TNFR2 x TNFR1

来源：小药说药 前言 人类基因组的破译加上生物技术的进步，特别是单克隆抗体（mAbs）的里程碑式发现，使得生物治疗极大地改善了病人的生存时间和生存状态。目前，已经有超过300种生物疗法获得美国食品和药物管理局（FDA）批准，其中许多被批准用于治疗免疫和炎症性疾病。 2022年全球TOP100畅销药合计实现了4868亿美元的销售收入，自免疾病领域已经是仅次于肿瘤的第二大药物市场。跻身TOP100榜单的自免产品共18款，总金额达861.7亿美元。如今，自免领域已成为重磅炸弹的密集诞生地，也成为各大制药巨头业绩贡献的主要来源。 治疗靶点与开发药物 下表列出了经FDA批准用于自身免疫疾病适应症，以及处于关键3期临床试验或阳性的2期临床试验中的生物疗法。 白细胞介素-1 IL-1α和IL-1β定位于对无菌状态下和微生物介导的炎症反应的迅速响应。当上皮细胞、内皮细胞和血小板对组织损伤作出反应时，IL-1α作为一种报警素发挥作用。相反，髓系来源的亚型IL-1β是作为一种非活性蛋白合成的，需要炎症小体驱动的蛋白水解过程才能发挥活性。IL-1α/β属于较大的IL-1细胞因子家族，它利用IL-1受体辅蛋白（IL-1RAcP）与IL-1R1亚基配对产生MyD88依赖性信号。IL-1α/β功能也受天然拮抗剂IL-1Ra、sIL-1RAcp和诱饵受体IL-1R2的调控。IL-1α/β表达失调与以发热、皮疹、关节炎和器官特异性炎症为特征的多种全身性自身炎症性疾病（SAID）有关。 FDA已经批准了三种不同性质的生物疗法，但都是针对IL-1的。Anakinra是一种天然拮抗剂IL-1Ra的改良版本，它同时抑制IL-1α和IL-1β。Anakinra被批准用于治疗RA和CAPS，其半衰期短，为5-6小时，因此需要每天皮下注射。Anakinra对痛风也有效，尿酸单钠晶体刺激NLRP3激活和IL-1β产生。Canakinumab是一种IL-1β中和抗体，每4-8周皮下给药一次，被批准用于治疗全身性青少年特发性关节炎（SJIA）和SAIDs。Rilonacept编码IL-1R和IL-1AcP的胞外结构域，与IgG的Fc部分相连，优先中和IL-1β，批准用于SAIDs的每周皮下给药。 白细胞介素-6 IL-6是gp130细胞因子家族的一员，是许多稳态和炎症过程的中心组成部分。IL-6最初被鉴定为促进B细胞分化的T细胞衍生因子，现在因其在适应性免疫中的多效性活性而受到重视。它有助于Th17和T滤泡辅助细胞（Tfh）的分化，驱动髓样细胞分化，并与Th2细胞因子协同促进巨噬细胞极化为促纤维化表型。IL-6在肝脏急性期反应中起重要作用，增加包括C反应蛋白（CRP）在内的炎症蛋白，增强补体与病原体或死亡细胞的结合，对内皮细胞功能和上皮细胞完整性也有重要影响。 IL-6的广泛生物活性源于其调节多个细胞靶点的复杂性质。IL-6由多种细胞合成，并通过三种不同的细胞表面信号机制（即经典信号、反式信号和反式呈递）激活靶细胞，最终产生JAK/STAT信号。 Tocilizumab和sarilumab是FDA批准的两种IL-6R阻断性单抗，许多其他药物正在临床开发中。Tocilizumab和sarilumab被FDA批准用于治疗中重度RA，其中受影响关节滑液中IL-6水平升高，血清IL-6水平与疾病活动相关。这两种药物都能改善RA患者的炎症症状并减少影像学进展。 细胞因子释放综合征（CRS）是一种急性全身炎症性疾病，与许多基于抗体的治疗、化疗和T细胞参与的免疫治疗（如CAR-T细胞）以及严重感染相关。与T细胞参与疗法相关的CRS被认为是由活化的T细胞产生TNF-α，进而触发单核细胞和活化的巨噬细胞产生IL-6和IL-1β。