Fc 融合蛋白是指利用基因工程等技术将某种具有生物活性的功能蛋白分子与 Fc 片段融合而产生的新型重组蛋白，其不仅保留了功能蛋白分子的生物学活性，还具有一些抗体的性质，如通过结合相关 Fc 受体延长半衰期和引发抗体依赖细胞介导的细胞毒性效应等。 抗体类药物是当前药物研发的重点和热点，通常能较快获得上市许可，并带来较大的商业成功。进入21 世纪以来，美国 FDA 和欧洲药物管理局（European Medicines Agency，EMA）总共批准了约 20 种抗体类药物。借助传统抗体的成功平台，一种基于抗体结构，将蛋白或多肽与免疫球蛋白 Fc 片段相融合的新功能重组蛋白也获得了一定的发展。
Fc融合蛋白是指利用基因工程等技术将某种具有生物学活性的功能蛋白分子与Fc 片段融合而产生的新型蛋白，功能蛋白可以是能结合内源性受体（或配体）的可溶性配体（或受体）分子或其他需要延长半衰期的活性物质（如细胞因子）。该类融合蛋白不仅保留了功能蛋白分子的生物学活性，并且还具有一些抗体的性质，如长效半衰期。例如，普通重组 IL-2 体内半衰期仅为 6.9 min，而重组 IL-2/Fc 融合蛋白体内循环半衰期则延长了近700倍。
1 Fc 融合蛋白的类别
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去鱼鳞机根据是否需要发挥 Fc 段结合 FcγR 来介导抗体依赖细胞介导的细胞毒性（antibody-dependentcell-mediated cytotoxicity，ADCC）或结合补体 C1q 来介导补体依赖的细胞毒性（complement-dependent cytotoxicity， CDC）等的生物学活性，可将 Fc 融合蛋白分为溶细胞性（cyto-lytic）和非溶细胞性（non-lytic）。前者由功能性蛋白与天然或活性提高的 Fc 片段融合而成，不仅具有功能蛋白的生物学活性和长效血浆半衰期，并且保留了 Fc 段介导 ADCC 及 CDC 效应的能力，可以靶向杀伤功能蛋白受体阳性细胞。在抗体应用领域，尤其是具有抗肿瘤活性的抗体，通过优化 Fc 段氨基酸组成或糖基化模式等，从而加强由其介导的 ADCC、CDC 等细胞毒活性的研究已经成为一个热点。
非溶细胞性融合蛋白由功能性蛋白与活性降低的Fc 片段融合，通过对 Fc 片段上补体受体结合域或糖基化模式的突变改造，调节 Fc 与相关受体的结合亲和力，降低或消除 ADCC 和 CDC 效应，只保留功能蛋白的生物学活性和 Fc 段长效体内半衰期，而不产生细胞毒性。例如，研究者利用 IgD 和 IgG4 组成的杂合 Fc（hybrid Fc，hyFc）与促红细胞生成素（erythropoietin，EPO融合，构建不能结合 FcγR I 和 C1q，无细胞毒性的长效 EPO-hyFc 分子，其半衰期达到了重组人 EPO——阿法达贝泊汀（darbepoetin alfa）的 2 倍。Vafa 等通过氨基酸替换，微调蛋白三级结构，破坏结合 FcγR和补体的活性，构建能够完
全消除免疫效应功能，但能够正常结合新生儿 Fc 受体（neonatal Fc receptor， FcRn），保持比 IgG2 更长循环血浆半衰期的 IgG2-Fc 突变体。Hristodorov 等通过比较 6 种去糖基化的hIgG 单抗和它们的糖基化物的理化性质和抗原结合力等，发现去糖基化的 IgG1 单抗具有与糖基化物相似的功能，并且由于前者引发免疫效应的能力降低，从而更适用于作为慢性疾病药物的融合伴侣。
2 Fc 融合蛋白理化性质和生物学活性的影响因素
Fc 融合蛋白的 2 个组成部分，通常具有相对独立的结构域和功能，能够从不同的角度影响该类分子的理化性质和生物学活性。
2.1 Fc 结构域
Fc 融合蛋白的重要特点是包含 Fc 片段，同时，这也是影响其理化性质和生物学活性的关键因素。
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抗体类药物往往具有较长的血浆半衰期，人体内源性免疫球蛋白在 FcRn 的保护下，血浆半衰期能达到 19 d。Fc 融合蛋白含有的 Fc 片段也能够通过类似的原理延长其半衰期，即
Fc 片段通过 CH2-CH3 与 FcRn 结合并呈 pH 依赖性：在 pH 7.4 的生理条件下，FcRn 与Fc 不结合；在细胞内涵体 pH 6.0~6.5 的酸性条件下，两者结合，从而避免融合分子在细胞内被溶酶体等快速降解。同时，融合 Fc 片段能够增大分子体积，降低肾清除率。当然，还可以通过基因工程手段对 Fc 段的氨基酸序列进行突变，获得半衰期更长的突变型融合蛋白。如阿斯利康的 Motavizumab-YTE 突变体的 Fc 段包含了 3 个突变：“YTE”，即 252、254 和 256 位的蛋氨酸（Met，M）、丝氨酸（Ser，S）和苏氨酸（Thr，T）分别被酪氨酸（Tyr，Y）、T 和谷氨酸（Glu，E）替换，Ⅰ期临床研究证实本品在健康人体内的血浆半衰期达到100 d，约为 Motavizumab 原型的 2~4 倍，而清除率仅为原型的 71%~86%。“YTE”这一突变技术将有望应用于其他抗体的优化，从而提高半衰期，减少给药频率。
