更新于：2024-05-01

GSDMB

gasdermin B

更新于：2024-05-01

基本信息

别名

gasdermin B、Gasdermin-B、Gasdermin-B, C-terminal

+ [9]

简介

Pore-forming protein produced by cleavage by granzyme A (GZMA), which causes membrane permeabilization and pyroptosis in target cells of cytotoxic T and natural killer (NK) cells (PubMed:27281216, PubMed:32299851). Key downstream mediator of granzyme-mediated cell death: (1) granzyme A (GZMA), delivered to target cells from cytotoxic T- and NK-cells, (2) specifically cleaves Gasdermin-B to generate this form (PubMed:32299851). After cleavage, moves to the plasma membrane, homooligomerizes within the membrane and forms pores of 10-15 nanometers (nm) of inner diameter, triggering pyroptosis (PubMed:32299851). The different isoforms recognize and bind different phospholipids on membranes, promoting cell death of different target cells (PubMed:34022140, PubMed:36157507). Precursor of a pore-forming protein that acts as a downstream mediator of granzyme-mediated cell death and mediates pyroptosis of host human cells (PubMed:28154144, PubMed:36157507). Following cleavage and activation by granzyme A (GZMA), the N-terminal part binds to membrane inner leaflet lipids, homooligomerizes within the human plasma membrane and forms pores of 10-15 nanometers (nm) of inner diameter, triggering pyroptosis (PubMed:28154144, PubMed:36157507). Recognizes and binds membrane inner leaflet lipids of human cells, such as phosphatidylinositol 4-phosphate, phosphatidylinositol 5-phosphate, bisphosphorylated phosphatidylinositols, such as phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate, and more weakly to phosphatidic acid (PubMed:28154144, PubMed:36157507). Also binds sufatide, a component of the apical membrane of epithelial cells (PubMed:28154144). Precursor of a pore-forming protein that acts as a downstream mediator of granzyme-mediated cell death (PubMed:32299851). This form constitutes the precursor of the pore-forming protein: upon cleavage, the released N-terminal moiety (Gasdermin-B, N-terminal) binds to membranes and forms pores, triggering pyroptosis (PubMed:32299851). Also acts as a regulator of epithelial cell repair independently of programmed cell death: translocates to the plasma membrane and promotes epithelial maintenance and repair by regulating PTK2/FAK-mediated phosphorylation of PDGFA (PubMed:35021065). Precursor of a pore-forming protein that acts as a downstream mediator of granzyme-mediated cell death and specifically mediates cell death of Gram-negative bacteria in response to infection (PubMed:34022140). Following cleavage and activation by granzyme A (GZMA), the N-terminal part recognizes and binds phospholipids found on Gram-negative bacterial membranes, such as lipid A and cariolipin, homooligomerizes within the bacterial membranes and forms pores, triggering cell death (PubMed:34022140). In contrast to isoform 4, does not bind to membrane inner leaflet lipids of host human cell, such as phosphatidylinositol 4-phosphate, phosphatidylinositol 5-phosphate, bisphosphorylated phosphatidylinositols, such as phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PubMed:34022140).

关联

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项与 GSDMB 相关的文献（医药）

2024-02-20·Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

Monkeypox virus infection of human astrocytes causes gasdermin B cleavage and pyroptosis.

Article

作者: Hajar Miranzadeh Mahabadi ; Y C James Lin ; Natacha S Ogando ; Eman W Moussa ; Nazanin Mohammadzadeh ; Oliver Julien ; Neal M Alto ; Ryan S Noyce ; David H Evans ; Christopher Power

Monkeypox virus (MPXV) infections in humans cause neurological disorders while studies of MPXV-infected animals indicate that the virus penetrates the brain. Pyroptosis is an inflammatory type of regulated cell death, resulting from plasma membrane rupture (PMR) due to oligomerization of cleaved gasdermins to cause membrane pore formation. Herein, we investigated the human neural cell tropism of MPXV compared to another orthopoxvirus, vaccinia virus (VACV), as well as its effects on immune responses and cell death. Astrocytes were most permissive to MPXV (and VACV) infections, followed by microglia and oligodendrocytes, with minimal infection of neurons based on plaque assays. Aberrant morphological changes were evident in MPXV-infected astrocytes that were accompanied with viral protein (I3) immunolabelling and detection of over 125 MPXV-encoded proteins in cell lysates by mass spectrometry. MPXV- and VACV-infected astrocytes showed increased expression of immune gene transcripts (IL12, IRF3, IL1B, TNFA, CASP1, and GSDMB). However, MPXV infection of astrocytes specifically induced proteolytic cleavage of gasdermin B (GSDMB) (50 kDa), evident by the appearance of cleaved N-terminal-GSDMB (30 kDa) and C-terminal- GSDMB (18 kDa) fragments. GSDMB cleavage was associated with release of lactate dehydrogenase and increased cellular nucleic acid staining, indicative of PMR. Pre-treatment with dimethyl fumarate reduced cleavage of GSDMB and associated PMR in MPXV-infected astrocytes. Human astrocytes support productive MPXV infection, resulting in inflammatory gene induction with accompanying GSDMB-mediated pyroptosis. These findings clarify the recently recognized neuropathogenic effects of MPXV in humans while also offering potential therapeutic options.

2024-02-20·ACS nano

Logic "AND Gate Circuit"-Based Gasdermin Protein Expressing Nanoplatform Induces Tumor-Specific Pyroptosis to Enhance Cancer Immunotherapy.

Article

作者: Xiaoxi Wang ; Wenyan Zhang ; Yan Wang ; Xueqin Zhu ; Zimai Liu ; Meiyi Liu ; Zixian Wu ; Bingyu Li ; Sijia Liu ; Shixin Liao ; Pingping Zhu ; Benyu Liu ; Chong Li ; Yongchao Wang ; Zhenzhen Chen

Pyroptosis mediated by gasdermin protein has shown great potential in cancer immunotherapies. However, the low expression of gasdermin proteins and the systemic toxicity of nonspecific pyroptosis limit its clinical application. Here, we designed a synthetic biology strategy to construct a tumor-specific pyroptosis-inducing nanoplatform M-CNP/Mn@pPHS, in which a pyroptosis-inducing plasmid (pPHS) was loaded onto a manganese (Mn)-doped calcium carbonate nanoparticle and wrapped in a tumor-derived cell membrane. M-CNP/Mn@pPHS showed an efficient tumor targeting ability. After its internalization by tumor cells, the degradation of M-CNP/Mn@pPHS in the acidic endosomal environment allowed the efficient endosomal escape of plasmid pPHS. To trigger tumor-specific pyroptosis, pPHS was designed according to the logic "AND gate circuit" strategy, with Hif-1α and Sox4 as two input signals and gasdermin D induced pyroptosis as output signal. Only in cells with high expression of Hif-1α and Sox4 simultaneously will the output signal gasdermin D be expressed. Since Hif-1α and Sox4 are both specifically expressed in tumor cells, M-CNP/Mn@pPHS induces the tumor-specific expression of gasdermin D and thus pyroptosis, triggering an efficient immune response with little systemic toxicity. The Mn²⁺ released from the nanoplatform further enhanced the antitumor immune response by stimulating the cGAS-STING pathway. Thus, M-CNP/Mn@pPHS efficiently inhibited tumor growth with 79.8% tumor regression in vivo. We demonstrate that this logic "AND gate circuit"-based gasdermin nanoplatform is a promising strategy for inducing tumor-specific pyroptosis with little systemic toxicity.

