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抗癌突破口——CD47抗體類免疫療法

醫藥 來源: 作者:曼話

幸运时时彩自2011年美國FDA批準CTLA-4抗體ipilimumab用于治療轉移性黑色素瘤以來,免疫檢查點抑制劑(ICIs)顯著改善了多種轉移性和難治性癌癥患者的預后。不過,目前僅有一小部分晚期癌癥患者可在接受免疫檢查點抑制劑治療后獲得長久的生存益處,大部分患者并不響應這類抗癌藥物,且許多最初響應免疫檢查點抑制劑的患者在隨訪中病情會再次進展。

從機制上來說,包括CTLA-4抗體、PD-1抗體、PD-L1抗體在內的免疫檢查點抑制劑作用于適應性免疫系統,通過阻斷T細胞抑制通路來促進效應T細胞激活,進而增強抗腫瘤免疫反應。因免疫檢查點抑制劑單藥治療響應率有限,近幾年,科學家們一直在尋找擴大免疫療法受益人群的方法。除了開發眾所周知的基于免疫檢查點抑制劑的聯合治療,如將不同免疫檢查點抑制劑進行聯合,或將免疫檢查點抑制劑與T細胞共刺激分子或其它免疫刺激性受體激動劑進行聯合(如pembrolizumab聯合4-IBB激動劑PF-05082566、nivolumab聯合IL-15超激動劑ALT-803),一些團隊也在研究靶向免疫系統另一重要分支——先天免疫系統的藥物。

幸运时时彩先天免疫系統是抵御感染和惡性細胞轉化的第一道非特異性防線。單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞以及自然殺傷(NK)細胞均屬于先天免疫系統細胞,其中,前三種細胞起抗原提呈細胞(antigen presenting cells,APCs)的作用。而APCs通過吞噬作用(phagocytosis)吞沒腫瘤細胞的能力是連接先天免疫和適應性免疫不可或缺的橋梁。


圖1 腫瘤細胞吞噬作用調節(圖片來源:Nature Reviews Cancer )

吞噬作用是一個多步驟的細胞過程,包括靶細胞識別、細胞吞噬和溶酶體消化,受靶細胞和吞噬細胞(這類細胞在腫瘤細胞免疫監測中起著重要作用)之間的受體-配體(即檢查點)相互作用的調節(圖1)。對于健康的正常組織和細胞來說,它們天生具有表達抗吞噬分子的能力,從而避免被吞噬細胞清除。然而,令人頭疼的癌細胞也學會了相似的機制,并且相比正常細胞更依賴于這種機制。不過,基于對癌細胞躲避免疫攻擊的這種途徑的認知,科學家們認為,靶向調節吞噬作用的檢查點(簡稱吞噬作用檢查點,如CD47-SIRPα)可能提供了一條開發癌癥免疫療法的新途徑。

8月28日,最新發表在Nature Reviews Cancer 上的一篇綜述中[1],來自美國希望之城綜合癌癥中心等機構的6位科學家詳細介紹了過去20年在識別吞噬作用檢查點方面取得的進展(圖2),以及支持在癌癥治療中使用吞噬作用檢查點阻斷的臨床前和早期臨床證據。同時,文章討論了阻斷吞噬作用檢查點后調控先天和適應性抗腫瘤免疫反應的機制,并強調如何橋接免疫系統的這兩個分支來是產生最佳抗腫瘤免疫力的關鍵。


圖2 癌癥領域吞噬作用檢查點阻斷發展歷史(圖片來源:Nature Reviews Cancer )

一、吞噬作用檢查點

CD47-SIRPα軸是首個被發現的腫瘤吞噬作用檢查點,其它參與調節腫瘤細胞吞噬作用清除逃逸的檢查點還包括PD-1-PD-L1軸、MHC-I-LILRB1軸(圖1、圖2)。

CD47-SIRPα軸

幸运时时彩SIRPα全稱為signal-regulatory protein α,是SIRP家族的第一個成員,于20世紀90年代末被鑒定出,表達在髓細胞上,包括所有類型的巨噬細胞。CD47與SIRPα的相互作用在1999年首次被發現[2],之后大量研究證實,CD47在正常細胞表面廣泛表達,通過與巨噬細胞表面的SIRPα結合,釋放一種“別吃我”的信號,從而保護健康細胞不被巨噬細胞“吃掉”。而癌細胞也學會了這一機制:在表面過量表達CD47,使巨噬細胞把它們當作“正常細胞”,從而逃避巨噬細胞介導的吞噬攻擊。

