带你了解新生儿Fc受体（FcRn）

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导读

IgG是适应性免疫反应的重要成分，也是最普遍的抗体类别，具有独特的特征。与其他免疫球蛋白相比，IgG具有高循环水平、长半衰期和从母亲转移到后代的能力而增强，这和与新生儿Fc受体（FcRn）的相互作用密切相关。

FcRn以pH依赖的方式结合IgG的Fc部分，并保护它们免受细胞内降解。它还允许它们在极化细胞之间运输，极化细胞将组织分隔开，如内皮细胞和上皮细胞。此外，当与抗原结合的IgG形成IgG免疫复合物时，FcRn的功能增强了细胞免疫反应。除了IgG的保护作用外，IgG自身抗体与许多病理状况有关。因此，FcRn阻断是一种新的、有效的策略，可降低致病性IgG自身抗体的循环水平，并减少IgG介导的疾病。

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FcRn的结构

在人类中，FcRn重链由位于染色体19q13.35上的Fcγ受体和FCGRT基因编码。该基因包含七个外显子和六个内含子，其中外显子2-5编码信号肽和胞外α1-α2-α3结构域，外显子6编码跨膜结构域，而外显子7编码细胞质尾部。

FCGRT同源基因存在于大多数哺乳动物中，编码的蛋白质显示出与人类受体的高度保守性。FcRn的α1-α2-α3结构域与MHC I类分子具有高度的结构同源性，并与β2-微球蛋白（β2m）非共价结合，形成异二聚体。

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FcRn的细胞分布与表达

Fc结合肽（FcBPs）是用于抗体识别的最广泛使用的基序。这些肽能够特异性识别IgG的Fc片段。在新生儿阶段以后，FcRn在成年人中也有表达，广泛存在于人体组织中，包括上皮细胞、内皮细胞、肝细胞、角质细胞以及各种造血细胞类型。在免疫细胞中，FcRn在髓系细胞中的表达尤其高，如单核细胞、组织驻留巨噬细胞、树突状细胞（DC）和中性粒细胞；在淋巴细胞中，B细胞中存在低水平的FcRn，但在T细胞或自然杀伤（NK）细胞中未检测到FcRn。

FcRn的表达受细胞因子或感染性刺激等因素的调节，在FCGRT中发现了许多转录因子结合位点。在体外，通过肿瘤坏死因子（TNF）刺激肠上皮细胞系、人原代单核细胞和THP-1单核细胞系，FcRn表达迅速增加，并依赖于NF-κB与FCGRT内含子的结合。Toll样受体激动剂脂多糖和CpG寡脱氧核苷酸也增加THP-1细胞中FcRn的表达。

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FcRn与配体的相互作用

IgG Fc的FcRn结合发生在CH3和CH2结构域界面，这种结合涉及Fc残基I253、T254、H310、p33和p35，它们介导人FcRn上与E115和D130的各种氢键和盐桥相互作用。

组氨酸上咪唑侧链的存在提供了一个pH依赖性开关，由此在pH 5-6时，基团带正电荷，允许FcRn–IgG相互作用；而在pH 7.4时，它是中性的，并且失去了相互作用。因此，IgG Fc工程允许开发在酸性或中性pH下与FcRn具有不同亲和力的IgG变体，以增强FcRn结合，从而延长IgG半衰期或迫使IgG抗体降解。此外，FcRn也以pH依赖的方式与白蛋白结合。

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FcRn的生理功能

pH依赖性配体结合对FcRn的被动和主动免疫功能至关重要。被动功能包括循环和转运，这允许FcRn从细胞内降解中挽救单体IgG，并将其运输到细胞外；主动功能涉及母体IgG和OVA免疫复合物(IgG-IC)结合并增强先天性和适应性免疫。

