抗CD-38和抗CD-47单抗药物对输血相容性检测的干扰与应对策略研究进展.pdf
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1、临床输血与检验2023年8月第25卷第4期559liberal transfusion for cardiac surgeryJ.N Engl J Med,2018,379(13):1224-1233.41 高洁,纪宏文.成人心血管外科围术期患者血液管理研究进展J.北京医学,2022,44(8):746-749.(收稿日期:2023-05-26)(本文编辑:李娟)抗CD-38和抗CD-47单抗药物对输血相容性检测的干扰与应对策略研究进展*王斐1,2 陈要臻2 胡兴斌2 1西安医学院;2第四军医大学西京医院输血科,陕西西安 710032DOI:10.3969/j.issn.1671-2587.2
2、023.04.026*本课题受陕西省卫生健康科研创新能力提升项目(No.2023TD-03),西京医院临床高新技术项目(No.XJGX16CG26)资助作者简介:王斐,主要从事输血医学研究工作,(E-mail)。通信作者:胡兴斌,男,博士生导师,副教授,主要从事输血医学研究工作,(E-mail)。【摘要】近年来,以免疫检查点相关信号通路为靶点的新型单抗药物在肿瘤治疗领域显示出了强大潜力。新近研发的Hu5F9-G4、IBI188、Daratumumab均是分别以CD47、CD38为治疗靶点制备的单抗类药物,这些药物在治疗淋巴瘤、多发性骨髓瘤或其他恶性肿瘤方面,显示出了特异性高、临床疗效好等优点。
3、但是CD38和CD47分子不仅表达在肿瘤细胞上,在人红细胞上也有表达,因此经抗-CD38和抗-CD47单抗药物治疗的患者,会因为血液中存在抗-CD38或抗-CD47抗体与红细胞特异性结合,而导致血型鉴定、交叉配血和不规则抗体等输血相容性检测出现假阳性,威胁输血安全。本文阐述了目前抗-CD38单抗和抗-CD47单抗药物对输血相容性检测存在的干扰问题和现有排除策略,为最大限度降低抗-CD38单抗和抗-CD47单抗药物对输血安全造成的影响提供参考。【关键词】单克隆抗体药物 CD38 CD47 输血相容性检测 【中图分类号】R457 【文献标识码】A 【文章编号】1671-2587(2023)04-0
4、559-06Monoclonal Anti-CD38 and Anti-47 Interference and Strategies in Compatibility Testing WANG Fei,CHEN Yaozhen,HU Xingbin,et al.Xian Medical University,Xian 710032【Abstract】More recently,novel monoclonal antibodies targeting immune checkpoints related signaling pathways have shown promise in the
5、field of cancer immunotherapy.Hu5F9-G4,IBI188,and Daratumumab,designed specifically to target CD47 and CD38,have demonstrated clinical efficacy in patients with lymphoma,multiple myeloma,and other malignancies.Because CD38 and CD47 molecules are expressed not only on tumor cells,but also on red bloo
6、d cells,anti-CD38 or anti-CD47 antibodies are specifically bound to red blood cells in the blood of patients treated with anti-CD38 and anti-CD47 monoclonal drugs.This leads to false positives in compatibility testing,such as blood typing,cross-matching and irregular antibody screening etc.,which po
