Терапевтические моноклональные антитела, такие как ритуксимаб и трастузумаб, спасают миллионы жизней, но их эффективность часто ограничена, особенно в сложном микроокружении опухоли и в условиях динамичного кровотока. Классический подход к усилению их действия заключается в повышении равновесной аффинности связывания с рецептором FcγRIIIa, например, путём удаления фукозы (афукозилирование). Однако группа учёных под руководством Таи Ванга из Стэнфорда задалась вопросом: почему даже самые «аффинные» антитела работают не у всех пациентов и не всегда?

Они предположили, что стандартные статические тесты игнорируют важнейший фактор — банальное механическое взаимодействие, например, сдвиговое напряжение крови, которые могут разрывать связь антитела с рецептором.

Для проверки этой гипотезы исследователи обработали клетки эффекторы (NK-клетки) ингибитором свайнсонином. Свайнсонин, ингибируя альфа-маннозидазу II, меняет профиль гликозилирования рецептора FcγRIIIa, вызывая накопление «недообработанных» высокоманнозных гликанов вместо сложных.

В экспериментах in vitro это «гликоинжиниринговое» (GE) изменение лишь незначительно (всего в 1,2 раза) повысило аффинность связывания антитела с рецептором. Однако в моделях in vivo эффект оказался совершенно иным: GE значительно сильнее подавлял рост лимфомы и меланомы. Более того, GE работал в синергии с афукозилированными антителами, приводя к полной регрессии опухоли у 8 из 9 мышей, которые затем сохраняли иммунную память к раковым клеткам.

Механизм действия заключался в том, что при низком сдвиговом напряжении GE-клетки связывались как обычно, но при высоком (имитация венозного кровотока) они оставались прикреплёнными, в то время как контрольные клетки отрывались. Иными словами GE повышает не аффинность, а механическую прочность (force durability) иммунного синапса, делая связь устойчивой к разрыву под действием сил. Это открытие переворачивает сложившееся представление о разработке антител: высокое сродство (Kd) оказалось плохим предсказателем эффективности in vivo, тогда как устойчивость к силе коррелировала с ней напрямую.

Кроме того, что особенно важно, было показано, антителозависимая клеточная цитотоксичность является механочувствительным процессом, на что раньше не обращали внимание. И при разработке антител следующего поколения необходимо интегрировать механику в процесс разработки, переходя от аффинно-центричной модели к дизайну, учитывающему действие механических сил.

Та самая скучная физико-химия белка, о которой много говорилось.