2024-02-15·Heliyon

Expression levels of GSDMB and ORMDL3 are associated with relapsing-remitting multiple sclerosis and IKZF3 rs12946510 variant.

Article

作者: Milan Stefanović ; Ljiljana Stojković ; Ivan Životić ; Evica Dinčić ; Aleksandra Stanković ; Maja Živković

Multiple sclerosis (MS), a noncurable autoimmune neurodegenerative disease, requires constant research that could improve understanding of both environmental and genetic factors that lead to its occurrence and/or progression. Recognition of the genetic basis of MS further leads to an investigation of the regulatory role of genetic variants on gene expression. Among risk variants for MS, Ikaros zinc finger 3 (IKZF3) gene variant rs12946510 was identified as one of the top-ranked and the expression quantitative trait loci (eQTL) for genes residing in chromosomal locus 17q12-21. The study aimed to investigate the association of gene expression of the immunologically relevant genes, which map to indicated locus, ORMDL3, GSDMB, and IKZF3, with MS and rs12946510 genotype, taking into account disease phase, clinical parameters of disease progression, and severity and immunomodulatory therapy. We used TaqMan® technology for both allelic discrimination and gene expression determination in 67 relapsing MS patients and 50 healthy controls. Decreased ORMDL3 and GSDMB mRNA levels had significant associations with MS and rs12946510 TT rare homozygote among patients. Significant positive correlations between ORMDL3 and GSDMB mRNA expression were observed in both patients and controls. We detected the significant between-effect of sex and rs12946510 on the expression of ORMDL3 in the patient group and interferon β therapy and rs12946510 on GSDMB expression. Our results show the association of ORMDL3 and GSDMB mRNA expression with the clinical manifestation of MS and confirm that IKZF3 rs12946510 exerts the eQTL effect on both genes in multiple sclerosis. Besides providing novel insight related to MS phases and interferon β therapy, the study results confirm previous studies on regulatory genetic variants, autoimmunity, and MS.

