前言

近年来,肿瘤免疫治疗的一个巨大的转变来自于以免疫检查点信号为靶点的药物的开发和应用,它们能够恢复免疫系统抗肿瘤活性,增强了免疫系统作用于肿瘤的生物学和临床表现。涉及免疫检查点阻滞剂(ICB,即抗CTLA-4和抗PD-1/ PD-L1药物)的治疗策略是几种转移性肿瘤中的标准治疗策略,并已显示出它们在早期疾病阶段和辅助治疗中的作用,尤其是黑色素瘤和非小细胞肺癌。

然而,有一部分患者并没有从ICB中获益,他们出现了原发性耐药。此外,ICB的疗效还受到获得性耐药的限制,最终导致疾病进展。在耐药机制中,有导致肿瘤微环境(TME)中免疫细胞浸润和功能减弱的肿瘤内在途径:(i)干扰素γ(IFN-γ)信号的基因组缺陷,如JAK1/2突变;(ii)肿瘤表面表达T细胞抑制性配体(包括PD-L1);(iii)改变肿瘤抗原呈递;(iv)传递Wnt/β-catenin途径的信号;(v)磷酸脂酶和张力蛋白同源物(PTEN)丢失;(vi)诱导吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)激活;以及(vii)调节性T细胞(Tregs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)释放相关因子(IL-4、IL-10、TGF-β、VEGF和精氨酸酶)到TME中,抑制参与抗肿瘤反应的免疫细胞。

抗原性的MHC/肽复合物与T细胞受体相互作用诱导的信号传导是T细胞活化的先决条件,但不足以单独启动T细胞反应。共刺激分子的进一步信号传导对于T细胞的最佳启动、扩增和分化至关重要。这些分子主要分为两大类:免疫球蛋白超家族(IgSF)和肿瘤坏死因子受体超家族(TNFRSF)。IgSF包括CD28、诱导型协调刺激因子(ICOS)和CD226。TNFRSF由CD27、OX40(CD134)及其配体OX40L(CD252)、4-1BB(CD137)、糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体(TNFR)相关蛋白、死亡受体3、CD40和CD30组成。不同于标准的ICB阻断肿瘤表面受体和抑制抗肿瘤免疫反应的T细胞,靶向OX40的药物可以通过直接激活和调节免疫反应发挥作用。

OX40的分子特性

OX40是一种1型跨膜糖蛋白,主要由T细胞表达(结构性地由调节性T细胞表达,激活后由效应T细胞表达)。OX40的配体为OX40L,最初发现于HTLV-1转换的T细胞,被称为pg34,主要表达于APC,在NK细胞、肥大细胞和激活的T细胞上也有表达。下图显示了表达OX40和OX40L的人类细胞及其潜在的相互作用,允许活化的T细胞在炎症信号后迁移到组织中。

OX40和OX40L的相互作用能够在OX40的胞内区域内招募TNFR相关(TRAFs)分子,形成包含IKKα和IKKβ以及PI3k和PKB(Akt)的信号传导复合物;OX40还与TCR信号协同作用,通过未知机制增强细胞内Ca2+,从而增强NFAT入核。OX40可激活经典的NF-κB1途径或非经典的NF-κB2途径、PI3k/PKB和NFAT途径,进而调控制T细胞分裂和存活的基因,以及促进细胞因子基因的转录以及细胞因子受体的表达,对于细胞存活至关重要。OX40信号传导会引起包括CTLA-4和Foxp3的下调。

OX40介导的免疫应答

T细胞活化:OX40诱导具有抗凋亡(Bcl-2、Bcl-xl和Bfl-1)和细胞周期进展特性(Survivin)的蛋白质的表达。OX40可抵消免疫细胞(包括CD4+和CD8+T淋巴细胞、NK细胞和B淋巴细胞)的抑制,同时直接刺激效应T细胞。

