腫瘤免疫:BiTEs和它的兄弟姐妹
前言
利用T細(xì)胞的潛能,有針對(duì)性地識(shí)別和殺死癌細(xì)胞的策略,開創(chuàng)了癌癥治療的新紀(jì)元,并促進(jìn)了廣泛的腫瘤免疫療法的發(fā)展?偟膩碚f,三種基于T細(xì)胞的免疫療法目前被批準(zhǔn)用于癌癥患者的常規(guī)臨床應(yīng)用:(1)免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICIs);(2)雙特異性抗體;(3)轉(zhuǎn)基因T細(xì)胞,特別是嵌合抗原受體(CAR)表達(dá)的T細(xì)胞。
ICIs是阻斷T細(xì)胞激活負(fù)調(diào)節(jié)因子的單抗,如程序性細(xì)胞死亡1(PD-1)、程序性細(xì)胞死亡1配體1(PD-L1)或細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4(CTLA-4),從而使已有的T細(xì)胞克隆恢復(fù)活力。盡管ICIs對(duì)越來越多的不同惡性腫瘤的治療有效,但I(xiàn)CIs僅在某些癌癥類型(最顯著的是黑色素瘤)的患者中誘導(dǎo)長(zhǎng)期緩解,并且僅在少數(shù)患者中。此外,腫瘤微環(huán)境(TME)中缺乏浸潤(rùn)性T細(xì)胞和/或大量免疫抑制因子可能進(jìn)一步限制ICIs的療效。由于ICIs的療效完全或部分依賴于T細(xì)胞對(duì)腫瘤相關(guān)抗原(TAA)或腫瘤特異性新抗原的固有MHC依賴性反應(yīng),雙特異性抗體和CAR T細(xì)胞技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,用于將細(xì)胞毒性T細(xì)胞重定向到預(yù)定的腫瘤靶點(diǎn),主要用于MHC非依賴性癌細(xì)胞清除。1995年,第一個(gè)BiTE,由兩個(gè)靶向CD3和17-1A的單鏈抗體連接而成,也就是抗CD19×CD3的blinatumomab的前體。1998年,Blinatumomab在德國(guó)和瑞典進(jìn)入了人類研究的第一個(gè)階段,直到2004年,NHL患者才首次觀察到blinatumomab有意義的臨床反應(yīng),劑量為每天15?g/m2。幾年后,blinatumomab被用于廣泛的臨床試驗(yàn),直到最后通過FDA和EMA的批準(zhǔn)。在隨后的幾年里,blinatumomab的治療范圍進(jìn)一步拓寬,2018年,隨著FDA批準(zhǔn)其用于首次或第二次完全緩解后MRD≥0.1%的pre-B ALL患者群體的治療,雙抗領(lǐng)域經(jīng)歷了爆炸式增長(zhǎng),未來臨床發(fā)展前景廣闊。
BiTE的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理
BiTEs,即以T細(xì)胞作為效應(yīng)細(xì)胞的雙特異性單鏈抗體,它是采用單鏈抗體技術(shù),將兩個(gè)不同抗體的重鏈及輕鏈可變區(qū)連接在一條多肽鏈上,并作為活性蛋白在CHO細(xì)胞中進(jìn)行分泌表達(dá)。其基本的形式是VL1-linker-VH1-linker-VH2-linker-VL2。BiTEs具有兩個(gè)抗原結(jié)合部位,可以同時(shí)和T細(xì)胞及癌細(xì)胞表面的抗原分子結(jié)合,從而有效地激活效應(yīng)T細(xì)胞來達(dá)到殺傷病變細(xì)胞的目的。
BiTEs的四個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域可以有多種不同的排列方式,但不同的形式可能會(huì)影響B(tài)iTEs的親和力及表達(dá)量。據(jù)報(bào)道,VH-linker-VL比VL-linker-VH的親和力高10倍以上,但VL-linker-VH的表達(dá)量比VH-linker-VL高20倍。BiTEs完全沒有親代抗體的恒定區(qū)域,因此體積。ā55kDa)且高度靈活,使免疫效應(yīng)細(xì)胞和癌細(xì)胞之間能夠密切相互作用,從而促進(jìn)與每個(gè)細(xì)胞上的靶抗原充分結(jié)合。