项与 GSDMB 相关的新闻（医药）

2023-11-01

·药时代

肿瘤免疫治疗前沿中的细胞焦亡

前言肿瘤对凋亡的抵抗和免疫抑制的肿瘤微环境是肿瘤治疗反应差的两个主要原因。细胞焦亡是一种不同于细胞凋亡的溶解性和炎症性程序性细胞死亡途径，最新的证据表明，肿瘤细胞中的细胞焦亡诱导导致强烈的炎症反应和显著的肿瘤消退。作为其抗肿瘤作用的基础，细胞焦亡是由促进孔隙形成的gasdermin蛋白介导的，该蛋白通过释放促炎细胞因子和细胞破裂后的免疫原性物质促进免疫细胞活化和浸润。然而，考虑到其炎症性质，异常性的细胞焦亡也可能与肿瘤支持性微环境的形成有关。因此，深入了解细胞焦亡的分子途径，理清细胞焦亡与癌症之间复杂的联系，有助于我们充分利用细胞焦亡，并将其应用于现有的或新的抗癌策略。细胞焦亡上世纪90年代，在感染鼠伤寒沙门氏菌（S.typhurium）和福氏沙门氏菌的巨噬细胞中首次描述了细胞焦亡。虽然最初被认为是一个凋亡过程，但进一步的研究表明，这种细菌诱导的细胞死亡严重依赖于caspase-1。焦亡细胞与凋亡细胞有一些共同特征，如染色质浓缩和DNA断裂，但可通过其完整的细胞核、孔隙形成、细胞肿胀和渗透溶解来区分。通常，焦亡细胞破裂是通过结合损伤相关分子模式（DAMP）或病原体相关分子模式（PAMP）后，通过半胱氨酸蛋白酶介导的成孔GSDM蛋白活化实现的。这些相同的半胱氨酸蛋白酶也可能直接或间接促进促炎细胞因子的成熟，这些促炎细胞因子与DAMP一起，在释放时启动或维持炎症反应。虽然细胞焦亡在病原体分解中起着重要的保护作用，但它已被认为是几种人类疾病的复杂因素，如心血管疾病、神经退行性疾病和艾滋病。糖尿病等代谢紊乱也可能通过慢性炎症和胰岛素干扰性细胞因子的产生而促进细胞焦亡。在癌症中，细胞焦亡的作用似乎是把双刃剑。一方面，细胞焦亡可迅速导致肿瘤消退，另一方面，它可促进肿瘤微环境的发展。因此，癌细胞可能抑制或刺激细胞焦亡，以支持其进展，具体取决于环境。细胞焦亡的分子机制尽管已知的细胞焦亡途径的数量在未来可能会增加，但目前已有两条主要途径和几种替代途径被阐明。在主要途径中，细胞焦亡是由GSDMD诱导的，涉及炎症性caspase-1（经典途径）或caspase-4/5（非经典途径）。在替代途径中，最受广泛关注的是GSDME通过caspase-3诱导的细胞焦亡。经典炎症小体途径在经典的炎性小体途径中，模式识别受体（PRR）识别DAMP（例如纤维蛋白原、热休克蛋白、DNA）和/或PAMP（例如鞭毛蛋白、聚糖、脂多糖）导致被称为炎性小体的相应胞质信号复合物的激活，通常由传感器蛋白、适配器和效应器半胱氨酸蛋白酶组成。尽管多种PRR，如NLR和TLR参与了这一过程，但已知其中只有部分能够直接组装炎症小体并激活半胱氨酸蛋白酶caspase-1。具体而言，该亚群中的PRRs/炎症小体传感器包括NLR家族的NLRP1、NLRP3、NLRP4、AIM2和pyrin。激活后，这些传感器中的大多数与适配蛋白ASC相互作用，后者通过前半胱氨酸蛋白酶-1的募集和切割激活caspase-1。除了释放和激活GSDMD的致死N端结构域（GSDMD-N），caspase-1还使前IL-1β和前IL-18成熟为IL-1β和IL-18，它们通过GSDMD-N形成的坏死膜孔释放。非经典炎症小体途径与标准炎症小体途径相反，非标准炎症小体途径不依赖caspase-1，而是依赖于caspase-4和caspase-5以及小鼠的caspase-11。这些半胱氨酸蛋白酶的激活是通过LPS与相应的前半胱氨酸蛋白酶的直接结合发生的，并且绕过了炎症小体传感器。尽管这些半胱氨酸蛋白酶不直接激活IL-1β和IL-18，但它们通过GSDMD裂解触发细胞焦亡导致钾离子外流，从而激活NLRP3炎症小体并上调caspase-1的作用。替代途径研究表明，在某些情况下，如化疗或靶向癌症治疗，可通过caspase-3诱导凋亡到焦亡的途径。尽管caspases-3主要与凋亡执行和形态学改变有关，但它可以通过切割GSDME介导细胞焦亡，这同样导致GSDME-N孔的形成和膜的通透性改变。当GSDME水平较高时，caspase-3激活后会迅速引发细胞焦亡，但当GSDME水平较低时，则会引发凋亡。然而，这一概念仍需要进一步的验证。此外，还有其他几种替代性细胞焦亡途径，包括caspase-8对GSDMD的切割；caspase-8或颗粒酶B（GzmB）对GSDME的切割；caspase-1或颗粒酶A（GzmA）对GSDMB的切割；通过caspase-8切割GSDMC，GSDMC通过缺氧激活的程序性死亡配体1（PD-L1）和pSTAT3转录上调以及其它未知机制形成的GSDMA孔。癌症中的细胞焦亡及其成分细胞焦亡在癌症中的模糊作用似乎与细胞类型、遗传学和诱导持续时间有关。在异常表达和延长活性后，GSDM、炎症小体和/或促炎细胞因子可通过诱导免疫抑制细胞、促进上皮细胞向间质细胞转化以及上调基质金属蛋白酶以进行细胞外基质重塑来促进肿瘤病理学。另一方面，与这些效应并列，细胞焦亡也可以抑制肿瘤，例如，在肝细胞癌模型中，通过NLRP3炎性小体激活诱导的细胞焦亡显著抑制了肿瘤的转移和生长。鉴于细胞焦亡的双重作用，其分子成分在不同癌症中存在差异表达。GSDMs在乳腺癌、胃癌、宫颈癌和肺癌等肿瘤中，已被证明同时作为癌基因或肿瘤抑制因子控制增殖、转移、治疗抵抗和抗肿瘤免疫。在胃癌（GC）中，GSDMD表达显著降低，并导致体外和体内肿瘤增殖增强。相反，非小细胞肺癌（NSCLC）中的GSDMD蛋白水平显著升高，并且与肿瘤转移以及更差的预后相关。与GSDMD类似，GSDME在胃癌、乳腺癌和大肠癌中的表达也降低。GSDMC在大肠癌中表达明显上调，在大肠癌中，GSDMC在体外促进了癌变和增殖，在体内促进了肿瘤生长。GSDMB水平越高，乳腺癌患者的转移率越高，生存率越低。在其他细胞焦亡成分中，观察到大多数结直肠癌肿瘤中AIM2表达显著降低或缺失，且与患者预后不良有关。NLRP1水平在大肠癌肿瘤组织中同样降低，并与转移增加和生存率降低有关。乳腺癌患者组织中的caspase-1 mRNA水平显著降低，此外，caspase-1的缺失与前列腺癌和大肠癌的肿瘤发生有关。阐明细胞焦亡与癌症之间的关系需要更广泛的研究。一个面临的挑战将是识别每种细胞焦亡分子成分的肿瘤特异性作用。由于多条通路导致细胞焦亡，且多个成分重叠，因此，表征每条通路的整体肿瘤特异性效应，而不是每个成分的个体效应，可能是理解和/或预测肿瘤对细胞焦亡调节的更有效策略。细胞焦亡与抗肿瘤免疫的关系细胞死亡引发适应性免疫反应的能力称为免疫原性细胞死亡（ICD）。与基本上是免疫耐受过程的凋亡不同，细胞焦亡具有诱导强烈炎症反应的分子机制，在某些情况下被认为是ICD的一种形式。