目前的免疫肿瘤治疗策略多是以靶向适应性免疫中的免疫检查点为主要开发目标,然而有越来越多的研究发现,先天性免疫在肿瘤治疗中也扮演重要的角色。肿瘤细胞会表现“别吃我”的信号,借此逃避先天性免疫细胞的攻击,例如巨噬细胞的吞噬作用。而在临床前和临床试验中的数据显示,抑制肿瘤细胞的别吃我信号,能促使巨噬细胞吞噬肿瘤细胞,抑制肿瘤生长,本篇文章主要讨论其中一条最重要的“别吃我”信号通路CD47-SIRPα过去和目前的研究情况。
自从2011年美国FDA批准靶向CTLA-4的抗体ipilimumab用于治疗转移性黑色素瘤以来,免疫检查点抑制剂呈现前所未有的发展,大大改善多种肿瘤的治疗效果。从机制上来说,ipilimumab (anti-CTLA-4)、pembrolizumab/nivolumab(anti-PD-1)、atezolizumab,/avelumab /durvalumab (anti-PD-L1) 抗体都是借由活化T细胞来达到抑制肿瘤的治疗效果。虽然免疫检查点抑制剂能改善肿瘤病人的存活率,但是整体的反应率和复发率都还有改善的空间。目前发展的策略是联合不同的免疫治疗药物,例如nivolumab–ipilimumab联合,或是免疫检查点抑制剂联合T细胞激动剂(如:pembrolizumab 联合4-IBB 激动剂PF-05082566,或是nivolumab 联合IL-15超激动剂ALT-803)来加强抗肿瘤的免疫反应。虽然大部分的试验都着重于促进适应性免疫(adaptive immunity),先天性免疫(innate immunity)也有越来越多的研究在进行中。
CD47-SIRPα(signal-regulatory protein α)信号通路又被称为“别吃我”信号,最早于1990年发现,SIRPα是第一个被发现的SIRP家族的蛋白成员,表现在髓性细胞,包含所有形态的巨噬细胞。SIRPα具有一个细胞外免疫球蛋白功能区与配体结合和一个细胞内功能区包含一个ITIM(immunoreceptor tyrosine- based inhibitory motif)可与SHP-1(SH2-containing protein tyrosine phosphatase 1)或SHP2(也被称为PTPN11)结合进行信息传递。一直到1999年利用单克隆抗体(CC2C6)及利用COS7细胞表现鼠脑cDNA库,SIRPα与CD47之间的交互作用才被证实(图1)。
图1:吞噬作用检查点在肿瘤的开发历程
CD47具有一个长的N端细胞外功能区、五个穿膜区和一个短的细胞内功能区。CD47与SIRPα结合会引起SIRPα ITIM两个酪氨酸磷酸化后活化SHP1和SHP2,导致肌球蛋白IIA去磷酸化,抑制细胞骨架重组,而这一步是巨噬细胞吞噬目标细胞必须进行的一个步骤。CD47在吞噬作用的角色是在CD47剔除小鼠中发现,如果将CD47剔除小鼠中的红血球取出后给于到野生型的小鼠,缺乏CD47的红血球会快速的被清除,而抑制巨噬细胞则会逆转此结果,显示其中巨噬细胞扮演非常重要的角色。除了调节正常组织的稳态,CD47也被发现会大量表现在肿瘤细胞上,包含血液肿瘤和非血液肿瘤。CD47不直接参与调控肿瘤细胞增生和存活,即使在缺乏T细胞、B细胞、NK细胞的情况下,利用抗体抑制CD47亦会增加肿瘤细胞被巨噬细胞吞噬,显示肿瘤细胞表现CD47能逃脱巨噬细胞的吞噬作用,进而避免被巨噬细胞清除(图2)。
图2:CD47-SIRPα的结构
目前吞噬作用检查点在肿瘤治疗的研究中,CD47-SIRPα是研究最多的靶点,包括利用抗体抑制CD47-SIRPα交互作用或是利用重组CD47或SIRPα的细胞外片段与内生性的蛋白竞争,以及靶向肿瘤细胞内调控CD47转录和抑制CD47从细胞内运往细胞膜的治疗策略。靶向CD47最大的顾虑在于正常细胞,特别是红血球会借由表现CD47避免被清除,老化的红血球会降低CD47的表现量,使得巨噬细胞能清除老化的红血球,给与小鼠靶向CD47抗体会呈现剂量依赖性地降低红血球、血红蛋白、血细胞容量计,并伴随网状血球增生(2-3周恢复)。目前的临床试验中可以在治疗前先给予低剂量的靶向CD47抗体,借此清除老化的红血球,引起补偿性的网状血球增生,补充新的红血球在血液中,而且大部分的CD47阳性的正常细胞缺乏“吃我”的信号,使得这些正常细胞不会因为靶向CD47的抗体而被清除。在这样的策略下,43%的病人有二级的贫血不良反应,但是可以快速恢复且不需要干预性治疗,除了启动剂量引起的红血球减少外,没有出现因治疗引起的毒性反应。表1是目前在临床开发中与CD47-SIRPα靶点相关的临床试验和进度。
表1:CD47-SIRPα靶点相关的临床试验和进度
除了单药治疗以外,靶向CD47-SIRPα的药物联合其它药物治疗白血病、淋巴瘤、和实体瘤也在临床研究中。较成功的例子是靶向CD47抗体联合靶向CD20抗体(rituximab)。临床前的结果显示同时给与靶向CD47抗体和靶向CD20抗体,60%的小鼠能完全清除B细胞性非霍奇金淋巴瘤细胞以及获得长期的存活率。Ib期临床试验结果也显示同时给予靶向CD47抗体(Hu5F9-G4)和靶向CD20抗体(rituximab),在难治性/复发性非霍奇金淋巴瘤病人中有50%的客观缓解率和36%的完全缓解率,在侵袭性弥漫性大B细胞淋巴瘤的病人中也有超过30%的完全缓解率,且耐受性佳,大部分的不良反应为一到二级,贫血是最常发生的三级不良反应(表2)。此外,同时靶向CD47和CD20的双特异性抗体也被证实其抗肿瘤的效果优于单独给与rituximab或靶向CD47的抗体。其它在临床前的研究还有联合靶向HER2抗体(trastuzumab)用于治疗乳腺癌、联合靶向CD271抗体治疗黑色素瘤、联合靶向CD56抗体治疗小细胞肺癌、联合靶向EGFR或EpCAM抗体治疗直肠癌。
表2:CD47-SIRPα靶点联合治疗的临床试验和进度
虽然免疫检查点抑制剂为肿瘤治疗带来一线希望,然而对于病人的反应率和复发率还有改善的空间。CD47-SIRPα是第一个在癌症中被发现的吞噬作用检查点,以目前的数据来说,无论是单药治疗或是联合其它药物治疗,靶向CD47提供了一个不同于适应性免疫检查点的肿瘤治疗策略,而过去被质疑的贫血不良反应,也有不同的临床策略可供应对,接下来,仍需要进一步观察后续临床试验中的安全性和有效性数据。
参考文献
1.Feng M, Jiang W, Kim BYS, Zhang CC, Fu YX, Weissman IL. Phagocytosis checkpoints as new targets for cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer. 2019 Oct;19(10):568-586.
2.Lian S, Xie X, Lu Y, Jia L. Checkpoint CD47 Function On Tumor Metastasis And Immune Therapy. Onco Targets Ther. 2019 Nov 4;12:9105-9114.
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