摘要：在与癌症这场旷日持久的战争中，免疫疗法 (immunotherapy)无疑是近年来最耀眼的明星。无论是嵌合抗原受体T细胞疗法 (CAR-T)还是双特异性抗体 (bispecific antibodies)，它们都像精密的“生物导弹”，通过识别肿瘤细胞表面的特定
在与癌症这场旷日持久的战争中，免疫疗法 (immunotherapy)无疑是近年来最耀眼的明星。无论是嵌合抗原受体T细胞疗法 (CAR-T)还是双特异性抗体 (bispecific antibodies)，它们都像精密的“生物导弹”，通过识别肿瘤细胞表面的特定蛋白质抗原，引导我们体内的免疫“士兵”，T细胞，对癌细胞进行精准打击。然而，这些看似完美的策略背后，却隐藏着一个棘手的难题：“在靶，脱癌”毒性 (on-target, off-cancer toxicity)。许多被选为靶点的蛋白质，虽然在癌细胞上高度富集，却仍在正常组织中“低调”存在。高亲和力的“生物导弹”在清除癌细胞的同时，也常常误伤无辜，对患者造成严重的副作用。这使得寻找真正只存在于癌细胞上的“完美靶点”成为了一项艰巨的挑战。
我们是否陷入了思维的僵局？当所有目光都聚焦于蛋白质时，我们是否忽略了细胞表面的另一片广阔天地？
9月25日，《Cell》的研究报道“Safe immunosuppression-resistant pan-cancer immunotherapeutics by velcro-like density-dependent targeting of tumor-associated carbohydrate antigens”，为我们开辟了一条全新的道路。研究团队，将目光从蛋白质转向了长期被忽视的肿瘤相关碳水化合物抗原 (Tumor-Associated Carbohydrate Antigens, TACAs)。他们巧妙地设计了一种名为“聚糖依赖性T细胞招募剂” (Glycan-dependent T cell Recruiter, GlyTR)的新型免疫治疗分子。这种分子不再依赖传统抗体“钥匙开锁”般的高亲和力结合，而是采用了一种类似“魔术贴” (velcro-like)的结合策略，通过识别癌细胞表面高密度的“糖衣”，实现对肿瘤的强力粘附与清除，同时对表达低密度相同“糖衣”的正常细胞“视而不见”。这不仅有望解决“在靶，脱癌”的毒性难题，更惊人的是，它还能瓦解肿瘤的免疫抑制微环境，让“筋疲力尽”的T细胞重获新生。
要理解GlyTR的巧妙之处，我们先来看看当前免疫疗法面临的核心挑战。以CAR-T疗法为例，它通过基因工程改造患者的T细胞，为其装上一个能够识别特定肿瘤蛋白抗原的“导航头”，即CAR。这些“超级T细胞”回输到患者体内后，能够精准地找到并摧毁癌细胞。双特异性抗体则像一个“红娘”，一端抓住T细胞上的CD3分子，另一端抓住癌细胞表面的靶蛋白，强行将两者“撮合”在一起，触发T细胞的杀伤功能。
这两种策略的共同点在于，它们都依赖于抗体对抗原的识别。这种识别模式通常被比作“钥匙和锁” (key-lock)的关系，强调的是极高的亲和力 (affinity)。这意味着哪怕癌细胞表面只有少量的“锁孔”（靶蛋白），高亲和力的“钥匙”（抗体或CAR）也能牢牢结合，从而最大化杀伤效果。
然而，正是这种高亲和力，变成了一把双刃剑。假设靶蛋白A在癌细胞上有10,000个拷贝，而在关键的正常器官细胞（如心肌细胞）上有100个拷贝。为了确保杀死所有癌细胞，治疗药物被设计成对靶蛋白A具有极高的亲和力。结果，这些药物不仅会攻击癌细胞，也会无情地摧毁那些表达着少量靶蛋白A的正常心肌细胞，引发致命的心脏毒性。这就是“在靶，脱癌”毒性的本质，靶点选对了，但它并非肿瘤细胞的专属财产。