虽然细胞焦亡与抗癌免疫之间的联系尚不清楚，但越来越多的研究表明，细胞焦亡介导的肿瘤清除是通过增强免疫激活和功能实现的。GSDMA研究发现，将GSDMA的小鼠亚型Gsdma3选择性地递送到人类HeLa、小鼠EMT6和小鼠4T1癌细胞，导致20-40%的细胞发生细胞焦亡。在体内模型中，通过静脉或瘤内注射NP–Gsdma3进行三轮治疗，导致肿瘤明显缩小。与PBS对照组相比，NP–Gsdma3治疗的肿瘤中CD4+、CD8+、自然杀伤（NK）和M1巨噬细胞数量增加，但单核细胞、中性粒细胞、髓源性抑制细胞和M2巨噬细胞的数量减少。此外，除了在血清和肿瘤水平IL-1β、IL-18和HMGB1水平增加外，还发现许多免疫刺激和抗肿瘤效应基因（如Cd69、Gzma、Gzmb）的上调，各种免疫抑制和肿瘤前体基因（如Csf1、Vegfa、Cd274）下调。GSDMD通过研究CTLs在肺鳞状细胞癌（LUSC）和黑色素瘤肿瘤样本中与CD8+T细胞标记物有关的GSDM基因的表达，发现在五个GSDM基因成员中，只有GSDMD表达与CTL中的CD8+T细胞标记基因（例如CD8A、CD8B、PRF1、GZMA、GZMB和IFNG）呈正相关。进一步研究表明，与原始T淋巴细胞相比，OT-1小鼠活化的CTL中GSDMD的表达显著增加。类似地，人CD8+T细胞在激活后上调GSDMD，肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）中可见高水平的GSDMD蛋白。此外，GSDMD敲除后，CTL对3LL-OVA细胞的细胞毒性降低。使用人CTL和H1299非小细胞肺癌细胞系记录了类似的结果。考虑到CTL杀死肿瘤细胞的一个关键途径是通过将细胞毒性分子释放到它们形成的免疫突触中，推测GSDMD和GzmB进入效应癌细胞可能是研究中发现的CTL细胞毒性的潜在机制。GSDMBGSDMB介导细胞焦亡与GzmA密切相关。在HEK-293F细胞中的五种人类颗粒酶中，发现只有GzmA以类似于NK细胞杀伤试验的模式快速切割GSDMB。当GzmA电穿孔到GSDMB重组的293T细胞中时，引起广泛的GSDMB裂解和细胞焦亡。同样，在生理条件下，GzmA介导的GSDMB切割在NK细胞杀伤293细胞时也是必需的。值得注意的是，其他GSDMB水平不明显的癌细胞系，如OE33（食管癌细胞）和HCC1954（乳腺癌细胞），可通过暴露于通常由活化的CTL释放的细胞因子（如IFN-γ和TNF-α）来转录诱导GSDMB表达增加。反过来，IFN-γ启动显著增强了这些细胞系的细胞焦亡，这种效应最终取决于GzmA。总之，这些发现不仅表明GSDMB介导的细胞焦亡作用于GzmA下游，而且细胞毒性淋巴细胞可将GzmA传递到表达GSDMB的癌细胞中，以促进抗肿瘤免疫。GSDME研究发现，GSDME介导的细胞焦亡与GzmB相关。在小鼠4T1E乳腺癌细胞中异位表达小鼠GSDME（mGSDME），在体内模型中可显著抑制4T1E肿瘤生长，并导致NK细胞和肿瘤相关巨噬细胞（TAM）浸润增加。此外，当受到刺激时，肿瘤中表达GzmB和穿孔素的NK细胞和CD8+TIL增加。进一步研究表明，人NK细胞系YT可以激活表达GSDME的HeLa细胞中的细胞焦亡，这种诱导是通过GzmB实现的，它不仅在与caspase-3相同的位置切割GSDME，而且间接激活caspase-3。此外，CAR-T细胞可以通过穿孔素和GzmB释放，在B细胞白血病和实体瘤细胞中诱导GSDME介导的肿瘤细胞的细胞焦亡。用共同培养的CD19-CAR-T细胞和癌细胞（NALM-6、Raji或原发性B白血病细胞）的上清液处理人源性巨噬细胞，可促进巨噬细胞激活caspase-1，切割GSDMD，并释放IL-6和IL-1β。同时发现共培养上清液中的ATP和HMGB1分别足以促进巨噬细胞IL-1β分泌和IL-6上调。总的来说，这些发现表明CAR-T细胞治疗通过GSDME促进的细胞焦亡诱发CRS，对CD19-CART细胞治疗前患者的肿瘤细胞进行分析，显示GSDME水平升高与更严重的CRS相关。细胞焦亡在抗癌治疗中的应用前景近年来，越来越多的研究表明，利用细胞焦亡通过不同的靶向和传递方法进行抗肿瘤免疫的可行性和治疗潜力。例如，利用肿瘤细胞衍生微粒（TMP）将甲氨蝶呤注入胆管癌（CCA）细胞，以诱导GSDME介导的细胞焦亡，从而激活患者衍生的巨噬细胞，并将中性粒细胞募集到肿瘤部位进行药物导向的肿瘤破坏。此外，当这种甲氨蝶呤TMP输送系统注入肝外CCA患者的胆管管腔时，25%的患者观察到中性粒细胞活化和胆道梗阻的缓解。此外，还发现GSDME介导的细胞焦亡通过BRAF和MEK抑制剂的组合在黑色素瘤中引起免疫细胞浸润/激活，并导致黑色素瘤消退。在另一种策略中，二甲双胍是治疗2型糖尿病最常用的药物，其可以通过caspase-3间接激活细胞焦亡来抑制癌细胞增殖。一系列针对KRAS、EGFR或ALK突变型肺癌的小分子抑制剂也被发现，在线粒体固有凋亡途径激活后，通过caspase-3介导的GSDME裂解诱导细胞焦亡。在乳腺癌细胞中，用RIG-1激动剂治疗可触发外源性凋亡途径和细胞焦亡，激活STAT1和NF-κB并上调淋巴细胞募集趋化因子。因此，在小鼠中RIG-1激活后，乳腺癌转移和肿瘤生长的减少伴随着肿瘤淋巴细胞的增加。几乎所有抗癌免疫治疗策略面临的另一个主要障碍是免疫抑制肿瘤微环境引起的失调。为了解决这个问题，Lu等人设计了含有嵌合共刺激转化受体（CCCR）的NK92细胞，该受体将抑制性PD-1信号转化为激活信号，有效地增强了抗肿瘤活性。在体外，CCCR-NK92细胞通过GSDME介导的细胞焦亡迅速杀死H1299细胞，在体内显著抑制肿瘤生长。此外，越来越多令人兴奋的研究报告表明，细胞焦亡诱导与PD-1抑制剂协同作用使肿瘤由“冷”变“热”，表明这种组合的巨大潜力。小结作为一种炎性细胞死亡模式，细胞焦亡通过激发抗肿瘤免疫反应而在肿瘤抑制中发挥重要作用。在某些情况下，单纯的细胞焦亡诱导就可能足以阻碍肿瘤生长。然而，细胞焦亡治疗应用面临的最大挑战之一是细胞焦亡相关成分的表达和功能的不规则性，不仅在不同的癌症之间，而且还存在于同一类型的癌症中。尽管如此，分子、遗传和表观遗传靶向/递送系统的进步，以及精准和个性化的医学的发展，让我们有希望很快能够利用这些强大机制作为治疗癌症的工具。参考文献：1.Pyroptosis at the forefront of anticancerimmunity. J Exp Clin Cancer Res. 2021; 40: 264.封面图来源：123rf君实PD-1通过FDA生产现场核查背后：翻译文件超千万字，5次模拟考，2次正式核查，以及持续建设的国际化体系……中国基因疗法赛道驶入高速期，跨国药企纷纷牵手本土新锐DRUGTIMES点击在看共济新药研发浪潮