7、ses a risk to transfusion safety.In this paper,the interference problems of anti-CD38 and anti-CD47 on blood transfusion compatibility testing and the existing elimination strategies are described to provide reference for minimizing the impact of anti-CD38 and anti-CD47 on blood transfusion safety.【
8、Key words】Monoclonal antibody drugs CD38 CD47 Compatibility testing恶性肿瘤是严重威胁人类生命健康的重大疾病之一1。传统的抗肿瘤治疗方法例如手术、放化疗等,存在易复发、耐药、副作用等缺点2。在肿瘤的发生、发展进程中,肿瘤细胞表面抗原在免疫逃逸和生长、扩散中发挥着重要作用。因此以肿瘤细胞抗原为靶点,研发相应的抗体药物,使得抗体与相应的免疫检查点抗原结合,可以增强免疫杀伤作用或降低免疫抑制作用3。相较于传统治疗方法,以肿瘤表面抗原为靶标的单克隆抗体药物具有特异性高、毒性小、副作用低、疗效高等特征4。从1986年第一个单克隆抗体药物m
9、uromonab-CD3获批上市以来,截至2022年7月,美国食品药品管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的治疗性单克隆抗体药物已经超过100种5。在单克隆抗体药物问世的约40年间,单抗药物在肿瘤治疗、自身免疫病和抗感染等多个临床领域取得了积极进展。随着抗-CD152抗 J Clin Transfus Lab Med,August.2023,Vol 25,No.4560检测的间接抗人球试验中加入的抗人球蛋白试剂可以与抗-CD38单克隆抗体的Fc片段结合,致敏红细胞引起弱凝集。CHAPUY等的临床研究发现,5名接受了DARA治疗的多发性骨髓瘤患者,出现了
10、此前没有的意外抗体筛查阳性反应18。此外,抗-CD38单抗药物对输血相容性检测的干扰并不是一过性的。临床试验表明,DARA对输血相容性检测的干扰在停药后仍可能持续6个月19。因此,有效排除CD38单抗药物对输血相容性检测的干扰是提高输血安全和临床疗效亟待解决的重要问题。1.3 排除抗-CD38单抗药物对输血相容性检测的干扰策略研究现状抗-CD38单抗药物对输血相容性检测的干扰引起了国内外输血医学行业的高度关注20。通常医院会对这类用药患者信息进行登记筛选,尽可能在用药前留取患者血液样本用于检测。但是血液样本保存有效期只有3天,并且肿瘤患者往往需要多次反复用药,因此患者信息筛查仅仅适用于初次用药
11、患者的首次检测。目 前 临 床 上 常 用 的 排 除 方 法 是 二 硫 苏 糖 醇(dithiothreitol,DTT)处理法和聚凝胺法20,DTT法是用0.2 mol/L DTT预处理待测红细胞样本,使红细胞表面CD38分子胞外区二硫键裂解,CD38抗原变性,阻止了它与抗-CD38抗体结合,从而排除干扰。但是该方法的效率不高,且可能破坏其他红细胞血型抗原21,如DTT在使CD38抗原变性的同时极可能导致其他红细胞抗原(如Kell系统)变性,容易造成漏检。聚凝胺法是利用CD38分子在胞外携带负电荷的羧基在低离子环境中优先与聚凝胺分子结合的特点,阻碍红细胞膜上CD38分子和抗-CD38单抗
12、的结合,从而排除干扰。但聚凝胺对Kell系统等血型抗体的灵敏度很低,易漏检20。此外,目前还有蛋白水解酶法、中和蛋白法、细胞吸附法、红细胞基因型分型法等方法也在尝试与探索中。蛋白水解酶法是利用胰蛋白酶切割CD38的表位和酶活性位点,排除抗-CD38单抗对输血相容性检测的干扰,但该方法也可水解M,N,Duffy等其他血型抗原造成漏检或者误检22。中和蛋白法是使用抗-CD38单抗的抗体及可溶解性的CD38蛋白,中和血浆中的抗-CD38单抗,但是该方法的成本很高20。细胞吸附法是利用高表达CD38分子的吸附细胞预处理用药患者血浆,吸收血浆中抗-CD38抗体,从而避免干扰输血相容性检测。但是目前吸附效
13、率因为使用的细胞不同而差异较大,更好的吸附细胞仍在研发体、抗-PD-1/PD-L1抗体、抗-CD19抗体、抗-CD20抗体等成功用于临床,越来越多的靶点正在被开发应用。这些抗体药物给肿瘤治疗带来新希望的同时,也给输血医学实践带来了严峻挑战,原因在于许多单抗药物可以识别红细胞上的相应抗原,耦联红细胞引起泛凝集,干扰输血相容性检测,影响输血安全。1 抗-CD38单抗类药物对输血相容性检测的干扰及排除策略研究进展1.1 抗-CD38单抗药物在肿瘤治疗中的应用白细胞分化抗原(cluster of differentiation 38,CD38)是一个相对分子质量为45000的单链型跨膜糖蛋白6,参与诱
