抗PD-L1纳米抗体及其Fc融合蛋白和应用的制作方法

本发明涉及一种抗pd-l1纳米抗体，本发明还涉及一种抗pd-l1纳米抗体的fc融合蛋白，本发明还涉及抗pd-l1纳米抗体的应用，本发明还涉及抗pd-l1纳米抗体的fc融合蛋白的应用，属于生物医药领域。

背景技术：

1、在经典免疫监视理论中，免疫系统可以识别肿瘤抗原并将其消除。如果免疫系统能够完全消除肿瘤细胞，那么免疫清除可以稳定进行。如果肿瘤细胞通过突变逃避免疫系统的清除，免疫系统将会进行重新平衡(rebalance)。在这一过程中，肿瘤细胞的免疫原性逐渐降低。肿瘤细胞的增殖能力在免疫系统的压力下变弱，使得肿瘤细胞的侦测变得更为困难。

2、致癌基因的激活导致肿瘤细胞改变自身及肿瘤微环境，使得免疫系统和肿瘤细胞间的平衡被打破。当免疫系统和肿瘤细胞进入逃逸阶段，肿瘤细胞的恶性程度会提高，而肿瘤细胞丢失mhc分子使其避免被免疫细胞识别和消除。肿瘤微环境也可以通过释放免疫抑制因子抑制免疫系统，如il-10，tgf-β等。肿瘤细胞表面也会高表达免疫抑制蛋白(如程序化死亡配体-1，pd-l1)，当效应t细胞与肿瘤细胞结合时，pd-l1与pd-1相互作用并诱导t细胞发生凋亡，这是肿瘤对免疫系统产生耐受的主要原因之一，肿瘤迅速生长，发生转移。如果人为激活宿主的免疫系统并将其重定向到肿瘤细胞，从理论上来讲肿瘤组织就能够被清除，而免疫治疗的理论已经在临床治疗中得到广泛证明。

3、免疫疗法可分为两类：特异性治疗和非特异性治疗。在类别中特定疗法，包括以下治疗策略：肿瘤疫苗通过注射肿瘤激活免疫细胞对患者的抗原。肿瘤疫苗包括：灭活的肿瘤细胞疫苗，肿瘤抗原疫苗，肿瘤dna疫苗，树突状细胞(dc)疫苗和细菌疫苗。特异性act免疫疗法主要包括三种治疗方法，

4、肿瘤浸润淋巴细胞(til)：淋巴细胞从肿瘤组织中分离并在体外培养。til可以分泌具有特异性抗肿瘤的il-2能力。

5、t细胞受体(tcr)治疗：t细胞识别肿瘤抗原通过其单链抗体片段(scfv)，并将单链抗体片段tcr通过病毒载体克隆到正常t细胞中。因此，正常t细胞变为特异性肿瘤杀伤t细胞。

6、car-t：t细胞通过基因修饰获得具有肿瘤特异性受体t细胞。与常规t细胞识别机制不同，car-t细胞识别肿瘤抗原不受到mhc分子的限制。因此，car-t细胞能够通过增加共刺激信号分子克服肿瘤的免疫逃逸机制，增强t细胞对肿瘤细胞的杀伤能能力。

7、在非特异性act免疫疗法中，有两种主要应用治疗方法：淋巴因子激活的杀手(lymphokine activated killer,lak)细胞治疗和细胞因子诱导的杀手(cytokineinduced killer,cik)细胞治疗。

8、lak细胞治疗：lak细胞一方面利用il-2刺激外周血淋巴细胞中的免疫细胞，包括nk细胞和t细胞等，另一方面通过过表达fas配体，增强对靶细胞的识别能力，并通过释放穿孔素和颗粒酶细胞杀死肿瘤细胞。

9、cik细胞治疗：cik细胞来源于病人或健康人的外周血淋巴细胞(pbl)，在ex vivo条件下受到anti-cd3抗体、ifn-γ和il-2刺激下扩增。cik细胞主要通过fasl和穿孔素发挥抗肿瘤的作用。

