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T细胞在抗癌免疫防御中扮演着重要角色，其激活受T细胞、树突状细胞、肿瘤细胞和肿瘤微环境中巨噬细胞上配体-受体（ligand–receptor）相互作用的调节。这些受体-配体对（receptor–ligand pairs）也就是常说的免疫检查点。 参与调节抗肿瘤免疫反应的免疫检查点分子（图片来源：Nature Reviews Clinical Oncology[1]） 上图汇总了参与调节抗肿瘤免疫反应的免疫检查点分子。其中，CTLA-4、PD-1、TIM-3、LAG-3等属于抑制性受体，作用是抑制T细胞的抗癌反应。目前，靶向这类受体或其配体的一些抗体药物已经获批上市，如大家熟知的CTLA-4抗体、PD-1/PD-L1抗体。这类免疫检查点抑制剂已经革新了多种癌症的治疗。 与抑制性受体“相对”的是共刺激受体（激活性受体），包括4-1BB、GITR、OX40、ICOS、CD27等，它们的作用是增强T细胞的抗肿瘤活性。 2019年11月，GSK启动了其ICOS抗体GSK3359609的III期试验，尽管令人期待，但从历史来看，靶向共刺激受体的抗癌激动剂抗体的开发，情况并不乐观。因为，在过去15年中，靶向ICOS、GITR、OX40、CD27和4-1BB等共刺激受体的激动剂抗体在早期试验中始终未能达到较高的期望。 不过，GSK等制药和生物技术公司一直没有放弃开发免疫激动剂这类抗癌疗法。如表1所示，目前辉瑞、BMS、艾伯维、阿斯利康等巨头均有相关项目进入临床开发阶段。这些公司认为，第二代激动剂抗体会有更好的疗效和更低的毒性。 数据来源：Nature Reviews Drug Discovery 一、令人苦恼的历史 利用激动剂刺激共刺激受体的抗癌原理是明确的：拿开车做比喻，CTLA4、PD1/PDL1检查点受体抑制剂是通过释放与T细胞激活相关的“刹车”来增强T细胞抗癌作用，而共刺激受体激动剂则是通过踩与T细胞激活相关的“油门”来促进抗肿瘤免疫力。 CD28是首个被靶向的共刺激受体，在T细胞表面表达，在抗原呈递细胞(APC)“刺激”T细胞受体(TCR)后提供第二信号。一旦TCR和CD28都被触发，T细胞就准备分泌免疫刺激干扰素并释放穿孔素和颗粒酶来溶解肿瘤细胞。 遗憾的是，科学家们希望通过增强CD28信号来提升抗癌作用的想法却带来了“灾难”。2006年，TeGenero的CD28超激动剂抗体在6名健康I期志愿者中引起了大量的细胞因子风暴和多器官衰竭。因为该抗体激活T细胞无需“TCR参与”，因此，它会释放不分青红皂白的免疫攻击。 相比CD28，4-1BB、OX40、GITR、CD27和ICOS等共刺激受体是更安全的靶点，可能是因为它们只有在T细胞被肿瘤抗原激活时才能表达。当这些共刺激受体与它们的配体结合后，会启动下游信号，以增强T细胞反应，促进其增殖、存活、记忆细胞形成以及细胞因子分泌。理论上，在高度免疫抑制的肿瘤微环境中，利用激动剂刺激这些共刺激受体应该能够增强抗肿瘤免疫力。大量的小鼠数据也证实了这类药物的治疗潜力。例如，基因泰克将OX40激动剂抗体和PD-L1抗体联合起来，在一种小鼠模型中，90%的结直肠癌肿瘤获得了完全缓解。 不过，虽然动物研究数据喜人，但临床试验的数据并没有这么漂亮。在基因泰克关于OX40激动剂MOXR0916联合PD-L1抗体atezolizumab的Ib期试验中，仅4%（2 of 51）的患者获得了部分缓解。去年5月，基因泰克关闭了其OX40项目。由于靶向其它共刺激受体的激动剂抗体也出现了类似的状况，很多项目也中断或暂停了。 二、反思4-1BB抗体 4-1BB也被称为CD137。虽然该靶点在CAR-T疗法中得到了不错的应用，但目前4-1BB抗体的开发未获得太多激动人心的进展。 首个4-1BB抗体——BMS公司的urelumab于2005年进入人体试验。2008年该公司因2例患者因肝脏毒性死亡后停止了试验。