Narure：小分子在肿瘤免疫中的作用不断扩大

2022-08-26

小分子药物免疫疗法抗体疫苗

通过细胞外信号调节T细胞活性的认识，免疫肿瘤学(IO)领域出现重要突破。其中一些信号分子——如由细胞毒性T淋巴细胞蛋白4(CTLA4)和PD1受体以及抑制性细胞因子介导——参与肿瘤浸润T细胞的失活，阻止它们攻击邻近的肿瘤细胞。FDA于2011年批准了首个免疫检查点抑制剂(ICI)——CTLA4阻断抗体易普利姆玛(ipilimumab)CTLA4阻断抗体易普利姆玛(ipilimumab)用于转移性黑色素瘤。随后开发的靶向PD1的单抗显示临床疗效明显增强，导致2014年pembrolizumab和nivolumab获批。其他抑制性靶点包括PDL1、TIM3、LAG3和TIGIT等，激动剂抗体包括CD40、TNFRSF9，和TNFRSF4（也称为OX40），激发T细胞应答。图1.通过调节T细胞活性靶向肿瘤细胞IO药物开发中强调基于Ab的生物制剂与靶向抗癌治疗中小分子的优势形成对比。Abs相对于小分子的一个显著优势是针对感兴趣的生物靶标生产药物成功概率很高。尽管如此，Ab药物也有其局限性。例如，Ab输注方案在日常临床实践中不如口服小分子方便。更重要的是，在接受抗CTLA4或PD1/PDL1抗体治疗的患者中，免疫相关不良事件(irAE)的发生率超过57%，3级或以上事件的发生率范围为10%至27%。Abs的半衰期较长，难以通过剂量微调来避免irAE；停药后可需1-2个月症状消退。尽管涉及使用皮质类固醇和其他免疫调节剂的治疗方案可有效管理毒性作用，但这些治疗可导致进一步的并发症。小分子ICI也有望诱发irAE，但其口服可用性和较短的半衰期使方案能够得到更精确的调整。靶向肿瘤相关通路原发性肿瘤细胞内在标志是稳态细胞周期控制丧失和对凋亡的抵抗力增加。一旦肿瘤大小超过一定程度，持续生长需要肿瘤培养微环境，其发展是由促进血管生成、炎症和组织重塑的通路驱动。此外，进展性肿瘤对能量需求的增加需要癌细胞重新连接其代谢途径，导致营养物质和代谢物浓度的显著变化，这一过程进一步塑造了肿瘤微环境(TME)。细胞抑制剂诱导免疫原性细胞死亡细胞抑制肿瘤药物的疗效至少部分依赖于抗肿瘤免疫应答的间接刺激。细胞抑制方案诱导的免疫原性细胞死亡(ICD)导致促免疫原性信号包括释放损伤相关分子模式(DAMP)，可触发抗肿瘤T细胞应答的激活。然而，进入TME后，T细胞会遇到抑制信号，钝化其效应功能。这些观察结果促使化疗与ICI Abs联合使用。例如，在ipilimumab最初的一项III期试验中，与单独使用达卡巴嗪相比，该ICI Ab与标准治疗的达卡巴嗪联合使用显著延长了总生存期。最近FDA批准KRAS-G12C抑制剂sotorasib作为一种靶向致癌驱动突变的小分子与ICI联合治疗非小细胞肺癌(NSCLC)。临床前数据表明，这种联合治疗甚至可能优于ICI和MEK抑制剂，因为sotorasib的作用更具选择性，从而降低毒性风险，并提供更深刻的促免疫原性作用。VEGF–VEGFR抑制剂血管内皮生长因子(VEGF)是一种刺激血管生成的信号蛋白。高度血管化的肿瘤，如肾细胞癌(RCC)对VEGF–VEFGR通路抑制剂介导的血管生成阻断特别敏感。在许多临床试验中评价了VEGF–VEGFR抑制剂联合ICI的应用。VEGF Ab贝伐珠单抗联合PDL1 Ab阿特珠单抗于2018年12月首次获得FDA批准，联合化疗用于晚期NSCLC的一线治疗。2021年，VEGFR-TK抑制剂卡博替尼 VEGFR-TK抑制剂卡博替尼和乐伐替尼也分别与纳武利尤单抗和派姆单抗联合给药获得批准。