一项III期试验中，Teplizumab未能显示缓解Ⅰ型糖尿病初期患者的症状，宣告临床失败。2018年，Provention引进该药物，重启Ⅲ期临床。Provention接手之后，Teplizumab被成功盘活，并在后续的临床试验中意外地取得了积极结果。Teplizumab此前已获得FDA的突破性治疗称号和EMA的“PRIME”称号。若成功获得批准，Teplizumab的成功开发是自胰岛素作为糖尿病治疗/管理问世一个世纪以来，首个在糖尿病治疗领域取得的重大突破。
即使当年风靡一时的靶向CD3ε单抗药物因其引发的不良反应而遗憾退市，但迄今为止靶向CD3抗体药物的研究开发却从未停止过。2022年6月30日，Provention Bio公司宣布，FDA已将其CD3单抗Teplizumab的上市审查延长了三个月，延期的处方药使用者费用法案(PDUFA)目标日期为2022年11月17日。
结语：CD3抗体在免疫识别及应答等免疫活动中，尤其在揭示T细胞受体本质方面，它不仅作为一种重要的被研究角色，更是早已被用作具有独特优点的实用“元素”。近年来有关CD3抗体在临床免疫治疗中应用的发现，毫无疑问，这在揭示免疫调控新现象的同时，更能引发科研人员对临床免疫治疗研究和应用方面的全新思考。
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2.活性测试数据
参考文献：
[1]Deconstructing the form and function of the TCR/CD3 complex.Immunity.2006 Feb;24(2):133-9.
[2]Structural basis of assembly of the human T cell receptor-CD3 complex.Nature.2019 Sep;573(7775):546-552.
[3]An Anti-CD3 Antibody, Teplizumab, in Relatives at Risk for Type 1 Diabetes.The New England Journal of Medicine，DOI: 10.1056/NEJMoa1902226.
