1、融合蛋白概念
再生元融合蛋白的设计是在抗体的Fc两条链的末端通过Linker串联IL-2受体α,然后再串联IL-2蛋白分子。
这样的结构设计,使得末端IL-Rα和互补链的IL-2结合,此时IL-2被结合,不发挥生物学功能,正所谓Mask的掩蔽状态。
但由于IL-2R和IL-2的结合并非永恒的,因此还存在一种解离的状态,Unmask的非掩蔽状态,这种状态下,IL-2分子是有作用的。
这种融合蛋白在Mask⇌unMask之间动态转换,但是大部分时间是无功能的Mask状态,少部分时间是IL-2有功能的unMask状态。
基于上述原理,在非靶向的情况下NT-IL2Ra-IL2不激活STAT5,即此时IL-2无功能(因为unMask状态太短,细胞IL-2R无法捕捉暴露出来IL-2)。
当组装为PD1-IL2Ra-IL2时,PD1抗体和靶细胞表面的PD1分子结合,unMask状态的PD1-IL2Ra-IL2能够被细胞表面的IL-2R结合,从而执行IL-2的生物学功能。
这个设计的要点在于通过靶向性,以及通过IL2Ra的掩蔽降低了IL-2分子的毒性,即PD1靶向性降低IL2蛋白毒性的同时提升了IL2的有效靶向活性。不过,这种设计可能对IL-2的活性造成较大负面影响!
2、IL-2蛋白的设计
图2:IL2wt、IL2v-Fc的PBMC细胞亚型stat5激活实验
图2A-C,再生元做了2个融合蛋白,分别串联了两个不同的IL-2蛋白,一个是野生型IL2+Fc;一个是突变的IL2v+Fc,这里的IL2v是类似罗氏的IL2v分子。
图2E-F:动物荷瘤试验
研究者又在小鼠肿瘤模型上对两种蛋白进行测试(图E-F),结果非常令人惊奇,野生型IL-2的抑瘤效果非常明显,而突变型的IL-2对肿瘤的增殖几乎没有任何作用,这一数据也体现在了存活率上(图G)。
图2H-I:细胞激活的组织差异研究
基于动物试验的得结果,研究者探讨了两种IL-2激活正常淋巴细胞和肿瘤浸润淋巴细胞的能力,结果发现两种IL-2都能刺激CD8+细胞增殖,但是野生型IL-2可以刺激肿瘤特异的CD8+细胞,而突变IL-2则能力远远不够。
结果表明,偏向IL-2Rβ/γ的IL-2可导致 CD8+ T 细胞和 NK 细胞的全身扩增,但这些细胞不一定是肿瘤特异性的。因此,IL-2蛋白的设计非常重要,要能够有效刺激肿瘤反应性 T 细胞,并控制肿瘤生长。
这也可能是后续再生元选择野生型IL-2进行后续药物设计的重要原因之一!
3、融合蛋白的设计
图4、图5,是文献中的一系列的细胞实验,从图4通过不同细胞系对PD1-IL2Ra-IL2及其对照品的stat5活化、TNFα释放来判断分子对于T细胞的功能,到图5中动物模型中特异性CD8T细胞的活化与增殖。
这两个数据,非常明确的展现出分子的PD1靶向性与对CD8+T细胞明确效果。
图6(IL2-Fc、IL2v-Fc动物实验)
图6和图7是各种不同给药设计的动物实验,我这里把IL2、IL2v和PD-1-IL2Ra-IL2的动物实验放一起的原因是让各位能更加直观的看出PD1在这个分子中的重要性,在很多动物模型中PD-1-IL2Ra-IL2展现出了很好的抑瘤效果。但请注意这里的剂量存在一些对比之后才能察觉的魔鬼细节,比如B16F10、MC38两个细胞荷瘤的hPD-1鼠的剂量都不高。
那么为什么PD1那么重要呢?让我们来看看下面的图8。
再生元检测了各个区域的CD8+细胞中IL2Rα、与PD1表达,这里可以发现在肿瘤中CD8+T的PD1、IL2Rα表达均出现了比较高的表达,这种变化是他们认为的PD1抗体与IL2融合后会有更好效果的一种证据。
文章还将PD-1-IL2Ra-IL2与TCE、CAR-T分别联用,也做出了很不错的结果,请感兴趣的同学自行翻阅。
4、沧漠说药
本文还设计实验与PD1抗体、TCE、CAR-T联用,设想药物后续更广阔的用途。
这篇文章作为一个细胞因子融合药物研发的入门思路学习很不错,但在最后我要指出,药物研发一定要多看文献!
比如我仔细看完信达专利以后,对比图9中信达专利中的2149,再生元难道没有发现两者所采用动物模型几乎一致的情况下,超过十倍的最高剂量差距么?这是因为什么呢???
这是个巨大的魔鬼细节,信达的IL2α-PD1在进入临床变身IBI363的时候剂量到了3mg/kg,再生元这个东西动物模型只到1.5mg/kg,他们的临床剂量会是什么样呢,它的效果怎么样呢?这值得持续追踪。
在最后补上原文链接,建议各位有兴趣的可以多看看原文,学习其中实验设计细节,再对比罗氏和信达的专利,仔细揣摩不同IL2性能的细节。
原文DOI:org/10.1016/j.xcrm.2024.101747
5、敬请期待!