10、免疫检查点是人体免疫系统中的保护性分子，在正常机体中防止由于t细胞过度活化引起的炎性损伤。肿瘤细胞能够利用这一特性，过度表达免疫检查点分子，抑制机体的免疫反应，逃避人体免疫系统的监视和杀伤，从而促进肿瘤细胞的生长。免疫检查点抑制剂治疗可以通过抑制肿瘤微环境中的免疫检查点活性，重新激活t细胞对肿瘤的免疫应答反应，实现抗肿瘤的效果。t细胞的完全活化受“双信号”系统调节：第一信号来自其自身tcr(t细胞受体)与抗原的mhc的特异性结合，即t细胞识别抗原；第二信号来自共刺激分子，该信号参与由抗原呈递细胞(apc)表达的共刺激分子与t细胞表面上的相应受体或配体(例如cd28)的相互作用。例如cd28-b7是正向共刺激信号，而负向共刺激分子主要是ctla4-b7途径和pd-1/pd-l1途径。在肿瘤细胞侵入后，这种抑制途径被肿瘤细胞利于抑制t细胞活化，从而逃避免疫系统的清除作用。

11、pd-1(cd279)最早于1992年被报道，人pd-1编码基因pdcd1位于2q37.3，全长2097bp，由6个外显子组成，翻译产物为288个氨基酸组成的pd-1前体蛋白，剪切前20个氨基酸组成的信号肽后得到成熟蛋白质。pd-1包括胞外免疫球蛋白可变区igv结构域，疏水跨膜结构域和胞内结构域，胞内尾部结构域n端itim基序包含2个磷酸化位点，c端则是一个itsm基序。pd-1是膜蛋白，属于cd28免疫球蛋白超家族，主要表达在激活后的t细胞表面，此外还在胸腺的cd4-cd8-t细胞、活化的nk细胞和单核细胞有低丰度表达。pd-1有2个配体，分别是b7蛋白家族的pd-l1(cd274,b7-h1)和pd-l2(cd273,b7-dc)，pd-l1和pd-l2氨基酸序列有40％相同。两者区别主要在于表达模式不同，pd-l1组成性的低表达于apcs、非造血细胞(如血管内皮细胞、胰岛细胞)和免疫豁免部位(如胎盘、睾丸和眼睛)，炎性细胞因子如i型和ii型干扰素、tnf-α和vegf等均可以诱导pd-l1的表达。pd-l2则只在被激活的巨噬细胞和树突细胞中有表达。pd-1与pd-l1在激活的t细胞结合后，pd-1的itsm基序发生酪氨酸磷酸化，进而导致下游蛋白激酶syk和pi3k的去磷酸化，抑制下游akt、erk等通路的活化，最终抑制t细胞活化所需基因及细胞因子的转录和翻译，发挥负向调控t细胞活性的作用。

12、在肿瘤细胞中，肿瘤细胞及肿瘤微环境通过上调pd-l1表达并与肿瘤特异的cd8+t细胞表面的pd-1结合，负调控t细胞活性，抑制免疫反应。肿瘤细胞可以通过以下4种途径上调pd-l1表达：1.编码pd-l1的基因扩增(9p24.1)；2.egfr、mapk、pi3k-akt信号通路激活，hif-1转录因子等可以从转录水平上调pd-l1的表达；3.eb病毒的诱导(eb病毒阳性的胃癌和鼻咽癌表现为pd-l1高表达)；4.表观遗传学的调控。在肿瘤微环境中，interferon-γ等炎症因子的刺激同样可以诱导pd-l1和pd-l2的表达。炎症因子可以诱导肿瘤微环境中其他细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞和基质细胞表达pd-l1和pd-l2，而能够识别肿瘤抗原的肿瘤浸润性t细胞能够分泌interferon-γ，进而诱导pd-l1表达上调，这一过程被称为“适应性免疫抵抗”，肿瘤细胞通过这一机制可以实现自我保护。有越来越多的证据表明肿瘤利用pd-1依赖的免疫抑制免疫逃避。在各种实体瘤和血液系统恶性肿瘤种均已经发现pd-l1和pd-l2的高表达。此外，pd-ls的表达与肿瘤细胞的不良预后之间具有很强相关性，证明了包括食道癌、胃癌、肾癌、卵巢癌、膀胱癌、胰腺癌和黑色素瘤等。

