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              腫瘤免疫新靶點之:4-1BB簡介及下一代策略

              時間:2018-11-01 文章來源:生物製藥小編 打印 字號:

              免疫檢查點療法出現徹底改變了癌症治療方法。針對PD-1及其主要配體PD-L1的單克隆抗體已證明在多種癌症類型中具有抗腫瘤作用。然而,針對PD-1/PD-L1的療法並不完全盡如人意:一些患者經曆快速和持久的腫瘤消退,但大多數患者獲得很小或沒有明顯的效果。為了增加對免疫療法有反應的患者比例,醫生和研究人員正在研究一係列令人眼花繚亂的新免疫調節靶點和治療策略。其中一種很有希望的策略是對免疫刺激受體激動作用以誘導免疫細胞活化。這種“共刺激”策略為臨床開發中的多種藥劑提供了機製基礎,包括靶向OX40,CD27,CD40,GITR和4-1BB的抗體。4-1BB,一種表麵糖蛋白和腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族的成員,作為治療靶點具有獨特的吸引力。在這裏,小編著重介紹 4-1BB激動的基本原理,最近進入臨床的4-1BB單克隆抗體(mAbs)的臨床試驗結果和下一代4-1BB靶向治療策略。


              4-1BB 簡介

              4-1BB(CD137)最初於1989年鑒定,最初被描述為由活化的細胞毒細胞和輔助性T淋巴細胞表達的誘導型基因。功能表征顯示4-1BB與其主要配體4-1BBL相互作用正調節T細胞免疫。研究發現幾種靶向4-1BB受體的抗體在體外可以為T細胞提供共刺激信號,複製了天然4-1BBL提供的激動作用。在移植抗宿主病的小鼠模型中,激動性4-1BB單克隆抗體的使用加劇了細胞毒性CD8+ T細胞介導的組織損傷並加速了心髒和皮膚同種異體移植物的排斥。T細胞上的4-1BB連接觸發信號級聯,其導致抗細胞凋亡分子的上調,細胞因子分泌和細胞效應功能增強。在功能失調的T細胞中,4-1BB連接顯示出恢複其效應功能的能力。4-1BB在增強T細胞細胞毒性中的作用為4-1BB單克隆抗體的開發提供了科學依據。


              最初認為4-1BB表達限於活化的T細胞,但後期研究發現4-1BB在整個造血和非造血細胞室中廣泛表達。例如DC,活化的單核細胞和NK細胞,嗜中性粒細胞,嗜酸性粒細胞和肥大細胞。在NK細胞上,4-1BB信號傳導可以增加抗體依賴性細胞介導的細胞毒性(ADCC)。作為免疫活性的多功能調節劑(圖1),4-1BB已成為癌症免疫療法中有待探索的極具希望的靶標。

              圖1.4-1BB mAb多重免疫調節作用


              Urelumab

              Urelumab(BMS-663513)是一種全人的IgG4 mAb,是第一個進入臨床試驗的抗4-1BB治療藥物。 Urelumab不會阻斷4-1BB與其配體的相互作用。最初的臨床結果發表於2008年.盡管有令人鼓舞的療效,但Phase1和Phase2階段的數據顯示肝髒毒性似乎與靶標和劑量有關,並阻礙了其臨床開發。2012年其重新開始並迅速擴展至rituximab, cetuximab, elotuzumab和nivolumab組合測試臨床試驗(NCT01471210,NCT01775631,NCT02110082,NCT02252263,NCT02253992)。最近更新了urelumab上作為單一療法並與nivolumab聯合使用的臨床數據。再次,在0.3 mg/kg劑量下出現肝髒毒性信號,導致每個患者平均劑量為8 mg;8mg劑量的藥代動力學曲線與0.1mg/kg劑量相當,但減少的劑量改善了肝毒性。更為重要的是,urelumab和nivolumab組合顯示出一定的耐受性,在藥物組合組治療的患者中僅有16%經曆了3-4級治療相關的不良事件(TRAE)。但低劑量urelumab單藥治療效果以及與nivolumab聯合治療效果目前的臨床數據並不理想。盡管在耐受劑量下urelumab的臨床活性有限,但我們仍然對激動劑抗-4-1BB mAb的發展充滿期待。比如最近在轉移性黑素瘤患者中使用urelumab的數據表明PD-L1陽性和PD-L1陰性腫瘤患者之間的反應率相似,表明urelumab可能擴大對抗PD-1 mAbs有反應的患者庫;在人源化小鼠模型中使用urelumab的實驗證實了urelumab的效力和免疫調節能力;在植入患者來源的胃癌並隨後來自同一患者的PBMC的小鼠模型試驗中,用urelumab和nivolumab的組合治療減緩了腫瘤生長並增加了活化的人T細胞的數量。令人信服的臨床前結果和不理想臨床試驗的脫節可能是由於給藥方案不充分所致。避免肝髒毒性所需的8mg扁平劑量可能太低,無法達到足夠的目標占用率和治療活性。因此如何避免肝毒性並在TME中達到適當的藥物暴露水平以達到治療療效值得研究。