很明显，VEGF–VEGFR抑制剂联合ICI Ab治疗为合理设计治疗提供了成功的途径。目前，已在其他实体瘤适应症（包括黑色素瘤、头颈部癌、肝细胞癌、CRC、胃癌和妇科癌症）中启动了100多项测试相似方案的试验，并获得了包括额外FDA批准在内的总体良好结局。阻断细胞因子和趋化因子通路细胞因子超家族在所有体细胞类型之间的通讯中起着至关重要的作用，特别是在免疫系统的产生和调节中，包括T细胞应答。到目前为止，阻断参与促癌炎症过程和/或抑制T细胞免疫的细胞因子通路的治疗方式，如IL-1、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、转化生长因子-β(TGFβ)和CSF1，在临床研究中也未表现出一致的疗效。相比之下，其中几种药物已获批用于治疗炎症和自身免疫相关疾病，尤其是阻断IL-1–IL1R和IL-6–IL-6R相互作用的Ab，以及Janus激酶(JAK)的小分子抑制剂，许多进一步的抑制药物正处于临床试验的不同阶段。TME中高水平的CSF1促进了表达CSF1R的TAMs和MDSCs的浸润和扩增，这是与不良疾病预后相关的特征。在临床前模型中抑制该通路可抑制骨髓浸润并增加CD8 + T细胞计数，从而导致与ICI的协同作用。图2：CSF1R抑制剂的结构多样性靶向代谢途径生长肿瘤中癌细胞的快速增殖导致局部氧气和营养物质短缺，以及代谢物的蓄积。这些机制进一步塑造了TME，并有助于破坏抗肿瘤T细胞应答。谷氨酰胺和精氨酸代谢癌细胞通过增强糖酵解和氨基酸谷氨酰胺分解（谷氨酰胺分解）来适应其对能量和生物合成前体的需求增加。在临床前模型中，用小分子抑制这些通路导致肿瘤生长减少和免疫细胞浸润重编程。值得注意的是，活化的T细胞也可以加强这些通路，因为它们的克隆扩增和效应功能在很大程度上依赖于营养物质。因此，肿瘤和T细胞以及其他基质细胞类型之间对葡萄糖、谷氨酰胺和进一步营养物质存在激烈竞争。但有关口服谷氨酰胺酶抑制剂尚且缺乏临床获益。图3：代谢途径抑制剂腺苷途径抑制腺苷是一种强大的免疫阻断剂，由许多肿瘤产生高浓度。其免疫抑制特性是由两个G蛋白偶联受体(GPCRs)，高亲和力的腺苷2a受体(A2aR)以及低亲和力的A2bR介导。腺苷途径阻断剂imaradenant、ciforadenant和inupadenant（图3b）特异性抑制A2aR，自2015年以来一直处于I/II期肿瘤学试验阶段。这些化合物在临床前模型中显示出肿瘤抑制和免疫激活作用，并且在患者中耐受良好。尽管单药治疗后观察到部分缓解，但迄今为止尚未报告临床疗效的明确证据。图4：腺苷信号和STING通路的相互作用犬尿氨酸通路抑制肿瘤和基质细胞可通过含金属酶吲哚胺2,3-双加氧酶1(IDO1)和色氨酸2,3-双加氧酶(TDO)介导的反应分解色氨酸产生犬尿氨酸。由此产生的色氨酸稀少和犬尿氨酸在TME中的蓄积均有助于破坏免疫反应。犬尿氨酸与芳香烃受体(AHR)结合后，可介导应答T细胞的抑制，以及CD4 + Treg细胞和MDCSs的发育。尽管临床前数据和几项早期临床研究引发了人们对IDO1抑制的主要兴趣，但ECHO-301 III期试验(NCT02862457)显示，IDO1阻断剂依帕他（图3c）联合派姆单抗治疗晚期黑色素瘤患者没有额外获益。图5：犬尿氨酸通路介导的肿瘤进展和抗肿瘤免疫破坏靶向免疫通路TLR激动剂Toll样受体(TLRs)是1型跨膜蛋白家族，通过触发先天反应和介导适应性反应的激活，在协调对病原体的免疫中具有至关重要的作用。