Treg细胞耗竭:对于抗CTLA-4治疗,有证据表明TME中的Treg细胞通过表达Fcγ受体的巨噬细胞选择性耗竭,这表明OX40定向抗体也可以在不降低表达受体的效应T细胞的情况下消耗TME中的OX40+Tregs。Zhang等人表明,OX40共刺激导致FOXP3基因表达的抑制,这对Treg分化至关重要,这是通过两个独立的机制:增强激活蛋白1转录因子BATF和BATF3的表达以及激活AKT-雷帕霉素的哺乳动物靶标(mTOR)途径。临床前模型中有证据表明,经抗OX40单克隆抗体治疗后,肿瘤浸润的Treg细胞产生IL-10减少,从而使树突状细胞(DC)成熟,这可能是通过下调转录因子干扰素调节因子1的mRNA的表达。因此,它创造了一个允许的免疫状态,导致骨髓细胞的积累和先天免疫和适应性免疫的发展,这是抗OX40抗肿瘤作用的重要一步。

其他免疫途径:OX40是否影响B细胞反应存在争议。然而,最初的数据表明,虽然OX40对产生体液反应并不重要,但它可以激活ICOS途径,并通过刺激高Ig生成细胞来促进Th2反应。由DC表达,通过OX40+T细胞作用的OX40L信号在抗原提呈细胞(APC)激活中起作用。

OX40在肿瘤免疫微环境中的表达:在Marabelle等人进行的一项临床前研究中,对携带B细胞淋巴瘤的小鼠模型和患有套细胞和滤泡性淋巴瘤的人类的肿瘤组织的分析表明,OX40和CTLA-4在肿瘤特异性Tregs(CD4+,Foxp3+)表面具有超出淋巴组织的高表达。此外,Burocchi等人发现小鼠结肠癌CT26中OX40表达的Tregs水平高于dLNs。

OX40作为生物标志物的应用

Ramser等人分析了人类原发性和复发性III期和IV期卵巢癌(OC)活检中OX40+浸润免疫细胞和肿瘤组织的阳性率。化疗敏感性与原发性OC免疫细胞和复发OC肿瘤细胞上OX40高表达相关;免疫和肿瘤细胞OX40阴性的患者无复发生存率较差。在原发性结肠癌中,OX40在肿瘤浸润淋巴细胞中的高表达与较好的生存率显著相关,OX40高表达和低表达之间的差异为11个月。

尽管样本数较少,但Martins及其同事的研究表明,与健康对照组相比,胃癌(GC)患者外周血中具有OX40表达的T细胞、单核细胞和中性粒细胞水平较高。此外,OX40+T细胞的百分比随疾病进展而减少,I-II期和III-IV期GC的中位数分别为3．0%和1．4%。在一个由20名晚期GC患者组成的队列中,在Nivolumab治疗前,CD4+/CD8+T细胞上OX40的表达与无进展生存率呈正相关。在皮肤黑色素瘤患者中,前哨淋巴结T细胞中OX40的表达与不良预后特征(如肿瘤大小、溃疡和淋巴结浸润)呈负相关。

靶向OX40在动物模型中的抗肿瘤活性

以OX40为靶点的药物对免疫细胞的调节和抗肿瘤活性已在一些临床前癌症模型中得到证实。在携带B细胞淋巴瘤的小鼠模型中,将刺激APC的TLR9激动剂与OX40小鼠单克隆抗体和/或抗CTLA4抗体联合给药,均可有效地根除大部分全身和中枢神经系统(CNS)转移,并减少注射部位肿瘤特异性Treg,即使剂量低于全身治疗。这些结果更令人印象深刻的是,三种药物联合使用,肿瘤特异性Treg减少,并治愈了大多数小鼠。在这项研究中,肿瘤内注射与全身注射相比产生了完全而持久的反应,并且似乎改善了免疫记忆,因为在注入新的淋巴瘤细胞系后,局部治疗的小鼠不会复发,并且对中枢神经系统的转移有抵抗力。