研究人员后来发现，urelumab对猴4-1BB的亲和力比对人4-1BB至少低一个数量级，这导致他们在I期试验中使用了过高的剂量。虽然BMS之后也重新开始试验，对更低剂量的urelumab进行评估，但抗肿瘤活性一直不高（目前urelumab仍在一些试验中被使用）。 辉瑞的utomilumab靶向4-1BB的不同表位，尽管被证明是安全的，但同样疗效一般。目前，其它公司正在推动开发4-1BB抗体的新浪潮，希望在提高疗效的同时避免肝脏毒性。 除了单抗（如CTX-471、AGEN2373、ATOR-1017），同时靶向PD-L1和4-1BB的双特异性抗体（如GEN1046/BNT311、MCLA-145、INBRX-10/ES101）也已经在早期试验中。但这类抗体也有缺陷。因为4-1BB在T细胞表面形成三聚体时最活跃，但双特异性抗体在诱导这种聚集方面可能不如单特异性抗体有效。此外，双特异性抗体也可能难以结合APC细胞和T细胞之间的靶点或T细胞与肿瘤之间的靶点。双特异性抗体还无法像两种抗体联合治疗时可选择先后给药。 三、从OX40的失败中吸取教训 与4-1BB激动剂相比，OX40激动剂的研发进展甚至更糟。到目前为止，这类药物所展示的临床活性有限。 Memorial Sloan-Kettering癌症中心的癌症免疫学家Taha Merghoub认为，OX40药物不起作用的原因之一是研发人员总是希望通过增加剂量（使用最高耐受剂量）来改善疗效，而他们真正应该做的是用最低量的活性药物发挥作用，这样可以降低激活诱导细胞死亡（activation-induced cell death，AICD）的风险。 GSK肿瘤学研发副总裁 Axel Hoos对这一观点表示认同。进入临床试验已经4年，GSK的OX40激动剂SK3174998仍处于I期。“我们还没有完全弄清楚OX40在患者中的生物学。”Hoos补充道。 给药方案不佳也是影响OX40药物研发的一个因素。2016年，阿斯利康（2011年与AgonOx达成合作，开发OX40激动剂）启动了OX40激动剂MEDI0562的I期试验，试验每2周给药一次，与PD-1抗体相似。之后，其它公司纷纷效仿。“但事后看来，这并不是最佳给药方案，” AgonOx总裁Andrew Weinberg说。 “当用抗体增强一个阳性信号时，这会增加过度刺激T细胞导致耗竭或细胞死亡的风险。我建议，在初期用大剂量治疗，然后让免疫系统正常运转一个月或两个月。病情稳定或缓解的患者再继续给药。”他解释道。 联合治疗的顺序是另一个需要重要考虑的问题。许多试验在测试OX40药物与PD-1/PD-L1抗体的联合方案。在大多数这些试验中，这两种药物是同时给药，但Weinberg更倾向于先后给药，先用OX40药物增强共刺激信号，再用PD-1抗体阻断PD-1。来自小鼠模型的数据支持Weinberg的这一观点。2017年，两个研究小组证实，当OX40激动剂和PD-1抑制剂同时给药时，由于导致T细胞耗竭或程序性细胞死亡，这两种抗体的作用会被抵消，而先后给药（先OX40激动剂，后PD-1抑制剂）则会促进抗肿瘤活性。 四、GITR激动剂也令人失望 GITR激动剂也令人失望，特别是作为单一药物。例如，2019年早些时候，阿斯利康放弃了其GITR项目。不过，前文提到的Memorial Sloan-Kettering癌症中心的癌症免疫学家Taha Merghoub认为，基于GITR激动剂的联合治疗还有希望。 Merghoub的研究小组最近发表的小鼠数据显示，GITR激动剂TRX518本身不能逆转肿瘤中的T细胞衰竭，但增加PD-1抗体克服了这一障碍。TRX518的开发商Leap Therapeutics现在正在一项Ib/II期试验中测试TRX518与PD-L1抑制剂avelumab以及环磷酰胺的联合治疗方案。 五、ICOS的差异化 ICOS与其它共刺激受体不同。它与CD28同属一个家族(其余均为TNF受体家族)，但其共刺激作用比CD28温和，且仅在T细胞激活后才可诱导。 2016年，第一批ICOS激动剂抗体进入临床。