腫瘤免疫治療中越來越重要的小分子
——摘 要——
以PD-1、PD-L1抑制劑為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑的上市,將腫瘤治療由手術(shù)、放療、化療、靶向治療時(shí)代帶入免疫治療時(shí)代。但單靶點(diǎn)的抗PD-1單抗、抗PD-L1單抗藥物也存在患者響應(yīng)率較低、患者耐藥率高的現(xiàn)象。而如何有效通過聯(lián)用手段進(jìn)行彌補(bǔ)現(xiàn)有的缺點(diǎn),也成為當(dāng)下的研發(fā)熱點(diǎn)問題。而聚焦PD-1、CTLA-4、PD-L1免疫檢查點(diǎn)以外的其他免疫檢查點(diǎn)的抗體的研發(fā),多以失敗告終,而針對細(xì)胞內(nèi)途徑的小分子免疫腫瘤藥物越來越受到關(guān)注,其中一些藥物最近已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。同時(shí),靶向腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境中相關(guān)致癌途徑的小分子藥物,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有與ICI抗體的作用協(xié)同的免疫刺激作用,并獲得多個(gè)實(shí)體瘤適應(yīng)癥的批準(zhǔn)。目前正在研究與靶向癌癥代謝、細(xì)胞因子/趨化因子和先天免疫途徑以及T細(xì)胞檢查點(diǎn)的小分子的組合方案。
在這篇綜述中,研究者對小分子藥物在IO治療中的應(yīng)用進(jìn)行了更新。首先討論與ICIAbs聯(lián)合使用靶向腫瘤學(xué)藥物的現(xiàn)狀。這一領(lǐng)域的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)了幾種協(xié)同藥物組合,并表明某些腫瘤學(xué)藥物可以直接或間接增強(qiáng)抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)。隨后,探討了直接刺激抗腫瘤免疫反應(yīng)的小分子開發(fā)的最新技術(shù),特別是針對先天免疫刺激途徑的化合物的最新臨床結(jié)果,以及發(fā)現(xiàn)靶向T細(xì)胞檢查點(diǎn)的新型小分子的進(jìn)展。