CRS症状（例如发烧和低血压）的缓解通常在单剂量的Tocilizumab后实现。给药tocilizumab似乎并不影响T细胞参与疗法的抗肿瘤效果。 肿瘤坏死因子 TNF-α主要由免疫细胞和内皮细胞产生，并通过促炎信号和细菌产物显著上调；TNF-β(LTα)主要由淋巴细胞产生。TNF-α以三聚体膜结合形式（mTNF）表达并经历蛋白水解裂解产生可溶性三聚体sTNF。TNFR1广泛表达，而TNFR2主要表达于神经元、免疫细胞和内皮细胞。TNF-α具有多效性功能。TNF-α对病原体的最佳防御、淋巴器官的正常发育以及在神经元再髓鞘化、心脏重塑和软骨再生中的重要修复作用都是必需的。 目前有五种TNF抑制剂被FDA批准用于临床，全部都靶向TNF-α，其中依那西普另外抑制TNF-β。肿瘤坏死因子拮抗剂的分子类型反映了近二十年来生物治疗药物的发展。依那西普（TNFR2-Fc）是FDA批准的第一个Fc融合蛋白；infliximab是第一代嵌合单抗；adalimumab是来源于噬菌体展示的人源单抗；golimumab是来源于表达人IgG的转基因小鼠的人源单抗；certolizumab-pegol是一种从小鼠杂交瘤中分离的人源化Fab片段，经聚乙二醇化可延长其体内半衰期。 大多数肿瘤坏死因子拮抗剂显示出共同的临床疗效。然而，依那西普在克罗恩病（CD）的随机双盲安慰剂对照试验中无效，可能反映了TNF抑制剂治疗机制的差异。除了中和sTNF-α外，抗TNF抗体和certolizumab-pegol(而不是依那西普)可通过结合mTNF或阻断抗凋亡信号诱导固有层T细胞凋亡。此外，抗TNF单抗（而非依那西普或certolizumab-pegol）可通过Fc依赖机制诱导M2型创伤愈合巨噬细胞应答。因此，TNF拮抗剂之间的机制差异可能是导致其在CD中不同临床效果的原因。 CD20 CD20是一种B细胞标志物，其表达始于早期的前B细胞，但在向浆细胞的终末分化过程中丢失。它是一种四肽蛋白，是B细胞发挥最佳功能和免疫反应所必需的。 Rituximab是一种嵌合单抗，是FDA批准的第一种治疗B细胞非霍奇金淋巴瘤的抗CD20单抗。基于其在肿瘤学中令人惊讶的良好安全性，研究人员开始探索其在严重自身免疫性疾病患者中的应用。Rituximab目前被FDA批准用于治疗多种自身免疫性疾病。由于CD20既不在HSC上表达，也不在终末分化的浆细胞上表达，因此抗CD20单抗选择性靶向CD20+B细胞与先天性B细胞缺乏具有不同的免疫学后果。例如，用抗CD20抗体治疗后，血清IgG水平没有显著影响，而严重的X连锁无丙种球蛋白血症（其中B细胞不发育）则观察到缺乏免疫球蛋白。 最近的一项2期研究使用了obinutuzumab，一种具有增强ADCC和诱导B细胞凋亡能力的II型抗CD20单抗，已报道狼疮性肾炎患者的临床获益（NCT 02550652）。需要对obinutuzumab进行进一步的研究，以确认额外的B细胞消耗是否对狼疮性肾炎有益。 BAFF/APRIL肿瘤坏死因子超家族成员 BAFF和APRIL是TNF配体超家族的两种II型跨膜蛋白，它们的受体BAFFR、BCMA和TACI在B系细胞的存活和成熟以及功能中起着重要作用。 血清BAFF和APRIL水平在许多自身免疫性疾病中升高，包括SLE、Sjögren综合征和RA。Belimumab是一种人IgG1λ单抗，被批准用于治疗活动性自身抗体阳性的SLE。它抑制sBAFF三聚体，但不与mBAFF或APRIL结合。在关键的临床试验中，与SOC组相比，belimumab在SLE应答指数和健康相关生活质量终点方面有更大的改善。