浅谈“免疫排头兵”IL-2的进阶之旅

2023-05-23

免疫疗法临床结果临床3期

嘉宾阵容升级！药时代学苑「第3期」创新药BD高阶研讨会正式定档！随着免疫检查点PD-1、CTLA-4、Tim-3研发热潮不断涌现，免疫疗法纷纷加入抗癌大军，显示出了卓越的临床疗效，肿瘤免疫治疗如今已然家喻户晓。IL-2在T细胞生长及分化过程中起着重要的作用，是全球第一个被批准的肿瘤免疫疗法，随着研发进程的不断深入，IL-2的免疫机制也逐渐被挖掘。本文将重点介绍基于IL-2肿瘤免疫疗法的最新进展。阿地白介素(高剂量 IL-2)是FDA约30年前批准的第一个用于治疗转移性肾细胞癌(RCC)的癌症免疫疗法，随后相继批准了黑色素瘤和联合方案用于神经母细胞瘤。虽然高剂量IL-2展现出一定的临床疗效，但其剂量限制性毒性(包括⾎管渗漏综合征)限制了其广泛应用。随着免疫检查点抑制剂近几年在肿瘤中显著的临床疗效，以及科学家们对IL-2及其受体晶体结构的解析，重新点燃了众多药企对IL-2改造制剂的开发热情。Miro E Raeber在Science translational medicine发表的一篇题为“Interleukin-2-based therapies in cancer”文章，阐述了对IL-2分子及其改良制剂的开发，以及最新的研发进展，初步将IL-2疗法带入当前的肿瘤免疫疗法时代。IL-2及其受体简介IL-2是分子量为15-kDa，由四个α螺旋组成细胞因子家族的一员，其通过两种不同的构型与IL-2R结合。中间亲和力二聚体IL-2R(Kd~1nm)由IL-2Rβ(CD122)和共有γ链(γc/CD132)组成，主要由静息效应型T细胞(Teff)和NK细胞表达。而高亲和力三聚体IL-2R(Kd~10pm)是由CD122、CD132和α链(CD25)组成，主要由CD4+调节的T细胞(Treg)、固有淋巴样细胞(ILCs)表达，并且可瞬时上调激活的Teff细胞。在稳态期间，CD4+常规T细胞会产生低浓度的IL-2，维持Treg细胞和外周免疫耐受。免疫激活后，IL-2由CD4+和CD8+T细胞、NK细胞、NKT细胞、树突状细胞(DC)和肥⼤细胞产生，从⽽通过自分泌和旁分泌IL-2信号刺激IL-2R+效应免疫细胞。这两种免疫刺激分别对应相应的治疗策略。低剂量的IL-2或CD25偏向性IL-2制剂，优先靶向三聚体IL-2R制剂，可激活表达CD25的Treg细胞，并已用于治疗自身免疫性疾病。而高剂量的IL-2和CD122偏向性IL-2制剂，优先靶向二聚体IL-2R，刺激Teff和NK细胞，不受免疫检查点表达的影响，并用于治疗实体瘤和血液肿瘤(图1)。图1 IL-2及IL-2R结构及其淋巴细胞类型IL-2驱动的来自ILC、NK、Teff细胞的次级细胞因子的激活有助于小鼠和DC的扩增，包括肿瘤浸润DCs。这些IL-2扩增的瘤内DC反过来使PD-1抑制剂耐药、免疫浸润不良的“冷”肿瘤更具免疫原性，使IL-2在免疫检查点抑制剂耐药的肿瘤治疗中疗效增强(图2)。图2 IL-2疗法在肿瘤中的作用尽管3期PIVOT IO-001临床试验PEGylated IL-2 (bempegaldesleukin)IL-2 (bempegaldesleukin)联合纳武单抗治疗转移性黑色素瘤中并未显示临床获益，但也提示我们其他不同的潜在IL-2制剂有可能提高检查点抑制剂耐药肿瘤的缓解率。IL-2药物pipeline基于IL-2开发有不同的天然制剂或改良制剂，下面将为大家阐述这几种无靶向、靶向肿瘤细胞、免疫细胞、TME等IL-2制剂的开发策略及临床进展。1.天然IL-2制剂BNT153目前，除了阿地白介素，只有一款无偏向性和靶向性的IL-2制剂在临床开发中。BioNTech的编码IL-2的mRNA(BNT153)，联合编码IL-7的mRNA制剂(BNT152)用于治疗不同实体瘤的I期临床试验正在进行中。