Review：治疗用细胞因子开发策略

2023-08-07

疫苗临床结果临床研究

近日，美国国立卫生研究院分子免疫学实验室及免疫中心主任Warren J. Leonard及其团队科学家林建新博士发表了一篇review，整体探讨了治疗用细胞因子及受体特性、信号通路和疗法开发策略。本文将主要分享疗法开发策略部分，分为增强活性和抑制活性两方面。细胞因子及受体细胞因子可控制细胞的发育、分化、生长、存活和死亡；还可产生病理性作用，可促进炎症和/或自免疫疾病。细胞因子包括I型、II型和其他细胞因子家族（包括IL-1、IL-17、TNF 和 TGFβ 家族）。文中主要集中讨论I型和II型细胞因子，以IL-2为主。I 型和 II 型细胞因子都使用JAK-STAT作为主要的信号途径。I 型细胞因子通常与同二聚体或异二聚体受体结合。其他类型细胞因子的受体结构差异更大（图C）。a, Three-dimensional structure of human growth hormone (GH) bound to the homodimeric GH receptor (GHR) (only extracellular domains are included in the solved structure;b, Schematics of receptors for type I and type II cytokine receptor chains. c, Schematic of receptors for a range of cytokines. d, Common γ-chain (γc) family cytokines.e, Structure of IL-2 bound to the high-affinity IL-2 receptor在考虑细胞因子疗法开发时，细胞因子的多效性和冗余性是重要的考虑因素。多效性即它们介导的作用不止一种，通常作用于一种以上的细胞类型；冗余性即两种或两种以上的细胞因子会诱发相似甚至相同的作用。增强细胞因子活性策略延长细胞因子半衰期：融合蛋白、聚乙二醇化天然细胞因子的给药会受到体内半衰期短和毒性等因素的限制，延长半衰期可通过多种方法实现，包括与其他蛋白质（如免疫球蛋白、其 Fc 区域或白蛋白）融合，如先声药业的IL-2突变Fc融合蛋白SIM0278，去年9月以5亿美元授权海外，以及IL4-白蛋白融合药物等。另外聚乙二醇化（PEG化）是几十年来用于延长体内蛋白质半衰期的另一种方法，PEG化可防止降解并限制免疫原性。如礼来/Nektar的NKTR-358，NKTR-358表现出更长的半衰期，并在狼疮小鼠模型中显示出显著疗效。优化细胞因子递送包括：聚合物基质（可植入肿瘤附近的理想部位）；微颗粒（>1 μm），如聚合物微颗粒，包括脂基或固体聚合物微颗粒；纳米颗粒（10-100 nm），具有体积小的独特特性。但这些方法经验有限，有临床试验表明，大脂质体颗粒递送 IL-2 是治疗淋巴瘤和白血病的癌症疫苗的一部分（ NCT02194751 和 NCT01976520）。选择性激活TME中的细胞因子也是可能的。还有研究表明，瘤内注射明矾结合的细胞因子可引发强效的更安全的全身抗癌免疫反应。免疫复合物和免疫细胞因子形成细胞因子-抗细胞因子复合物或免疫复合物，包括细胞因子-抗体融合物，与mAb或抗体片段融合的细胞因子。工程化细胞因子受体/细胞因子-受体对正交细胞因子：改变细胞因子和受体的胞外结构域，但保留胞质结构域，从而保留信号。保留细胞因子和受体的胞外结构域，但改变胞质结构域，从而改变信号。细胞因子突变蛋白影响IL-2Rα或IL-2Rβ界面的突变：突变的位置决定了结果，例如，在 IL-2Rα 界面的 R38、F42、Y45 和 E62处有突变的人 IL-2 二聚体可驱动NK和CD8+ T细胞正常增殖，但会抑制Treg细胞的增殖；而针对N88的突变可减弱与IL-2Rβ 的相互作用，选择性促进Treg细胞增殖。IL-2 超级激动剂和部分激动剂：如氨基酸突变（L80F、R81D、L85V、I86V 和 I92F）的 IL-2 mutein，即使在没有 IL-2Rα 的情况下，也能有效地与 IL-2Rβ 结合。这种 "超级 IL-2"（H9）能扩增 Teff 细胞，而不表现出对 Treg 细胞的偏好。这种方法也适用于 IL-4。此外，还有部分激动剂，如通过酵母表面展示鉴定出的与 IL-10Rβ 结合增强的 IL-10 变体表现出增强的效力，即使在低剂量的 CD8+ T细胞和单核细胞中也具有强大的活性。可溶性细胞因子受体复合物和融合蛋白除了天然细胞因子外，根据细胞因子受体的性质，还可以使用可溶性细胞因子-细胞因子受体复合物或融合蛋白。如IL-2–IL-2Rα复合物、IL-15–IL-15Rα复合物新型细胞因子通过计算机模拟天然细胞因子的结合位点，从头设计新型细胞因子。如设计的新蛋白NL-201不与IL-2Rα 作用，仅与β 和γ结合，跳过α受体将避免免疫抑制和副作用，研究显示这种新蛋白具有低毒性和强抗癌效果，这种方法还用应用于其他细胞因子，但它们与原生蛋白的差异较大，因此抗原性是一个潜在的问题。不同细胞因子间的融合蛋白即结合来自两种不同细胞因子或分子的信号，例如，低剂量IL-2和TNFR2激动剂可以增强Treg细胞活性。此外，免疫因子PD1–IL-2v 通过与 PD1 和 IL-2Rβγ 顺式结合，可更有效地促进干细胞样 CD8+ T细胞的扩增，表现出显著的抗肿瘤效果。替代细胞因子激动剂另一种生成具有细胞因子激动特性分子的方法是使用由可变重链抗体片段（VHH）和/或 scFv 抗体结构域组成的模块化单链双特异性配体。抑制细胞因子策略抗细胞因子/细胞因子受体的抗体部分抗体药物如下表：抑制JAKs和STATs靶向信号分子是调节细胞因子活性的另一种重要方法，以JAK抑制剂和STAT抑制剂为主。靶向蛋白降解剂：PROTAC和KineTACPROTAC适用于靶向信号分子，目前在研的靶向蛋白包括STAT3和四种JAK。另一种细胞因子受体靶向嵌合体——KineTACs，是一种完全重组双特异性抗体，通过KineTACs上的细胞因子和细胞表面的受体结合，通过抗体Fab和靶标结合并形成复合物，该复合物在细胞因子内吞的作用下进入细胞，并在细胞中的溶酶体降解。这种方法已被用于靶向 CXCL11、CXCL12、vMIPII 和 IL-2。https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41587-022-01456-2参考：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41573-023-00746-x细胞系产品查询投稿丨商务合作加入交流群往期推荐荣昌生物Hibody双抗平台及ADC专利中生制药企业梳理TOP20制药公司创新力来源点击下方“药研网”，关注更多精彩内容