由M. D. Anderson癌症中心的免疫学家、2018年诺贝尔生理学或医学奖得主James P. Allison联合创办的Jounce Therapeutics开发了一款名为vopratelimab的IgG1 ICOS抗体。 该公司的临床前数据显示，vopratelimab既能激活效应T细胞，又能抑制削弱免疫反应的瘤内调节性T细胞(Treg细胞)。但在I/II期试验中，vopratelimab单药治疗的67例患者中仅有1例(1.5%)出现部分缓解；当与PD-1抑制剂nivolumab联合使用时，106例患者中有8例(8%)出现部分缓解。这些数据使Jounce的股价暴跌63%。 Jounce目前正在改进它的方法，且正在II期试验中测试vopratelimab联合CTLA-4抑制剂ipilimumab对肺癌和尿路上皮癌的作用。这一新策略是基于临床前和临床数据显示，CTLA-4抑制剂治疗可诱导ICOS在CD4细胞上高表达。而Vopratelimab治疗有望促进这些CD4细胞的增殖和活性。 值得一提的是，基于肿瘤活检和其它数据，Jounce不再认为损耗Treg细胞是vopratelimab作用机制的一部分。 相比之下，名为Kymab的公司则主要利用其ICOS激动剂——IgG1抗体KY1044来耗尽肿瘤微环境中的Treg细胞。Kymab选择ICOS作为靶点是因为ICOS在瘤内Treg细胞上的表达高于效应T细胞。 与Jounce、Kymab的药物不同，GSK的ICOS激动剂GSK3359609（一种IgG4抗体）以“非耗竭”（non-depleting）的方式发挥作用，该药物被设计用于消除ADCC活性。在去年9月的ESMO上，GSK报道了GSK3359609治疗头颈癌的I期数据，虽然单药治疗组，16例患者中仅1人(6%)获得客观缓解，但联合PD-1抗体pembrolizumab治疗时，34例PD-1/PD-L1 inhibitor-naive患者中有8人（24%）产生了响应。这些数据足够支持GSK开展后续的III期联合试验。 “我们现在所拥有的数据还很早期，未来，这些药物的真正价值将主要体现在改善患者生存上，而不仅仅是缩小肿瘤。”GSK肿瘤学研发副总裁 Axel Hoo总结道。 六、专家点评 开发靶向T细胞共刺激受体的药物是目前抗癌研发领域的重要方向，尽管先前屡屡受挫，但随着业界对这类受体作用机理的理解越来越深入以及失败的临床研究不断揭示药物设计、临床试验设计方面的“雷区”，免疫激动剂抗体的未来仍令人期待。 事实上，除了前文中提到的制药巨头，目前国内也有多家公司的免疫激动剂抗体项目已经进入临床研究，如信达的OX40抗体IBI101、天演药业的4-1BB抗体ADG-106、科望医药的PD-L1/4-1BB双特异性抗体ES101等。 信达新药研究部副总裁刘军建博士在接受医药魔方Pro采访时表示，Nature Reviews Drug Discovery发表的题为“Immune agonist antibodies face critical test”文章报道了免疫激动抗体目前遇到的挑战和困难。如文中所述，尽管临床前研究已经充分验证了针对OX40、4-1BB、GITR、CD27、ICOS靶点的激动型抗体的活性，特别是与PD-1/L1免疫检查点抑制剂联用的抗肿瘤效果令人鼓舞。然而，靶向OX40、4-1BB、GITR、CD27、ICOS等靶点的免疫激动剂抗体在早期临床试验中均未能达到预期。 PD-1抗体等免疫检查点抑制剂的作用机理是清晰的，打个比喻就像释放了T细胞激活的刹车，原本受到免疫抑制的T细胞得以恢复活力，进而攻击肿瘤细胞。免疫检查点抑制剂通过阻断配体和受体的结合，即可达到解除抑制的效果。与免疫检查点抑制剂不同，免疫激动抗体更像是踩下油门，激活T细胞，强化免疫效应。激动剂抗体能否发挥出最优效果，取决于多种因素，包括抗体亲和力、结合表位、交联活性、激动活性、是否阻断内源受体与配体的结合等。面对这一系列问题，如何平衡T细胞激活及耗竭，如何平衡抗体活性及安全性，开发出性能优良的OX40抗体具有更大的挑战。