这个困境迫使药物开发者必须在疗效和安全性之间走钢丝。要么，我们去寻找那些仅在癌细胞上表达、在人体任何正常组织中都找不到踪迹的“理想靶点”。但现实是，这样的蛋白质靶点如凤毛麟角，极其罕见。要么，我们选择那些在非必需器官（如B细胞）上表达的靶点，这样即使有损伤，患者也能承受。但这极大地限制了免疫疗法的应用范围，使其难以推广到占癌症大多数的实体瘤治疗中。此外，每发现一个新的靶点，就需要开发一种全新的药物，这无疑大大增加了研发的时间和经济成本。
有没有一种方法，可以让我们利用那些在肿瘤和正常组织中都存在的靶点，却又能巧妙地只攻击前者而不伤害后者呢？这需要我们彻底颠覆“钥匙和锁”的思维定式。
细胞的表面并非只有蛋白质和脂质，还覆盖着一层由复杂糖链构成的“外衣”，称为糖萼 (glycocalyx)。这层“糖衣”在细胞的通讯、识别和粘附中扮演着至关重要的角色。当一个正常细胞癌变时，其代谢系统会发生剧烈重构，这种变化会直接反映在它的“糖衣”上，原本精致有序的糖链结构变得异常、截短或过度表达。这些在癌细胞上特异性出现的糖链结构，就是我们所说的肿瘤相关碳水化合物抗原 (TACAs)。
与蛋白质抗原相比，TACAs作为抗癌靶点具有两个无与伦比的优势：
首先是惊人的丰度。几乎所有的细胞表面蛋白都经过了糖基化修饰，一个蛋白质分子上可以连接多条糖链。这使得TACAs在癌细胞表面的密度可以达到普通蛋白质靶点的1,000到10,000倍。这是一个什么概念？如果说蛋白质靶点是散落在城市里的几座雕塑，那么TACAs就是覆盖整座城市的路面砖，无处不在，密度极高。
其次是广泛的普适性。许多TACAs，例如β1,6GlcNAc分支化N-聚糖 (β1,6GlcNAc-branched N-glycans)和Tn抗原 (Tn antigen)，在多种多样的实体瘤和血液肿瘤中都普遍存在。这意味着，针对一种TACA的药物，理论上可能成为治疗多种癌症的“广谱抗癌药”。
然而，如此诱人的靶点，为何在过去几十年里未能成为主流？答案在于，我们的免疫系统，特别是产生抗体的B细胞，似乎并不擅长对付这些纯粹的“糖分子”。糖链结构灵活多变，不像蛋白质那样有固定的三维构象；它们通常附着在各种不同的蛋白质或脂质上，导致抗原呈现方式不均一；更重要的是，纯粹的糖分子很难被抗原提呈细胞（APC）有效处理并呈递给T细胞，从而无法为B细胞提供产生高亲和力抗体所需的关键辅助信号。种种原因导致，我们很难获得能够高效识别并结合纯TACA的传统抗体。
面对这块“难啃的骨头”，研究人员决定彻底转换思路。如果“钥匙和锁”的模式行不通，我们为什么不试试“魔术贴”呢？
“魔术贴”的粘合原理并非依赖于单个钩与环的强大结合力，而是依靠成千上万个微小钩与环之间的集体作用。单个钩环的结合力很弱，可以轻松分离；但当它们形成一个面时，整体的粘附力就变得异常强大。这种依赖于多点结合协同作用产生的强大结合力，被称为高亲和作用力 (high avidity)，以区别于单点结合的高亲和力 (high affinity)。
研究人员敏锐地意识到，这正是解决TACA靶向难题的完美策略！癌细胞表面有极高密度的TACAs（成千上万的“环”），而正常细胞表面只有稀疏的TACAs（零星的“环”）。如果我们设计一个分子，它带有多个能够与TACA微弱结合的结构域（多个“钩”），那么会发生什么？