免疫疗法

2023-11-01

·药融圈

生物医药繁荣时代：盘点值得关注的创新前沿领域

当前，生命科学已成为前沿科学研究最为活跃的领域之一，其中，生物医药作为与人们生命健康紧密相关的领域，其重要性不言自明，更是在近几年成为新一轮科技革命与国际竞争的焦点。从全球生物医药产业链发展格局来看，我国生物医药产业处于全球第二梯队。虽然有一定发展基础，有很强的跟踪模仿及工艺创新能力，在个别细分领域有原创能力，但与欧美日等发达国家与地区相比尚存在差距。目前，我国医药市场规模虽已跃居全球第二，却依然缺乏具有全球竞争力的大企业和核心竞争力的科技型中小企业，且本土产品同质化竞争严重。从药物开发靶点分布来看，全球前十大创新药热门靶点的集中度为7.68%，而我国这一数值已达到19.38%。针对最为热门的几个靶点如PD-1、EGFR、HER2等，国内在研项目在全球同靶点在研项目占比中达到30~50%。另根据药融云2022年《中国I类新药靶点白皮书》，2017-2022期间，前5%的热门靶点涉及药物占所有受理新药的44%，相比2016-2021期间，靶点集中度进一步提升。药物同质化研发的根源与基础研究薄弱有关，国内在探索颠覆性技术以及基础研究成果转化方面仍存在不足。不过，随着生物技术的迅速发展，我国与发达国家的差距正在逐步缩小，在国内，以抗体药为代表，包括核酸药物、新型疫苗、重组蛋白药物、多肽药物，以及基因疗法等新兴生物技术药物产业链正在形成。当前，我国生物技术药发展正迎来前所未有的机遇窗口期，本文将围绕生物医药领域一些国际前沿技术进展进行梳理，期待未来将会有更多国内企业积极把握行业机遇，参与国际竞争。肿瘤免疫：据统计，目前肿瘤是全球最为热门的药物研发领域。其中，肿瘤免疫治疗旨在通过激发或重建机体的免疫系统，从而控制和杀伤肿瘤细胞，显示出强大的治疗潜力，被认为是继传统治疗、靶向治疗之后，肿瘤治疗史上的第三次革命，以及未来肿瘤治疗的重要发展方向。2013年，肿瘤免疫治疗被《科学》杂志列为年度10大科学突破之首。肿瘤免疫疗法里程碑事件从作用机制来看，目前临床上研究和应用的肿瘤免疫疗法主要涉及免疫检查点抑制剂、过继性免疫细胞疗法、溶瘤病毒以及肿瘤疫苗等。免疫检查点抑制剂旨在阻断表达免疫检查点的肿瘤细胞与免疫细胞之间的作用，从而阻断肿瘤细胞对免疫细胞的抑制作用，是目前应用较多的肿瘤免疫疗法。与肿瘤相关的免疫检查点分子主要有PD-（L）1、CTLA-4等等。2011年美国FDA批准首个免疫检查点抑制剂CTLA-4抗体伊匹木单抗（ipilimumab），之后针对PD-1及其配体PD-L1的帕博利珠单抗（pembrolizumab）和阿替利珠单抗（atezolizumab）获批治疗多种肿瘤。在国内，已有多款国产PD-1抗体获批且进入医保，如恒瑞医药的艾瑞卡（卡瑞利珠单抗）、百济神州（北生所王晓东院士联合创立）的百泽安（替雷利珠单抗）等。随着研究的深入，越来越多免疫检查点分子被发现，针对Tim-3、LAG-3、CD47等新发现的免疫检查点的药物开发也在持续进行中。过继性免疫细胞疗法通过将患者体内分离出来的免疫细胞在体外经过工程化改造或筛选激活、扩增后再重新回输到患者体内，从而实现清除肿瘤的目的，目前已经取得重大研究和临床进展的几种过继性免疫细胞疗法包括CAR-T疗法、CAR-NK疗法、TCR-T疗法、TILs疗法等。目前全球已有多款CAR-T疗法获批上市，如诺华的全球首款CAR-T疗法Kymriah（tisagenlecleucel）、吉利德/Kite的Yescarta（axicabtagene ciloleucel）等等，以及传奇生物的首个国产CAR-T疗法西达基奥仑赛（CARVYKTI®，Cilta-cel）。随着抗原筛选技术、高通量测序方法不断取得进展，以及肿瘤学、免疫学、生物信息学和化学生物学等多学科交叉融合，未来会涌现出越来越多的免疫细胞治疗产品应用于抗肿瘤治疗。溶瘤病毒是能够选择性地在肿瘤细胞中复制，进而引起肿瘤细胞裂解，激活免疫系统的病毒，目前临床上大多使用的是基因工程病毒，主要涉及DNA病毒如疱疹病毒科和腺病毒科，还有小部分RNA病毒。2015年，美国FDA批准了安进利用双突变单纯疱疹病毒1（HSV-1）改造而来的T-VEC，用于黑色素瘤。后又有多款溶瘤病毒获得批准，国内外针对溶瘤病毒的临床试验也是如火如荼。未来可以结合肿瘤二代测序和新抗原表位预测等新技术方法对溶瘤病毒进行改造，提高其抗肿瘤疗效。20世纪90年代，肿瘤相关抗原的发现为肿瘤疫苗的开发提供了技术基础。肿瘤疫苗分为治疗性肿瘤疫苗和预防性肿瘤疫苗。治疗性肿瘤疫苗包括多种类型，如肿瘤细胞疫苗、长肽疫苗、基因疫苗等。2010年FDA批准了针对抵抗性前列腺癌的治疗性肿瘤疫苗Provenge，这是首个树突状细胞疫苗。预防性肿瘤疫苗可以预防某些癌症的发展，如HPV疫苗，包括默沙东的Gardasil（佳达修）和GSK的Cervarix（希瑞适）等等。通过优化抗原靶点、添加免疫调节类佐剂、选择合适的疫苗形式及联合其他免疫疗法等手段提高抗肿瘤细胞免疫应答是未来肿瘤疫苗的发展方向。随着新技术、新方法不断涌现，学科交叉融合日益紧密，肿瘤免疫疗法迎来飞速发展，为晚期恶性肿瘤患者带来了新的治疗选择，但由于肿瘤的异质性和个体免疫环境的差异，免疫应答有时只发生在小部分患者身上，不良反应事件也不尽相同，肿瘤免疫疗法依然存在许多未解的难题。未来，随着基础研究不断取得进展以及多学科之间的交叉融合将进一步推动肿瘤免疫治疗的发展。2022年9月，北京生命科学研究所邵峰院士（炎明生物联合创始人）因其在细胞焦亡（pyroptosis）领域的原创性发现获得2022年度威廉·科利奖，该奖项是肿瘤免疫学界顶级大奖。邵峰实验室2015年在世界上首次揭示了GSDMD作为炎症性caspase底物来执行细胞焦亡的分子机制。在近10年的研究中，又陆续将这一家族的其它蛋白GSDME和GSDMB的机制阐明。基于细胞焦亡的免疫激活特性，也开创性地建立了通过细胞焦亡来提高抗肿瘤免疫活性的概念框架。这些工作不仅重新定义了细胞焦亡的生物学概念，同时也深刻地改变了大家对程序性细胞死亡的传统认识。细胞疗法：细胞疗法代表了生物技术领域的一个重要前沿和范式转变，与传统的小分子药物和生物制剂相比，细胞疗法采用了活细胞来动态地执行复杂的生物学功能，提供了更加多样的治疗选择，可作用于关键的细胞功能和过程。目前细胞疗法已在多个治疗领域实现应用，尤其是那些难以治愈或不适用传统疗法的疾病，如血液系统疾病、免疫系统疾病、神经系统疾病、骨骼系统疾病，以及皮肤疾病等等。按照细胞类型，全球细胞疗法市场主要由干细胞、组织特异性细胞，以及血细胞组成；按照细胞来源，可分为自体细胞治疗（来自患者自身细胞）和异体细胞治疗（来自其他供体）。目前已获批准的干细胞疗法包括造血干细胞（HSC），间充质干细胞（MSCs）和小部分的角膜缘干细胞（LSCs）。HSC产品主要被批准用于治疗血液疾病；间充质干细胞疗法适用于多种疾病，包括心血管疾病、移植物抗宿主病（GvHD）、退行性疾病和炎症性肠病；LSC产品被批准用于LSC缺乏症。与干细胞产品不同，终末分化的组织特异性细胞主要用于再生医学和组织工程应用，例如用于治疗热烧伤的自体皮肤细胞（包括角质形成细胞、成纤维细胞和黑色素细胞）、用于下肢静脉性溃疡和糖尿病足溃疡的双层活细胞皮肤替代物，以及用于修复软骨缺损的自体软骨细胞支架。第三种细胞疗法由血细胞组成，主要包括白细胞、红细胞以及血小板，其中红细胞和血小板虽然不涉及特定的产品，但在临床环境中广泛应用于输血。虽然干细胞和组织特异性细胞疗法占当前市场上批准的细胞疗法的绝大多数，但血细胞已成为细胞疗法领域临床试验中正在开发和评估的主要细胞类型，这主要受到CAR-T等疗法的成功应用所推动。