              Utomilumab

              Utomilumab(PF-05082566)是人源化IgG2單克隆抗體,其激活4-1BB,同時阻斷與內源性4-1BBL的結合。2014年報告了使用utomilumab的初步臨床數據,並揭示了utomilumab相對於urelumab可能具有更高的安全性。utomilumab卓越的安全性使聯合免疫治療試驗成為可能。目前,utomilumab正與avelumab(抗PD-L1 mAb)(NCT02951156)以及與avelumab和OX40 mAb(NCT02554812)的首批三藥聯合免疫治療方案正在進行臨床試驗。utomilumab是一種比urelumab更弱的激動劑。相比之下,utomilumab引起較少的4-1BB信號傳導和較少的NF-kB誘導。utomilumab和urelumab mAb之間的已知差異包括:內在激動活性,免疫球蛋白亞類,Fc受體結合譜,4-1BB上的靶向表位和4-1BBL阻斷能力。但兩者的差異仍有許多基本的生化和內在機製問題值得研究。未來的臨床試驗將有助於闡明這些特性對抗4-1BB mAb活性的影響,並確定哪種激動水平治療效果最佳。

               

              安全性

              最近對使用urelumab治療的患者進行了全麵的安全性分析,證實了轉氨酶和urelumab劑量之間的強烈關聯。鑒於肝功能異常和肝髒TRAEs,研究人員已經進行了廣泛的研究以了解4-1BB肝髒毒性的機製基礎。在BALB / c和C57BL / 6小鼠中,用4-1BB mAb後出現了單核細胞炎症,主要由肝髒門靜脈區域的浸潤性T細胞組成.而這種毒性為T細胞和4-1BB依賴性並且沒有出現在Rag-/-或4-1BB-/-小鼠中。肝髒浸潤性T細胞不是寡克隆T細胞,並且研究表明相關的自身免疫反應不是由自身抗原驅動,而是由非特異性CD8+ T細胞激活導致。 CD8+ T細胞耗竭消除了肝髒的病理表征,以及中和了TNF或IFN-g的作用。後來的研究證實4-1BB在未免疫小鼠肝髒和骨髓中約10%的CD8+ CD44 T細胞上表達,這可能解釋了肝髒T細胞對抗4-1BB治療的反應。其他研究如在乙型肝炎病毒轉基因小鼠中,肝髒毒性是由非特異性記憶CD8+ T細胞以MHC-I非依賴性方式誘導的。目前正在進行的研究主要集中在研究骨髓室,主要是IL-27和Foxp3+調節性T的介導的肝毒性。關於4-1BB介導的抗腫瘤免疫與肝毒性的不同模式的進一步機製研究為開發具有良好副作用的新型4-1BB激動劑鋪平了道路。目前主要挑戰是鑒定導致肝髒炎症的關鍵細胞事件,並製定解毒性和抗腫瘤功效的策略。


              鑒於臨床前和已經進入臨床的4-1BB mAb的配體阻斷效應的差異,值得考慮阻斷4-1BBL結合對毒性的影響。在試驗研究中,Shuford等人測試了一係列抗鼠4-1BB抗體,發現4-1BB配體阻斷與體外T細胞刺激無關。有趣的是,4-1BB mAb如3H3和2A對4-1BB配體結合具有相反的作用,但表現出相似的肝髒毒性特征。因此,在小鼠係統中,似乎4-1BB配體參與與否不能決定4-1BB介導的毒性或抗腫瘤功效。目前進行的研究希望確定人4-1BBL對肝毒性的重要性以及其他潛在的4-1BB配體在驅動信號傳導中的作用。已經有研究提出細胞外基質和Galectin-9都是4-1BB結合配體。因此進一步研究其他配體 - 受體相互作用對4-1BB信號傳導尤為重要。