除了长效性，Fc 片段还能提高分子的稳定性。Fc融合蛋白可以通过 Fc 铰链区的二硫键连接形成稳定的二聚体，进一步通过对二硫键的基因工程改造和修饰，还可以使 Fc 融合蛋白聚集成六聚体复合物。Fc 区域可以独立折叠，保证伴侣分子体内外的稳定性。研究发现，与 Fc 进行融合能够提高蛋白在哺乳动物细胞内的表达，另一方面 Fc 片段可以与 Protein A 亲和柱特异性结合，简化 Fc 融合蛋白的纯化步骤，这在相关生物制品的研发过
程中具有重要的意义。
不同 Fc 片段能够特异性地结合体内相关 Fc 受体（FcR），并发挥相应的生物学功能（见表 1），Fc片段结合 FcR 发挥的生物学功能主要有以下 3 类。
1）结合免疫细胞表面的激活性或抑制性受体，正向或负向调节免疫反应。激活性受体（如 FcγR Ⅱ A等）的胞浆区含有免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptortyrosine-based activation motifs，ITAM），而抑制性受体（如FcγRⅡB等）胞浆区则含有抑制性基序（immunoreceptor tyrosine-basedinhibitory motifs，ITIM），分别起到活化和抑制免疫效应的作用。
2）作为免疫复合物一部分，协助免疫细胞摄取抗原。如 FcγR 介导的抗原摄取能够加强树突状细胞递呈抗原和激活 CD4+ 和CD8+ T 细胞的能力。
3）参与免疫球蛋白的运输，如 IgG 与 FcRn 的结合。
丙烯运输2.2 功能蛋白泥沙过滤器
虽然对 Fc 片段的改造会影响 Fc 融合蛋白的理化性质和生物学活性，但其药理活性还是主要取决于功能蛋白部分。功能蛋白应能特异性地结合某个靶点分子。例如，能够结合肿瘤坏死因子（TNF）并拮抗其作用的上市药物有：TNF 全长抗体（如 infliximab、adalimumab 和golimumab），PEG 修饰的Fab（如 certolizumab pegol）和TNFR-Fc融合蛋白（如etanercept）。靶点为VEGF的药物有：VEGF人源化抗体（如 bevacizumab），衍生自bevacizumab的Fab（如 ranibizumab）和VEGFR-Fc融合蛋白（如 aflibercept）。此外，人抗白介素-1β单克隆抗体（如canakinumab）、重组IL-1R（如anakinra）和 IL-1R/Fc 融合蛋白（如 rinolacept）均能与 IL-1 相结合。
对功能蛋白性质的优化，也将对整个融合分子产生积极影响。胰高血糖素样肽 -1（GLP-1）可通过多种机制明显改善 2 型糖尿病患者血糖情况，但是内源性 GLP-1 极易被体内的二肽基肽酶 - Ⅳ（DPP-IV）降解，血浆半衰期不足 2 min，必须持续静脉滴注或皮下注射才能产生疗效，大大限制了其临床应用。礼来公司新研发的 GLP-1/Fc 融合蛋白——dulaglutide，通过融合 hIgG4-Fc 达到降低免疫原性、减少肾清除率和延长半衰期的目的，同时还将 GLP-1 改造为耐受 DPP-IV 的 GLP-1 酰胺类似物，在保证活性的前提下，进一步提高了分子的稳定性。
3 Fc 融合蛋白类药物
1989 年，Capon 等首次在《自然》（Nature ）上报了一种能够结合 HIV 囊膜蛋白 gp120，阻碍 HIV-1 感染 T细胞和单核细胞的 CD4-Fc 融合蛋白，此后，基于抗体Fc 段的 Fc 融合蛋白的研究和开发在世界范围内得到了迅速的发展。连体滑雪服
3.1 已上市药物
2012 年，阿达木单抗（通用名：adalimumab，商品名：Humira）、英夫利昔单抗（通用
名：infliximab，商品名：Remicade）和依那西普（通用名：etanercept，商品名：Enbrel）这 3 种自身免疫性疾病的抗体类药物分别以 92.65、82.15 和 79.63 亿美元的全球销售额荣登当年最畅销药品榜单前三甲。作为最成功的 Fc 融合蛋白药物， Enbrel 在 2013 年的全球销售额也达到了 46.81 亿美元，超过了除 Humira 之外的其他单抗类药物。
目前，由 FDA 批准上市的 Fc 融合蛋白类药物主要有7 种（见表 2），均由重组内源性多肽或其突变体与 Fc 片段融合而成，大多数涉及自身免疫性疾病的；在表达方式上，除了 romiplostim 由大肠杆菌进行原核表达，其余均由哺乳动物细胞表达。由于原核表达缺少真核转录后的蛋白修饰过程，酵母、昆虫和植物细胞表达系统的转录后加工修饰体系与哺乳动物细胞不完全相同，且表达的蛋白在糖链的结构和组分上与哺乳动物表达系统表达的蛋白有所差异。鉴于糖基化作用对于抗体类药物的重要意义，为了获得蛋白折叠、理化性质和生物学活性等方面更接近于天然状态的的蛋白分子，利用哺乳动物细胞表达 Fc 融合蛋白已经成为一种趋势。
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