IL19

IL-10自1989年首次被发现，针对它的学术研究已进行了三十余年，但时至今日，它在药物研发领域仍然是个“冷门”。01靶点概述白介素10(IL-10)最初被描述为Th2细胞细胞因子。包括IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26、IL-28A、IL-28B和IL-29等，这些与IL-10具有相似蛋白质结构和受体复合物的细胞因子也被称为IL-10家族细胞因子。IL-10是一种现在被认为是复杂的多效的细胞因子，能够影响上皮功能并参与过敏和感染等炎症疾病，具有重要的免疫调节功能。其主要由抗原呈递细胞分泌，如活化的T细胞、单核细胞、B细胞和巨噬细胞。在生物功能形式中，IL-10以同源二聚体的形式存在，与四聚体异二聚体IL-10R结合并诱导下游信号转导。功能性IL-10R复合体是由两个配体结合亚基IL-10Rα（IL-10R1）和两个辅助信号亚基IL-10Rβ（IL-10R2）组成的四聚体。[1]02信号通路IL-10与IL-10Rα胞外结构域的结合激活了受体相关的JAK1和TYK2的磷酸化，然后IL-10Rα链胞内结构域的特异性酪氨酸残基Y446和Y496被磷酸化，这些酪氨酸残基(及其侧肽序列)就会成为潜在转录因子STAT3的临时停靠点。STAT3通过其SH2结构域与这些位点结合，继而被受体相关的JAKs酪氨酸磷酸化，继而STAT3二聚化入核，激活核内基因的转录翻译，从而增加了抗凋亡和细胞周期进展基因的转录。IL-10信号通路示意图[2]此外，IL-10还可以激活PI3K及其下游底物p70S6K和Akt/PKB。尽管IL-10的抗炎作用不是通过PI3K介导的，但IL-10促进星形胶质细胞存活或诱导肥大细胞增殖的能力取决于PI3K的激活。IL-10还会干扰LPS及其受体TLR4的下游信号p38/MAPK通路，从而抑制肿瘤坏死因子的翻译通路（TNF-mRNA）。在一些研究中，IL-10促进癌细胞生长和存活，包括非霍奇金淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和非小细胞肺癌，IL-10过表达与SLE，结核病相关，而炎症性肠病、银屑病、哮喘、类风湿性关节炎等疾病与IL-10缺乏相关。03竞争格局2018年，礼来斥资16亿美元收购ARMO Biosciences，获得其下IL-10项目pegilodecakin。2019年，其治疗胰腺癌的III期临床因未达主要终点而宣告失败，之后，其治疗肺癌的两个II期临床也终止，一番挣扎之后，这款名噪一时的候选药消失得悄无声息。同年，Biotest AG宣布其人源化IL-10单抗BT-063治疗系统性红斑狼疮的2期临床试验结果达主要终点，BT-063在自免疫疾病治疗领域大有可为。然而至今，官网管线中已不见其身影。此外，包括默沙东的MK-1966、Y-Biologics的YBL010和Cytonus Therapeutics的CA-IL10等十几条管线均已终止开发，不了了之。时至今日，IL-10赛道中多家公司或机构纷纷进入，又纷纷离开，仍然在这条赛道上奔跑的选手已所剩无几。AMT-101是一种新型的、具有消化道选择性的的口服重组生物融合蛋白——人白细胞介素10（hIL-10），主要用于治疗炎症性肠病和系统性炎症适应症。该药物采用AMT的专有平台设计，旨在利用肠道内自然生物运输机制的力量，使其能够穿过肠道上皮屏障，直接与肠道组织中丰富的免疫环境中的细胞相互作用。今年7月公布的治疗中度至重度溃疡性结肠炎（UC）的2期顶线结果显示，对于主要终点来说，AMT-101联合阿达木单抗治疗组的临床缓解率（31.8%）与对照组安慰剂联合阿达木单抗治疗组（临床缓解率33.3%）相比，并没有表现出更好的疗效优势。但是在UC病程＜5年的患者中，AMT-101联合治疗的临床缓解率为43.8%，对照组15.4%，疗效显著。Dekavil (F8IL10)由F8抗体与IL10融合组成，它对纤连蛋白的EDA结构域具有特异性，能选择性地定位在各种炎症的炎症组织中。