当这个分子遇到癌细胞时，它的多个“钩”可以同时与癌细胞表面的多个“环”结合。尽管每一次结合都很弱，但累加起来的整体“粘附力”（亲和作用力）会非常强，就像魔术贴一样牢牢粘住。当它遇到正常细胞时，由于“环”的密度太低，它最多只能用一两个“钩”勉强挂住，无法形成有效的多点协同结合。整体结合力非常微弱，稍纵即逝，几乎可以忽略不计。
这种“密度依赖性”的结合模式，天然地区分了敌我。而实现这一策略的关键，在于找到合适的“钩”，能够识别并结合糖分子的蛋白质，即凝集素 (lectins)。
基于这一理念，研究人员设计出了GlyTR分子。它是一个双特异性融合蛋白，其结构包括两个关键部分：其一是糖识别端，使用一个或多个凝集素的碳水化合物识别域 (carbohydrate-recognition domain, CRD)，用作“钩”，负责识别并结合癌细胞表面的高密度TACA；其二是T细胞招募端，使用一个抗CD3的单链可变区片段 (anti-CD3 scFv)，作为“把手”，负责抓住过路的T细胞。通过这种方式，GlyTR分子就像一个灵活的“粘性绳索”，将免疫杀手T细胞精准地“粘”到癌细胞上，从而触发一场致命的攻击。
在这项研究中，研究团队开发并优化了两款旗舰GlyTR分子：一款是GlyTR1，它使用的“钩”是来源于菜豆植物凝集素 (Phaseolus vulgaris, L-PHA)的CRD，专门识别在多种癌症中高度表达且与肿瘤转移密切相关的β1,6-分支化N-聚糖。研究人员发现，将GlyTR1设计成二聚体形式（包含四个L-PHA结构域）比单体形式（包含两个L-PHA结构域）的结合能力和杀伤活性都大大增强。数据显示，二聚体GlyTR1对癌细胞的杀伤活性比单体形式提升了超过3000倍，充分证明了“魔术贴”上“钩”的数量越多，粘附力越强的原理。另一款是GlyTR2，它使用的“钩”是来源于人体自身的凝集素CD301（也称巨噬细胞半乳糖凝集素，MGL）的CRD。CD301的识别范围更广，可以同时结合五种不同的TACA，包括Tn抗原、唾液酸Tn抗原 (sialyl-Tn, sTn)、GD2和GM2神经节苷脂以及LacDiNAc。为了在保持高结合力的同时避免分子在生产过程中发生不必要的聚集，研究人员巧妙地将四个CD301结构域串联在一条肽链上，并用刚性接头 (stiff linkers) 分隔，最终获得了性能稳定且结合能力优越的单体GlyTR2分子。
一系列严谨的体外和体内实验，为GlyTR的有效性与安全性提供了坚实的证据。首先，杀伤效果严格依赖于靶点密度，完美诠释“魔术贴”理论。研究人员构建了表达不同水平β1,6-分支化N-聚糖的乳腺癌细胞系 (MDA-MB-231F)。结果清晰地显示：GlyTR1的结合水平与靶点密度呈完美的正相关。更关键的是，杀伤实验的结果与结合水平完全一致。对于靶点高表达的细胞克隆，GlyTR1展现出强大的杀伤能力；而当靶点表达水平仅下降15%-30%时，其杀伤活性就出现了显著的减弱；在通过基因敲除 (CRISPR-Cas9 knockout of MGAT5) 完全去除靶点的细胞上，GlyTR1几乎完全失去了杀伤作用。这有力地证明，GlyTR的激活存在一个明显的“密度阈值”，只有当靶点密度足够高时，才能触发有效的T细胞杀伤，这正是其安全性的理论基石。