13、目前fda已经批准上市的pd-1治疗性单抗有nivolumab(opdivo，2014年9月)，pembrolizumab(keytruda，2014年12月)和cemiplimab(libtayo，2018年9月)，已上市的pd-l1治疗性单抗有atezolizumab(tecentriq，2014年9月)，avelumab(bavencio，2016年5月)以及duravulumab(imfinzi，2017年5月)，已批准的适应症见下表所示

14、

15、此外还有pidilizumab，amp-224，amp-514，pdr001等pd-1单抗和bms-936559，ck-301等pd-l1单抗处于研发和临床试验中。

16、然而现有的单抗，亲和力并未达到理想状态，并且由于体积较大，因而免疫原性较强。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗pd-l1纳米抗体及其fc融合蛋白和应用，以解决上述问题。

2、本发明提供一种抗pd-l1纳米抗体，其特征在于：至少包含一个vhh片段，在所述vhh片段中，包含cdr1、cdr2和cdr3三个氨基酸片段,cdr1、cdr2、cdr3分别选自以下序列：

3、1)seq id no.44至seq id no.60所示的cdr1；

4、2)seq id no.61至seq id no.82所示的cdr2；

5、3)seq id no.83至seq id no.99所示的cdr3。

6、进一步，本发明的抗pd-l1纳米抗体，其特征在于：其序列如：seq id no.1至seqno.41所示。

7、本发明还提供一种抗pd-l1纳米抗体的fc融合蛋白，其特征在于：包含如权利要求1或2所述的抗pd-l1纳米抗体以及fc段，所述fc段的序列如seq id no.42所示。

8、进一步，本发明的抗pd-l1纳米抗体，其特征在于：其序列中，除cdr1、cdr2和cdr3以外，有80％的氨基酸序列与seq id no.1至seqno.41所示的序列相同。

9、本发明还提供一种抗pd-l1纳米抗体在制备阻断pd-l1和pd-1结合试剂中的应用。

10、本发明还提供一种抗pd-l1纳米抗体的fc融合蛋白在制备阻断pd-l1和pd-1结合试剂中的应用。

11、进一步，本发明的抗pd-l1纳米抗体其特征在于:其用量为20ug/ml至0.000128ug/ml。

12、进一步，本发明的抗pd-l1纳米抗体人源化改造后，其特征在于：其序列如seq idno.100至seq id no.105所示。

13、本发明还提供一种人源化抗pd-l1纳米抗体的fc融合蛋白，其特征在于：包含如权利要求8所述的抗pd-l1纳米抗体以及fc段，所述fc段的序列如seq id no.42所示。

14、上述任一项所述的纳米抗体或者其fc融合蛋白，在制备治疗癌症、感染或免疫调节疾病的药物中的应用。

15、上述任一项所述的纳米抗体，在制备抑制肿瘤生长的药物中的应用。

16、上述任一项所述的纳米抗体或者其fc融合蛋白的应用中：癌症或肿瘤选自下组织或部位：结直肠、乳腺、卵巢、胰腺、胃、食管、前列腺、肾、宫颈、骨髓癌、淋巴癌、白血病、甲状腺、子宫内膜、子宫、膀胱、神经内分泌、头部颈部、肝、鼻咽、睾丸、小细胞肺癌、非小细胞肺癌、黑素瘤、基底细胞皮肤癌、鳞状细胞皮肤癌、隆突性皮肤纤维肉瘤、梅克尔细胞癌、成胶质细胞瘤、胶质瘤、肉瘤、间皮瘤，或者骨髓增生异常综合症。

17、发明的有益效果

18、本发明的纳米抗体及其fc融合蛋白特异性强，亲和力高，对人的免疫原性弱，具有显著的抗肿瘤效果。