XT-150是一种局部注射的质粒DNA基因疗法，表达IL-10v（一种IL-10的专有改良变体），以解决病理性炎症和疼痛。XT-150与目前的标准治疗相比，大大增加了其效果的持续时间。小结：IL-10自发现至今已30多年，在这条布满荆棘的道路上，有人倒下，也有人在艰难前行，致敬这些荆棘途中形单影只的孤勇者，也期待这些药物后续会有更好的进展。扫码查询现货细胞系参考：1. doi:10.1111/febs.162072.https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/life-science/antibodies/antibodies-learning-center/antibodies-resource-library/cell-signaling-pathways/il-10-pathway.html3. doi: 10.3389/fimmu.2022.9479834. doi: 10.1084/jem.201904185. doi: 10.1080/2162402X.2021.20035336. 各企业官网往期推荐PROTAC全球布局一览Fierce Biotech丨2022年医药企业裁员追踪盘点国产PD-1销售盘点点击下方“药研网”，关注更多精彩内容

导语：出生于1986年的X女士，从2岁开始患癌，28年期间先后罹患12种不同类型的肿瘤，其中至少有五种为恶性肿瘤。然而，X女士确诊的肿瘤，在每次治疗后都能快速达到临床治愈水平。针对这种结果，Science发文表示1/80亿的基因突变，使X女士对肿瘤极端易感。同时，这种基因突变改造了X女士的免疫系统，进化出识别并杀死癌细胞的能力。命途多舛的X女士：全球已知癌症风险最高的人 X女士姓甚名谁，因隐私保护，不便透露，但确有其人。在Science发表的论文中，称其为先证者。先证者指在对某个遗传性状进行家系调查时，其家系中第一个被确诊的那个人。从这个称谓中，我们就能够知道X女士多舛的命途与基因和遗传有关。  01X女士的诞生：不完美的开端X女士出生于1986年，时年其母亲26岁，父亲30岁，均健康且非近亲。X女士为足月顺产，但出生时体重、身长低于平均值，新生儿评分为9分（满分10分）。X女士有小头畸形，在出生的头几个月，发育迟缓和轻度精神运动迟缓很明显。但在2017年的体检中，没有发现X女士有精神发育迟滞、肌张力减退、癫痫发作、早衰特征或免疫缺陷的证据。  02艰难的成长：不是在患癌，就是在患癌的路上2岁时，X被诊断出左侧耳道胚胎性横纹肌肉瘤Ⅲ期，并接受了放化疗；15岁时，在X股骨、肱骨和尺骨中发现了数个软骨瘤的骨块。同年，诊断出IB期透明细胞宫颈癌伴宫颈外管和宫颈管受累，但无人乳头瘤病毒感染证据，并进行了子宫切除术、双侧附件切除术、近距离放射治疗和外部放射治疗；20岁时，诊断出左侧腮腺的多形性腺瘤，并行手术切除术；21岁时，诊断出低级别梭形细胞肉瘤，接受了左侧乳突切除术和左侧腮腺切除术；21-24岁期间，相继手术去除了几个发育不良痣、一个乳腺脂肪瘤和一个毛母细胞瘤；24岁时，由于多结节性甲状腺肿进行了半甲状腺切除术；26岁时，对一个含有黏膜内腺癌的结肠腺瘤进行息肉切除术；28岁时，切除了一个pT3N0M0直肠腺癌和另一个管状腺瘤；在28岁至36岁，X一直没有出现其他相关病症。  03病因的深究：无家族史，问题出在哪里？X女士的高频患癌，且癌症类型层出不穷，不仅让她的父母产生了疑虑，也让她的医生大为震惊。医生觉得有必要对X女士的家族遗传史进行调查，结果发现其母系家族中的女性似乎都很难有孩子：外婆怀孕7次，其中2次自然流产，1次死产且为男孩；1位阿姨连续4次不明原因流产；姐姐在17岁那年，确诊1型糖尿病，婚后经历了3次早期流产。在癌症方面，X女士的叔叔，55岁时确诊结直肠癌；母亲在45岁时确诊左乳浸润性导管癌Ⅲ期，雌孕激素受体阳性，HER2阴性。但是，这些家族史并不能解答X为什么高频患癌。