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IL2細(xì)胞篩選模型

來(lái)源:南京科佰生物科技有限公司   2023年06月08日 17:26  
 

Background

 

白介素-2(IL-2)是一種由抗原刺激誘導(dǎo)的T細(xì)胞生長(zhǎng)因子,也是一種多效性細(xì)胞因子,在免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。作為一種細(xì)胞毒性T細(xì)胞和NK細(xì)胞的強(qiáng)效誘導(dǎo)劑,IL-2是最早被獲批用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和腎細(xì)胞癌癥的免疫治療藥物之一。不幸的是,IL-2免疫療法由于其體內(nèi)半衰期短和治療劑量下的嚴(yán)重毒性,因此獲批以后并未得到廣泛應(yīng)用。此外,IL-2還會(huì)通過(guò)與IL-2受體α(IL-2Ra)結(jié)合誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)增殖,這是由于IL-2Ra會(huì)優(yōu)先在Tregs上表達(dá),而Treg細(xì)胞的耗竭已被證明可以增強(qiáng)IL-2誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫,這表明Treg可能是IL-2介導(dǎo)的CTL擴(kuò)增的主要障礙。

 
 

IL2介紹

 

 

IL-2通過(guò)與各種類(lèi)型的IL-2受體結(jié)合而發(fā)揮刺激和調(diào)節(jié)功能,包括單體、二聚體和三聚體IL-2受體。某些T細(xì)胞,如Tregs,表達(dá)由CD25(IL-2Ra)、CD122(IL-2Rb)和CD132(常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈)亞基組成的高親和力異源三聚體受體。

 

相反,初始CD8 T細(xì)胞、CD4/CD8記憶性T細(xì)胞和NK細(xì)胞表達(dá)親和力較低的二聚體受體,該受體缺乏CD25亞基。不同類(lèi)型的IL-2受體與IL-2之間的親和力存在明顯的差異,當(dāng)CD25(IL-2Ra)、CD122(IL-2Rb)和CD132(常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈)形成完整的異源三聚體受體時(shí)其結(jié)合IL2的親和力最高,而CD122(IL-2Rb)和CD132(常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈)形成的二聚體受體,其親和則次之,大約只有三聚體的百分之一,而IL-2受體α亞基(IL-2RA)單獨(dú)存在時(shí),其親和力低,并且單獨(dú)的IL-2RA并不傳導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào),其中下游信號(hào)通路激活必需依賴β/γ亞基,α亞基的主要作用是促進(jìn)IL-2結(jié)合。(如下圖所示)

 

圖片2新.jpg

 

正是由于IL-2與其不同類(lèi)型受體親和力之間的差異,導(dǎo)致其在腫瘤治療中存在兩面性的作用,一方面IL-2可以通過(guò)結(jié)合βγ二亞基受體,激活效應(yīng)T細(xì)胞來(lái)達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的作用;另一方面IL-2也可以通過(guò)結(jié)合αβγ的三亞基受體,從而結(jié)合并激活其他的非效應(yīng)T細(xì)胞,如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等,這種結(jié)合是導(dǎo)致其對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生毒副作用以及不利于抗腫瘤的免疫抑制效應(yīng)的主要原因。

 

 


 

為了降低毒性和防止Treg細(xì)胞的靶向效應(yīng),一直以來(lái)人們都嘗試用各種方法改造IL-2, 絕大多數(shù)公司的思路都是降低IL-2與IL-2Rα的結(jié)合能力,以期降低其對(duì)非效應(yīng)T細(xì)胞的激活。盡管思路類(lèi)似,但所采取的技術(shù)路線則層出不窮:

 

 

例如通過(guò)在IL-2分子上添加多個(gè)聚乙二醇(PEG)分子修飾封閉其活性,這種修飾的IL-2在給患者注射后,在體內(nèi)PEG分子會(huì)逐漸脫落,形成有活性的2-PEG和1-PEG IL-2分子,并且PEG的位置恰好能阻斷受體的α鏈,使該藥物特異性結(jié)合β鏈,實(shí)現(xiàn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞增殖的同時(shí),不會(huì)干擾Tregs。同時(shí),PEG的修飾還有利于增加IL-2的半衰期,使其在體內(nèi)更長(zhǎng)效,這種策略的典型代表是Nectar的NKTR-214以及賽諾菲的THOR-707這兩款藥物。