FcRn作为循环受体

与其他抗体同种型相比，IgG的半衰期非常长。在小鼠中，FcRn敲除导致血清IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3水平显著降低。野生型小鼠中IgG1的半衰期为9天，而FcRn缺陷小鼠的半衰期仅为约1.4天。在人类中，血清IgG的半衰期同样最长，为20-23天。FcRn通过在早期内体的酸性pH下结合到Fc区域，并通过在细胞表面的胞吐作用在中性pH下释放IgG，来回收挽救IgG。

另一方面，当FcRn缺失时，大型多聚体IgG-IC不能有效回收，但降解速度更快。多聚IgG IC结合细胞表面（中性pH）上的IgG的Fc受体（FcγRs），在那里它们通过受体介导的内吞作用被吸收到内体中，允许在酸性pH下与FcRn和FcγR共同结合。多聚IgG-ICs主要被运送到FcRn+LAMP1+溶酶体，这可能对FcRn的抗原呈递功能很重要。

FcRn作为转运受体

除了其循环功能外，FcRn在维持IgG的组织分布方面也发挥着重要作用。在新生啮齿类动物中进行的研究表明，它们通过FcRn在肠道上皮细胞的转运，从摄入的母乳中被动获取IgG。此外，还能够通过FcRn在肠上皮细胞和其他位置的固有层和肠腔之间双向转移IgG。

主动免疫功能

FcRn和FcγRs在髓系细胞的细胞表面和细胞内高水平表达，其直接参与对IgG-IC的先天免疫反应。例如，IgG-IC促进先天免疫细胞产生促炎细胞因子的能力涉及FcRn。IgG-IC在中性pH条件下结合细胞表面的FcγRs受体，当IgG-IC被吸收到内体中时，它们在微酸性pH下与FcRn结合。作为对IgG-IC的反应，FcRm积极诱导中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞细胞和树突状细胞产生促炎细胞因子IL-12、IL-23、TNF和IL-6。

此外，FcRn还促进中性粒细胞中IgG介导的吞噬作用。最后，一旦IgG-IC被表达FcγR的细胞吸收，FcRn还增强了树突状细胞和巨噬细胞对CD4+T细胞的抗原呈递，以及树突状细胞对CD8+T细胞抗原的交叉呈递。FcRn在这些抗原呈递途径中的积极参与导致相互作用的免疫细胞极大地增强了T细胞的活化、扩增和IL-2、IFN-γ的产生，这可能会进一步放大免疫应答。

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FcRn的病理生理功能

FcRn–IgG的相互作用提供了对大多数传染病的必要保护，并可能参与抗肿瘤反应，但FcRn与致病性和自身反应性IgG的相互作用也可能促进自身免疫性疾病。

IgG介导的自身免疫性疾病是一类广泛的临床疾病，可分为两类：第一类包括自身抗体的特异性已被明确识别并直接参与疾病发病机制的疾病，如重症肌无力（MG）和天疱疮相关疾病。第二类包括复杂的自身免疫性疾病，如炎症性肠病（IBD）、类风湿性关节炎（RA）和多发性硬化症（MS），其中IgG抗体参与更广泛的免疫途径。

自身抗体介导的皮肤疾病，如获得性大疱性表皮松解症（EBA）、大疱性类天疱疮和天疱疮，涉及FcRn。FcRn缺陷小鼠在VII型胶原免疫或被动抗体转移EBA模型中免于起泡，并且这些小鼠具有较低水平的VII型胶原特异性抗体。出现EBA的小鼠可以用FcRn阻断剂成功治疗，从而减少皮肤中循环的致病性抗VII型胶原IgG沉积。此外，自身免疫性血液病，如免疫性血小板减少性紫癜（ITP），也可通过FcRn阻断治疗改善。FcRn也参与了IBD的发病机制，因为针对共生微生物和潜在自身抗体的IgGs可导致该疾病。在野生型小鼠的结肠炎模型中比在FCGRT^−/−小鼠中更严重，具有更大的临床病理损害。