PD-1-PD-L1軸

幸运时时彩PD-1也稱為CD279,于1992年首次被發現,屬于B7-CD28超家族,在多種被激活的免疫細胞中被誘導表達,是T細胞耗竭(功能障礙)的標志物。目前,PD-1有兩種已知配體,即PD-L1(也稱為CD274和B7-H1)和PD-L2(也稱為CD273和B7-DC),都屬于B7家族。盡管傳統上認為PD-1-PD-L1軸是T細胞(適應性)免疫檢查點,但2017年的一項研究顯示,PD-1-PD-L1軸在調節腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)吞噬能力方面發揮了新的作用,也屬于先天免疫檢查點。該研究發現,來自早期人類和小鼠腫瘤中的TAMs與來自正常組織(如脾臟和外周血)的單核細胞或巨噬細胞相似,表達最低水平的PD-1,但隨著腫瘤的生長,PD-1在TAMs中的表達呈指數級增加[3]。從表型上看,大多數PD-1+ TAMs為M2樣巨噬細胞,這類巨噬細胞是晚期小鼠和人類結腸癌的主要巨噬細胞群[4],其對腫瘤細胞的吞噬能力弱于PD-1-TAMs。研究還證實,使用PD-1抗體或PD-L1阻斷劑擾亂PD-1-PD-L1軸可導致缺乏T細胞、B細胞和NK細胞但仍保留功能巨噬細胞的小鼠產生抗腫瘤反應。此外,敲除腫瘤細胞表達的PD-L1可顯著增加PD-1+ TAMs對腫瘤細胞的吞噬作用。這些發現有力地支持了“癌細胞上的PD-L1表達可使其逃避巨噬細胞介導的吞噬作用”以及“阻斷PD-1-PD-L1軸可能會同時誘導吞噬細胞和T細胞介導的抗腫瘤免疫”這兩個觀點。

MHC-I-LILRB1軸

2018年,有報道證實[5],癌細胞上MHC-I的表達與它們抵抗吞噬作用有關,背后的機制是MHC-I與巨噬細胞上的LILRB1發揮了作用。

LILRB1全稱為leukocyte immunoglobulin-like receptor 1,屬于LILBR家族,可在廣泛的組織中表達(如單核細胞、巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、樹突狀細胞、某些NK細胞、T細胞亞群、B細胞等),在TAMs上的表達也尤為豐富。上述研究還證實[5],通過基因操作破壞MHC-I-LILRB1相互作用可增加癌細胞在體內和體外對吞噬清除的易感性。

二、吞噬作用激活途徑

幸运时时彩在許多癌癥中,惡性腫瘤細胞比正常細胞表達的抗吞噬(anti-phagocytosis)信號水平更高,這可能是為了抗衡促吞噬(pro-phagocytosis)信號(如calreticulin、SLAMF7以及腫瘤相關新抗原)表達的增加(圖1)。

Calreticulin

幸运时时彩Calreticulin即鈣網蛋白,被證明可通過多種機制誘導吞噬作用以及下游免疫反應,可由靶細胞或巨噬細胞產生來發揮這些功能。已有大量證據顯示,鈣網蛋白是腫瘤中主要的促吞噬信號,這些研究強調了其對通過調節先天免疫系統清除癌細胞的重要性。

SLAMF7和MAC1

SLAM家族由9個受體組成,其中7個受體在巨噬細胞中表達,包括CD48、T淋巴細胞表面抗原Ly-9、CD244、CD84、SLAMF7(也稱為CD319)、SLAMF8和SLAMF9。在癌癥中,SLAMF7被認為是一種假定的促吞噬信號,可與表達在許多先天免疫細胞(包括巨噬細胞)中的巨噬細胞-1抗原(MAC1,一種由整合素CD11b和CD18組成的異二聚體補體受體)相互作用。目前,仍需要進一步的研究來闡明SLAMF7介導的腫瘤細胞吞噬作用的分子機制,以及鑒定結合SLAMF7以誘導吞噬作用的其它“吃我”(eat me)信號。

Fc受體

Fc受體屬于細胞表面受體家族,與免疫球蛋白Fc域結合,可激活多種免疫細胞類型(包括巨噬細胞、單核細胞、樹突狀細胞、B細胞、NK細胞和粒細胞)的下游信號通路。雖然傳統上已知通過抗體依賴性細胞毒性(ADCC)發揮抗腫瘤作用,但免疫球蛋白G受體(FcγRs)也在通過吞噬作用介導的抗體依賴性細胞吞噬中發揮了主要作用。在人類FcγR家族,FcγRIIB是唯一的吞噬作用抑制性受體,而其它成員(FcγRI、FcγRIIA、FcγRC、FcγRIIIA、FcγRIIIB)均是吞噬作用激活受體。已有證據表明,利用治療性抗體(如CD20抗體obinutuzumab[6])靶向諸如FcγRs一樣的吞噬作用激活受體是一種結合吞噬作用檢查點阻斷以促進腫瘤細胞吞噬清除的合理途徑。