此外，belimumab降低了循环中原始B细胞、活化B细胞和浆细胞的数量；抗dsDNA水平降低，补体水平正常化。与对循环记忆B和T细胞缺乏影响一致，治疗一年后，先前存在的抗肺炎、破伤风和甲型流感抗体没有受到影响。 Atacicept是融合TACI胞外区的Fc融合蛋白，结合BAFF、APRIL和BAFF/APRIL异源聚体。在系统性红斑狼疮患者中应用Atacicept治疗后，血清IgM（∼70%）、IgG（∼30–40%）和IgA（∼50–60%）迅速下降，抗双链DNA抗体下降了∼40%。终止治疗后，抗体和自身抗体水平恢复到预处理水平。 整合素家族 整合素通过调节白细胞与血管的粘附来调节免疫细胞的运输，并促进白细胞向组织中的外渗。整合素异二聚体由18个α亚单位和8个β亚单位之间的配对组成，形成24种不同的受体复合物，它们在表达模式、配体特异性和功能上存在差异。 在MS中，α4β1（CD49d/CD29，VLA4）在T和B细胞上表达，并通过VCAM1与血脑屏障内皮细胞的结合促进淋巴细胞向中枢神经系统（CNS）的外渗。在胃肠道中，表达于T细胞上的α4β7可与Peyer氏斑高内皮小静脉和固有层小静脉上的MADCAM-1结合，促进炎症性肠病（IBD）致病性T细胞的外渗。 Natalizumab是一种α4阻断性单抗，被批准用于治疗CD和RMS患者。然而，RMS抑制淋巴细胞进入中枢神经系统的有效性的机制基础也为进展性多灶性白质脑病（PML）的罕见病例的发展提供了基础。第二代抗体，包括vedolizumab（对α4β7复合物有选择性）和etrolizumab（抗β7），通过针对IBD的肠道特异性整合素降低PML的可能性。Vedolizumab可诱导临床反应和缓解，FDA已批准用于溃疡性结肠炎（UC）和CD。除了阻断α4β7:MADCAM1相互作用外，etrolizumab还干扰E-钙粘蛋白+肠上皮细胞对αEβ7+IELs的保留。在一项2期临床试验中，与对照组相比，对UC患者使用etrolizumab治疗导致临床病情缓解的可能性更大。由于αEβ7+IELs是UC患者炎症细胞因子的重要贡献者，因此阻断α4β7和αEβ7整合素可能有额外的临床益处。 抗αL抗体Efalizumab阻断T细胞和B细胞表达的αLβ2（LFA1）与ICAM1的相互作用。除了阻断整合素外，Efalizumab还下调LFA-1的表达，LFA-1是T细胞与抗原呈递细胞（APC）形成突触所必需的。Efalizumab被FDA批准用于治疗中度至重度斑块型银屑病。然而，4名使用Efalizumab治疗3年以上的患者出现了PML，该药物已退出市场。 白细胞介素-12和-23及其下游效应物 IL-12和IL-23是两种密切相关的APC衍生的异二聚体细胞因子，分别由p35和p19亚单位组成，它们与一个共同的p40亚单位配对。这两种细胞因子，主要的应答细胞是T细胞和固有淋巴细胞（ILCs），在不同的细胞类型中，IL-12上调Th1主转录因子T-bet的表达并诱导IFN-γ的产生。以类似的方式，IL-23刺激诱导转录因子RORγt的表达和下游细胞因子IL-17A、IL-17F、IL-22和GM-CSF的表达。疾病的临床前模型和全基因组关联研究表明IL-12/23通路参与炎症性肠病和银屑病。 设计用于干扰IL-12/23通路各种成分的多种疗法已进入临床。两种单抗（ustekinumab和briakinumab）靶向p40亚单位，从而中和IL-12和IL-23。最近，效应细胞因子的IL-17家族引起了广泛关注，有5种单抗选择性中和IL-17A；2种单抗中和IL-17A和F；brodalumab靶向IL-17RA，一种IL-17A、B、C、E和F成员的共同受体。