目前市场上批准的这类疗法主要包括T细胞治疗产品（如CAR-T），以及基于DC细胞（树突状细胞）的实体瘤疫苗。临床试验中的各类细胞疗法随着对不同活细胞生物学了解的深入，越来越多的临床试验正在探索新的细胞疗法，不仅侧重于探索更多具有独特生物学功能的细胞类型，而且还在进一步扩大细胞疗法的应用范围。尽管如此，细胞疗法仍处于发展的早期阶段，面临着生物学、制造和监管方面的挑战，影响其临床转化。面对这些挑战，业界需要共同努力，包括基础生物学研究、标准化的临床列表和数据共享协议，以及自动化、去中心化的制造能力。基于经过验证的临床成果和持续的临床进展，细胞疗法仍然是一个非常活跃的研究领域，期待未来会出现更具颠覆性的细胞治疗产品。神经领域：神经疾病是全球面临的重大健康问题，是全球主要致残原因之一，也是仅次于心血管疾病的全球第二大致死原因。神经疾病主要分为神经系统疾病和神经精神疾病两种类型。神经系统疾病是因神经元和神经受损引起的认知和运动功能障碍。神经精神疾病则是以行为和情绪失常为特征的疾病，如焦虑、抑郁、成瘾。目前的神经疾病诊疗水平仍有很大提升空间，对于神经疾病诊疗的障碍在于三个方面：首先，人们对脑部疾病的生物学基础了解有限；其次，传统的药物疗法尚不足以治愈神经疾病；第三，疾病早期诊断手段有限。尽管目前的神经疾病领域相关研究落后于癌症、心脏病等其他领域的治疗研究水平，但神经科学领域的新势力和新观点正不断涌现。从诊断端来看，有效实施早期诊断对于神经疾病的最佳干预和治疗至关重要。诊断解决方案被划分为分子诊断和非分子诊断两个细分领域。前者是一种精准诊断技术，旨在检测位于基因组、转录组或蛋白质组水平的生物标志物，从而准确诊断脑部疾病。后者是指一种基于电生理数据（如脑电图）或结构数据（如计算机断层扫描、磁共振成像）检测脑部变化的技术。近年来，神经科学诊断受到医学影像和新一代测序技术驱动。医生愈发青睐多种影像技术的联合应用来提高诊断的准确性，医疗保健公司和高科技企业也纷纷加大对AI应用成像领域的投入。过去十年，新一代测序技术进步使基因组序列测定变得比以往更快速、更实惠，进一步扩大了其应用。从治疗端来看，当前，针对多发性硬化症、焦虑症、心境障碍和药物滥用障碍的药物干预疗法在神经科学药品市场中占有主导地位。但目前全球范围内神经疾病药物存在供应不均这一问题，某些疾病的患者数量往往与相应的药物市场规模不成正比。例如，有数据显示，2022年全球阿尔茨海默症患者为5500万人，药物收入为63亿美元。相比之下，多发性硬化症患者为280万人，药物收入却为270亿美元。导致这一差异的重要原因在于多发性硬化症的发病时间比阿尔茨海默症早得多。另一方面，较之于其他病症，中枢神经系统（CNS）疾病的临床研究效率历来较低，难度极高，神经科学类新药的获准率不足其他治疗领域新药获准率的一半。从渤健（Biogen）和卫材（Eisai）联合研发的阿尔茨海默症新药Aducanumab一波三折的研发之路，可以体现出脑部疾病和神经科学领域药物研发的艰辛与漫长。不过业界依然在这一充满未满足需求的领域持续加大投入，CNS临床试验项目数量仅次于肿瘤，2012-2021年期间CNS领域新活性物质上市数量仅次于传染病和肿瘤。此外，由于大脑是一种可塑性器官，能够通过行为经验进行自我恢复，非药物疗法在其中的重要性可见一斑。行为治疗服务（如精神疾病服务或心理咨询）或仍将在神经疾病治疗领域发挥核心作用。目前，数字健康公司正大力发展非药物疗法，依托多种技术组件（如软硬件、人工智能）的联合应用，实现对神经疾病的预防、监测、管理及治疗。神经疾病细分领域当前神经领域疾病的诊疗方法依然存在诸多局限性，给患者、家庭及社会带来了沉重负担，迫切需要社会各界加大相关资源投入以提高护理标准，这一领域也是当今世界科学研究的前沿领域，是大国的“必争之地”。在国内，北京可以说是神经领域的研究高地之一，瞄准世界脑科学前沿和国家在脑科学研究领域战略急需的北京脑科学与类脑研究所（CIBR）于2018年3月成立，研究所通过创新体制机制，整合脑科学领域优势资源，搭建脑科学研究综合性实验和研发平台，重点聚焦脑认知原理解析、脑重大疾病、神经科学新技术、神经计算与神经编解码研究等四大研究方向。在产业端，北京优脑银河是一家专注于脑科学领域的科技公司，基于突破性的脑科学研究成果，个体精准脑功能图谱技术，优脑银河的“脑认知”、“脑医疗”、“脑机交互”三位一体研发体系，帮助人类深度认识大脑、理解高层次的智能，目前已实现了个体精准脑功能区剖分技术。基因疗法：基因疗法是以改变人的遗传物质为基础的生物医学治疗模式，通过基因水平的操作介入和干预疾病的发生发展，进而对疾病进行治疗，已在多种与基因变异有关疾病上显示出治疗潜力。基因治疗一般分为一般分为体内（in vivo）基因治疗和体外（ex vivo）基因治疗，体内基因治疗包括裸核酸、病毒载体、溶瘤病毒、脂质纳米粒（LNP）等直接注射进行治疗的形式。体外基因治疗是指向患者回输在体外进行基因修饰后的细胞进行治疗的形式，包括基因修饰的造血干细胞、嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞等等，这类也可被称为细胞与基因疗法。基因疗法根据载体使用情况可以分为裸核酸、病毒载体、非病毒载体和细胞基因治疗。裸核酸的特点是相对简单但稳定性较差，质粒DNA、ASO、siRNA等均有产品上市。在发展趋势上，ASO药物研发已经较为成熟，siRNA也成为热门药物研发赛道，前景广阔。非病毒载体主要使用脂质纳米粒，它既能增强核酸的稳定性，又能提高递送效率，是未来发展的重点方向。而病毒载体类基因治疗药物目前主要以非整合型的重组腺相关病毒治疗遗传疾病，用整合型的慢病毒载体修饰T细胞治疗恶性肿瘤，用溶瘤腺病毒、溶瘤疱疹病毒等治疗恶性肿瘤等。以CAR-T为代表的细胞与基因疗法、以腺相关病毒和基因编辑为代表的遗传病基因治疗，也是国内外一些生物技术公司竞争的核心领域。近年来，前沿生物技术与生物医学基础研究不断取得突破，基因疗法的发展与前沿生物技术的突破密不可分，以基因修饰的细胞治疗技术、基因治疗与基因编辑技术、溶瘤病毒技术、mRNA技术等为代表的生物治疗技术正成为世界各国重点发展的高科技领域之一，国际排名前十的药企大多数都在这些领域有重点布局，这将为难治性重大疾病的治疗带来颠覆性的改变，蕴含着巨大的临床和市场需求。2021年1月，博雅辑因宣布中国国家药品监督管理局药品审评中心已经批准其针对输血依赖型β地中海贫血的CRISPR/Cas9基因编辑疗法产品ET-01的临床试验申请，这是国内首个获国家药监局批准开展临床试验的基因编辑疗法产品和造血干细胞产品。PROTAC技术：蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）是利用细胞内天然的蛋白降解体系——泛素-蛋白酶体系统（UPP）来实现靶蛋白（POI）的降解。PROTAC是异双功能的小分子化合物，一端是能与靶蛋白结合的配体，另一端是能与E3连接酶结合的配体，中间通过linker相连。PROTAC分子结合靶蛋白和E3连接酶，形成三元复合物，给靶蛋白打上泛素标签，从而借助UPP系统将靶蛋白降解。这种催化型作用机制和事件驱动的药理学将PROTAC与经典小分子抑制剂区分开来，其作用范围更广、活性更高、可靶向“不可成药”靶点，被认为是小分子药物的革命性技术。不过，PROTAC的缺点也很明显，三组份嵌合体结构导致分子量较大，通常超过1000道尔顿，这打破了经典“类药五原则”对传统小分子药物分子量500道尔顿以内的范围界定，导致绝大多数PROTAC分子存在溶解度差、渗透性差、口服生物利用度低等缺点。但由于PROTAC分子更能够被设计，以及具有靶向“不可成药”靶点等优势，许多企业在这一领域争相布局，例如Arvinas、BMS、Nurix、Kymera等等。