三、橋接先天免疫力和適應性免疫力

產生抗原特異性T細胞反應

幸运时时彩盡管使用CD47抗體阻斷吞噬作用檢查點最初的抗腫瘤作用很大程度上歸因于吞噬細胞對腫瘤細胞的直接清除,但越來越多的證據表明,適應性免疫系統,尤其是CD8+T細胞反應在CD47抗體發揮抗腫瘤作用中也起著至關重要的作用(圖3)。舉例來說,2015年,發表在Nature Medicine的一項研究[7]證實,CD47阻斷觸發了T細胞介導的免疫原性腫瘤破壞。2016年,發表在PNAS上的一項研究[8]證實, CD47阻斷持久的抗腫瘤反應需要適應性免疫刺激:在同源B16F10黑色素瘤小鼠模型中,靶向CD47和小鼠黑色素瘤抗原酪氨酸酶相關蛋白1 (TRP-1)的抗體與PD-L1抗體協同,產生了持久的抗腫瘤響應,這是CD47抗體單藥治療或聯合TRP-1抗體無法實現的。


圖3 橋接先天和適應性抗腫瘤免疫力(圖片來源:Nature Reviews Cancer )

cGAS-STING通路

上述發表在Nature Medicine上的論文[7]還證實,CD47阻斷的T細胞啟動和抗腫瘤作用似乎依賴于抗原提呈細胞(如樹突狀細胞)中cGAS-STING信號的激活。具體來說,研究發現,在攜帶同源MC38腫瘤的野生型(不缺乏STING)小鼠中,使用CD47抗體治療增加了I型干擾素的產生,并導致了抗腫瘤反應。然而,與來自野生型小鼠的樹突狀細胞相比,分離自缺乏STING的小鼠的樹突狀細胞在與腫瘤細胞一起培養并用CD47抗體治療時,啟動CD8+ T細胞的能力降低了。這些結果表明,至少在CD47阻斷的情況下,宿主細胞中cGAS-STING通路的激活對干擾素的產生和抗腫瘤適應性免疫至關重要。


圖4 吞噬作用與先天免疫感應通路激活(圖片來源:Nature Reviews Cancer )

TLR通路

先天免疫系統的細胞依賴于生殖細胞編碼的模式識別受體(pattern recognition receptors, PRRs)和其它細胞表面受體快速檢測微生物蛋白或腫瘤細胞上的膜分子。作為最具特征的模式識別受體(PRRs),Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)能夠檢測釋放到腫瘤微環境中的腫瘤相關損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs)或吞噬體內癌細胞釋放的腫瘤相關DAMPs,從而導致下游炎癥通路激活(圖4)。早在2008年發表的一篇綜述[9]就已總結道,TLR激活對關鍵的免疫過程至關重要,這些免疫過程包括抗原的處理和交叉遞呈、共刺激分子(包括CD80和CD86)的上調以及T細胞的招募和激活。盡管TLR激活在決定吞噬作用檢查點阻斷抗腫瘤反應中的作用還不清楚,但研究者們認為,對這些通路更深入的理解應該能夠開發橋接先天抗腫瘤反應和適應性抗腫瘤反應的有效療法,從而達到更強的抗癌作用。

四、靶向吞噬作用檢查點

CD47-SIRPα軸是在癌癥領域被研究的最透徹的吞噬作用檢查點,靶向CD47-SIRPα軸的療法現在在臨床中被調查用于治療多種人類癌癥(表1)。研究證實,阻斷CD47-SIRPα相互作用可導致針對癌細胞的吞噬作用,這種阻斷可由多種方式實現,包括1)使用靶向CD47與SIRPα結合位點以阻斷它們相互作用的CD47或SIRPα抗體[10,11,12];2)使用由CD47或SIRPα胞外區域組成的重組蛋白(作用是與內源性蛋白形成競爭,影響CD47與SIRPα的正常結合)[13-15];3)使用靶向調節CD47轉錄和/或轉運通路的藥物,以抑制CD47在癌細胞表面表達[16]。