图1 X女士的形态学特征和家庭成员的DNA测序（图源：[1]）在X女士及其家人的许可下，由西班牙国家癌症研究中心领导的一个国际研究小组采集了X女士及其亲属的血液样本，并使用多细胞测序以期找到遗传性肿瘤等相关基因。但是，结果让研究人员大失所望，没有找到遗传性肿瘤的相关基因。考虑到多细胞测序只测了细胞的“平均分”而没有纳入细胞的异质性，研究人员调整策略，使用单细胞DNA测序来观察数千个单个细胞内的基因突变。最终，研究人员发现了一些奇怪的东西：X女士有一种独一无二的基因（MAD1L1）突变，使她更容易患癌症。X女士的父母虽无血缘关系，却都有MAD1L1等位基因突变，综合导致X女士获得了MAD1L1纯合突变。在MAD1L1基因的两个拷贝中都发生了突变，这在人类中见所未见。X女士是迄今有文献报告的首例MAD1L1纯合突变者。MAD1L1在细胞有丝分裂、增殖过程中发挥着重要作用。一旦突变会导致细胞染色体数量异常，并造成细胞过度复制。在X身上，MAD1L1纯合突变导致细胞复制功能障碍，并产生了具有不同数量染色体的细胞。研究人员推测X女士患有镶嵌杂色非整倍体（Mosaic variegated aneuploidy，MVA）综合征。  04反科学经验：X女士的出生堪称奇迹通常在人类身体的每个细胞的细胞核内都有23对染色体，在每一对染色体中，一个来自人的母亲，另一个来自人的父亲。患有MVA的人在不同的细胞中有不同数量的染色体，就像不同颜色的瓷砖马赛克一样。这种情况可能是由几种不同的基因突变引起的。MVA患者经常会出现发育迟缓、小头畸形（儿童的头部比正常人小）、智力障碍和其他先天性缺陷，也易患癌症。但是X没有智力障碍，并且过着相对正常的生活。MAD1L1纯合突变会导致胚胎和神经系统发育异常，造成不孕不育、流产、胚胎停育等，动物实验发现对小鼠胚胎是致命的。但X不仅顺利出生，也没有显著智力缺陷，这让研究人员感到不可思议。此项研究的负责人Marcos Malumbre表示：“我们仍然不明白这个人是如何在胚胎阶段发育的，又如何在这些病症下存活的。”祸福相依的X女士：MAD1L1突变改造免疫系统，识别并杀死癌细胞 X女士的MAD1L1突变造成编码纺锤体装配检查点（Spindle assembly checkpoint，SAC）蛋白MAD1功能异常。在有丝分裂过程中，会经历染色体排列在细胞中线，然后均分至两个新细胞的过程，而MAD1发挥使染色体正确排布的功能，MDA1的失常将导致染色体胡乱分配。X女士大约30%-40%的血细胞有异常数量的染色体，远高于母亲的1.5%和父亲的0.7%。虽然非整倍性在癌症中的作用尚不清楚，但大约90%的肿瘤带有额外或缺失染色体的癌细胞，高度的非整倍性与癌症的较差结果有关。MAD1L1突变使X女士具有极端的癌症易感性。但是，X女士的免疫系统在对抗癌症时发挥了关键作用，也是其能“反科学”存活的的一大原因。01正常细胞“全民皆兵”，应对异常主动出击X女士的单细胞转录组分析表明正常细胞表现出与炎症反应相关的基因表达增强，包括干扰素和NFκB信号通路，与抗原呈递相关的途径也显著上调。非整倍体诱导细胞自主反应，其特征是抗原呈递增加、翻译和翻译和OXPHOS下调，以及全身性非细胞自主炎症反应。简而言之，X女士体内正常细胞通过上调与炎症反应相关的基因，营造慢性免疫反应环境，可及时识别染色体异常的细胞。02武装免疫系统，见一个杀一个在X女士的免疫系统中，MAD1L1突变导致γδ T细胞表现出活化特性，颗粒酶或杀伤凝集素样受体（如KLRG1）的表达增加。γδ T细胞不仅针对病原体，还针对自身肿瘤和应激细胞，已在体内外多种实体瘤细胞中，显示出强大的肿瘤细胞杀伤力。此外，MAD1L1突变导致B细胞的特异性克隆扩增，增强自然杀伤细胞和T细胞的活化。强大的免疫环境可及时清除异常细胞。针对X女士免疫系统的变化，此项研究第一作者Carolina Villarroya表示：“A女士的免疫反应似乎因基因突变而变强。MAD1L1纯合突变刺激免疫系统，诱导细胞自主反应。其血浆中特定细胞因子和炎症水平都较高。”