总之，这些研究清楚地确立了FcRn在自身免疫性疾病发病机制中的作用。FcRn参与这些疾病可能发生在多个层面，包括其半衰期延长、IgG或IgG-IC在组织中的传递、免疫效应器功能的调节及其与经典FcγRs的关系。此外，FcRn也可能通过在组织损伤部位特定细胞类型中的表达介导其疾病相关效应。

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靶向FcRn的药物治疗

阻断FcRn通路的药物包括靶向FcRn单克隆抗体药物和体外重组的Fc片段蛋白，相关领域的药物产品包括：Fc重组蛋白药物Efgartigimod 以及单抗 Rozanolixizumab、M281和 SYNT001等。

Efgartigimod

Efgartigimod是荷兰生物技术公司Argenx开发的产品，是人源IgG1的Fc结构的体外重组蛋白片段。该产品利用Argenx的专有的点突变技术分别在5个位点对Fc片段的序列进行了突变，突变后的Fc蛋白和FcRn的结合力在中性和酸性的条件下得到了显著增强。该产品拟用的适应症包括：重症肌无力、天疱疮、免疫性血小板减少症以及慢性炎症性脱髓鞘性多发性神经疾病（CIDP）。

2020年5月底Argenx公司宣布，Efgartigimod在治疗抗乙酰胆碱受体（AChR）抗体阳性全身性重症肌无力（gMG）患者的关键性3期临床试验中，达到了主要研究终点。2021年12月，Efgartigimod作为全球首款FcRn拮抗剂获美国食品药品监督管理局(FDA)批准。2021年1月再鼎医药与Argenx达成独家授权合作，负责Efgartigimod在大中华区的开发和商业化工作。

Nipocalimab(M281)

M281是美国生物医药公司Momenta的核心产品管线。其分子本质是去糖基化的全人源IgG1抗体，靶向FcRn，去掉了抗体的Fc功能。Nipocalimab在预防胎儿和新生儿溶血性疾病方面获得了孤儿药认定和罕见儿科疾病认定。目前已经处于临床 III 期研究阶段。2020年 8 月 ，强生宣布以 65 亿美元收购Momenta，从而将该产品纳入到旗下。

Rozanolixizumab(UCB-7665)

Rozanolixizumab是来自布鲁塞尔生物技术公司UCB Biopharma的一种皮下给药的人源化IgG4抗体，能特异性结合人FcRn，阻断FcRn与IgG的相互作用，抑制循环中的IgG，诱导致病性IgG自身抗体的清除。II 期临床研究显示，其总IgG和抗-AChR抗体滴度平均降低68%，目前正处于 III 期研究中。

Batoclimab(RVT1401)

Batoclimab是来自和铂医药的一种完整的人源单克隆抗体，与FcRn结合，阻断FcRn-IgG相互作用以加速自身抗体的降解，治疗各种致病性IgG介导的自身免疫疾病。该产品曾在中国被纳入突破性治疗品种，目前正在开展多种适应症的临床研究。

Orilanolimab (SYNT001)

SYNT001是一种人源化的IgG4抗体，靶向FcRn，适应症为温热体型自身免疫性溶血性贫血（WAIHA）、寻常型天疱疮（PV）或天疱疮（PF）。

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小结

过去30多年的研究使我们对FcRn在包括结构、组织细胞分布以及生理和病理学功能有了深刻的了解。对这些研究成果的临床转化包括治疗性抗体和Fc融合蛋白的工程化、工程白蛋白分子作为载体蛋白的开发以及FcRn阻断剂的成功开发。相信，随着科学界和工业界对FcRn生物学的进一步理解和这些现有方法的使用，该领域可能会出现更多的治疗机会。

参考文献：

1.The therapeutic age of the neonatal Fc receptor. Nat Rev Immunol.2023 Feb 1;1-18.

2. Next-generation Fc receptor-targeting biologics for autoimmune diseases. Autoimmun Rev.2019 Oct;18(10):102366