表1 調查吞噬作用檢查點阻斷的臨床試驗


數據來源:Nature Reviews Cancer

目前,吞噬作用檢查點阻斷,尤其是阻斷CD47-SIRPα軸的療法已被證明在血液學惡性腫瘤和實體惡性腫瘤中均是一種有前途的療法,具有可接受的安全性和毒性特征。接下來,需要更大型的臨床研究以及更長的隨訪時間來驗證目前的發現。是否靶向其它吞噬作用檢查點能夠產生類似的治療益處還有待觀察。

五、聯合療法

將吞噬作用檢查點阻斷與調節吞噬作用或先天免疫細胞(如APC)功能的治療方法(如抗體、細胞因子療法、細胞毒性化療或放療)合理聯合有望提高抗腫瘤反應(圖5)。此外,將吞噬作用檢查點阻斷與調節適應性免疫系統的療法(如T細胞免疫檢查點抑制劑)相聯合也正在被很多團隊探索。


圖5 吞噬作用檢查點阻斷聯合療法(圖片來源:Nature Reviews Cancer )

治療性抗體

早在2010年發表在Cell上的一項研究[17]就已證實,在B細胞非霍奇金淋巴瘤臨床前模型中,CD47抗體與CD20抗體rituximab聯合可抑制腫瘤移植和生長,60%的小鼠實現了癌癥消除,并獲得了長期生存。之后有研究[192]證實,與rituximab或CD47抗體單獨用藥相比,一種共靶向CD47和CD20的雙特異性抗體可改善對抗淋巴瘤細胞的抗腫瘤效應以及吞噬作用誘導。

幸运时时彩除了CD20抗體,臨床前研究還顯示,CD47抗體與治療乳腺癌的HER2抗體[153]、治療黑色素瘤的CD271抗體[18]、治療小細胞肺癌的CD56抗體[19]以及治療結腸癌的EGFR或EpCAM抗體[13]聯合均增強了對吞噬作用的誘導,并改善了抗腫瘤作用。目前,一項多中心早期臨床試驗正在研究CD47抗體(Hu5F9-G4)與EGFR抗體cetuximab聯合治療局部進展期實體腫瘤的作用(表1)。

細胞因子療法

幸运时时彩目前積累的一些證據[14,20,21]表明,使用細胞因子、Toll樣受體(TLR)激動劑、趨化因子或其它生長因子改變吞噬細胞表型的策略可能可與CD47阻斷或其它吞噬作用檢查點阻斷相聯合以誘導腫瘤細胞清除。

化療

盡管化療藥物對體內的免疫細胞具有高度毒性,但這類療法也能誘導腫瘤細胞中的DNA損傷,從而導致與“促吞噬作用信號calreticulin轉移到細胞膜”有關的免疫原性細胞死亡(圖5)。同樣是上述2015年發表在Nature Medicine上的論文證實[7],在CD47阻斷前開始化療提高了抗腫瘤效果,并保留了宿主對復發腫瘤的記憶反應。該研究表明,促吞噬作用信號calreticulin的誘導是化療聯合吞噬作用檢查點阻斷產生協同抗腫瘤作用的關鍵。不過,需要強調的是,化療聯合吞噬作用檢查點阻斷的治療響應可能取決于多種因素,包括藥物的類型、用藥時間、劑量,被靶向的腫瘤類型,以及患者的免疫狀態。因此,更深入地了解控制細胞毒性藥物和吞噬作用檢查點阻斷劑之間潛在協同作用的機制將為開發有效的癌癥治療聯合方案提供關鍵的見解。

放療

幸运时时彩CD47阻斷聯合放療也被研究以增強抗腫瘤效果。不僅有研究表明,CD47阻斷具有放射保護作用,還有證據顯示,放射線誘導的炎癥反應可能會使腫瘤對吞噬作用檢查點阻斷更加敏感,因此有理由進一步研究這種聯合治療方案。

適應性檢查點阻斷

目前,已有一些研究證實,將吞噬作用檢查點阻斷與適應性檢查點阻斷(如大家所熟知的PD-1/PD-L1抗體)相聯合可增強抗癌作用。舉例來說,前文提到的2016年發表在PNAS上的一篇論文[8]證實,CD47抗體可與PD-L1抗體協同,以改善對B16F10黑色素瘤的治療效果;2018年,發表在Cell Reports上的一篇論文[22]證實,與PD-L1 或SIRPα阻斷單藥治療相比,靶向PD-L1和SIRPα的雙特異性融合抗體(bispecific fusion antibody)增強了抗腫瘤反應。

