从2014年上市开始，PD-1/PD-L1抗体药物迅速开创了肿瘤免疫的辉煌时代。学术界方面，美国免疫学家詹姆斯·艾利森(James P. Allison)与日本免疫学家本庶佑(Tasuku Honjo)获得2018年诺贝尔生理学或医学奖；市场方面，PD-1/PD-L1抗体药物在2018年实现163亿美元销售额，成为仅次于TNFα的第二大抗体药物靶点。

PD-L1发现者耶鲁大学陈列平教授虽然无缘诺贝尔奖，但其一系列重要工作以及免疫正常化的理论对学术界和工业界启发尤深，其创办的NextCure正致力于肿瘤免疫疗法的研发。

在PD-1/PD-L1抗体药物大量临床实验快速推进的同时，其作用机制的结构基础也有持续深入的研究和比较。多个已上市PD-1/PD-L1抗体药物已经得到了精细的复合物结构信息，从而为其作用特点提供重要的启示。

本文主要参考资料包括近日韩国建国大学研究人员关于 PD-1/PD-L1抗体与抗原结合特点的综述文章以及过去几年相关PD-1/PD-L1抗体的结构生物学研究文章。

PD-1抗体与PD-1的结合

对于PD-1抗体，Pembrolizumab、Nivolumab与PD-1的亲和力分别为400pM、1.45nM，远高于PD-L1与PD-1的亲和力8.2μM。

Pembrolizumab和Nivolumab的结合表位几乎不重叠，前者主要结合C'D loop，后者主要结合N-loop、FG loop、BCloop。两者都能引起PD-1结构的重排，竞争性抑制PD-L1与PD-1的结合。尽管Pembrolizumab、Nivolumab相互不影响与PD-1的结合，但两者联用是否能提高药效还无从判断，毕竟单个抗体足以阻断PD-L1与PD-1的结合。

Pembrolizumab与Nivolumab都能引起PD-1结构的重排，竞争性抑制PD-L1与PD-1的结合。

首个上市的国产PD-1抗体——君实生物的特瑞普利单抗主要结合表位也为FG loop，但不同于Nivolumab以轻链结合FG loop，特瑞普利单抗主要依靠重链超长的CDR3（18个氨基酸）形成对FG loop的高亲和力（0.24nM）。

PD-L1抗体与PD-L1的结合

对于PD-L1抗体来说，尽管结合表位有所不同，但都和PD-L1的中心CC'FG β sheet的五个hotspot相互作用：Y56, E58, R113, M115, 和Y123。更具体的说，Atezolizumab主要结合BC, CC', C0C”, FG loops; Durvalumab主要结合CC’ loop和N端区域；BMS-936559主要结合BC, C'C”, FG loops；Avelumab主要结合CC' loop。与柔性的PD-1不同，PD-L1是一个比较刚性的分子, BC, CC', C'C”, FG loops, 和中心的CC'FG sheet是抗体药物的主要结合表位。

需要注意的是，PD-1抗体一般同时阻断PD-1与PD-L1、PD-L2的结合，而上述几个PD-L1抗体则特异性阻断PD-1与PD-L1的结合，不影响PD-1与PD-L2的结合。这是因为PD-L2的110位色氨酸（位于G strand）对与PD-1的结合起到关键作用，但该色氨酸对各PD-L1抗体则形成空间位阻而不能结合（PD-L1抗体与PD-L1结合的对应位置位121位的丙氨酸，丙氨酸较小可以结合，而较大的色氨酸则不能）。

由于PD-L2通路在免疫耐受方面发挥重要的生理作用，因而在机制上认为PD-L1抗体可以避免一定的毒性，提高安全性。

康宁杰瑞研发的PD-L1抗体KN035比较特殊，其为单链的骆驼抗体，在常温下保存的稳定制剂。其与PD-L1的结合也类似，包括I54, Y56 和R113等hotspot位点，与PD-L1亲和力为3nM，同样不结合PD-L2。

小编总结

PD-1、PD-L1抗体的结构基础，为理解其作用机制提供了重要的信息，也为后续肿瘤免疫治疗药物的设计提供了重要依据。

参考文献