新靶点、新机制、新未来——2020年医药魔方转化医学TOP25

从2019年末不明原因肺炎开始出现,直至现在名为COVID-19的新型冠状病毒肺炎肆虐全球,全世界大量的研究资源转向对新型冠状病毒的研究。值得庆幸的是,目前已有对抗新冠肺炎的疫苗获批上市。随着疫苗接种的推广,可以预计在1-2年内这场疫情将得到控制。

医药魔方NextPharma数据库-转化医学模块自2020年上线以来,一直密切关注新冠肺炎相关药品开发的新靶点、新机制。基于转化医学数据,我们筛选出了2020年取得重大突破的靶点。这些靶点主要分为3个大类:1)首次证实具有临床转化价值的全新靶点,如WWP1。2020年有研究首次揭示MYC-WWP1通路对PTEN抑制作用;2)首次通过临床POC验证的靶点,如ICOS。MEDI-570项目进展首次确定血管免疫母细胞性T细胞淋巴瘤是ICOS拮抗性抗体的目标适应症之一;3)靶点在项目研发或适应症上的全新突破,如靶点IL-18。2020年首次揭示IL-18BP对IL-18抗肿瘤作用的影响,IL-18突变体在临床前模型中显示出极大的潜力。

来源:NextPharma数据库-转化医学模块

本文在此总结2020年取得重大突破的最值得关注TOP25靶点,通过梳理相关文献将其最新研发进展分享给大家。

   WWP1

PTEN(Phosphatase and Tensin Homolog)是一个重要的抑癌基因,编码一种关键的肿瘤抑制磷酸酶,在质膜发生二聚化发挥作用,使第二信使PIP3去磷酸化,抑制PI3K-AKT信号通路,调控细胞增殖、生长和代谢。某些遗传性PTEN突变会导致以癌症易感性(易患癌症)和发育缺陷为特征的综合征。PTEN在多种肿瘤中发生高频突变,但通常没有完全失去活性,多表现为单等位基因上的功能缺失,亚细胞定位异常,或者发生特殊的翻译后修饰,这也给靶向PTEN的治疗带来了机会。

近两年,两篇分别发表于Science和NEJM的重磅文章揭示了MYC-WWP1通路对PTEN抑制作用的机制。WWP1是一种E3泛素连接酶,可以引起PTEN的非降解性K27-linked 多聚泛素化,抑制PTEN二聚化、招募以及肿瘤抑制作用。WWP1在多种癌症中经常过表达,包括前列腺癌、乳腺癌和肝癌,导致PTEN失活[1-2]。

MYC-WWP1通路对PTEN的抑制作用[1]

WWP1基因位于染色体8q21,WWP1包含一个C2结构域、4个WW结构域和一个HECT结构域,WWP1处于MYC的下游,WWP1可能被MYC原癌基因转录激活,在MYC诱导的小鼠前列腺癌模型和体外肿瘤细胞中证明WWP1基因缺失可以重新激活PTEN功能,抑制PI3K-AKT通路和MYC诱导的肿瘤发生,干扰WWP1可以充分重建PTEN的肿瘤抑制活性,这些发现为肿瘤抑制重激活带来了很大的进展。

研究人员发现一种来自于十字花科蔬菜中的成分吲哚-3-甲醇(indole-3-carbinol,I3C)是一个天然有效的WWP1抑制剂,能够抑制WWP1的HECT结构域介导的泛素化。在两项1期临床试验中吲哚-3-甲醇被用于实体瘤的预防,但未见后续报道,WWP1是一个新兴的癌症治疗靶点,目前没有其他WWP1抑制剂在研。

参考文献
[1]Lee YR, Chen M, Lee JD, et al. Reactivation of PTEN tumor suppressor for cancer treatment through inhibition of a MYC-WWP1 inhibitory pathway[J]. Science, 2019, 364(6441).
[2]Lee YR, Yehia L, Kishikawa T, et al. WWP1 Gain-of-Function Inactivation of PTEN in Cancer Predisposition[J]. New England Journal of Medicine, 2020, 382(22):2103-2116.