14、导B淋巴细胞和T淋巴细胞增殖7、炎症反应8、激酶激活9和细胞因子释放10等多种生物学功能。CD38抗原在淋巴细胞和骨髓来源的血液恶性肿瘤中高表达,因此CD38抗原是理想的免疫治疗靶点11。抗-CD3 8 单 抗 药 物 是 以CD3 8 为 靶 抗 原,通过补体依赖的细胞毒性(complement dependent cytotoxicity,CDC)、抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(antibody-dependent cell mediated cytotoxicity,ADCC)、抗体依赖的细胞吞噬(antibody-dependent cellular phagocytosis,ADCP
15、)和凋亡等多种机制12,清除细胞表面表达CD38分子的肿瘤细胞。目前CD38单抗药物主要有达雷妥尤单抗(daratumumab,DARA)、伊沙妥昔单抗(isatuximab)、MOR202和TAK079等几种13。DARA已于2015年11月被FDA批准用于治疗多发性骨髓瘤(mutiplemyeloma,MM),其余几种目前还处于临床试验阶段14。临床数据显示,抗-CD38单抗联合来那度胺、地塞米松治疗MM的有效率达60%,极大地提高了MM的临床治疗效果6。1.2 抗-CD38单抗药物对输血前检测存在干扰贫血是肿瘤的常见并发症。据统计,大约50%的肿瘤患者都会伴有肿瘤相关性贫血发生15,尤其
16、是在晚期肿瘤或接受放化疗患者中,贫血的发生率则高达70%16。因此输血是临床治疗尤其是在肿瘤根治手术围术期和肿瘤放化疗期间必不可少的支持疗法。严重贫血的肿瘤患者往往需要反复输血。与免疫细胞相比,尽管CD38抗原在正常红细胞膜上的表达量并不高,但是患者使用抗-CD38单抗药物后,也可导致抗-CD38抗体与红细胞膜上的CD38抗原结合,干扰交叉配血、不规则抗体鉴定等输血前相关检测17,影响输血安全和临床治疗效果。例如,在输血相容性临床输血与检验2023年8月第25卷第4期561中23。红细胞基因型分型法在血清学方法难以鉴定的疑难血型案例中发挥作用,采用分子生物学技术如序列特异性引物PCR(sequ
17、ence specific primer,PCR-SSP)、序列特异性寡核苷酸探针(sequence specific oligonucleotide probing,SSOP)杂交分析法、基因芯片技术、DNA测序技术等鉴定血型24,但是此方法操作相对复杂、耗时长、并不适合推广使用25。2015年底抗-CD38单抗上市,本研究小组就关注到抗-CD38单抗药物的干扰,提出了改良方法26。我们发现TCPE-HCLTris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride比DTT更高效的破坏红细胞上的CD38抗原,且不干扰其他主要的血型抗原。TCPE-HCL作为一种强效的
18、还原剂可以破坏红细胞表面CD38分子胞外区二硫键,相比于DTT,TCPE-HCL因不易氧化而更加稳定,可以更方便临床使用27。综上所述,国内外对抗-CD38单抗药物治疗后造成的输血前实验室检测干扰高度重视,采取了多种策略进行排除,但是这些技术都因各种弊端,无法达到排除单抗药物对输血相容性检测干扰的预期结果,或者因成本高昂、技术难度大、可操作性差,难以推广使用(表1)。因此新的策略与方法仍然需要不断探索和尝试。表1 排除CD38单抗干扰输血相容性检测的方法优点缺点基因分析准确,细致,信息可保存持续使用难普及推广蛋白水解法成本低效率低且干扰其他抗原不干扰Kell系统DTT处理法成本低干扰Kell系
19、统、部分无效操作简单TCPE-HCL处理法成本低 需要大规模样本验证操作简单中和蛋白实验不干扰其他血型系统价格昂贵排除效果弱聚凝胺法成本低缺乏大规模实验验证操作简单对Kell类抗体不敏感细胞吸附法不干扰其他血型系统个体差异大、效率不稳2 抗-CD47单抗类药物对输血相容性检测的干扰及排除策略研究进展2.1 抗-CD47单抗药物在肿瘤治疗中的应用白细胞分化抗原47(cluster of differentiation,CD47),又名整合素相关蛋白(integrin-associated protein,IAP),是一种广泛存在正常细胞表面的跨膜糖蛋白,属于免疫球蛋白超家族,由N端的单个IgV样