然而，虽然IL-17B-E的不同功能已被描述，但这些细胞因子不受IL-23的调节，它们在人类疾病中的作用仍未被充分研究。 此外，对阻断IL-22（fezakinumab）、IFN-γ（fontolizumab）和GM-CSF（namilumab和mavrilimumab）治疗的研究将提供进一步的见解，尽管它们还处于早期研究。 自免疾病的全球和中国市场 经统计，全球自身免疫疾病治疗药物处于稳定增长的趋势。弗若斯特沙利文数据显示，全球自身免疫疾病药物市场预计将由2021年的1,277亿美元，增长至2030年的1760亿美元，复合年增长率为3.6%。2021年，自身免疫疾病生物制剂市场规模为891亿美元，预计到2030年将增至1421亿美元，分别占2021年及2030年全球自身免疫疾病药物市场的69.8%及80.8%。 来源：弗若斯特沙利文报告 鉴于中国庞大的患者群体及自身免疫疾病创新疗法的进步，中国自身免疫疾病药物市场有望快速增长，由2017年的17亿美元增长至2021年的30亿美元，复合年增长率为15.2%，估计2030年将达到231亿美元，2021年至2030年复合年增长率为25.5%。估计生物药在中国自身免疫疾病中的份额将由2021年的32.9%增加至2030年的71.8%。 来源：弗若斯特沙利文报告 虽然中国的自免市场在快速增长，但潜力仍未完全发掘。一方面是由于中国自免药物市场仍以传统小分子为主导，而进口自免新药已进入中国，但众多的自免患者由于分布在经济欠发达地区，支付能力仍有限。另一方面，则由于自免疾病作为慢性病并不致死，导致患者认知程度不高，因此，该领域许多疾病的诊断和治疗率一直很低。 不过，随着治疗手段的升级，疗效更好的生物制剂逐渐将被医生和患者所接受。而中国创新药的崛起也将凭借价格优势覆盖更广泛的患者群体。此外，银屑病、特应性皮炎、系统性红斑狼疮等自免疾病主要影响年轻群体，这类新生代人群更注重个人生活品质的提高，对身体、形象的受损容忍度低，因此有更强的支付意愿。多种有利因素将促进中国自免市场规模的快速增长。 参考文献： 1.30 Years of Biotherapeutics Development-What Have We Learned? Annu Rev Immunol. 2020 Apr 26;38:249-287     2. 弗若斯特沙利文报告

结果说明，TNF主要是通过TNFR1信号通路来促进PDAC进展的，当敲除Tnfr1或用抗体阻断TNFR1信号时，可增强小鼠肿瘤内T细胞的抗肿瘤免疫反应，减缓肿瘤进展。 近期，美国国家癌症研究所Muhammad S.Alam和Jonathan D.Ashwell团队发表了一篇研究，就对TNF促进PDAC进展的机制进行了探讨。 他们发现，TNF可通过其受体TNFR1信号限制树突状细胞（DC）的数量和功能，来促进胰腺肿瘤生长。而基因敲除或用抗体阻断TNFR1信号，可以增加肿瘤内DC的数量，提升它们的抗原呈递能力，进而增强了T细胞的抗肿瘤免疫反应，减缓了胰腺肿瘤的生长。 进一步他们发现，TNF通过TNFR1信号诱导的骨髓来源DC的凋亡，是DC数量和功能受到限制的主要原因。 研究发表在Cell Reports Medicine上[1]。 论文首页截图 鉴于TNF主要是通过它的两个受体（TNFR1和TNFR2）来进行信号传导，于是，为了知道TNF究竟利用哪个通路实现促进PDAC进展的，研究人员构建了PDAC小鼠模型（KPC小鼠，携带Kras突变）。 