其次，展现出惊人的“广谱”抗癌活性和极高的效力。研究人员测试了GlyTR1和GlyTR2对来自不同组织的多种癌细胞系的杀伤效果，涵盖了三阴性乳腺癌 (TNBC)、卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、结肠癌、非小细胞肺癌 (NSCLC)、急性髓系白血病 (AML)、多发性骨髓瘤和T细胞白血病。结果令人振奋：对于所有高密度表达相应TACA的癌细胞系，这两种GlyTR分子都表现出了强效的、T细胞依赖性的杀伤作用。其效力之高令人惊叹，许多癌细胞系的半数有效浓度 (EC50)低至皮摩尔 (pM) 甚至飞摩尔 (fM) 级别。这意味着，只需要极低浓度的药物，就能调动T细胞完成任务。
最后，在动物模型中验证了强大的体内抗肿瘤效果。在模拟人体免疫系统和肿瘤生长的小鼠模型中，GlyTR再次证明了它的威力。研究人员将荧光标记的GlyTR1或GlyTR2注射到荷瘤小鼠体内，发现药物会特异性地富集在肿瘤部位，而在表达TACA的正常组织中几乎没有积聚。在治疗实验中，无论是腹腔内的胰腺癌、卵巢癌模型，还是静脉注射形成的乳腺癌肺转移模型，GlyTR1和GlyTR2的治疗都显著地抑制了肿瘤的生长，甚至使肿瘤大幅消退。例如，在一个T细胞白血病模型中，经过一周的治疗，GlyTR使小鼠脾脏中的肿瘤负荷降低了高达90%。这些活体数据，将GlyTR从一个巧妙的分子设计理念，转变成了具有巨大潜力的真实疗法。
TME是癌细胞为了生存而精心构建的“保护伞”。其中充满了各种免疫抑制性细胞，如调节性T细胞 (Tregs)；分泌着抑制免疫反应的细胞因子，如白细胞介素-10 (IL-10)和转化生长因子-β (TGFβ)；同时，快速增殖的癌细胞造成了缺氧 (hypoxia)环境。在这样的“恶劣”环境中，进入肿瘤的T细胞会逐渐失去功能，进入一种被称为“耗竭” (exhaustion)的状态，即使看到癌细胞也无力攻击。
GlyTR1的设计中蕴含着一个更为深刻的智慧。它所靶向的β1,6-分支化N-聚糖，本身就是一种重要的免疫抑制性分子。在T细胞和癌细胞表面，这种糖链会与一种叫做半乳糖凝集素 (galectins)的蛋白相互作用，形成一个巨大的“分子晶格” (macromolecular lattice)。这个“晶格”就像一张网，会抑制T细胞受体 (TCR) 的正常激活，稳定免疫检查点分子PD-1的表达，从而牢牢地“刹住”T细胞的杀伤功能。
GlyTR1通过其L-PHA结构域与β1,6-分支化N-聚糖结合，恰好能够竞争性地阻断半乳糖凝集素与该糖链的相互作用，从而瓦解这个免疫抑制“晶格”。这意味着，GlyTR1不仅是一个T细胞招募剂，它还兼具了免疫检查点抑制剂 (checkpoint inhibitor) 的功能！它在将T细胞带到癌细胞身边的同时，也为T细胞“松了刹车”，可谓一石二鸟。
实验结果完美地印证了这一双重机制：在体外共培养实验中，无论是加入高浓度的IL-10和TGFβ细胞因子，还是混入高达75%的Treg细胞，GlyTR1介导的T细胞杀伤能力都几乎不受影响。在模拟肿瘤核心的缺氧环境中，GlyTR1依然能够有效地杀死从患者体内分离出的癌症干细胞 (cancer stem cells, CSCs)。最令人瞩目的发现之一是它能激活耗竭的肿瘤浸润淋巴细胞 (TILs)。研究人员获取了两位晚期癌症患者的新鲜手术切除的转移性肿瘤样本，一例是尤文氏肉瘤肺转移，另一例是结肠癌肝转移。这些肿瘤中的T细胞绝大多数都处于终末耗竭状态。然而，当研究人员将这些肿瘤组织块在体外用GlyTR1处理时，奇迹发生了。在尤文氏肉瘤样本中，这些本已“耗竭”的TILs被成功激活，杀死了超过95%的癌细胞。在结肠癌样本中，GlyTR1依然驱动TILs清除了超过50%的癌细胞。