从目前公布的临床结果来看，OX40抗体的效果并不乐观，但同时我们需要注意的是在开发OX40激动抗体的早期，业界对于激动型抗体的理解并不全面，临床给药周期及策略也往往照搬免疫检查点抑制剂。 在开发OX40抗体的过程中，信达的着重点在于如何开发出功能更优的具有差异化的抗体。罗氏OX40抗体pogalizumab可完全阻断OX-40配体与OX40的结合。由于OX-40配体与OX40结合同样可以激活T细胞，在对OX40信号通路充分理解的基础上，信达提出的目标是在激活OX40下游信号的同时，尽量减弱抗体对OX40配体和受体结合的影响。由于信达开发的IBI101在引入外源激活功能的同时部分保留了OX40配体对T细胞的内源激活功能，因此在多种临床前模型中显示了比pogalizumab更强的抗肿瘤活性，并且与PD-1抗体联用具有协同效应。IBI101在小鼠肿瘤中显著降低了免疫抑制性T细胞的数量，增强了CD8+T细胞的免疫应答活性。这部分临床前研究成果即将发表在专业英文期刊上。 另外，信达也开发了活性更强的第二代OX40激动剂，如多价OX40抗体。同时，基于OX40激动剂的双特异性抗体也在开发中，通过肿瘤特异性抗原的交联功能，双特异性抗体不仅可以达到激活肿瘤内部T细胞的目的，还可以降低潜在的风险（专利公开号：CN110305210A）。 “作为肿瘤免疫治疗的一个重要分支，免疫激动型抗体的开发具有很大的挑战，但对制药界来讲也是机遇。随着对免疫激动靶点了解的逐步深入，我们希望能够扬长避短，开发出效果更好的激动型抗体。”刘军建博士总结道。 相关论文： [1] Mizuki Nishino et al. Monitoring immune-checkpoint blockade: response evaluation and biomarker development. Nature Reviews Clinical Oncology (2017). [2] Hollie J. Jackson et al. Driving CAR T-cells forward. Nature Reviews Clinical Oncology(2016). 参考资料： 1# Immune agonist antibodies face critical test（来源：Nature Reviews Drug Discovery） 新靶点 NKG2A | GARP | CD22 | LIF | CDK2 | WWP1 | VCAM1 | Flower | CD24 | Gingipains | DES1 | GPR139 | DHX37 | CXCL10-CXCR3轴 | 628个靶点 | CA19-9 | PTPN2 新疗法 双特异性抗体 | PROTACs技术 | 第四代EGFR抑制剂 | RNAi药物 | GCGR抗体 | AMPK激动剂 | 神奇胶囊| CAR-T疗法 | 降胆固醇新药 | 光照+声音 | 调节代谢 | 基因治疗 | 先天免疫 | 细胞治疗 | 智能i-胰岛素 | 胎盘干细胞 | 河豚毒素 | 感冒病毒 | 肠道细菌 | 肿瘤疫苗 | 溶瘤病毒 | 艾滋病毒疫苗 | IL-12 | 纳米颗粒 | 口服胰岛素 | PARP抑制剂 | ADC药物 | KRAS抑制剂 新机制 PD-1抗体与肠道菌群 | 细菌与癌症 | CCR5与中风康复 | 糖促进肿瘤 | 黄金钾 | PD-1加速肿瘤生长 | 癌细胞神秘偷渡PD-L1 | 乳腺癌耐药性 | 铁死亡 | PARP抑制剂 | 哮喘鼻炎之谜 | 致命心脏病 | TOX | 帕金森病 | 肺癌转移 | 高血压 | 减肥药 | 超级细菌毒力开关 | 辅助T细胞 流行病学 脑卒中 | 炎症性肠病 | 儿童癌症 | 淋巴瘤和骨髓瘤 | 胃癌 | 多发性硬化 | 中国前十大死因 | 高血压 | 全球癌症地图 |
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