針對受體的五類細(xì)胞因子藥物研發(fā)策略

細(xì)胞因子作為分泌的信號蛋白，對于免疫反應(yīng)的啟動、維持、消除發(fā)揮重要作用?；诖?，通過工程化構(gòu)建了多樣的重組細(xì)胞因子類藥物，在腫瘤、自身免疫性疾病、傳染病的治療中表現(xiàn)出了非常好的臨床

細(xì)胞因子類藥物需要結(jié)合受體來發(fā)揮治療效果，其功能強(qiáng)弱受所結(jié)合的受體類型、對受體的親和力、以及產(chǎn)生的信號復(fù)合物影響。因此，根據(jù)對受體親和力的改變，工程化細(xì)胞因子的設(shè)計(jì)大致有以下五個(gè)方向。

超級激動劑

超級激動劑增加了對受體的親和力，相對內(nèi)源性配體增強(qiáng)了信號傳導(dǎo)，從而增加了細(xì)胞因子效力，特別是在天然受體表達(dá)水平較低的細(xì)胞類型中具有很好的效果。

Ⅰ型IFN的抗增殖作用強(qiáng)弱與其對IFNAR1親和力有關(guān)，通過噬菌體展示技術(shù)得到的突變體IFNα2能夠增強(qiáng)與IFNAR1的結(jié)合，而其抗病毒能力基本沒有影響。

IL-10具有抗炎和免疫刺激作用，受體包含高親和力IL-10Rα與低親和力IL-10Rβ。工程化IL-10突變體R5A11D增加了對IL-10Rβ的親和力，增強(qiáng)了信號傳導(dǎo)并加強(qiáng)了CAR-T的抗腫瘤功能。

部分激動劑  

細(xì)胞因子對同一細(xì)胞會引起截然相反的效應(yīng)，這取決于不同受體亞基的信號傳遞。使用部分激動劑能夠讓不利于治療疾病的效應(yīng)減弱，只增強(qiáng)細(xì)胞因子的治療潛力。

IL-2能夠驅(qū)動CD8+T細(xì)胞的毒性作用，但同時(shí)會誘導(dǎo)耗竭表型。通過整合額外突變得到IL-2 H9T，其對γc的親和力降低，減弱了IL-2Rβγ異二聚化，能夠?qū)Σ煌せ铋撝导?xì)胞產(chǎn)生不同影響。

IFNγ不僅能夠增加腫瘤細(xì)胞Ⅰ類MHC分子表達(dá)水平，還會誘導(dǎo)腫瘤表達(dá)免疫抑制性配體（如PDL1），因此在臨床試驗(yàn)中的治療效果并不理想。工程化IFNγ變體取消了IFNγR2結(jié)合能力，單獨(dú)與IFNγR1結(jié)合形成新復(fù)合體，能夠只增加腫瘤細(xì)胞上Ⅰ類MHC分子的表達(dá)水平，增強(qiáng)了INFγ對多種腫瘤的治療潛力。

細(xì)胞類型選擇性激動劑

細(xì)胞因子多為全身性給藥，多類細(xì)胞因子的靶細(xì)胞類型多樣會導(dǎo)致多效性，常引起脫靶毒性和相反的免疫反應(yīng)。細(xì)胞類型選擇性激動劑是利用不同免疫細(xì)胞對相同細(xì)胞因子的敏感性不同，同樣通過改變細(xì)胞因子受體的結(jié)合以克服這種多效性。

一個(gè)名為STK-012的IL-2突變體能夠通過識別Treg上高表達(dá)的IL-2Rα而特異擴(kuò)增Treg細(xì)胞而對CD8+T細(xì)胞的作用降低，以及使發(fā)揮負(fù)反饋調(diào)節(jié)功能的SOCS1表達(dá)減少，目前已進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)（NCT05098132）。

增強(qiáng)IL-2細(xì)胞選擇性的另一個(gè)方式為使用anti-IL-2抗體來調(diào)節(jié)其與幾個(gè)受體亞基間的相互作用，“CD-25-mimobodies”能夠破壞IL-2與IL-2Rα的結(jié)合，將其以單肽形式結(jié)合到IL-2上得到的NARA1leukin，能夠使IL-2優(yōu)先激活IL-2Rαlow/βhigh的CD8+T和NK細(xì)胞，從而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。