              考慮到臨床試驗相關的時間,成本和患者的費用,使用可以更準確地建模和預測免疫相關副作用的臨床前係統將會加速鑒定限製性毒性和最佳的治療組合。其中一個重要貢獻是轉基因小鼠,其中模型便有人免疫調節受體及其配體的基因被引入鼠對應的位點(敲入[KI]小鼠)。這些模型允許研究人員在功能性免疫係統的背景下研究治療效果,以及可以促進更準確的進行免疫相關毒性評估。人類細胞毒性T淋巴細胞抗原4(CTLA-4)基因KI小鼠的發展說明了這個策略的有效性。在CTLA-4 KI小鼠中,用CTLA-4 mAb處理出現了與抗CTLA-4 mAb ipilimumab治療的患者中觀察到的相同的自身免疫毒性。具有人Fc受體的KI小鼠提供了研究具有不同人IgG亞型的治療性抗體機製的係統。盡管IgG4和IgG2均誘導相似但有限的ADCC,但仍不清楚urelumab和utomilumab之間亞型的差異是否有助於功效或安全性。除了產生更強大的臨床前模型外,預測免疫相關的副作用還需要更好地了解控製人類免疫力的基礎遺傳,表觀遺傳和環境因素。目前敲入人4-1BB的KI mice用於研究4-1BB mAb的功效和安全性的公司有CrownBio和Biocytogen。


              下一代策略

              目前正在進行多項努力以開發新治療策略,以使4-1BB激動作用最大化同時使4-1BB誘導的毒性最小化。目前三種富集到TME中的4-1BB激動劑活性的策略最近已發展到臨床開發:瘤內(IT)施用mAb,引入腫瘤抗原或腫瘤基質成分的4-1BB的雙特異性抗體(bsAb),以及通過腫瘤特異性蛋白酶將“masked”的抗體變為“unmasked” 抗體。

               

              4-1BB激動劑為IT mAb治療提供了理想的候選藥物。由於IT給藥最大化使4-1BB激動劑暴露於TME中的淋巴細胞,因此IT給藥可以減輕用urelumab觀察到的劑量依賴的肝毒性作用。此外,抗體擴散到腫瘤外可能激活駐留在下遊的淋巴細胞,這可能帶來額外的治療益處。


              目前多個4-1BB靶向的雙特異性抗體處於臨床前或早期臨床開發階段,並且已經證明了有希望的早期數據。具體請參考之前小編的文章:。該策略的優點是雙重的:係統毒性受到限製,因為激活將局限於表達靶抗原的組織,並且腫瘤介導的4-1BB crosslinking 作用可以有效的發揮激動作用(圖2)。

              圖2. 腫瘤靶向的雙特異性抗體促進腫瘤靶細胞附近的T淋巴細胞活化


              對腫瘤特異性蛋白酶的研究以及蛋白質工程的新技術的出現為開發對腫瘤組織具有選擇性免疫治療mAb創造了令人興奮的機會。癌症的標誌是TME和周圍組織中的蛋白水解活性增加。 TME內蛋白水解活性的增加提供了開發蛋白水解活化抗體的機會。一種這樣的策略為表達一種含有一段掩蔽抗體結合肽序列的抗體。掩蔽序列與mAb連接並可以在TME內被腫瘤相關蛋白酶如matriptase,尿激酶纖溶酶原激活物或半胱氨酸蛋白酶legumain切割,然後暴露其抗原結合位點,使得抗體發揮活性。已有使用PD-1和PD-L1 mAb的臨床前數據證明該策略的有效性。最近,掩蔽版的ipilimumab相對於標準ipilimumab表現出減少的外周T細胞活化的作用. 在使用10mg / kg劑量的食蟹猴中,掩蔽版的ipilimumab沒有使Ki-67+ CD4+或CD8+ T細胞增加至用相同劑量的標準ipilimumab觀察到的水平。類似的方法可用於富集TME中4-1BB mAb的暴露並避免肝毒性因而成為一種很有吸引力的策略。


              小編總結

              現有的實驗和臨床數據都明確支持靶向4-1BB mAb 用於癌症免疫療法的治療潛力。 4-1BB在T細胞活化,持久性和記憶中起重要作用,並增加NK介導的ADCC。盡管4-1BB mAb(urelumab)可引起肝毒性,下一代4-1BB靶向策略如何將其抗腫瘤效力與其引起的肝髒毒性分離已展開大量的研究。目前已經出現了試圖將4-1BB激動作用限製在腫瘤微環境中並使全身暴露最小化的多種治療方法。未來的研究方向包括:4-1BB在Treg細胞和APCs生物學中的作用,4-1BB與其他免疫調節受體之間的功能性關聯作用,以及4 -1BB激動劑的長期T細胞重編程作用和毒性機製的研究。隨著我們對4-1BB生物學的理解的增加,我們開發有效的抗腫瘤療法,並避免毒性以及開發預後和治療性的生物標誌物的能力也將提高。

               

              參考文獻

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