Marcos Malumbre表示：“我们有个猜测。MAD1L1纯合突变导致机体不断产生异常细胞。慢慢地，免疫系统能识别染色体数目错误的细胞，形成慢性防御反应。70%的癌症伴有染色体异常。基于这一发现，我们或能利用非整倍性的免疫增强，开启癌症临床治疗新研究。”图2 Carolina Villarroya（左）和Marcos Malumbres（右）（图源：[2]）撰文|文竞择排版|文竞择End参考资料：[1]Villarroya-Beltri C, Osorio A, Torres-Ruiz R, et al. Biallelic germline mutations in MAD1L1 induce a syndrome of aneuploidy with high tumor susceptibility. Sci Adv. 2022 Nov 4;8(44):eabq5914. doi: 10.1126/sciadv.abq5914. Epub 2022 Nov 2. PMID: 36322655; PMCID: PMC9629740.[2]https://www.dailymail.co.uk/wires/pa/article-11382861/Case-woman-survived-12-tumours-paves-way-early-cancer-diagnosis.html 本文系生物探索原创，欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明来源生物探索。 往期精选 围观 ‍‍可恢复80%头发生长！辉瑞口服治疗斑秃、全秃新药上市申请纳入CDE优先审评 热文 归去来兮的颜宁，成就她的成果是“发现”还是“验证”？ 热文 “粉红杀手”乳腺癌攻克有望？这款疫苗使乳腺癌十年生存率达80% 热文科学家借蝗虫“项上人头”，嗅出人类癌症！ 热文 点击“阅读原文”，了解更多~

此项工作首次阐明了肺癌骨转移当中破骨细胞对肺癌细胞的直接调节作用，并证实靶向调控IL20RB可以明显抑制肺癌骨转移。这一发现为肺癌骨转移的治疗提供了全新的干扰靶点。 骨骼是肺癌最为频繁的转移靶部位。除了较高的死亡率，骨转移还给患者造成身体上的折磨，包括疼痛和骨折，大大降低了患者的生活质量[1-3]。 然而，肺癌骨转移的调控机制仍不明朗。 由于骨骼组织具有不同于其他软体组织的特性，肿瘤向其转移的调控机制也具有一定的特性[4]。 在肿瘤骨转移的过程中，肿瘤细胞先是通过分泌细胞因子促进破骨细胞成熟。随后，破骨细胞又通过破坏骨骼基质，从骨基质中释放出大量促进肿瘤生长的细胞因子。作为肿瘤细胞骨转移的重要“帮凶”，破骨细胞与肿瘤细胞之间形成一个相互促进恶性循环（Vicious cycle），在肺癌骨转移中发挥关键作用 [5-7]。 先前的研究普遍认为破骨细胞是通过“破骨”这一功能间接参与肿瘤骨转移，然而，关于破骨细胞能否直接作用于癌细胞目前仍不明朗。因此，进一步阐明破骨细胞与肺癌细胞之间相互作用的机制，从而为肺癌骨转移提供新的治疗靶点，具有重要的临床意义。 近日，中国科学院上海营养与健康研究所胡国宏教授、上海胸科医院姚烽医生以及上海第十人民医院符达研究员团队合作，在Journal of Clinical Investigation上发表了有关肺癌骨转移发生机制及治疗策略的重要研究成果[8]。 该研究团队证实，肺癌通过诱导破骨细胞分泌白介素19（IL-19），并作用于肺癌细胞表面的白介素受体20亚基B（IL20RB），进而促进肺癌细胞的增殖和骨转移。此发现为肺癌骨转移的治疗提供了新的思路。 论文首页图 接下来，我们就一起来来看看这个研究是如何展开的。 首先，研究人员使用单细胞克隆技术，体外筛选得到了一系列具有不同骨转移能力的肺癌细胞系，并将具有高骨转移能力的肺癌细胞注射至小鼠体内形成肿瘤。 通过对高骨转移能力和低骨转移能力的细胞株进行转录组测序技术，研究人员发现IL20RB在高骨转移能力的肺癌细胞株中显著高表达。