随后分别向野生小鼠、Tnfr1敲除小鼠和Tnfr2敲除小鼠皮下注射KPC小鼠的肿瘤细胞，并在35天后观察这些肿瘤的体积和重量。 结果发现，与野生小鼠和Tnfr2敲除小鼠相比，Tnfr1敲除小鼠肿瘤生长明显放缓，肿瘤内浸润免疫细胞数量也明显增加。这些免疫细胞，尤其是CD4和CD8阳性T细胞的活性也明显增强了（表现为IFN-γ水平的升高以及T细胞耗竭标志物PD-1表达的减少）。 Tnfr1敲除小鼠肿瘤生长明显放缓，T细胞的活性增强 此外，研究人员还测试了用抗体阻断TNFR1信号的效果，得到的结果也与敲除Tnfr1类似，即抗体阻断后，小鼠肿瘤生长明显减缓。 以上结果说明，TNF主要是通过TNFR1信号通路来促进PDAC进展的，当敲除Tnfr1或用抗体阻断TNFR1信号时，可增强小鼠肿瘤内T细胞的抗肿瘤免疫反应，减缓肿瘤进展。 接下来的T细胞敲除、骨髓移植等一系列实验证实，TNF-TNFR1信号并不是直接作用于T细胞来发挥促癌作用，而是通过限制肿瘤中DC数量和功能，来促进肿瘤的进展。 具体来说，研究人员发现，单独在T细胞中特异性敲除Tnfr1，并不能增强T细胞的抗肿瘤免疫反应。而在骨髓移植实验中，接受Tnfr1敲除骨髓移植的小鼠生存时间明显更长，小鼠肿瘤中DC数量（尤其是DC1和DC2）明显增加，功能也得到了增强（表现为与抗原呈递相关的基因，如CD40表达显著上调），这进一步促进了T细胞的活化和抗肿瘤反应。 骨髓移植实验，基因表达分析结果 随后的体外实验结果表明，TNF通过TNFR1信号诱导的骨髓来源DC的凋亡，是DC数量和功能受到限制的主要原因。 既往有研究显示，造血因子Flt3L和抗CD40抗体联合使用可以增强KPC小鼠肿瘤内DC数量。在本文中，研究人员比较了Flt3L和抗CD40抗体组合与抗TNFR1抗体在增加DC数量上的差异。结果显示，用抗体阻断TNFR1在增加肿瘤内DC数量和抑制肿瘤生长方面更为有效。 抗TNFR1抗体效果更好 最后，研究人员通过分析临床PDAC样本中的Tnfr1表达和DC数量，发现Tnfr1表达水平与肿瘤内DC数量呈负相关。这表明，与小鼠模型一致，在人体中，TNF也是通过TNFR1信号来抑制DC数量和功能，来发挥促癌作用。 综上，该研究发现，TNF可通过TNFR1信号，限制DC数量和功能来促进PDAC进展。鉴于在PDAC肿瘤微环境中，DC数量减少是导致免疫逃逸的关键，未来靶向TNFR1信号通路可能是增强抗肿瘤免疫反应的有效策略。这一研究结果也为开发新的PDAC治疗方法提供了理论基础。

*仅供医学专业人士阅读参考胰腺导管腺癌（PDAC）被视为最难治的癌症之一。这是因为在面对这一疾病时，无论是传统的治疗方案还是免疫治疗方案都显得有些力不从心。实际上，PDAC是一种炎症驱动的癌症，PDAC的发生和进展与炎症发展密切相关。肿瘤坏死因子（TNF）作为一种促炎细胞因子，已被证实可以促进PDAC的进展。但截至目前，TNF究竟是如何促进PDAC进展的，以及其背后的分子机制还不清楚。近期，美国国家癌症研究所Muhammad S.Alam和Jonathan D.Ashwell团队发表了一篇研究，就对TNF促进PDAC进展的机制进行了探讨。他们发现，TNF可通过其受体TNFR1信号限制树突状细胞（DC）的数量和功能，来促进胰腺肿瘤生长。而基因敲除或用抗体阻断TNFR1信号，可以增加肿瘤内DC的数量，提升它们的抗原呈递能力，进而增强了T细胞的抗肿瘤免疫反应，减缓了胰腺肿瘤的生长。进一步他们发现，TNF通过TNFR1信号诱导的骨髓来源DC的凋亡，是DC数量和功能受到限制的主要原因。研究发表在Cell Reports Medicine上[1]。