1、患有多发性硬化或类风湿性关节炎的女性,妊娠期间复发率下降,产后逐渐恢复到妊娠前水平;2、在恶性肿瘤(如副肿瘤性皮肌炎、副肿瘤性天疱疮和副肿瘤性Lambert-Eaton肌无力综合征)引发的自身抗体介导的疾病患者中,自身免疫表现在手术切除或治疗潜在恶性肿瘤后得到改善并经常消退;3、自体造血干细胞移植(aHSCT)在一些疾病中的应用提示了实现长期疾病控制的潜力,包括多发性硬化、系统性硬化和难治性狼疮;4、器官移植领域的临床进展提示了长期免疫耐受的可能性。最近深耕免疫系统疾病多年的BMS的科学家们提出了一个三步治疗学说框架:即控制炎症、重启免疫系统、恢复稳态和组织修复,发表于顶刊Nature Reviews Drug Discovery:如下图所示,从目前已经获批的靶点来看,主要是靶向细胞因子(TNF、IL-17、IL-23),补体通路(C3、C5、B因子),以及下游的一些调节因子(JAK、TYK2),B细胞清除策略(CD20单抗)等,或多或少可以达到选择性的控制疾病的目的,但是一旦停药之后很容易面临反弹的问题(比如利妥昔单抗)。但机会仍旧是存在,临床上具有差异化的产品需要对于致病细胞亚群的深刻认知,比如结合人类遗传学证据可以尽可能的做到理性设计,开发联合疗法的协同性逻辑需要有明确的生物学意义。图1:自免疾病控制第一步,控制炎症
以TYK2靶标发现的故事为例,过去IL-17和IL-23通路的抑制可以有明确的临床效果,围绕其上下游去寻找靶标也是非常合乎逻辑,TYK2这个靶点被认为是一个相对更加安全的靶标,其位于1型干扰素和IL-23通路的下游,人类遗传学证据表明TYK2纯合子基因缺失会导致免疫缺陷疾病。但是有趣的是,一个共同的编码的等位基因(P1104A)发生loss-of-function突变后,可以减弱TYK2的功能并且可以保护人体,使得更加不容易得类风湿性关节炎、SLE、IBD等自免疾病。虽然个别患者更容易受到一些感染疾病的侵害,但总体人群并没有显示广泛的感染和负面健康问题。那么疗效足够强的情况下,该靶点还是具有成为一个重磅靶点的潜力。确实,TYK2抑制剂deucravacitinib显示在中重度的斑块型银屑病患者中展示了很好的疗效,并且被FDA批准,最近deucravacitinib又在银屑病性关节炎和SLE患者中展示了很不错的2期临床结果。除了抑制细胞因子和其下游通路以外,T细胞生物学的进步也让新靶标发现成为可能。比如CD40和其配体CD40L,主要作用是激活B细胞信号通路,调控B细胞亚型分化以及生发中心的形成。CD40基因的多态性也与类类风湿性关节炎、SLE和Graves病的发生有关联,早期一项CD40抗体临床实验失败原因是导致血栓的发生,主要是由于血小板会代偿性的上调CD40L,主要是这些抗体binding pockets设计存在缺陷,会与CD32a发生结合所导致,Fc沉默后的一些CD40和CD40L抗体仍处于SLE和Graves‘病的临床研究中。一种叫做家族性地中海热的自免单基因遗传病,导致人们发现了炎症小体的存在(inflammasomes),细胞焦亡和IL-1β信号通路的激活是这类疾病的驱动因素,人们也积极在拓展其在一些更广泛的自免人群中的治疗策略。NLR家族caspase募集结构域含蛋白(NLRC4)的基因发生了gain-of-function突变后,儿童阶段就表现出小肠结肠炎和巨噬细胞活化综合征。NLRC4基因发生突变后,还伴有IL-18的异常激活,抑制了IL-18会对疾病有所控制,但抑制IL-1β或者其他的细胞因子并不会产生效果。另外NLRC4基因突变,叠加IL-18的升高也与IBD的疾病发生有关联,所以调控NLRC4和IL-18等细胞焦亡通路也是一个治疗IBD的潜在策略。