·为了克服无偏向性IL-2制剂的局限性如缺乏IL-2R选择性和毒性，已经开发了不同的方法来靶向免疫细胞、肿瘤细胞或肿瘤微环境。AB248是一款特异性靶向CD8+ T细胞的融合蛋白，该蛋白是识别CD8抗体融合突变IL-2，以降低IL-2R结合的亲和力。临床前数据表明，CD8+T细胞比NK和Treg细胞具有选择性靶向性，从而提高了不同小鼠肿瘤模型中的抗肿瘤疗效。也可以通过将无偏倚的IL-2连接不同分子的融合蛋白直接靶向特定的肿瘤，例如识别p53的单链TCR结构域(ALT-801)、在神经外胚层肿瘤(包括神经母细胞瘤和黑色素瘤)中表达的抗神经节苷脂GD2的mAb(Hu14.18–IL-2)，以及靶向非霍奇金淋巴瘤(DI-Leu16–IL2)IL2)的抗CD20 mAb。但这些化合物的临床疗效均有限。2.CD25偏向性IL-2制剂阿地白介素 CD25偏向性IL-2制剂阿地白介素用于治疗RCC和黑色素瘤后，剂量限制性毒性很快引发了开发含特定突变(也称为IL-2突变蛋白)的改良IL-2制剂的热潮。当时假设毒性可能主要是由分泌干扰素-γ的NK细胞作用介导的。与激活的Teff细胞不同，NK细胞被认为不表达CD25。BAY 50-4798BAY 50-4798含N88R突变以降低其对CD122的亲和力。尽管临近激活的Teff细胞优于NK细胞的选择性，但用于RCC和黑色素瘤的1期试验显示反应率低，暂停了开发，可能是由于中和了针对N88R突变位点和可有效抑制抗肿瘤反应的CD25+ Treg细胞扩增的抗药抗体(ADA)。靶向肿瘤细胞CD25偏向性IL-2融合蛋白中mAb特异性主要针对不同的肿瘤相关靶标，例如DNA-组蛋白复合物(NHS-IL2LT)和肿瘤细胞表达的PD-L1(KY1043)。3.CD25/CD122偏向的IL-2制剂STK-012：是一款CD25/CD122偏向和聚乙二醇化半衰期延长的IL-2突变蛋白，携带L18R，Q22E和Q126K突变，以减少CD132结合。STK-012有已被证明激活肿瘤特异性抗原CD25+ CD8+T细胞的选择性扩增，不仅超过CD122+ CD4+/CD8+T和NK细胞，但也超过CD25+ Treg细胞。后一种发现被认为是由肿瘤内Treg细胞上CD132的低表达引起的，因此导致与活化的CD8+ T细胞相比，STK-012具有竞争性劣势。4.CD122偏向性IL-2制剂2010年，CD122偏向的IL-2被证明可以避免与CD25+内皮细胞相互作用，并刺激CD8+ T和NK细胞在小鼠中有效的抗癌免疫力，开创了CD122偏向性IL-2制剂的开发先河。一种方法是通过将天然人IL-2与特异性抗IL-2 mAb复合来“隐藏”IL-2的CD25结合结构域，从而产生CD122偏向的IL-2-抗IL-2 mAb复合物(IL-2complexes)。ANV419(NARA1leukin)，抗人IL-2 mAb NARA1以高亲和力结合IL-2的CD25结合位点并形成CD122偏向的IL-2复合物，是人源化NARA1和人IL-2的融合蛋白，其中IL-2被剪切并整合到NARA1的轻链中以加强CD122偏向性。与第一代IL-2复合物相比，ANV419具有IL-2与NARA1共价结合、IL-2不从NARA1解离以改善药代动力学、更易产生单一蛋白等优点。第一代CD122偏向性IL-2复合物AU-007，是IL-2非共价与阻断IL-2上CD25结合位点的抗IL-2 mAb结合。两款产品最近都进入了临床试验。另一种策略是位点特异性添加聚乙二醇(PEG)部分，即PEGylation。Bempegaldesleukin(NKTR-214)为临床进程较快的产品。最近，Nektar和Bristol Myers Squibb公布了大家期待已久的3期PIVOT IO-001试验结果，该试验重点探究bempegaldesleukin与标准治疗纳武单抗在转移性黑色素瘤中的累加疗效，结果显示未达到其主要终点。尽管这一结果使NKTR-214折戟于IL-2领域，但其原因尚可分析以供借鉴。首先，分子定义不明确。