通過免疫原性腫瘤細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)T細(xì)胞活性
T細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)的激活需要在共刺激配體-受體的相互作用(信號2,例如CD80-CD28相互作用)以及免疫激活細(xì)胞因子(信號3,例如白介素12(IL-12)、IL-2、IL-15)的存在下,主要組織相容性復(fù)合體(MHC)-限制性識別免疫原性肽抗原(信號1)。
在實(shí)體瘤中,這意味著T細(xì)胞啟動(dòng)依賴于樹突狀細(xì)胞(DC)對腫瘤抗原的交叉呈遞。這一過程可以通過細(xì)胞抑制治療產(chǎn)生的非凋亡細(xì)胞、免疫原性腫瘤細(xì)胞死亡,進(jìn)而在各種生化信號(損傷相關(guān)分子模式(DAMP)、趨化因子、細(xì)胞因子)的影響下釋放腫瘤抗原,從而招募和激活DCs。
延申閱讀
?"交叉呈遞"是免疫學(xué)中一個(gè)重要的概念。受到抗原刺激的抗原呈遞細(xì)胞(Antigen Presenting Cell, APC),主要是樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell, DC)能夠?qū)⒖乖镔|(zhì)分解,然后與MHC分子進(jìn)行裝配,最后將該抗原-MHC復(fù)合體表達(dá)于細(xì)胞表面。特定的抗原-MHC復(fù)合體能夠與T細(xì)胞表面的TCR進(jìn)行相互作用,并配合輔助分子的相互作用達(dá)到激活T細(xì)胞的目的。其中,MHC-I-抗原復(fù)合體能夠激活CD8+T細(xì)胞,而HMC-II-抗原復(fù)合體能夠激活CD4+T細(xì)胞。經(jīng)典的MHC-I抗原呈遞依賴于胞漿中的抗原,而"交叉呈遞"為MHC-I對胞外抗原的識別提供的路徑。
盡管這導(dǎo)致了信號1和2的增強(qiáng),但抑制性2型和3型信號在腫瘤微環(huán)境中的存在,例如CTLA-4和PD-L1/PD1軸以及抑制性細(xì)胞因子(例如IL-10、TGFβ、VEGF),會(huì)損害T細(xì)胞的活化并迫使已經(jīng)處于激動(dòng)狀態(tài)的T細(xì)胞進(jìn)入低反應(yīng)狀態(tài)。
通過將細(xì)胞抑制療法與中和免疫抑制2型和/或3型信號影響的腫瘤免疫藥物相結(jié)合,可以進(jìn)一步刺激T細(xì)胞應(yīng)答的抗腫瘤功效。
目前,已經(jīng)開發(fā)了各種小分子以靶向腫瘤細(xì)胞內(nèi)在和TME(腫瘤微環(huán)境)相關(guān)通路,并開展了諸多臨床前和臨床研究,以研究這些藥物中的哪一種可以以互補(bǔ)的方式發(fā)揮作用,從而與ICIs產(chǎn)生協(xié)同作用。
——細(xì)胞抑制藥物誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡——
抗腫瘤藥物的療效至少部分依賴于抗腫瘤免疫反應(yīng)的間接刺激。由細(xì)胞抑制方案誘導(dǎo)的免疫原性細(xì)胞死亡(ICD)導(dǎo)致親免疫原性信號,包括釋放損傷相關(guān)分子模式(DAMP)。然而,在進(jìn)入TME后,T細(xì)胞會(huì)遇到抑制信號,從而削弱其效應(yīng)器功能。這些觀察結(jié)果促使化療與ICI Abs相結(jié)合。來自臨床前模型的有希望的數(shù)據(jù)證明了這些模式的協(xié)同作用,或至少是互補(bǔ)性,并導(dǎo)致臨床研究證實(shí)了這一概念的有效性。
例如,在伊匹木單抗的一項(xiàng)III期試驗(yàn)中,與單獨(dú)使用達(dá)卡巴嗪相比,該ICI抗體與達(dá)卡巴嗪的標(biāo)準(zhǔn)方案聯(lián)合顯著延長了總生存期。然而,化療通常與淋巴細(xì)胞減少癥相關(guān),這抵消了適應(yīng)性免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)作用,靶向藥物由于其更具選擇性的作用機(jī)制,是IO治療的常用組合方案。
基于此,極具吸引力的候選小分子藥物是靶向BRAFV600E驅(qū)動(dòng)突變的,該突變在大約50%的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤病例中發(fā)現(xiàn)。包括BRAF抑制劑在內(nèi)的有效聯(lián)合治療方案的理論基礎(chǔ)為:由于腫瘤細(xì)胞中MEK–ERK和PI3K–AKT信號通路的耐藥性,vemurafenib誘導(dǎo)的特異性腫瘤消退后會(huì)迅速而顯著地復(fù)發(fā)。這導(dǎo)致BRAF抑制劑與MEK抑制劑聯(lián)合應(yīng)用,這是目前BRAF(V600E)轉(zhuǎn)移性黑素瘤的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。同時(shí),被診斷為野生型BRAF轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的患者通常接受ICI治療,并且該方案通常用作BRAF/MEK抑制劑治療后進(jìn)展的患者的二線治療。這引發(fā)了BRAF/MEK抑制劑與ICIs聯(lián)合應(yīng)用的臨床探索的熱情。
除此之外,下圖也具體展示了不同信號通路的靶向抑制劑的作用效果,以及與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)用存在的潛在獲益機(jī)制。

臨床試驗(yàn)中與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合使用的靶向治療的分子靶點(diǎn)
紅色標(biāo)注的為特異性抑制劑。棕色的為非特異性抑制劑。

臨床試驗(yàn)中與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合使用的靶向療法的主要免疫學(xué)效應(yīng)
靶向治療(誘導(dǎo)、抑制或成熟)對免疫事件(趨化因子分泌、免疫細(xì)胞募集或靶表達(dá)誘導(dǎo))的影響。