 

志道生物開(kāi)發(fā)的LTC002,則通過(guò)在IL-2內(nèi)部引入額外的二硫鍵,使IL-2從結(jié)構(gòu)上更的穩(wěn)定同時(shí),還能形成屏障,使IL-2分子以盡可能小的改變達(dá)到破壞與α受體的結(jié)合平面,使突變分子無(wú)法與α受體結(jié)合,但是可以與β和γ受體亞基結(jié)合。

 

而Alkermes研發(fā)的一款藥物Nemvaleukin則采取將IL-2分子的C端融合了IL2Rα亞基的胞外區(qū)的策略,通過(guò)融合的IL-2Rα亞基胞外區(qū)與IL-2之間的結(jié)合,來(lái)達(dá)到阻斷其與高親和力的IL-2Rαβγ亞基結(jié)合,同時(shí)不影響與IL-2Rβγ亞基結(jié)合的目的,從而選擇性的激活效應(yīng)T細(xì)胞。

 

另一種被嘗試的策略則是將引入特定突變的IL-2并與識(shí)別腫瘤特異性抗原的抗體融合,通過(guò)識(shí)別腫瘤特異性抗原的抗體將IL-2突變體定位到腫瘤部位,偏向性的結(jié)合腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞表面IL-2Rβγ二聚體,從而激活微環(huán)境中的抗腫瘤免疫效果,羅氏開(kāi)發(fā)的RO6874281以及RG7813都是這種策略的產(chǎn)物。

 

除了將IL-2特異性的定位到腫瘤部位,也可以嘗試將IL-2特異性的靶向到特定的免疫細(xì)胞,如羅氏開(kāi)發(fā)的RG6279(RO7284755)是一款PD1抗體融合的IL-2突變體,它利用PD-1特異性的靶向T細(xì)胞,阻斷PD-1介導(dǎo)的免疫抑制的同時(shí)偏向性的激活T細(xì)胞,進(jìn)行腫瘤的殺傷;而Asher Biotherapeutics開(kāi)發(fā)的AB248則是一款靶向激活CD8陽(yáng)性T細(xì)胞的IL-2藥物,它的一部分能夠與細(xì)胞表面的IL-2受體相結(jié)合,而另一部分與CD8陽(yáng)性T細(xì)胞表面表達(dá)的特異性生物標(biāo)志物結(jié)合,只有當(dāng)這兩部分同時(shí)與細(xì)胞上的兩種不同分子相結(jié)合時(shí),才能夠起到激活細(xì)胞的效果。

 

而隨著近年來(lái)生物信息學(xué)和AI技術(shù)的飛速發(fā)展,人們也嘗試用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的方式來(lái)設(shè)計(jì)偏向性的IL-2藥物,2022年5月Biolojic Design公司宣布該公司開(kāi)發(fā)的AU-007啟動(dòng)臨床研究,這是一款I(lǐng)L-2抗體,也是一款進(jìn)入臨床的來(lái)自計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新抗體藥,這款通過(guò)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和體外進(jìn)化最終得到特定的IL-2抗體可以阻斷IL-2與CD25(即α亞基)的相互作用,從而使內(nèi)源性IL-2選擇性的誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞激活,而不影響其它非效應(yīng)T細(xì)胞。

 

IL2細(xì)胞篩選模型

 

為了幫助各種改造的偏向性的IL-2藥物的開(kāi)發(fā),我們分別開(kāi)發(fā)了IL-2受體αβγ的三亞基以及βγ的亞基報(bào)告基因細(xì)胞篩選模型,經(jīng)測(cè)試,具有天然序列的IL-2在這兩種不同受體類(lèi)型的報(bào)告基因模型上均可測(cè)出活性,并且可以很好的區(qū)分不同受體間的親和力高低(活性差異接近100倍,EC50值:0.16 vs 9.56 nM), 符合真實(shí)體內(nèi)生理狀態(tài)下IL-2 與不同受體間的親和力預(yù)期差異,表明該細(xì)胞模型適合用于IL-2藥物的活性以及不同受體間選擇性的測(cè)定。

 

hIL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cell CBP74170 

 

CBP74170.jpg

 

Figure 2. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hlL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cells (C9).

 

CBP74192 hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132) Reporter Cell

 

CBP74192-3.jpg

Figure 3. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132)Reporter Cells (C26).

 

 

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