到目前为止，已有三种TLR激动剂获批用于IO治疗：TLR2/TLR4刺激剂BCG（用于膀胱癌局部免疫治疗）、小分子TLR7/TLR8配体咪喹莫特 TLR8配体咪喹莫特（用于特定上皮病变局部治疗）和单磷酰脂质A(MPL)，TLR4配体用作预防性人乳头瘤病毒(HPV)疫苗Cervarix的佐剂。STING激动剂与TLR激动剂相似，这些STING激动剂的一个关键限制是需要肿瘤内注射。首个全身给药的STING激动剂SB 11285 STING激动剂SB 11285和SNX281正在与PD1/PDL1 Abs(NCT04096638，NCT04609579)联合进行临床评价。小分子ICI靶向PDL1-PD1轴CA-170来源于使用PD1一级序列基序的研究中出现的氨基酸丝氨酸-天冬酰胺-苏氨酸序列。据报道，该化合物可靶向抑制T细胞活化的PDL1和V结构域免疫球蛋白(VISTA)。与PDL1相比，VISTA是一种检查点调节因子，在骨髓细胞上高表达。尽管在小鼠模型中Ab介导的VISTA阻断可增强抗肿瘤T细胞免疫，但其在人类癌症免疫逃避中的作用仍有待确定。另一种分子ARB-272572（图8）在亚纳摩尔浓度下干扰PDL1功能，在可移植的同系CRC(MC38)小鼠模型中显示口服活性，剂量为10 mg kg-1。该化合物在肝炎病毒感染模型中也显示活性。MAP4K1抑制剂MAP4K1是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，仅在造血细胞类型中表达。通过其富含脯氨酸的结构域，MAP4K1能够与造血细胞中的不同接头结合，包括参与TCR、B细胞受体和细胞因子信号传导。ZYF0033是最早发表的MAP4K1抑制剂之一，据报道，该化合物可抑制MAP4K1，影响近端生物标志物pSLP。同样，西奈山医学院发表的一项专利也介绍了几种MAP4K1靶向PROTAC分子，更详细地评估了MAP4K1抑制剂化合物。DGKα和DGKζ抑制剂甘油二酯(DAG)是磷脂酶Cγ1(PLCγ1)活性与TCR结合后产生的第二信使，触发信号级联反应，在T细胞发育和功能中发挥重要作用。DGKα或DGKζ缺陷的T细胞表现出高反应性、无反应性表型。CBL-B抑制剂泛素化是泛素基团与蛋白质赖氨酸残基的连接，是参与调节不同细胞过程（包括细胞内信号传导）的蛋白质的翻译后修饰。有令人信服的证据表明，CBL-B，一个RING家族E3泛素连接酶，作为TCR激活下游的负调控因子发挥作用。目前唯一已知的CBL-B抑制剂，由Nurix(WO2019148005)开发，在可移植的同系小鼠模型中可增强体外T细胞反应性以及T细胞依赖性肿瘤消退。磷酸酶类SHP099是一种选择性、口服SHP2抑制剂，在免疫缺陷小鼠中对人肿瘤异种移植物表现出抗肿瘤疗效。目前正在对几种SHP2抑制剂与ICI Abs联合使用进行临床评价。TNO155目前正在与spartalizumab(NCT04000529)联合进行 I期临床试验，RMC-4630正在与派姆单抗(NCT04418661)联合进行I期研究。图肿瘤微环境和小分子靶标概述表1免疫肿瘤学临床开发小分子的选择参考文献：Offringa, R., Kötzner, L., Huck, B. et al. The expanding role for small molecules in immuno-oncology. Nat Rev Drug Discov (2022). https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41573-022-00538-9