   IL-18

IL-18属于IL-1家族,在炎症发生时被重组的NLRP3炎症小体组分caspase-1切割成为活性IL-18迅速释放,通过结合其异源二聚体受体 (IL-18Rα/Rβ) 介导MyD88-NFκΒ信号通路。由于其受体在NK细胞上高表达,IL-18能够刺激NK细胞分泌产生IFN-γ,具有广阔的免疫调节功能。
重组IL-18曾被报道在小鼠肿瘤模型中与免疫检查点抑制剂或CAR-T细胞疗法具有协同作用,但在临床试验中未显示出疗效。GSK的iboctadekin(重组人白介素-18)在2期临床试验后也已终止开发。
2020年6月24日,耶鲁大学医学院Aaron Ring课题组在Nature上在线发表题为“IL-18BP is a secreted immune checkpoint and barrier to IL-18 immunotherapy”的研究性论文。由于Aaron Ring在肿瘤免疫的蛋白工程化领域颇有建树,在IL-2突变体、SIRPα突变体等方面做出了开创性的工作,此次发表关于IL-18突变体的研究也是备受关注[1]。
研究证实,IL-18及其受体在肿瘤浸润淋巴细胞中的表达上调,表明IL-18与机体抗肿瘤免疫具有相关性。同时,在肿瘤微环境中,一种称为IL-18结合蛋白(IL-18 binding protein, IL-18BP)的“假受体”高度表达,它能以极高的亲和力与IL-18结合,阻断IL-18与其免疫细胞上的真正受体结合并激活免疫应答的能力。
因此,作者试图开发一种只结合IL-18Rα但不结合IL-18BP的IL-18变体(decoy-resistant IL-18,DR-18)。由于IL-18BP和IL-18Rα与IL-18结合区域高度重叠,而且IL-18BP与IL-18结合的亲和力比IL-18Rα高三个数量级以上,所以DR-18的开发具有很大挑战。研究人员应用蛋白质定向进化和酵母展示改造IL-18,最终发现了DR-18,它对IL-18受体具有高结合倾向,能够保持IL-18原有的信号激活功能而不被IL-18BP抑制。
DR-18避免与IL-18BP结合从而保持免疫激活能力[1]

与野生型IL-18相比,DR-18在多种小鼠肿瘤模型中均显示出良好的抗肿瘤活性,其单独疗效甚至优于抗PD-1单药治疗,且与抗PD-1联合用药显示出良好的协同效应。根据临床前研究的结果,DR-18安全性良好,在0.001到1.0 mg/kg剂量是有效且可耐受的。

进一步免疫学实验表明,DR-18能够改变肿瘤微环境,极大的激活肿瘤内T淋巴细胞、巨噬细胞以及中性粒细胞等多种免疫细胞,将绝大部分肿瘤浸润CD8+ T细胞重塑成强效应细胞群,减少耗竭CD8+ T细胞群。此外,DR-18还能增加干细胞样T细胞的数量,增强NK细胞的抗肿瘤活性。

目前在研针对癌症的IL-18靶向药物有2款,均处于临床前阶段。DR-18的全球专利在2019年授权给了Aaron Ring创办的Simcha Therapeutics生物科技公司。在2020年AACR年会上,Simcha Therapeutics公布了DR-18的相关数据,DR-18在多个动物模型中显著增强NK细胞对“冷肿瘤”的杀伤效果,单药活性显著,也为其他免疫检查点抑制剂无响应的患者提供新的希望,据悉,DR-18的大部分临床前开发工作以及药物生产流程接近完成,预计2021年H1开展临床试验。

此外,Sonnet BioTherapeutics开发了一款IL-18/GM-CSF融合蛋白(GMcSF-FHAB-IL18),用于黑素瘤和肾癌的治疗,已在黑素瘤小鼠模型中完成了临床前概念验证试验,对比安慰剂能够显著抑制肿瘤生长。

Aaron Ring等的研究从根本上揭示了IL-18BP作为一个分泌型免疫检查点对IL-18生理效应的巨大影响。DR-18对CD8+TEFF细胞、干细胞样TCF1+CD8+T细胞、NK细胞等的作用为DR-18和其他IL-18受体激动剂的开发提供了重要依据。而目前IL-18受体激动剂在研产品较少,存在很大的开发机会。

参考文献
[1]Zhou T, Damsky W, Weizman OE, et al. IL-18BP is a secreted immune checkpoint andbarrier to IL-18 immunotherapy[J]. Nature, 2020, 583(7817): 609-614.