而另一種融合細(xì)胞因子IL-2-JES6-1，它增加了對IL-2Rα的依賴性，選擇性擴(kuò)增Treg細(xì)胞，在小鼠結(jié)腸炎模型中表現(xiàn)出的治療效果。

IL-4能夠結(jié)合兩種受體復(fù)合物：Ⅰ型（IL-4Rα+γc組成），Ⅱ型（IL-4Rα+IL-13Rα1組成）。淋巴細(xì)胞主要表達(dá)γc，非造血細(xì)胞表達(dá)IL-13Rα1，骨髓細(xì)胞同時(shí)表達(dá)二者。根據(jù)不同受體復(fù)合物的表達(dá)將工程化細(xì)胞因子靶向特定細(xì)胞類型。

IL-10能夠抑制單核、巨噬細(xì)胞遞呈抗原和抑制炎癥因子的產(chǎn)生，但也同時(shí)具有驅(qū)動免疫刺激作用，可以促進(jìn)CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生IFNγ和顆粒酶B，而影響其在自身免疫性疾病中的治療效果。一種IL-10突變體10-DE對IL-10Rβ親和力下降，利用免疫細(xì)胞群中IL-10Rβ表達(dá)水平的自然差異，在T、B、NK細(xì)胞上充當(dāng)弱激動劑，而在單核、巨噬細(xì)胞上充當(dāng)完全激動劑，從而保留了抑制全身炎癥的能力，解決了IL-10的相反作用。

IL-12通過激活T、NK細(xì)胞中STAT4信號和INFγ的產(chǎn)生帶來雙重促炎反應(yīng)，這有利于增強(qiáng)抗病毒、抗腫瘤效果。但在腫瘤治療中，全身給藥會因激活NK細(xì)胞帶來嚴(yán)重的毒性，因此設(shè)計(jì)了工程化IL-12 3xAla，其與IL-12Rβ1結(jié)合能力降低，會優(yōu)先激活T細(xì)胞而對NK活性降低，帶來較低的全身毒性。

偏向激動劑 除靶細(xì)胞類型多樣外，多效性的另一個(gè)原因就是受體能夠激活不同的下游通路，偏向激動劑能夠選擇性激活受體復(fù)合物中的特定通路，使免疫細(xì)胞只產(chǎn)生治療所需反應(yīng)。

IL-22能夠作用于上皮細(xì)胞誘導(dǎo)STAT1、STAT3、STAT5的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，STAT3驅(qū)動組織保護(hù)和再生功能，而STAT1驅(qū)動促炎反應(yīng)。降低對IL-10Rβ親和力的突變體IL-22-B3保留了對STAT3的激活能力，減少對STAT1、STAT5的激活，從而在急性胰腺炎和腸道輻射損傷情況下加速組織修復(fù)，不再誘導(dǎo)局部或全身炎癥。

誘餌抗性激動劑 細(xì)胞因子類藥物的一個(gè)潛在限制因素是天然拮抗劑的存在，誘餌抗性激動劑能夠抵抗“誘惑”，專心結(jié)合治療所需受體，順利傳導(dǎo)免疫信號。

IL-18對NK、CD8+T細(xì)胞的刺激作用會被IL-18BP抑制，而IL-18BP在腫瘤細(xì)胞上表達(dá)升高。采用定向進(jìn)化生成的IL-18突變體（DR-18，或ST-067）只保留對IL-18R1的結(jié)合能力了，不再結(jié)合IL-18BP，從而促進(jìn)腫瘤治療效果，目前正在進(jìn)行Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)進(jìn)行安全性評估（NCT04787042）。  

小結(jié)

以上五類工程化細(xì)胞因子只是總體上的藥物開發(fā)思路，并非五種完全獨(dú)立的類型，在設(shè)計(jì)藥物時(shí)常有不同思路間的互相重疊、交叉。