靶向腺苷途徑的腫瘤免疫治療
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前言
腺苷(ADO)是一種無所不在、代謝迅速的嘌呤核苷,生理半衰期僅為幾秒鐘。因此,體內(nèi)循環(huán)ADO的濃度很難測量。據(jù)報道,細胞外ADO(eADO)的生理濃度在納摩爾水平,但在病理條件下,它們可能高達100mM。鑒于ADO的不穩(wěn)定性,它主要通過自分泌和旁分泌信號發(fā)揮作用。它參與細胞能量轉(zhuǎn)移,因為它是形成二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)的基礎(chǔ)。此外,它在各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮重要作用,是形成環(huán)磷酸腺苷(cAMP)等信號分子的一個組成部分。
eADO的主要來源是ATP分子,ATP被幾種細胞類型的一系列膜定位酶水解為ADO,尤其是胞外核苷酸三磷酸二磷酸水解酶1(CD39)、胞外-5′-核苷酸酶(CD73)、外核焦磷酸酶/磷酸二酯酶(ENPP)和前列腺酸性磷酸酶(PAP)。eADO的產(chǎn)生也可能通過內(nèi)在代謝途徑進行,主要涉及腺苷激酶(ADK)、S-腺苷同型半胱氨酸水解酶(SAHH)、細胞質(zhì)5′-核苷酸酶-I(cN-I)和細胞表面環(huán)ADP核糖水解酶(CD38)的NAD+補救途徑。
從最初的炎癥/局部組織損傷到癌前生態(tài)位和已發(fā)展的腫瘤,腺苷過量產(chǎn)生發(fā)生在腫瘤發(fā)生的所有階段,使腺苷能途徑成為一個有吸引力但具有挑戰(zhàn)性的治療靶點。目前,免疫腫瘤學(xué)領(lǐng)域的許多研究都集中在恢復(fù)免疫監(jiān)測上,主要是通過單藥或聯(lián)合用藥阻斷腫瘤微環(huán)境(TME)中的腺苷產(chǎn)生酶和免疫細胞上的腺苷受體。
癌癥中腺苷的協(xié)調(diào)作用
來自細胞外基質(zhì)(ECM)的信號除了在細胞間通訊中的作用外,還相互影響健康的組織結(jié)構(gòu)和相關(guān)的組織特異性功能,這個過程被稱為雙向組織微環(huán)境動態(tài)相互作用。在癌前生態(tài)位發(fā)生初始轉(zhuǎn)化后,隨著突變的積累,分子異質(zhì)性增加,這就造成了代謝相互作用的異質(zhì)性。TME內(nèi)所有類型的細胞都面臨著一些挑戰(zhàn),包括間質(zhì)壓力升高、對氧氣和營養(yǎng)素的需求增加、供應(yīng)輸送受損以及代謝產(chǎn)物清除效率低下。反過來,TME內(nèi)細胞代謝的變化可能以支持腫瘤維持和加速TME重塑的方式指導(dǎo)與ECM的相互作用。
已經(jīng)證明,嘌呤釋放到細胞外環(huán)境在細胞間通訊中起著重要作用。在TME中,組織損傷或化療導(dǎo)致的死亡癌細胞的免疫原性通過ATP水解為ADO而被中和。此外,不僅癌細胞釋放eADO以維持特定的免疫抑制表型,事實上,TME內(nèi)Treg細胞提供ATP分子和CD39/CD73胞外酶來維持富含ADO的TME,進而通過A2AR觸發(fā)相鄰效應(yīng)細胞的免疫抑制。
在浸潤性中性粒細胞中觀察到另一個有趣的正反饋回路,通過缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)依賴機制抑制ENT表達,確保細胞外空間保持高水平的ADO。此外,TME中存在大量癌癥相關(guān)成纖維細胞(CAF),在結(jié)直腸癌中,CAF通過A2BR刺激驅(qū)動CD73的高表達,維持TME中ADO濃度的升高。這些結(jié)果表明,在癌癥中腺苷途徑被TME劫持,TME中的所有細胞類型(癌癥、基質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞和免疫細胞)都通過AR依賴和獨立途徑受ADO影響。因此,在生理條件下用于減輕免疫系統(tǒng)過度反應(yīng)和防止組織損傷的ADO最終成為支持無限制腫瘤生長的成分。
靶向腺苷途徑的免疫治療策略
近年來,針對腺苷途徑成分的臨床試驗數(shù)量有所增加,但大多數(shù)試驗仍處于開發(fā)的早期階段。目前包括諾華、AZ、禮來、BMS、羅氏等在內(nèi)的各大藥企均積極布局著腺苷途徑的藥物研發(fā),尚處于臨床階段,沒有獲批上市的藥物,進展最快的藥物研發(fā)為臨床II期。