除此之外，研究人员还在肺癌患者的临床数据库中发现，IL20RB与临床患者肺癌骨转移的发生及较差的预后密切相关。 IL20RB与临床患者肺癌骨转移的发生及较差的预后相关 随后，研究人员分别构建了IL20RB稳定敲除和过表达的肺癌细胞系，并将这些肺癌细胞注射至小鼠成瘤后发现，IL20RB过表达明显促进了肺癌骨转移，却对肺癌向其他部位的转移没有影响。此外，研究人员还发现，IL20RB过表达显著上调了肺癌细胞的增殖能力。 接下来，研究人员对IL20RB促进肺癌骨转移的机制进行进一步探索。以往的研究发现，肺癌细胞常通过诱导破骨细胞的成熟，从而促进破骨细胞向骨转移[9]。出人意料的是，研究人员对骨转移病灶中成熟破骨细胞进行检测发现，肺癌中IL20RB并不影响破骨细胞的成熟。 IL20RB没有影响破骨细胞的成熟 那么，IL20RB是通过何种机制促进肺癌骨转移呢？ 研究人员猜测破骨细胞与肺癌可能存在一个相互作用的机制，于是用培养过破骨细胞的条件培养基（Oste-CM）培养肺癌细胞后发现，与对照组相比，IL20RB过表达的肺癌细胞表现出更强的增殖能力。以上结果表明， 肺癌细胞表面的IL20RB介导了破骨细胞对肺癌细胞增殖的促进作用。 先前的研究表明，IL-19，IL20及IL-24是IL20RB的主要配体[10]。研究人员发现，只有IL-19在破骨细胞中表达较高。十分有趣的是，对肺癌骨转移的临床样本进行免疫荧光染色发现，IL20RB大量表达于肿瘤细胞上，而IL-19则广泛存在于肿瘤微环境细胞中，提示破骨细胞来源的IL-19可能是促进肺癌细胞生长的关键因子。 IL20RB及IL-19在肺癌骨转移肿瘤中的定位 为了证实这一猜想，研究人员使用IL-19的中和抗体预处理Oste-CM以清除其中的IL-19，发现这一处理明显抑制了肺癌肿瘤细胞的生长，而使用IL-19重组蛋白却可以明显促进肺癌细胞系的生长。 研究人员用肺癌细胞的条件培养基（TC-CM）培养破骨细胞后发现，TC-CM也可以明显促进破骨细胞IL-19的分泌。进一步的机制探究表明，肺癌细胞可以通过分泌粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）作用于破骨细胞，诱导其分泌IL-19，进而促进肿瘤细胞自身的增殖。 研究人员还在IL-19的敲除小鼠中发现，与野生型小鼠相比，IL-19敲除的小鼠中过表达IL20RB的肺癌细胞骨转移的发生没有增加。 此外，通过分离野生型和IL-19敲除小鼠的骨髓细胞并诱导为破骨细胞后，研究人员发现，IL-19敲除小鼠破骨细胞的条件培养基几乎无法诱导肺癌细胞的增殖和类器官的形成。以上结果表明，肺癌微环境中衍生的IL-19和肺癌细胞自身表达的IL20RB对肺癌骨转移的发生至关重要。 进一步的机制探索发现，破骨细胞所分泌的IL-19作用于肺癌细胞表面的IL20RB，激活JAK1-STAT3信号通路，进而促进了肿瘤细胞的增殖和转移。使用STAT3的抑制剂可以明显抑制IL20RB介导的肿瘤增殖，并减少骨转移的发生。 敲低SATA3抑制了IL20RB的促肺癌骨转移的作用 最后，研究人员发现，使用靶向IL20RB的中和抗体LTMA1G11可以破坏破骨细胞与肺癌细胞相互促进的“恶性循环”，有效抑制肺癌骨转移的发生。 文章机制图 总的来说，此项工作首次阐明了肺癌骨转移当中破骨细胞对肺癌细胞的直接调节作用，并证实靶向调控IL20RB可以明显抑制肺癌骨转移。这一发现为肺癌骨转移的治疗提供了全新的干扰靶点。 参考文献： [1] Ghilardi JR, Röhrich H, Lindsay TH, et al. Selective blockade of the capsaicin receptor TRPV1 attenuates bone cancer pain. J Neurosci. 