免疫检查点抑制剂的抗体药总结（CTLA-4、PD-1/PD-L1、LAG-3、TIM-3……）

赵峰

本文转载自“生物制药小编”（作者：蛋白工人）。
前言

近些年，关于免疫检查点（Immune checkpoint）调控的生物药研发越来越火爆，单在国内就有多家药企申报PD1或者PDL1抗体。本文尝试对目前已经上市或者在临床研究的免疫检查点抗体药做一个简单的小结。



免疫检查点药物分为两大类，一类是以PD1为代表的抑制剂，一类是激活剂，激活剂目前还都在临床研究。这次我们说抑制剂。

CTLA-4（Cytotoxic T Lymphocyte Antigen 4）抗体

CTLA-4，又名CD152，由CTLA-4基因编码的一种跨膜蛋白质，表达于活化的CD4+和CD8+T细胞，与T细胞表面的协同刺激分子受体（CD28）具有高度的同源性。CTLA-4和CD28均为免疫球蛋白超家族成员，二者与相同的配体CD86(B7-2)和CD80(B7-1)结合。CTLA-4的免疫调控功能的关键体现在控制CD4+FoxP3-、CD8+T细胞以及调节性T细胞（Treg）。CTLA-4能够中止激活的T细胞的反应（T cell response）以及介导Treg的抑制功能。目前的研究表明CTLA-4抑制T细胞的反应主要是通过两种途径（如图二）：一是通过与CD28竞争性的结合B7或者招募磷酸酶到CTLA-4的胞内结构域部分从而降低TCR（T cell receptor）和CD28的信号。另一种是降低CD80和CD86在抗原呈递细胞（APC）的表达水平或者通过转胞吞作用（transendocytosis）将它们从APC移除，这样就减少了CD28参与进行T细胞激活。此外，CTLA-4还会介导树突细胞结合CD80/CD86并诱导色氨酸降解酶IDO的表达，从而导致TCR的抑制。CTLA-4抗体通过结合CTLA-4来减少Treg，激活TCR。

目前获批上市的CTLA-4抗体只有BMS的Ipilimumab（商品名Yervoy，2011年获FDA批准用于治疗黑色素瘤）。Tremelimumab最早由Pfizer开发，目前是Medimmune在研究，不过由于临床表现不佳，并没有获批治疗任何癌症。



PD-1（Programmed death-1）抗体/PD-L1抗体

PD-1是表达在T细胞表面的另一种重要的免疫抑制跨膜蛋白，为CD28超家族成员，其最初是从凋亡的小鼠T细胞杂交瘤2B4.11克隆出来。PD-1有两个配体，PD-L1（又叫CD274或B7-H1）和PD-L2（又叫CD273或B7-DC）。PD-L1比PD-L2表达更为广谱，主要在造血和非造血细胞（包括上皮细胞、血管上皮细胞、基质细胞等）中，由促炎症细胞因子（proinflammtory cytokine，包括I型和II型Interferon， TNFα以及VEGF）诱导表达。在肿瘤的微环境中，肿瘤细胞能够表达PD-L1或者PD-L2。这两个配体与PD-1的结合会导致PD-1的胞内结构域的酪氨酸磷酸化，并招募酪氨酸磷酸酶SHP-2，从而减少TCR信号通路的磷酸化，降低了TCR通路下游的激活信号以及T细胞的激活和细胞因子的生成。因此PD-1通路的抑制会加速和加强自身免疫。



目前批准上市的PD-1抗体有Merck的pembrolizumab（商品名Keytruda）和BMS的nivolumab（商品名Opdivo）。这两个药去年（2016年）都获得比较好的销售成绩（Opdivo46亿美金，Keytruda14亿美金）。目前Opdivo的适应症有黑色素瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）、肾细胞癌（renalcell carcinoma）、经典型霍奇金淋巴瘤（classicalHodgkin Lymphoma）、头颈鳞状细胞癌（SquamousCell Carcinoma Of The Head And Neck）、膀胱上皮癌（Urothelialcarcinoma）。Keyruda的适应症范围相对小一些，主要用于黑色素瘤（melanoma），非小细胞肺癌和头颈鳞状细胞癌。其他在临床研究的PD-1抗体有Curetech的Pidilizumab和MedImmune的AMP-514（MEDI0680）。

上市的PD-L1抗体目前只有Roche/Genentech的Atezolizumab（商品名Tecentriq），2016年5月份获批膀胱癌，10月份获批非小细胞肺癌，上市仅半年时间拿下销售额1.566亿美金。其他在临床研究的包括BMS的BMS936559，Astrazeneca的Durvalumab和EMDserono与Pfizer合作的Avelumab。

LAG-3（Lymphocyte Activation Gene-3）抗体

LAG-3(lymphocyte activation gene 3，LAG-3，CD223)和CD4是同源蛋白，但是以更高的亲和力与主要组织相容性复合体Ⅱ类分子(major histocompatibility complex classⅡ,MHCⅡ)结合，主要表达在活化的T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞(natural killer cell, NK)和浆细胞样树突状细胞(plasma cytoid dendritic cells, pDCs)，并负调控T细胞功能。研究表明LAG-3选择性地上调Treg表面的CD4，因此LAG-3抗体在体内可降低Treg活性。抑制或敲除LAG-3会解除Treg对T细胞的抑制功能。另外，在缺少CD4+T细胞的情况下，LAG-3抗体能够增加CD8+T细胞的功能。T细胞失能或者耗竭时会表达多种免疫检查点分子，在慢性感染模型及自身抗原识别模型中LAG-3和PD-1通常都有共表达现象。协调抑制LAG-3及PD-1能够增强免疫应答，因此目前关于LAG-3抗体的临床试验都是单独或者与PD-1联用来观察效果。