TTX-030是TizonaTherapeutics開發(fā)的靶向CD39的單克隆抗體。兩項隨機臨床試驗NCT03884556和NCT04306900分別發(fā)布于2019年3月和2020年3月,旨在研究其安全性和初步療效,作為單一療法和與經(jīng)批準的抗PD-1免疫療法(Pembrolizumab/Budigalimab)或標準化療(多西紫杉醇、紫杉醇和吉西他濱)聯(lián)合使用。同樣,Innate公司最近開發(fā)了一種CD39阻斷抗體(IPH520),并開始臨床試驗(NCT04261075),作為單一療法和與抗PD-L1(Durvalumab)或抗CD73(Oleclumab)聯(lián)合應(yīng)用。
來源bioseedin柏思薈
國內(nèi)藥企也在積極布局該領(lǐng)域的藥物研發(fā),康方生物、復(fù)宏漢霖、天境生物研發(fā)的靶向CD73抗體已經(jīng)在臨床I期,恒瑞和基石研發(fā)的A2AR拮抗劑藥物也于去年進入臨床I期?仆t(yī)藥研發(fā)的靶向CD39藥物已經(jīng)進入臨床前研發(fā)階段,在動物體內(nèi)藥效實驗中展現(xiàn)了很強的抑制腫瘤生長的功能,百濟神州、再極醫(yī)藥在積極開發(fā)A2aR拮抗劑,已經(jīng)有相關(guān)專利申請。
靶向腺苷途徑的挑戰(zhàn)
由于腺苷信號途徑的復(fù)雜性,靶向腺苷療法存在一些潛在的局限性和挑戰(zhàn)。
受體相關(guān)限制
AR屬于A類GPCR,主要由與細胞外結(jié)合位點結(jié)合的配體調(diào)節(jié)。AR信號的復(fù)雜性帶來了一些限制,必須克服這些限制才能開發(fā)出有效的治療方法。此外,AR認知的一個基本障礙是缺乏A2BR和A3R晶體結(jié)構(gòu),無法加深我們對A2BR和A3R構(gòu)象動力學(xué)的理解。
ARs通常由小分子進行藥理學(xué)調(diào)節(jié),多靶點的參與是小分子存在的一個缺點。例如,選擇性A2BR激動劑BAY 60-6583最近被證明與另一個靶分子結(jié)合,獨立于A2BR上調(diào)CAR-T細胞活性。因此,如果不仔細評估,就不能排除ADO類似物可能具有多個目標的可能性。
實際環(huán)境的限制
在癌癥中靶向腺苷途徑可能是雙向的。目前流行的觀點認為CD73表達增加與不良臨床結(jié)果有關(guān);因此,一些針對CD73的抗癌治療正在進行。然而,有報道發(fā)現(xiàn)CD73的缺失對子宮內(nèi)膜腫瘤的進展至關(guān)重要,CD73在子宮內(nèi)膜癌中TGF-β1的腫瘤抑制活性中起著關(guān)鍵作用。必須注意的是,盡管阻斷CD73可能對某些腫瘤有益,但它可能有助于加速其他腫瘤的進展。
ADO降解酶ADA和PNP可能會改變ADO消耗和利用的平衡,可能是未來抗癌治療的目標。然而,ADO脫氨基產(chǎn)物肌苷是一種AR激動劑,其半衰期比ADO長,并通過激活A(yù)3R和A2AR在小鼠體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用。因此,雖然通過代謝消除eADO可能導(dǎo)致癌細胞死亡,但其后果仍可能損害TME中的免疫細胞反應(yīng)。
小結(jié)
盡管ICI療法在腫瘤免疫治療中顯示出強勁的療效,但只有約30%的患者對ICI有響應(yīng),這表明有相當一部分患者無法產(chǎn)生保護性或有益的反應(yīng)。ICI治療后與免疫抑制相關(guān)的機制之一可能是死亡的腫瘤細胞,由于腺苷釋放而導(dǎo)致免疫抑制。
因此,將ICI與經(jīng)典化療和/或CD73和CD39阻斷劑相結(jié)合,可能提高治療的療效。此外, CAR-T技術(shù)作為抗腫瘤的新興手段,T細胞可以選擇性地被改造成缺乏CD73/CD39或腺苷受體,從而改善其抗腫瘤效應(yīng)器功能?傊,由于其在不同類型腫瘤中的上調(diào)表達以及對腫瘤免疫的廣泛調(diào)節(jié)作用,靶向腺苷途徑目前是免疫腫瘤學(xué)中最有前景的方法之一。
參考文獻:
1.CD39 Regulation and Functions in T Cells. IntJ Mol Sci. 2021 Aug; 22(15): 8068.
2. Current Adenosinergic Therapies: What DoCancer Cells Stand to Gain and Lose? Int J Mol Sci. 2021 Nov; 22(22):12569.
原文標題 : 靶向腺苷途徑的腫瘤免疫治療
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