在体内，6-PEG-BEMPEG是一种无活性的前药，通过水解释放PEG链逐步释放活性，只有1-PEG和2-PEG形式具有活性。此外，CD122偏向性不足。第三，黑色素瘤是一种高度免疫原性的肿瘤，已有研究表明其对检查点抑制剂的高反应率，因此联合IL-2可能没有额外的益处。TransCon IL-2 β/γ是一种具有两种修饰的IL-2前药。首先，它包含一个15-kDa PEG部分，通过在CD25结合位点引入的半胱氨酸，使之CD122偏倚。其次，它使用Ascendis的瞬时偶联(TransConTM)平台，与具有可切割的载体蛋白连接。体内给药TransConIL-2β/γ后，IL-2从TransCon载体蛋白上裂解，从而持续释放活性IL-2。MC38结直肠癌模型中积极结果，启动了1/2期临床试验。目前还有几款针对免疫细胞的不同CD122偏向的IL-2突变蛋白融合蛋白。如PD-1–IL2v是一款IL-2突变蛋白(携带F42A、Y45A和L72G突变)与抗PD-1 mAb融合的融合蛋白，在临床前PAncO2-H7胰岛细胞肿瘤模型中显示出更高的疗效。一项1期临床试验正在进行中。罗氏已经开发出两种靶向肿瘤细胞或TME化合物。Cergutuzumab amunaleukin是CD122偏向的IL-2和靶向癌胚抗原(CEA)的mAb的融合的融合蛋白。Simlukafusp α是相同的CD122偏向IL-2和靶向成纤维细胞活化蛋白α的融合的融合蛋白。这两种化合物都处于临床开发阶段，正在进行多项试验，并获得了初步结果。Xilio Therapeutics的XTX202是一款CD122偏向性的IL-2突变蛋白，与非刺激结构域相连，该结构域被TME中的肿瘤蛋白酶切割，从而激活IL-2。一项1/2期临床试验正在进行中。结论改良IL-2制剂的许多不同开发方法及临床试验正在进行中。大多数企业重点布局靶向免疫细胞或肿瘤 IL-2制剂，或者是CD122偏向性的IL-2制剂。目前，只有一种CD25偏向性IL-2制剂(KY1043)处于积极阶段，这可能是因其潜在Treg细胞扩增和之前类似方法的失败。未来的研究将继续探索IL-2构建体和制剂的临床疗效，以及针对的目标肿瘤疗效。尽管PIVOT IO-001试验失败，但具有更高IL-2R选择性的IL-2制剂表现出积极得潜力。此外，IL-2与检查点抑制剂的联合方案也可能有助于将免疫原性较差的冷肿瘤变“热”肿瘤，使其表现出优异的免疫检查点抑制性临床疗效。参考文献[1]Spolski, R., Li, P., & Leonard, W. J. (2018). Biology and regulation of IL-2: from molecular mechanisms to human therapy. Nature reviews. Immunology, 18(10), 648–659.[2]Raeber, M. E., Sahin, D., & Boyman, O. (2022). Interleukin-2-based therapies in cancer. Science translational medicine, 14(670), eabo5409.作者：脆啵啵封面图来源：123rf2023年1月1日至今，~20笔中国新药出海交易横空出世，总金额高达上百亿美元！一时间，喜讯频传，令行业、企业和每一位同药振奋！曾经提出“百靶竞技，百炼创新，百家上市，百药争先”的药时代团队再一次真切感受到：中国新药研发正当时！中国新药出海正当时！中国新药BD正当时！在这个BD如火如荼的好时代里，企业对于BD的要求不断提高，如何与时俱进，学习最新BD知识，掌握最新BD技能，成为摆在每一位BD同药面前的一个实际而迫切的问题。为了帮助企业培养优秀的BD高级人才，为了帮助BD人才成长进步，药时代学苑全力打造创新药BD高级研讨会，致力于成为中国制药界ZUI有实力和活力的学习平台。点击这里，报名参加，一起快乐学习！