PROTAC技术发展历程目前，大多数企业研究的主要还是针对先前已验证的靶点，这表明PROTAC作为一项新兴技术还处于研究早期，PROTAC技术从实验室到临床经历了漫长的时间，但进入临床也仅有4年，仍有许多问题需要去验证与探索。不过未来随着技术可行性得到进一步验证，预计将有更多针对难成药靶点的研究出现，更多难题将会被攻克，期待这一技术可以为患者带来新的治疗选择。XDC：随着ADC药物（抗体偶联药物）领域的飞速发展，催生偶联药物技术形成了“万物皆可偶联”的态势，即XDC。XDC由载体（Carrier）、诱导生物学功能的载荷（Payload），以及二者之间的连接子（Linker）组成。除了ADC药物，XDC药物还包括多肽偶联药物（PDC）、放射性核素偶联药物（RDC）、抗体片段偶联药物（FDC）、小分子偶联药物（SMDC）、抗体免疫刺激偶联药物（ISAC）等等。除了肿瘤之外，这类药物还有望给心血管疾病、糖尿病、自身免疫性疾病，以及罕见病等患者带来新的治疗选择。XDC药物结构近年来，放射性核素偶联药物（RDC）也越来越吸引人关注，已成为继ADC之后抗肿瘤药物研发新的热点方向。RDC药物属于核素药物的一种，利用抗体或小分子介导特异性靶向作用，将细胞毒性分子或成像分子如放射性核素递送至靶位置，从而将放射性同位素产生的放射线集中作用于组织局部，在高效精准治疗的同时降低全身暴露对其他组织造成的损伤，是在精准医疗的趋势下的一种新兴的肿瘤精准靶向药物。虽然当前RDC药物不似ADC药物那样火热，但已经有不少新药开发成功案例，如诺华的Lutathera（177Lu- DOTATATE）是FDA批准的首个肽受体放射性核素疗法，Pluvicto（lutetium Lu 177 vipivotide tetraxetan）是FDA批准的首个用于治疗PSMA阳性，且经过紫杉烷类化疗和雄激素受体信号通路抑制剂治疗的转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者的靶向放射性配体靶向疗法。国内外亦有多家企业已经布局RDC药物，如POINT Biopharma、拜耳、远大医药、辐联药业、核欣药业等等。未来RDC药物有望成为高速发展的新兴赛道。回望整个XDC药物领域，根据弗若斯特沙利文，截至2023年9月底，全球已有350多个XDC药物处于临床试验及上市申请阶段，不少XDC产品专注于新兴靶点，显示出巨大潜力，这一领域即将迎来百花齐放的局面。北京——国内生物医药领域前沿高地：生物医药产业是我国重要的战略性新兴产业，是最能体现国家科技竞争力、最具有成长性的支柱产业之一。近年来，北京市加快建设国际科技创新中心，大力推进创新药、创新医疗器械和健康服务领域发展。从2023年国家药品审评中心受理的北京的创新药品的品种来看，其中不乏肿瘤免疫治疗、CAR-T细胞、腺相关病毒、基因治疗品种，生物药已成为北京市创新药研发的主流。当前，北京市生物医药产业已形成了“北研发、南制造”的产业布局，其中北部以中关村生命科学园为核心，与海淀区、昌平区的综合研发创新优势融合，形成国家级生命科学和新医药高科技产业的创新基地；南部主要集中在北京经济技术开发区和大兴生物医药基地，涵盖生物医药、医疗器械、医药研究、医疗服务等。其中，中关村生命科学园是以生命科学研究、生物技术和生物医药相关领域研发创新为主要方向的高科技专业园区，是北京打造国际科技创新中心、建设世界领先科技园区的重要支撑载体。园区聚集了生命科学领域顶尖研发机构10家、创新型医药健康企业600余家，国内外高层次人才300余人，入驻院士工作站7个、博士后科研工作站21个，国家工程研究中心和重点实验室10个、省部级研发中心16个。在基础研究方面，落地了北京生命科学研究所、北京脑科学与类脑研究所、国家蛋白质科学中心、博奥生物芯片北京国家工程研究中心等一批国际知名的科研机构，更是聚集了谢晓亮、王晓东、施一公、饶毅、邵峰、李文辉等国际顶尖大咖。在中试研发方面，以保诺科技和康龙化成为代表的CRO企业为生物制药项目提供一体化药物研发、中试生产服务，聚集了诺和诺德、百济神州、诺诚健华、维泰瑞隆、华辉安健、原基华毅、丹序生物、炎明生物等国内外知名创新药企。在生产流通方面，吸引了新时代健康集团、扬子江药业、万泰生物、宝日医等国内外重要药品、医疗器械生产流通企业。在临床应用方面，布局了北京大学国际医院、北京大学第六医院、全国首家国际研究型医院-高博医院、北京霍普甲状腺医院、北京大学康复医院等超过3000个床位的医疗资源，为入园企业创新药和医疗器械研发提供了丰富的临床资源。未来，中关村生命科学园将以三期开发建设为重点，统筹昌平区产业空间资源，逐步拓展产业发展纵深，逐级满足创新型企业从几百平米的研发空间、几千平米的中试空间到上万平米的生产空间，促进医药健康创新成果就近就地转化，持续建设具有国际领先水平的“生命谷”，打造北京医药健康产业的“核爆点”（点击图片进入小程序报名）话题拟定2023干细胞在人类疾病建模和治疗的实践原位疫苗接种技术在淋巴瘤和乳腺癌的应用实践: 利用患者自体T细胞靶向肿瘤抗原基于mRNA的T细胞工程技术用于治疗病毒相关癌症和感染的实践受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）靶点药物在细胞凋亡和神经退行性疾病药物领域中的开发ADC药物的开发挑战及应对方案核药创新药开发的挑战和突破基于AI和生物物理的PROTAC药物理性设计CAR-T细胞药物的分析开发与质量控制下一代小分子的免疫疗法开发与实践治疗神经退行性疾病的 First-in-Cass 治疗药物全球开发案例分析AAV载体研究的现状与展望参会报名2023本次报名为预登记，以审核结果为准！如何查看审核结果？方式一：扫描报名二维码查看目前审核进度方式二：查看是否收到短信通知方式三：会务组微信添加或电话通知参会咨询：郑王曦 15857107124蒋晓华 13551362642李亚玲 18215607723参考资料：https://www.ndrc.gov.cn/wsdwhfz/202212/t20221226_1343850.html；https://www.pharnexcloud.com/zixun/sd_5788；http://bj.news.cn/20230912/3b40d76c295b4a069d3cc9d8479f1955/c.html；Wang DR, Wu XL, Sun YL. 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Nat Rev Drug Discov 21, 181–200 (2022). https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41573-021-00371-6；https://www.chemexpress.com.cn/newVisotation/223；Hoppenz P, Els-Heindl S and Beck-Sickinger AG (2020) Peptide-Drug Conjugates and Their Targets in Advanced Cancer Therapies. Front. Chem. 8:571. doi: 10.3389/fchem.2020.00571；https://finance.sina.com.cn/stock/med/2023-09-19/doc-imznfvvh4909048.shtml；https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/xwjj/202301/t20230104_105983.html；等等。