六、總結

幸运时时彩目前來說,不管是單藥治療,還是與其它藥物聯合,評估吞噬作用檢查點阻斷作為一種癌癥免疫療法的早期臨床試驗均報道了令人興奮的結果(表1),比如,2018年發表在NEJM[23]上的一項Ib期試驗結果顯示,CD47抗體Hu5F9-G4聯合CD20抗體rituximab治療難治或復發性非霍奇金淋巴瘤患者獲得了50%的客觀緩解率,完全緩解率為36%,且這一聯合治療的耐受性良好。此外,今年4月,利用可溶性SIRPα Fc融合蛋白TTI-621阻斷CD47-SIRPα軸的療法也在Sézary綜合征(皮膚T細胞淋巴瘤的一種白血病變體)患者中顯示了有前途的早期臨床結果。盡管相關試驗僅納入了非常有限的5例患者,但其結果為CD47-SIRPα阻斷治療高度侵略性的T細胞惡性腫瘤提供了積極的支持[24]。這些不斷積累的數據表明,靶向吞噬作用檢查點為開發新型癌癥免疫療法提供了新的途徑,有望帶來癌癥治療領域的新突破。

小結

系列:深度綜述——癌癥免疫療法新靶點“吞噬作用檢查點”

雜志:Nature Reviews Cancer

幸运时时彩亮點:來自美國希望之城綜合癌癥中心等機構的6位科學家在一篇最新綜述中詳細介紹了過去20年在識別吞噬作用檢查點(以CD47-SIRPα軸為主)方面取得的進展,以及支持在癌癥治療中使用吞噬作用檢查點阻斷的臨床前和早期臨床證據。同時,文章討論了阻斷吞噬作用檢查點后調控先天和適應性抗腫瘤免疫反應的機制,并強調如何橋接免疫系統的這兩個分支來是產生最佳抗腫瘤免疫力的關鍵。

相關論文:

[1] Mingye Feng et al. Phagocytosis checkpoints as new targets for cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer (2019) .

[2] Seiffert, M. et al. Human signal-regulatory protein is expressed on normal, but not on subsets of leukemic myeloid cellsand mediates cellular adhesion involving its counterreceptor CD47. Blood (1999).

[3] Gordon, S. R. et al. PD-1 expression by tumour-associated macrophages inhibits phagocytosis and tumour immunity. Nature(2017).

[4] Pollard, J. W. Tumour-educated macrophages promote tumour progression and metastasis. Nat. Rev. Cancer (2004).

[5] Barkal, A. A. et al. Engagement of MHC class I by the inhibitory receptor LILRB1 suppresses macrophages and is a target of cancer immunotherapy. Nat. Immunol. (2018).

[6] Golay, J. et al. Glycoengineered CD20 antibody obinutuzumab activates neutrophils and mediates phagocytosis through CD16B more efficiently than rituximab. Blood (2013).

[7] Liu, X. et al. CD47 blockade triggers T cell-mediated destruction of immunogenic tumors. Nat. Med. (2015).

[8] Sockolosky, J. T. et al. Durable antitumor responses to CD47 blockade require adaptive immune stimulation. Proc. Natl Acad. Sci. (2016).

[9] Rakoff-Nahoum, S. & Medzhitov, R.Toll-like receptors and cancer. Nat. Rev. Cancer (2009).

[10] Majeti, R. et al. CD47 is an adverse prognostic factor and therapeutic antibody target on human acute myeloid leukemia stem cells. Cell (2009).

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[20] Zhang, M. et al. Anti-CD47 treatment stimulates phagocytosis of glioblastoma by M1 and M2 polarized macrophages andpromotes M1 polarized macrophages in vivo. PLOS ONE (2016).

[21] Bian, Z. et al. CD47–SIRPα interaction and IL-10 constrain inflammation-induced macrophage phagocytosis of healthy self-cells. Proc. Natl Acad. Sci. (2016).

[22] Liu, X. et al. Dual targeting of innateand adaptive checkpoints on tumor cells limits immune evasion. Cell Rep. (2018).

[23] Advani, R. et al. CD47 blockade by Hu5F9-G4 and rituximab in non-Hodgkin’s lymphoma. N. Engl. J. Med. (2018).

[24] Johnson, L. D. S. et al. Targeting CD47 in Sezary syndrome with SIRPαFc. Blood Adv. (2019).

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第二代CD47抗體:腫瘤免疫治療的新熱點

幸运时时彩來源: 醫藥魔方Pro   作者:曼話

(原標題:好文收藏!抗癌突破口——CD47抗體類免疫療法 | Nature最新綜述)
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