研究人员对GlyTR的安全性进行了系统而全面的评估，结果令人安心。首先，在正常组织中的靶点表达模式本身提供了一层保护。通过对覆盖人体32种正常组织的组织芯片进行免疫组化 (immunohistochemistry, IHC) 染色，研究人员发现，虽然肾脏、胃和小肠等少数组织的细胞表面确实存在GlyTR的靶点聚糖，但其染色强度远低于肿瘤组织，且很多时候是位于细胞内或面向管腔的刷状缘，这些位置是静脉注射的药物难以接触到的。
其次，动物体内的药物分布和毒理学研究未发现明显毒性。在对正常小鼠的活体荧光成像研究中，GlyTR分子并没有在表达靶点的正常器官中蓄积。为了进行更严格的安全性评估，研究人员使用了免疫系统“人源化”的NSG小鼠。在连续12天、每天两次给予远超治疗有效剂量的GlyTR1或GlyTR2后，小鼠表现出良好的耐受性。它们的体重没有下降，没有出现任何肉眼可见的毒副反应。对小鼠的血液样本进行全面生化和血常规检测，结果显示，包括肝功能、肾功能、电解质、血细胞计数在内的大多数指标，治疗组与对照组之间均无显著差异。
作为最后的金标准，研究人员对小鼠的多个重要脏器进行了盲法病理学评估。由独立的兽医病理学家在不知道分组信息的情况下进行阅片，结论是未发现任何与药物治疗相关的组织损伤或炎症迹象。
最后，历史数据也为GlyTR1的安全性提供了间接佐证。一个有趣的事实是，GlyTR1中使用的L-PHA凝集素，其粗提物（称为PHA-P）曾在上世纪60年代被用于治疗再生障碍性贫血。当时，有47名患者接受了静脉注射治疗，在这些病例报告中，绝大多数患者仅出现了轻微的、可控的副作用。这从一个侧面印证了L-PHA这种来自食用豆类的蛋白质，在进入血液循环后具有较好的安全性。
这项发表在《细胞》上的研究，为我们描绘了一幅激动人心的抗癌蓝图。它不仅仅是开发了两款潜力巨大的新药，更重要的是，它开创了一种全新的药物设计哲学：从追求极致的“高亲和力”转向利用巧妙的“高亲和作用力”。
GlyTR技术的出现，可能为癌症治疗带来几个范式性的转变。一是“广谱”抗癌药的诞生，一个“off-the-shelf”（即用型）的GlyTR药物有望用于治疗绝大多数实体瘤和血液肿瘤。二是攻克免疫治疗耐药性，GlyTR1独特的双重作用机制使其有潜力治疗那些对现有PD-1/PD-L1抑制剂无效或产生耐药的患者。三是它是一个可扩展的平台技术，我们可以根据不同癌症的“糖衣”特征，轻松地“更换”GlyTR分子上的凝集素“钩”，开发出更加个性化的治疗方案，甚至可以将其理念移植到CAR-T细胞的改造中，创造出GlyTR-CAR细胞。
当然，从实验室走向临床，依然有很长的路要走。但令人鼓舞的是，文章透露，GlyTR1已经开始进行GMP生产和IND申报研究，并计划作为美国国家癌症研究所（NCI）实验治疗学（NExT）项目的一部分，启动针对难治性实体瘤的I期篮子试验。
生命总是以我们意想不到的方式揭示其奥秘。在与癌症的博弈中，我们曾执着于基因、沉迷于蛋白。而今天，对细胞表面那层“甜蜜”外衣的重新审视，为我们打开了一扇通往全新抗癌策略的大门。最巧妙的答案，有时就隐藏在那些被我们长期忽视的角落里。未来，用“魔术贴”粘住癌症，或许将不再是科学幻想，而是拯救生命的现实。
参考文献
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01032-3
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来源：生物探索一点号1