評估與免疫檢查點(diǎn)抑制劑相關(guān)的靶向治療效果的主要臨床試驗(yàn)
而隨著基礎(chǔ)研究的夯實(shí),發(fā)現(xiàn)腫瘤的新生和轉(zhuǎn)移,與血管新生是緊密相關(guān)的。基于此,免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合抗血管生成靶向藥的聯(lián)合方案,已經(jīng)成為諸多實(shí)體瘤的新標(biāo)準(zhǔn)治療方案。
——抗血管生成藥物與ICIs的作用機(jī)制——
我們常說的抗血管生成藥物主要有3類:
大分子單克隆抗體,抑制VEGF-VEGFR通路,如雷莫西尤單抗、貝伐珠單抗
小分子多靶點(diǎn)抑制劑,針對血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、血小板生長因子受體(FDGFR)、成纖維細(xì)胞生長因子受體(FGFR),如索拉非尼、侖伐替尼、瑞戈替尼等
重組人血管內(nèi)皮抑制素??寡苌伤幇邢蜓苌上嚓P(guān)的靶點(diǎn)而不是腫瘤突變基因靶點(diǎn),因此抗血管生成藥雖然也屬于靶向藥,但不依賴腫瘤驅(qū)動(dòng)基因檢測

抗血管生成藥物的作用機(jī)制? ??有關(guān)腫瘤的血管新生的研究探索其實(shí)很多,是腫瘤生長增殖的重要因素,也是重要特征。而針對腫瘤血管新生的藥物研發(fā)也是主要的研究領(lǐng)域,抗血管生成藥物的主要作用機(jī)制包括:①促進(jìn)抗原呈遞,激活在腫瘤免疫應(yīng)答過程;②促進(jìn)淋巴細(xì)胞浸潤和遷徙;③ 逆轉(zhuǎn)VEGF導(dǎo)致的免疫抑制;④促使腫瘤血管系統(tǒng)正?;?;⑤促進(jìn)T細(xì)胞、免疫效應(yīng)分子的活性;⑥增強(qiáng)治療藥物輸送的機(jī)制等。
免疫檢查點(diǎn)抑制劑的作用機(jī)制??主要機(jī)制包括:①激活效應(yīng)T細(xì)胞;②上調(diào)IFN-γ的分泌,減少VEGF的數(shù)量;③升高腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞密度(CD4+和CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞)。

抗血管生成藥物和免疫檢查點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合? ??在促進(jìn)腫瘤血管正常化和刺激免疫激活方面可能具有協(xié)同作用。腫瘤血管正常化可以促進(jìn)免疫細(xì)胞的聚集以及增強(qiáng)免疫功能,而免疫細(xì)胞的激活又能反過來促進(jìn)血管正常化,兩者聯(lián)合理論上能夠形成正反饋循環(huán)。
——細(xì)胞因子和趨化因子通路的阻斷——
腫瘤相關(guān)細(xì)胞因子近年來的有關(guān)藥物研發(fā)進(jìn)入到快車道,轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β),是最有效和多效性調(diào)節(jié)細(xì)胞因子之一,幾乎控制腫瘤誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的每一個(gè)階段,從初級淋巴器官中的白細(xì)胞發(fā)育到次級淋巴器官中它們的啟動(dòng)及其在腫瘤自身中的效應(yīng)功能。
TGF-β調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞回路的復(fù)雜性,以及TGF-β信號在腫瘤細(xì)胞和腫瘤基質(zhì)細(xì)胞中的作用,需要使用嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以揭示其潛在的免疫生物學(xué)。TGFβ在健康組織中的不同功能使尋找有效和安全的靶向TGFβ途徑的癌癥治療方法變得更加復(fù)雜。(詳情見:自然子刊丨TGFβ對腫瘤免疫應(yīng)答的控制:整體免疫腫瘤學(xué)的視角)