Oberst等人证明,人OX40L IgG4P Fc融合蛋白MEDI6383在体外和体内模型中诱导T细胞活化,并克服了Tregs介导的抑制作用。在注射了A375黑色素瘤细胞的小鼠模型中,它的抗肿瘤功效主要依赖于T细胞,其已经在纳入晚期恶性肿瘤患者的1期试验中进行了测试。在小鼠肉瘤模型(MCA205)中,Moran及其同事发现,抗OX40单抗治疗增加了TME中具有强T细胞受体信号的T细胞,而肿瘤引流淋巴结(dLN)中CD8+T细胞的增加较小。当与过继性T细胞治疗结合使用时,抗OX40单抗可将治愈率从9%提高到70%,肿瘤消退更大,生存期更长。Weinberg及其同事生成的数据表明,OX40信号与增强的特异性抗肿瘤免疫反应相关。一种结肠癌模型(CT26),用小鼠OX40L:Ig治疗可延长无瘤生存期,并且这些小鼠对第二次CT26接种产生抵抗,仍然没有肿瘤。

靶向OX40的药物与其他疗法的组合也在评估中。在临床前模型中,与抗OX40和抗CTLA-4联合治疗可显著提高CD4+和CD8+T细胞的增殖和活性,与抗OX40单药治疗相比,可转化为更好的结果。当联合使用抗PD-1和/或抗PD-L1时,抗OX40显著增加了dLN和肿瘤自身分化T细胞的扩张和效应器特性,CD8+/Treg比值增加,表现为肿瘤迅速萎缩和持久反应。在另一个小鼠模型中,与对照组相比,抗OX40和靶向CD73(在TME中负责免疫抑制和促血管生成)的联合治疗使生存期延长,免疫应答和肿瘤反应增强。与抗PD-1和抗OX40单药治疗相比,给予ATOR-1015可使小鼠膀胱癌模型的生存期延长、肿瘤缩小以及完全缓解率提高。

根据免疫刺激的途径,联合策略中不同的给药时机是至关重要的。Shrimali等人证明,在注射TC-1肿瘤细胞的小鼠模型中,同时给予OX40共刺激,其中抗PD-1对OX40靶向药物有负面影响,降低存活率和肿瘤抑制率。他们显示同时输注可导致抗原特异性T细胞凋亡,减少TME中CD8+T细胞的浸润。使用不同的肿瘤模型,Messenheimer等人还显示,当同时服用抗PD-1时,OX40共刺激的疗效降低。同时输注会导致肿瘤浸润性CD4+和CD8+T细胞的急性细胞因子释放(TNF-α、IFN-γ、IL-4、IL-10)和抑制标志物(如CTLA-4和TIM-3)的表达。在本研究中,OX40靶向序贯治疗后,抗PD-1或抗PD-L1(延迟6天)可获得更好的效果减少T细胞衰竭的结果(肿瘤控制和生存)。应用抗PD-1并延迟OX40并不能改善预后。

OX40靶向药物的开发

公开资料显示,辉瑞、阿斯利康、百时美施贵宝等大型医药企业均有涉足这一领域。据不完全统计, 全球范围内,已经有十余款OX40抗体迈入临床阶段,研究进展较快的已经进入2期临床。

PF-04518600是辉瑞开发一款靶向OX40的激动性抗体,具有潜在的免疫刺激活性。给药后, PF-04518600可选择性结合并激活OX40,诱导记忆和效应T淋巴细胞的增殖。在存在肿瘤相关抗原(TAA)的情况下,这可能会促进T细胞介导的对表达TAA的肿瘤细胞的免疫反应。Clinicaltrials．gov网站信息显示,辉瑞已登记了7项关于PF-04518600的临床试验,其中包括三项2期临床试验,针对的适应症分别为转移性肾癌、三阴性乳腺癌、晚期恶性肿瘤。