BiTEs通過在T細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞之間提供一個(gè)物理連接,從而有效地激活靜止的效應(yīng)T細(xì)胞,介導(dǎo)靶細(xì)胞的裂解。BiTEs不受T細(xì)胞特異性受體和靶細(xì)胞上MHCⅠ類分子等的約束,不需要共刺激分子的參與。激活的T細(xì)胞釋放細(xì)胞毒性,在靶細(xì)胞上面“打孔”,從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。經(jīng)過一系列的反應(yīng)后,病原細(xì)胞被殺死,而T細(xì)胞依然保持其活性進(jìn)入下一輪的殺傷過程。
BiTE和CAR-T
BiTE和CAR-T細(xì)胞療法之間有明顯的相似性。和BiTEs一樣,CAR-T細(xì)胞能夠通過可變的TAA靶向抗原結(jié)合域(通常是單鏈抗體)識(shí)別腫瘤細(xì)胞。然而,與BiTEs激活不同的是,T細(xì)胞不是通過內(nèi)源性TCR復(fù)合物激活的,而是通過來自CD3和共刺激分子(如4-1BB和CD28)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)域激活的,這些區(qū)域被整合到一個(gè)合成的細(xì)胞表面受體中,細(xì)胞外部分含有單鏈抗體(即CAR)。因此,用CAR結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)導(dǎo)患者的T細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致這些效應(yīng)細(xì)胞針對(duì)選定的靶TAA重新定向,從而發(fā)揮對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷。與BiTE的生產(chǎn)不同,CAR-T細(xì)胞制造需要體外基因修飾和細(xì)胞擴(kuò)增,特別是自體T細(xì)胞,這是一個(gè)相對(duì)低效、資源密集、耗時(shí)且成本高昂的過程。
T細(xì)胞與靶細(xì)胞之間免疫突觸的形成,細(xì)胞的連續(xù)殺傷能力,以及細(xì)胞溶解蛋白如穿孔素和顆粒酶的定向釋放,是CAR-T細(xì)胞和BiTEs共同的作用模式特征。此外,BiTEs和CAR-T細(xì)胞都是通過CD8+T細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞發(fā)揮其效應(yīng)功能。然而,體外和體內(nèi)研究表明,來自低分化和未接觸抗原的T細(xì)胞亞群,如干細(xì)胞記憶T細(xì)胞(Tscm)或中心記憶T細(xì)胞(Tcm)的CAR-T細(xì)胞具有優(yōu)越的抗腫瘤活性、增強(qiáng)的擴(kuò)增能力和持久的存活期,而BiTE介導(dǎo)靶細(xì)胞死亡主要通過抗原經(jīng)歷的T細(xì)胞在激活后分化為效應(yīng)記憶T(Tem)細(xì)胞。
CiTEs,SMITEs和TriKEs
雙功能檢查點(diǎn)抑制性T細(xì)胞接合器(CiTEs)的開發(fā)已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,這個(gè)結(jié)構(gòu)將局部限制性免疫檢查點(diǎn)抑制功能與BiTEs的T細(xì)胞重定向功能結(jié)合在一個(gè)分子中。CiTEs將PD-1/PD-L1的抑制性功能局限在靶向TAA相互作用的重定向T細(xì)胞局部,因此,該分子BiTE部分的功效得到增強(qiáng),同時(shí)避免了與抗PD-1或抗PD-L1 ICI相關(guān)的T細(xì)胞的全身活化,從而限制了與免疫有關(guān)的不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。