论文首页截图鉴于TNF主要是通过它的两个受体（TNFR1和TNFR2）来进行信号传导，于是，为了知道TNF究竟利用哪个通路实现促进PDAC进展的，研究人员构建了PDAC小鼠模型（KPC小鼠，携带Kras突变）。随后分别向野生小鼠、Tnfr1敲除小鼠和Tnfr2敲除小鼠皮下注射KPC小鼠的肿瘤细胞，并在35天后观察这些肿瘤的体积和重量。结果发现，与野生小鼠和Tnfr2敲除小鼠相比，Tnfr1敲除小鼠肿瘤生长明显放缓，肿瘤内浸润免疫细胞数量也明显增加。这些免疫细胞，尤其是CD4和CD8阳性T细胞的活性也明显增强了（表现为IFN-γ水平的升高以及T细胞耗竭标志物PD-1表达的减少）。Tnfr1敲除小鼠肿瘤生长明显放缓，T细胞的活性增强此外，研究人员还测试了用抗体阻断TNFR1信号的效果，得到的结果也与敲除Tnfr1类似，即抗体阻断后，小鼠肿瘤生长明显减缓。以上结果说明，TNF主要是通过TNFR1信号通路来促进PDAC进展的，当敲除Tnfr1或用抗体阻断TNFR1信号时，可增强小鼠肿瘤内T细胞的抗肿瘤免疫反应，减缓肿瘤进展。接下来的T细胞敲除、骨髓移植等一系列实验证实，TNF-TNFR1信号并不是直接作用于T细胞来发挥促癌作用，而是通过限制肿瘤中DC数量和功能，来促进肿瘤的进展。具体来说，研究人员发现，单独在T细胞中特异性敲除Tnfr1，并不能增强T细胞的抗肿瘤免疫反应。而在骨髓移植实验中，接受Tnfr1敲除骨髓移植的小鼠生存时间明显更长，小鼠肿瘤中DC数量（尤其是DC1和DC2）明显增加，功能也得到了增强（表现为与抗原呈递相关的基因，如CD40表达显著上调），这进一步促进了T细胞的活化和抗肿瘤反应。骨髓移植实验，基因表达分析结果随后的体外实验结果表明，TNF通过TNFR1信号诱导的骨髓来源DC的凋亡，是DC数量和功能受到限制的主要原因。既往有研究显示，造血因子Flt3L和抗CD40抗体联合使用可以增强KPC小鼠肿瘤内DC数量。在本文中，研究人员比较了Flt3L和抗CD40抗体组合与抗TNFR1抗体在增加DC数量上的差异。结果显示，用抗体阻断TNFR1在增加肿瘤内DC数量和抑制肿瘤生长方面更为有效。抗TNFR1抗体效果更好最后，研究人员通过分析临床PDAC样本中的Tnfr1表达和DC数量，发现Tnfr1表达水平与肿瘤内DC数量呈负相关。这表明，与小鼠模型一致，在人体中，TNF也是通过TNFR1信号来抑制DC数量和功能，来发挥促癌作用。综上，该研究发现，TNF可通过TNFR1信号，限制DC数量和功能来促进PDAC进展。鉴于在PDAC肿瘤微环境中，DC数量减少是导致免疫逃逸的关键，未来靶向TNFR1信号通路可能是增强抗肿瘤免疫反应的有效策略。这一研究结果也为开发新的PDAC治疗方法提供了理论基础。------奇点糕近期推出了《2024ASCO年会深度盘点》课程，为大家系统盘点了2024ASCO年会上实体瘤领域的重磅进展，让您在100分钟内迅速深入把握前沿。长按识别下图中的二维码即可购买，购买后您可以在「奇点网小程序」收听，或下载奇点网「医学奇点」苹果客户端收听。如果遇到任何技术问题，大家可以戳我们下图中的客服小伙伴来解决~~参考文献：[1]Alam MS,Gaida MM,Witzel HR,Otsuka S,Abbasi A,Guerin T,Abdelmaksoud A,Wong N,Cam MC,Kozlov S,Ashwell JD.TNFR1 signaling promotes pancreatic tumor growth by limiting dendritic cell number and function.Cell Rep Med.2024 Aug 19:101696.本文作者丨张金旭