2005;25(12):3126-3131. doi:10.1523/JNEUROSCI.3815-04.2005 [2] Mercadante S. Malignant bone pain: pathophysiology and treatment. Pain. 1997;69(1-2):1-18. doi:10.1016/s0304-3959(96)03267-8 [3] Sevcik MA, Ghilardi JR, Peters CM, et al. Anti-NGF therapy profoundly reduces bone cancer pain and the accompanying increase in markers of peripheral and central sensitization. Pain. 2005;115(1-2):128-141. doi:10.1016/j.pain.2005.02.022 [4] Yin JJ, Pollock CB, Kelly K. Mechanisms of cancer metastasis to the bone. Cell Res. 2005;15(1):57-62. doi:10.1038/sj.cr.7290266 [5] Paget S. The distribution of secondary growths in cancer of the breast. 1889. Cancer Metastasis Rev. 1989;8(2):98-101. [6] Kang Y, Siegel PM, Shu W, et al. A multigenic program mediating breast cancer metastasis to bone. Cancer Cell. 2003;3(6):537-549. doi:10.1016/s1535-6108(03)00132-6 [7] Duivenvoorden WC, Hirte HW, Singh G. Transforming growth factor beta1 acts as an inducer of matrix metalloproteinase expression and activity in human bone-metastasizing cancer cells. Clin Exp Metastasis. 1999;17(1):27-34. doi:10.1023/a:1026404227624 [8] He Y, Luo W, Liu Y, et al. IL20RB mediates tumoral response to osteoclastic niches and promotes bone metastasis of lung cancer [published online ahead of print, 2022 Aug 25]. J Clin Invest. 2022;e157917. doi:10.1172/JCI157917 [9] Muscarella AM, Aguirre S, Hao X, Waldvogel SM, Zhang XH. Exploiting bone niches: progression of disseminated tumor cells to metastasis. J Clin Invest. 2021;131(6):e143764. doi:10.1172/JCI143764 [10] Parrish-Novak J, Xu W, Brender T, et al. Interleukins 19, 20, and 24 signal through two distinct receptor complexes. Differences in receptor-ligand interactions mediate unique biological functions. J Biol Chem. 2002;277(49):47517-47523. doi:10.1074/jbc.M205114200