這種新型T細(xì)胞接合器的概念證明已在AML的臨床前模型中得到驗(yàn)證;陬愃频臋C(jī)制,Horn等人已經(jīng)開發(fā)出一種抗PD-L1–CD3的BiTE,它同時(shí)將內(nèi)源性T細(xì)胞和NKT細(xì)胞重新定位到PD-L1+細(xì)胞。臨床前研究表明,當(dāng)與其他不能中和PD-1/PD-L1介導(dǎo)的免疫抑制的免疫療法聯(lián)合使用時(shí),這種形式的CiTE可能對(duì)PD-L1表達(dá)的實(shí)體瘤患者有效。
同時(shí)多重相互作用BiTE(SMITEs)是另一種創(chuàng)新的T細(xì)胞參與治療形式。SMITEs由兩個(gè)單獨(dú)的BiTE組成,每一個(gè)都針對(duì)不同的抗原,其中一個(gè)以CD3為靶點(diǎn),在與靶TAA結(jié)合時(shí)誘導(dǎo)TCR信號(hào),而另一個(gè)靶向CD28以提供T細(xì)胞共刺激信號(hào)。例如,含有抗PD-L1–CD28 BiTE的SMITEs可通過CD28與T細(xì)胞的結(jié)合將抑制性PD-L1信號(hào)轉(zhuǎn)化為正向的共刺激信號(hào),這些T細(xì)胞通過第二個(gè)TAA特異性和CD3靶向的BiTE進(jìn)一步潛在地共同激活。SMITEs可以在任何一種BiTE的最低活性濃度甚至更低的濃度下,依然發(fā)揮有效作用。SMITE平臺(tái)不僅提供了克服由免疫檢查點(diǎn)蛋白介導(dǎo)的抵抗機(jī)制的機(jī)會(huì),而且還可以靶向更廣泛的細(xì)胞表面TAA,以提高腫瘤的特異性,同時(shí)限制免疫逃逸的風(fēng)險(xiǎn)。
增強(qiáng)效應(yīng)細(xì)胞細(xì)胞毒性的另外一種形式是三特異性殺傷接合器(TriKEs),其主要目的是利用NK細(xì)胞對(duì)抗癌細(xì)胞的活性,并包含與免疫刺激細(xì)胞因子相連的雙特異性抗體。一種抗CD33-CD16/IL-15的TriKE能將NK細(xì)胞定向到髓系母細(xì)胞,目前正在AML患者中進(jìn)行臨床研究(NCT03214666)。
其它形式的T細(xì)胞接合器
改變“典型”BiTE的結(jié)構(gòu)可以提供多種新的治療方法。例如,新的雙親和力再靶向蛋白(DART)已經(jīng)被開發(fā)出來,它們具有比BiTEs更有利的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性,包括更大的穩(wěn)定性和將T細(xì)胞毒性靶向惡性細(xì)胞的最佳重定向。DART分子是由提供雙重抗原結(jié)合位點(diǎn)的兩個(gè)Fv鏈組成的雙特異性diabody,通過二硫鍵和非共價(jià)鍵組裝,從而提高穩(wěn)定性并限制鏈內(nèi)域相互作用。
DARTs的結(jié)構(gòu)使目標(biāo)和效應(yīng)細(xì)胞之間的最佳交互作用成為可能,從而產(chǎn)生高水平的靶細(xì)胞殺傷。在臨床前模型相比,DARTs比BiTEs表現(xiàn)出更好的細(xì)胞毒性。在臨床前模型中,DART分子已成功應(yīng)用于NK細(xì)胞或T細(xì)胞對(duì)惡性B細(xì)胞的再靶向(抗CD16–CD32B DART或抗CD19–CD3 DART duvortuxizumab,也稱為MGD011)和T細(xì)胞向CD123+AML細(xì)胞的再靶向(flotetuzumab;MGD006)或糖蛋白A33表達(dá)的胃腸道癌細(xì)胞(gpA33;MGD007);這些藥物大多已進(jìn)入臨床開發(fā)階段(NCT02454270、NCT02152956、NCT03739606、NCT02248805和NCT03531632)。
重要的是,DART分子可被設(shè)計(jì)成包含F(xiàn)c結(jié)構(gòu)域(例如,duvortuxizumab、gpA33和PRS-343),其半衰期更長(zhǎng),因此有助于使用更方便的間歇給藥,而不是連續(xù)輸注。