KHK4083是日本协和发酵麒麟(Kyowa Hakko Kirin)公司开发的一种全人源OX40单克隆抗体,该公司利用其POTELLIGENT defucosylation技术提高了KHK4083的ADCC活性。目前, 协和发酵麒麟正在开发KHK4083用于治疗溃疡性结肠炎、特应性皮炎等适应症。KHK4083针对溃疡性结肠炎的一项2期临床已经完成。此外,根据协和发酵麒麟公司在2018年12月发布的一项针对特应性皮炎患者的1期临床试验数据,KHK4083表现出了良好的安全性和耐受性。 目前,该公司正在开展一项2期临床试验,以评估KHK4083治疗中重度特应性皮炎患者的安全性和有效性。

GBR830是Glenmark Pharmaceutical公司开发的靶向OX40的抗体药物。据悉,GBR830可以抑制活化T细胞和调节性T细胞中OX40和OX40L的结合,从而潜在地减少与特应性皮炎症状相关的炎症。Glenmark已经完成了一项GBR830针对特应性皮炎患者的2期临床。此外,该公司还正在中度至重度特应性皮炎患者中开展一项2期临床,以评估GBR830的安全性和有效性。

除了上述几款药物,还有许多OX40抗体也正在临床开发之中,包括BMS的BMS-986178、阿斯利康的MEDI-6469、艾伯维的ABBV-368等等。

在中国,布局 OX40抗体的公司并不少。ES102是一款由科望生物公司开发的,具有“first-in-class”设计理念的靶向激活OX40的六价抗体。 其独特设计使得ES102即便在没有外源性交联的情况下也能强效激活OX40通路。据悉,与传统的二价或四价OX40抗体相比较,ES102具有很强的免疫激活能力,并且已经在临床前显示出显著的单药及联合免疫检查点抑制剂PD-1/PD-L1抗肿瘤药效,同时在临床前安全性评价中也展现了良好的安全性特征。目前, ES102在美国的临床试验正在进行中,而科望生物也正在准备开展其在中国的临床试验,并于不久前与君实生物达成临床合作协议,将评估ES102联合PD-1抗体特瑞普利单抗在肿瘤治疗中的安全性和初步疗效。

IBI101是信达生物制药研发的OX40激动剂,拟用于治疗多种实体肿瘤疾病。临床前研究数据证实,IBI101作用机制明确,能显著增强效应T细胞的活化,并介导调节性T细胞的清除,从而起到抑制肿瘤细胞生长的作用。2018年,IBI101的临床试验申请相继获得中国国家药监局和美国FDA的批准。根据信达生物公告,目前,该产品正在开展1期研究。其中,评估IBI101单药或联合抗PD-1抗体达伯舒(信迪利单抗注射液)治疗晚期恶性肿瘤患者的1a/1b期研究已在中国完成首例患者给药。

丽珠单抗是由丽珠医药开发,以免疫共刺激分子OX40为靶点的全人源单克隆抗体,可激活T细胞上的OX40信号,促进T细胞的分裂、存活和分化,调节存活蛋白、细胞周期蛋白等的表达,增强免疫反应。 2019年5月,该产品在中国获批临床。

展望

目前,使用OX40靶向药物的临床试验最大的教训是它作为单药或与ICB联合使用时的安全性。虽然OX40靶向治疗在荷瘤小鼠身上显示了令人印象深刻的结果,但初步的临床数据表明,其作为单一疗法在人类中的疗效并不高。OX40共刺激与针对抑制性受体如抗PD-1和抗PD-L1的免疫疗法结合使用是一种很有前途的策略。根据生物学原理和临床前数据,OX40靶向药物应作为序贯治疗,然后是抗PD-1或抗PD-L1。测试组合方法、评估给药时机和顺序是很重要的。因此,需要进行更多的研究,以期找到一些反应的预测因子,更好地理解耐药机制和免疫动力学,从而触发免疫激活,提高OX40靶向药物抗肿瘤的临床活性,尤其是联合用药。

参考文献:

1． New pathways in immune stimulation: targeting OX40． ESMO Open 2020;5:e000573．2． 智慧芽PharmSnap情报库