20、结构,5个跨膜的疏水片段及胞质侧的可变C段组成28。CD47在人体细胞上广泛表达,在大多实体肿瘤和血液肿瘤中高表达29。肿瘤细胞表面CD47通过与巨噬细胞表面的信号调节蛋白(SIRP)结合发出“别吃我”的信号,从而抑制巨噬细胞的吞噬作用,产生免疫逃逸30。基于此,科学家们尝试通过阻断CD47-SIRP信号通路来促进巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬31,以达到抗肿瘤的目的。目前基于靶向CD47的单抗药物有Hu5F9-G4、ALX148、TTI-621、TTI-622、TG-1801等,但是多数药物还处于III期临床试验阶段,并未进入实质性临床治疗阶段。CD47分子在红细胞膜上高水平表达32,因此经抗-C
21、D47单抗治疗后,患者血液中的药物抗体也会导致与抗-CD38单抗药物类似的干扰输血相容性检测作用,给输血安全带来严峻挑战33。2.2 CD47单抗药物对输血前检测存在干扰与CD38分子不同,CD47分子在红细胞膜上高水平表达34,因此抗-CD47单抗可对输血相容性检测产生干扰作用35。在C.K.Brierley等进行的临床试验结果显示,19名接受了抗-CD47单抗药物HU5F9治疗的患者中,有9人出现了新的意外抗体筛选阳性和泛凝集,12人非O型患者血型鉴定时出现了盐水介质中的凝集,影响ABO血型鉴定的反定型32。不同克隆的抗-CD47单抗干扰输血相容性检测的程度和持续时间不同,这与药物浓度高度
22、相关。2.3 排除抗-CD47单抗药物对输血相容性检测的干扰策略研究现状CD47在红细胞上位于Rh血型分子的复合物中,其表达程度与Rh表型相关,在ccdee红细胞上表达量最高,ccDEE细胞上表达量少36。不同于CD38,CD47抗原不能被菠萝酶、胰蛋白酶或者DTT等化学 J Clin Transfus Lab Med,August.2023,Vol 25,No.4562试剂破坏30。国内外现有排除抗-CD47单抗干扰输血相容性检测的方法十分有限。抗体吸收法采用CD47高表达的Rh分型红细胞,吸收患者血浆中的抗-CD47药物抗体。该方法一般需要多次吸附,若患者存在其他血型抗体,可能被一同吸附造
23、成漏检。血小板表面也有CD47的表达,使用血小板吸附可以规避不规则抗体的漏检,但仍可能造成HLA抗体的漏检34。能否用其他更加高效的细胞进行吸附来排除CD47单抗的干扰,目前还不清楚。Gamma-clone和固相凝集法使用缺乏IgG4活性的抗IgG试剂Gamma-clone进行抗球蛋白试验或Immucor Capture-R固相凝集法,可以排除IgG4型的抗-CD47单克隆抗体对输血前检测的干扰作用,如Hu5F9-G4等。但随着抗-CD47单抗药物的研发,不是所有药物都是IgG4型,此方法仅适用于IgG4型的抗-CD47单克隆抗体药物37,适用范围比较单一。抗体中和法是用抗-CD47单抗的抗体
24、,中和血浆中的抗-CD47单抗,但成本高且不同厂家中和抗体不全37。红细胞基因型分型法可以绕开抗-CD47单抗药物抗体的干扰38,但如上所述,虽然这种方法适用于所有的疑难配血,但是时间周期和成本都较高,难以普及。CD47在几乎所有肿瘤细胞上高表达39,有望成为下一个免疫检查点治疗的代表性药物。但抗-CD47抗体药物的一大挑战是红细胞毒性,前沿药物研发技术已经能改善其安全性40。抗-CD47抗体药物给输血实验室带来困扰,现有的排除方法均存在弊端(表2),因此输血医学行业迫切需要寻找更加简便有效的方法来排除CD47单抗的干扰,保障患者输血的安全有效。3 未来展望 面对抗-CD38单抗、抗-CD47
25、单抗给输血前相关检测带来的困扰,国内外输血实验室的解决策略可以概括为以下几点:追踪患者,在用药前进行血型鉴定和意外抗体筛查,并留下部分血样备用;对于单抗药物干扰输血相容性检测的患者进行主要血型基因匹配输血;破坏红细胞上的相应抗原与单抗药物的结合;吸附血浆中的抗体。但上述方法均存在不同程度的缺陷,而肿瘤患者治疗过程中输血概率极大,且多次输血可能产生新的意外抗体,因此用药前的检测无法完全保障输血安全。基因法虽适用于所有疑难血型,但难以及时响应,且不好推广。DTT等化学法可破坏CD38抗原,但可能影响其他血型系统,且像CD47这种与细胞骨架相连接的抗原无法被破坏。抗体吸附法需要建立高表达的吸附细胞来
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