   ICOS

ICOS是一个T细胞共刺激受体,与CTLA-4、PD-1等同为CD28家族成员。ICOS主要在活化的T细胞上表达,其提供的共刺激信号能促进T细胞增殖,调节T细胞的分化,维持活化后T细胞的效应和功能,参与T/B细胞协同,影响Ig类型转换[1-3]。

ICOS/ICOSL信号通路[2]

ICOS最突出的作用是调节淋巴器官中生发中心的产生和维持,ICOS在Tfh细胞上高度表达,Tfh细胞是一种CD4+T细胞亚型,参与生发中心的维持和增殖,Tfh细胞的增殖可能与一些T细胞淋巴瘤有关,因此ICOS是治疗某些T细胞淋巴瘤的潜在靶点,例如血管免疫母细胞性T细胞淋巴瘤(AITL)、PTCL FH type以及CTCL。

ICOS/ICOSL信号通路在肿瘤微环境中表现出双重作用,一方面,ICOS通过促进Th1、CTL、和Tfh细胞的功能发挥抗肿瘤作用,另一方面,ICOS通过增强Treg介导的免疫抑制,促进TGF-β和IL-10的分泌,发挥促进肿瘤生长的作用,ICOS+ Treg相比于ICOS- Treg展现出更强的免疫抑制作用。

目前针对ICOS的在研抗体分为两种,分别是激动性抗体和拮抗性抗体。激动性抗体通过促进CTL的功能发挥抗肿瘤作用,早期研究发现,ICOS激动性抗体单用不能产生充分的抗肿瘤作用,但与免疫检查点抑制剂联用能够发挥协同作用,例如GlaxoSmithKline的GSK3359609和Jounce Therapeutics的JTX-2011等。拮抗性抗体通过解除Treg介导的免疫抑制,潜在增强CTL介导的肿瘤杀伤作用,在早期研究中显示出有限的抗肿瘤活性,例如AstraZeneca的MEDI-570和Kymab的KY1044等。

MEDI-570是AstraZeneca研发的一种靶向ICOS的岩藻糖基化人源化IgG1κ拮抗性单抗,增强了ADCC活性,在临床前试验中能够结合并清除ICOS+T细胞,具有潜在的免疫检查点抑制和抗肿瘤活性。

在2020 ASH年会上,AstraZeneca首次公布了MEDI-570治疗AITL的积极数据,MEDI-570对于接受过多线治疗的AITL患者显示出积极的疗效,安全性良好。1期剂量递增试验(NCI-9930,NCT02520791)中患者组织亚型包括AITL、PTCL-NOS、CTCL,中位治疗线数为7.5。结果显示MEDI-570对于AITL患者疗效显著,12名受试者中有4人获得部分缓解,7人疾病稳定,最常见的3/4级不良事件包括贫血、低磷血症、血小板减少和注射相关反应,没有报道DLTs。

PTCL是一组多样化的源于胸腺的成熟T细胞引起的淋巴细胞增殖性疾病。PTCL-NOS是最常见的亚型(占比26%),其次是AITL(占比18.5%)、 ALCL(占比7%)等,疾病预后较差,现有疗法主要为维布妥昔单抗、HDAC抑制剂以及化疗方案,但多数患者疗效不显著,存在很大的未满足需求。

NCI-9930试验首次证实了AITL是ICOS拮抗性抗体的目标适应症,同时ICOS拮抗性抗体针对包括CTCL在内的其他T细胞淋巴瘤的治疗上也具有较大潜力,值得进一步的研究。

参考文献

[1]AmatoreF, Ortonne N, Lopez M, et al. ICOS is widely expressed in cutaneous T-celllymphoma, and its targeting promotes potent killing of malignant cells[J].Blood advances, 2020, 4(20): 5203-5214.

[2]EdnerN M, Carlesso G, Rush J S, et al. Targeting co-stimulatory molecules inautoimmune disease[J]. Nature Reviews Drug Discovery, 2020: 1-24.

[3]AmatoreF, Gorvel L, Olive D. Role of Inducible Co-Stimulator (ICOS) in cancerimmunotherapy[J]. Expert Opinion on Biological Therapy, 2020, 20(2): 141-150.

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