?靶向TGFβ途徑的癌癥治療策略
針對TGFβ途徑的藥物干預(yù)分為兩類:
首先,系統(tǒng)性阻斷作用于(1)潛在相關(guān)肽(LAP)和TGFβ復(fù)合物,(2)LAP–TGFβ連接分子GARP,(3)LAP-TGFβ激活整合素,(4)TGFβ的活性形式,或(5)TGFβ受體為靶點(diǎn)的抗體,針對TGFBR2(TGFβtrap)外結(jié)構(gòu)域?yàn)榛A(chǔ)的生物制劑以及小分子激酶抑制劑;
第二,用雙特異性分子進(jìn)行靶向阻斷,以將TGFβ trap送至靶向細(xì)胞群,例如具有4T-Trap的CD4+T細(xì)胞或具有PDL1–TGFβ trap的表達(dá)PDL1的癌細(xì)胞,或過度表達(dá)TGFBR2顯性陰性突變體(TGFDNR)的腫瘤抗原特異性T細(xì)胞受體(TCR)T細(xì)胞或 CAR)T細(xì)胞治療。
——腺苷途徑抑制——
腺苷抑制類腫瘤免疫微環(huán)境調(diào)節(jié)藥物主要基于CD39-CD73-A2aR通路開發(fā)。在這一通路中,腺苷(adenosine)貫穿整個(gè)環(huán)節(jié),同時(shí)也是也是造成免疫細(xì)胞免疫應(yīng)答不佳的罪魁禍?zhǔn)?。腺苷是一種免疫抑制代謝物,可通過與免疫細(xì)胞上表達(dá)的G蛋白偶聯(lián)腺苷受體A2a(A2aR)結(jié)合,抑制免疫細(xì)胞的免疫響應(yīng)能力,在腫瘤微環(huán)境中這一抑制過程的結(jié)果就表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸,使腫瘤細(xì)胞無法被免疫細(xì)胞殺傷。
同時(shí),腫瘤微環(huán)境中缺氧、低PH、高度細(xì)胞更新、高CD39和CD73的表達(dá)的環(huán)境都是腺苷高水平產(chǎn)生的重要因素。其中CD39 和CD73由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)表達(dá),作為催化腺苷產(chǎn)生的關(guān)鍵酶,二者可通過協(xié)同作用水解組織由于缺氧、炎癥反應(yīng)等產(chǎn)生的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP),進(jìn)而提腫瘤微環(huán)境中的腺苷水平,最終增強(qiáng)上述途徑造成的腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。

腺苷信號傳導(dǎo)和STING通路的相互作用
不難發(fā)現(xiàn),在CD39-CD73-A2aR通路中共有三個(gè)靶點(diǎn)可以抑制腫瘤細(xì)胞獲得免疫逃逸,而在使用PD-(L)1或CTLA4單抗等通路的免疫檢查點(diǎn)抑制劑時(shí)可增強(qiáng)患者免疫響應(yīng)。因此,也是免疫聯(lián)合的主要探究方向。
——犬尿氨酸途徑——
色氨酸是人體產(chǎn)生的一種必需氨基酸,主要通過犬尿氨酸通路代謝,在調(diào)節(jié)不同免疫細(xì)胞類型的活動(dòng)中發(fā)揮作用。吲哚胺-2,3-雙加氧酶(IDO1 或 IDO2)和色氨酸-2,3-雙加氧酶?(TDO2) 是此通路中催化初始步驟和限速步驟的主要酶。這些酶將 L-色氨酸轉(zhuǎn)化為 N-甲?;?犬尿氨酸,然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為犬尿氨酸。該過程會(huì)影響免疫系統(tǒng):首先,通過去除局部微環(huán)境中的色氨酸,抑制 T 細(xì)胞的增殖和活性,其次,通過產(chǎn)生犬尿氨酸,一種強(qiáng)效免疫調(diào)節(jié)分子,抑制 T 細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的增殖和活性,并促進(jìn)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞的分化。
吲哚胺-2,3-雙加氧酶和色氨酸-2,3-雙加氧酶由多種類型的細(xì)胞表達(dá),包括基質(zhì)細(xì)胞、血管細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞,特別是抗原呈遞細(xì)胞。此外,吲哚胺-2,3-雙加氧酶的表達(dá)受到 IFN-γ、TNF-α 和 IL-6 等炎性分子的強(qiáng)力誘導(dǎo),并且多種類型的腫瘤細(xì)胞均被證明能夠表達(dá)吲哚胺-2,3-雙加氧酶、色氨酸-2,3-雙加氧酶或這兩種酶。?腫瘤細(xì)胞中吲哚胺-2,3-雙加氧酶的表達(dá)水平高,與髓源抑制性細(xì)胞 (MDSC) 的擴(kuò)增、募集和激活、腫瘤侵襲以及對免疫檢查點(diǎn)阻斷的抗性相關(guān)。