目前主要有以下几家公司进行LAG-3的临床试验：BMS的BMS986016，Regeneron和Sanofi合作的REGN3767，Novartis的LAG525。



TIM-3 (T cell immunoglobulin-3)抗体

TIM-3是TIM家族的一个受体蛋白，在T细胞，Treg细胞，先天免疫细胞（树突细胞、自然杀伤细胞、单核细胞）表面表达。TIM-3有多种配体，如磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine）、半乳凝素9（galectin-9）、HMGB1和CEACAM-1。



和其他免疫检查点分子不同的是，TIM-3并非在所有T细胞激活后得以上调，仅在CD4+辅助 T 细胞 1（Th1）和 CD8+细胞毒性 T 细胞中上调，参与协同抑制作用。在由其配体galectin-9 激活后，TIM-3 会抑制效应 T 细胞的活性，并引起外周耐受。TIM-3 在 T 细胞在肿瘤中的损耗中起着关键作用。TIM-3在用抗PD-1治疗产生耐药性的动物的T细胞中高表达。在独立实验中，当抗TIM-3抗体与抗PD-1药物联用时可抑制抗PD-1治疗耐药性的产生。

目前在临床试验的TIM-3抗体在clinicaltrials.org仅查到Tesaro的TSR-022（用于单独或者和PD-1抗体联用治疗晚期或转移性实体瘤）和诺华的MBG-453（用于单独或者和PD-1抗体PDR001联用治疗晚期恶性肿瘤）。

TIGIT (T cell immunoglobulin and ITIM domain protein)抗体

TIGIT(又叫Vsig9,Vstm3, or WUCAM)，是含Ig及ITIM结构域的T细胞和NK细胞共有的抑制性受体，是Ⅰ型跨膜蛋白，包括IgV胞外段以及免疫球蛋白酪氨酸尾巴样磷酸化片段。TIGIT和CD226（DNAM-1）竞争结合配体CD155（PVR，NECL5）和CD113（PVRL3，nectin-3（如图六）。体外阻断TIGIT后能增强NK和T细胞的活化及脱颗粒水平，并且也能增加细胞因子如IFN-γ的分泌；不同小鼠肿瘤模型中，TIGIT在NK和T细胞上表达显著上调。



目前在临床研究的TIGIT抗体主要是Genentech的MTIG7192A，单独或者和PD-L1抗体Atezolizumab联用治疗晚期或者转移性肿瘤。

VISTA（V-Domain Immunoglobulin-Containing Suppressor of T Cell Activation）抗体

VISTA，又叫Dies1（Differentiation of embryonic stems cells 1）、血小板受体 Gi24、PD-1 同源蛋白(PD-1H)，属于免疫球蛋白家族，胞外结构域和PD-L1同源。人源的VISTA主要表达在CD4+细胞、 CD8+T细胞、CD11b+ 亚群的单核细胞、淋巴细胞、骨髓细胞、树突细胞亚群和中性粒细胞。目前VISTA的细胞表面受体尚不清楚。VISTA对于抗原呈递细胞和T细胞有抑制作用。

目前在临床阶段的VISTA抗体是强生的JNJ-61610588。

小结

免疫检查点抑制剂在临床上的成功使癌症的免疫治疗焕发了新生命。未来我们需要做的是如何提高免疫检查点阻断的效率以及免疫检查点抑制剂组合疗法来使那些单独阻断剂不能治疗的病人获得持久的抗肿瘤响应。要完成这个目标，有以下几个问题需要解决：

免疫检查点抑制剂的响应和抵制机制是什么？越来越多的证据表明对免疫检查点抑制剂有响应的肿瘤，对肿瘤衍生新表位有持续但是无效的免疫响应。更好地理解共抑制通路的相似性和差异，以及共抑制通路的协同作用机制，对于免疫检查点组合疗法的优化设计是必须的。确定共抑制的通路是影响相似还是不同的分子通路也许会找到线索。

免疫检查点阻断的耐久性的机制是什么？免疫检查点阻断获得的较长的效果是很显著的，但是，相比之下耐久性的机制以及疗法所必须的时间是不清楚的。将来的工作需要搞清楚免疫检查点阻断是如何影响记忆T细胞亚群的传代、功能和维持。

有没有生物标志物（biomarker）能够预测对免疫检查点阻断的反应？开发生物标志物对于帮助患者分层以及预估患者是否对免疫阻断单独疗法有反应，是否需要组合疗法或者接受其他的治疗是必要的。

如何开发有效的免疫检查点阻断的联合疗法来增加疗效以及减少副作用。肿瘤使用多种手段来逃避免疫消除，因此更好地理解肿瘤微环境的免疫抑制是必要的。一些非免疫治疗的手段能够影响肿瘤对免疫的反应。

当前是癌症免疫学和免疫治疗的辉煌时代。癌症免疫疗法的快速进步为发现和开发前所未有的有效的癌症治疗提供了基础。免疫学家、工程师、癌症生物学家、计算生物学家以及临床医生等多学科的合作在这个基础上将推动创新，实现癌症免疫治疗的巨大潜力。

参考文献

Coinhibitory Pathways in Immunotherapy for Cancer, Annu.Rev. Immunol. 2016. 34:539–73

Lag-3,Tim-3,and TIGIT: Co-inhibitory Receptors with Specialized Functions in Immune Regulation, Immunity, 44, 989-1004,2016

The future of cancer treatment: immunomodulation, CARs and combination immunotherapy, Nature reviews clinicaloncology, Vol 13, 273-290, 2016