基因疗法免疫疗法疫苗核酸药物细胞疗法

2023-09-05

·生物谷

许晓阳/章雪晴团队开发mRNA-LNP介导的细胞焦亡疗法，增强肿瘤免疫治疗效果

在多个免疫冷肿瘤小鼠模型中，研究结果表明，mRNA-LNP触发的细胞焦亡可以抑制肿瘤生长和延长小鼠模型总生存期，并伴有促炎细胞因子的刺激和促进肿瘤微环境中免疫细胞的募集。近日，上海交通大学章雪晴教授、新泽西理工学院许晓阳教授团队合作，在 Nature Communications 期刊发表了题为：mRNA lipid nanoparticle-mediated pyroptosis sensitizes immunologically cold tumors to checkpoint immunotherapy 的研究论文。该研究提出了一种基于mRNA的细胞焦亡纳米药物治疗方法，它能够启动癌症免疫周期，将冷肿瘤转化为炎症细胞因子表达和T细胞浸润的热肿瘤，从而有效治疗免疫冷肿瘤。细胞焦亡（pyroptosis）是一种炎症性程序性细胞死亡，由gasdermin（GSDM）家族蛋白的蛋白水解性裂解触发。GSDM通常通过其N端和C端结构域的分子内相互作用而自我抑制。在连接区被特异性半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶和其他蛋白酶裂解后，坏死性端结构域形成低聚物并转移到质膜。游离N端结构域与脂质成分结合并在细胞膜上并打孔，导致质膜快速破裂，并释放危险相关分子模式（DAMP）和促炎细胞因子。免疫细胞识别特定的DAMP，进而触发一系列免疫反应，包括免疫细胞的激活和浸润。此外，通过焦亡孔释放的促炎细胞因子有助于逆转免疫抑制性肿瘤微环境（TME）。尽管这些发现令人鼓舞，但许多癌症中GSDM的低表达和复杂的裂解过程阻碍了通过递送蛋白酶来触发细胞焦亡以产生抗肿瘤免疫。研究团队推测通过直接传递N末端GSDM结构域诱导的细胞焦亡是在癌症免疫周期中引发一系列事件并将冷肿瘤转化为热肿瘤的有效方法。基于mRNA纳米药物的基因治疗具有广阔的临床应用前景。最近，该成功开发了一种可合成的可电离阳离子脂质纳米颗粒（AA3-Dlin LNPs）的制剂，该制剂具有良好的安全性和较高的体内外mRNA翻译效率。mRNA-LNPs与GSDM协同激活细胞焦亡，有望在肿瘤治疗中发挥重要作用。在该研究中，我们提出了一种基于mRNA的纳米医学方法，其中AA3-Dlin LNP配方封装了一个编码GSDMB N-端结构域的单剂mRNA——GSMDBNT mRNA@LNP。开发的GSMDBNT mRNA@LNP配方由可电离阳离子脂质（AA3-Dlin）、磷脂、胆固醇和PEG自组装，GSMDBNT mRNA通过静电相互作用被包裹在LNP内。研究团队期望这种LNP可以被递送到肿瘤组织中，在那里，mRNA被翻译为GSDMB蛋白的端结构域，并直接触发细胞焦亡，而不需要蛋白酶裂解。细胞焦亡具有诱导免疫细胞死亡、启动促炎细胞因子释放以及激活和招募肿瘤内免疫细胞的能力，进而导致一系列事件，进一步促进细胞死亡、细胞因子释放和免疫应答激活。由此产生的正反馈回路可创建有利的免疫原性热肿瘤微环境，使癌细胞对免疫检查点阻断（ICB）介导的免疫治疗敏感，显示出优于单药治疗的肿瘤抑制作用。体外细胞实验结果表明，即使由单药GSMDBNT mRNA@LNP触发的低水平肿瘤细胞焦亡也足以诱导稳定的免疫原性细胞死亡。在多个免疫冷肿瘤小鼠模型中，研究结果表明，mRNA-LNP触发的细胞焦亡可以抑制肿瘤生长和延长小鼠模型总生存期，并伴有促炎细胞因子的刺激和促进肿瘤微环境中免疫细胞的募集。此外，mRNA-LNP触发细胞焦亡还可以提高免疫检查点抑制剂（aPD-1）介导的免疫治疗的疗效，甚至在原位4T1乳腺癌和高度侵袭性B16F10黑色素瘤模型中实现肿瘤消除和长期生存。此外，该研究还发现，mRNA-LNP触发细胞焦亡可以与aPD--1介导的免疫治疗有效协同治疗效果，诱导局部免疫应答，进而产生全身效应，根除黑色素瘤和抑制远端肿瘤的生长。综上所述，该研究表明，基于mRNA的细胞焦亡纳米药物提供了一种简单而高效的策略，以实现强大的抗肿瘤免疫和增强免疫冷肿瘤的免疫治疗效果。更重要的是，该研究提供了一个通用平台，有望扩展到免疫检查点阻断疗法之外的其他免疫治疗方法，具有很高的转化应用前景。