犬尿氨酸途徑介導(dǎo)的腫瘤進(jìn)展和免疫抑制
因此,免疫腫瘤學(xué)研究人員正在對犬尿氨酸通路特別是吲哚胺-2,3-雙加氧酶的小分子抑制劑進(jìn)行研究,并且有望開發(fā)出潛在的腫瘤免疫治療藥物。
——小分子ICI——
盡管免疫檢查點(diǎn)抗體已成為免疫治療的金標(biāo)準(zhǔn),但小分子藥物相對于抗體藥物的潛在優(yōu)勢引發(fā)了干擾PDL1–PD1軸的藥物化學(xué)研究。另外,隨著對T細(xì)胞內(nèi)信號的不斷深入研究,發(fā)現(xiàn)了T細(xì)胞受體(TCR)參與下游的幾個(gè)負(fù)反饋回路,這些回路可能增強(qiáng)抗腫瘤T細(xì)胞免疫。主要的成藥靶點(diǎn)包括造血祖激酶1(HPK1或MAP4K1)、二?;视图っ福―GKα和DGKζ)、酪氨酸蛋白磷酸酶非受體型(PTPN6和 PTPN22)、E3泛素蛋白連接酶CBL-B等。

參與免疫受體信號傳導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)

小分子檢查點(diǎn)抑制劑的實(shí)例
長期以來,PDL1-PD1的相互作用被認(rèn)為不受小分子的抑制。盡管如此,第一批口服小分子藥物CA-170和GS-4224已進(jìn)入臨床。CA-170來源于氨基酸絲氨酸-天冬酰胺-蘇氨酸序列,該序列是由PD1初級序列的基序得到的。據(jù)報(bào)道,該化合物可靶向PDL1和VISTA。VISTA是一種檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)劑,在髓細(xì)胞上高度表達(dá)。核磁共振光譜顯示CA-170在不阻止絡(luò)合物形成的情況下產(chǎn)生缺陷的PD1-PDL1三元絡(luò)合物,且在小鼠體內(nèi)的口服生物利用度為50%。而GS-4224的安全性研究已被終止。
另一種分子ARB-272572在亞納摩爾濃度下可干擾PDL1功能,并在可移植的同源結(jié)直腸癌小鼠模型和肝炎病毒感染模型中顯示出活性。一種相關(guān)的聯(lián)苯分子INCB086550正在實(shí)體腫瘤患者中進(jìn)行I/II期臨床研究??诜@種化合物可抑制過表達(dá)PDL1的MC38腫瘤,其效力與阿替利珠單抗相當(dāng)。這些化合物口服似乎增加了T細(xì)胞腫瘤浸潤,不僅通過與PDL1結(jié)合,還通過誘導(dǎo)PD1的細(xì)胞內(nèi)化。第一批小分子ICIs進(jìn)入臨床是十分重要的一步,但這些化合物在哪些方面可以達(dá)到臨床上抗體的最佳狀態(tài),仍有待觀察。
——總 結(jié)——
最后以一張總覽機(jī)制圖和在研小分子藥物表結(jié)束本文。

通過腫瘤微環(huán)境和小分子靶點(diǎn)進(jìn)行免疫抑制的克服總覽
相較于大分子抗體藥物在臨床應(yīng)用中存在的一些弊端,小分子靶向藥物,則相對應(yīng)用更為便利。除了抗血管生成小分子靶向藥物以外,下表也匯總了在臨床階段的腫瘤免疫相關(guān)的小分子產(chǎn)品研究進(jìn)展。


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