傳統(tǒng)的BiTEs是對(duì)稱設(shè)計(jì)的,CD3和TAA為1:1,通過1:2設(shè)計(jì)增加結(jié)合能力可能提高對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別,同時(shí)避免在TAA缺失的情況下CD3在T細(xì)胞上的激活。一種被稱為CrossMAb技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠以完整的IgG形式生成1:2價(jià)的雙特異性抗體。Cibisatamab(又稱CEA-TCB)是一種CrossMAb 形式的雙抗,CD3和CEA的效價(jià)為1:2。Cibisatamab于2014年進(jìn)入I期試驗(yàn),目前正在表達(dá)CEA的實(shí)體瘤患者中進(jìn)行研究(NCT02324257和NCT02650713)。
第一階段的結(jié)果顯示了很好的療效并誘導(dǎo)出高度炎癥性的TME。同時(shí),至少有8種基于IgG的雙特異性抗體已經(jīng)使用CrossMAb技術(shù)進(jìn)行開發(fā),目前正在進(jìn)行臨床研究或處于臨床前開發(fā)后期。其中抗CD20–CD3的REGN1979對(duì)NHL患者有良好的療效。
抗癌免疫動(dòng)員單克隆T細(xì)胞受體(ImmTACs)是一種新型的雙功能抗體藥物,結(jié)合了基于TCR的靶向系統(tǒng)和抗CD3單鏈抗體效應(yīng)器功能。因此,這些分子可以將多克隆效應(yīng)性T細(xì)胞重定向到肽-MHC復(fù)合物中呈現(xiàn)的TAAs或腫瘤特異性新抗原,包括來自細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的抗原。通過利用可溶性高親和力單克隆TCR結(jié)構(gòu)域促進(jìn)大量多克隆效應(yīng)T細(xì)胞的招募,這類分子有潛力以現(xiàn)成的形式克服非炎性環(huán)境的TME。
Tebentafusp是第一個(gè)ImmTAC,靶向黑色素瘤相關(guān)抗原gp100與HLA-a*02:01復(fù)合物呈遞的多肽;這種藥物已經(jīng)在晚期葡萄膜黑色素瘤患者中顯示出臨床活性,并于2016年被FDA授予孤兒藥資格,并于2019年獲得快速通道資格。
小結(jié)
利用免疫系統(tǒng)的內(nèi)在能量來靶向惡性細(xì)胞已經(jīng)成為治療各種癌癥的一種既定模式。特別是,T細(xì)胞導(dǎo)向療法,無論是基于抗體的BiTEs還是基于CAR-T的細(xì)胞療法,在各種血液惡性腫瘤中都顯示出了顯著的療效。blinatumomab的成功和正在進(jìn)行的臨床研究的結(jié)果表明了這種治療方法的潛力。調(diào)節(jié)雙特異性抗體的分子結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)其抗腫瘤活性并減輕毒性。
正在進(jìn)行的研究包括優(yōu)化靶向TAAs的選擇、通過給分子增加額外的效應(yīng)器提高活性、及其調(diào)動(dòng)其他類型免疫細(xì)胞的抗腫瘤活性。隨著越來越多的雙特異性抗體在臨床試驗(yàn)中的研究,對(duì)針對(duì)特定腫瘤類型的最佳結(jié)構(gòu)和對(duì)結(jié)構(gòu)的理解也在增加。這些知識(shí)將有望提高T細(xì)胞導(dǎo)向療法的抗腫瘤效果,預(yù)防疾病復(fù)發(fā),并推動(dòng)這一領(lǐng)域的未來發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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2. Quantitative Clinical Pharmacology of T-Cell Engaging Bispecifics: Current Perspectives and Opportunities. Clin Transl Sci. 2020 Sep 3.
3. T cell engaging bispecific antibody (T-BsAb): From technology to therapeutics. Pharmacol Ther. 2018 Feb;182:161-175.
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