虽然补体被认为是先天性免疫的重要一环,对于清除致病细菌是至关重要的,但最近很多研究证明补体在免疫监、组织稳态、调控适应性免疫等几个方面都发挥了重要作用,其异常容易导致非常严重的炎症激活以及系统损伤,靶向C3和C5的药物(eculizumab,pegcetacoplan)已经被批准治疗阵发性夜间血红蛋白尿以及非典型溶血性尿毒综合征。经典通路的补体相关的基因缺陷的人群更容易诱发奈瑟氏菌的感染,更加说明了补体通路的广泛调控作用。选择性的抑制补体通路也是一个不错的策略,Iptacopan是一种口服特异性替代补体途径因子B抑制剂,能高效抑制补体替代通路中因子B,已经被批准治疗阵发性夜间血红蛋白尿,基于一项在518名成人原发性IgAN患者的3期积极结果,FDA已接受iptacopan用于治疗IgA肾病的监管申请,并授予优先审评资格。首先是靶向精准的人群。虽然第一步仅仅是将控制炎症作为一个主要目标,也不是所有人群都能够获益。就像肿瘤一样,自免疾病也存在大量的异质性的Biology问题尚待解决。未来很有可能会出现一些Biomarker来实现精准的人群分类,COPD人群是一类典型的异质性的患者,体内嗜酸性粒细胞计数增多是一项对于2型炎症人群的疾病进展的标志物,IL-4ɑ抑制剂对于这些中重度的COPD和哮喘患者中效果更优。目前获批的哮喘适应症也是在这类人群中来进行使用,COPD患者也正在进行推动获批。实验室中发现了很多有趣的血液标志物,其中一个是大热的TL1A抗体在IBD适应症上的开发,药企正在通过分析基因多态性来推动精准的人群划分。先天性免疫系统异常对于很多自免病来说是一个很重要的驱动因素,比如1型干扰素通路(sGAS-STING)上下游分子被抑制的情况下,或许有助于某些2′,3′-cyclic GMP–AMP表达升高的SLE病人的治疗。整体来说,通过基因筛查、数字化Biomarker、成像手段也可以提升现有疗法的准确性。其次是理性化的联合用药指导。对于银屑病人群来说,抑制IL-17和IL-23的通路可以产生极好的治疗效果,并且可以保持免疫系统的功能。但对于IBD疾病来说,还存在大量未满足的需求,现有药物疗效还有待于进一步加强,多组学分析是目前很好的一种很好的工具,在人体临床实验和小鼠肠炎模型中,人们发现抗TNF和IL-23疗法联合具有很好的效果。因此利用“因果生物学”可以使得各种已经获批疗法的联合治疗更具说服力。人类免疫系统的一个典型特点是可以产生对于重复暴露抗原产生保护效果,即所谓的免疫记忆功能。中枢和外周的免疫耐受机制一旦被打破之后,将会产生一种可怕的后果,比如可以引发人体免疫系统对于自身的抗原的攻击,所以调动和诱导正常的免疫记忆的功能是可以保持长期的疗效的基础。药物研发角度来说,操纵免疫记忆功能是一种重启免疫系统的策略,这里面最重要的一群细胞是B细胞和T细胞,互相功能之间存在重叠,但又各司其职。图2:第二步,重置免疫系统
自免疾病本身是一种遗传因素和环境因素共同导致的异常疾病,比如有些自免疾病的根源是由于“自身抗原免疫耐受”的丢失所导致(比如多发性硬化疾病中的myelin抗原已经被印证是一类主要致病因素),一旦被确认了真正的抗原成分,就可以针对期开发一些疾病的治疗手段。另外一个关键着眼点是针对机体的先天性免疫通路和适应性免疫通路信号轴交汇处。对于系统性红斑狼疮病人来说,先天性免疫系统在这中间起到了重要作用,坏死细胞的代谢产物、自身抗体抗原复合物等会释放压力信号,导致Toll-like-receptors(TLRs)信号通路以及cGAS通路的异常激活,因此浆细胞样树突状细胞会释放1型干扰素,从而激活B细胞和T细胞。疾病真正在发展之前,人类的遗传学数据就可见端倪,SLE患者群体中就存在某些免疫缺陷的高危易患病的人群,比如细胞清除基因(DNASE1L3)、核酸感受器基因(TREX1 IFIH1)、免疫复合物感受器(FCGR2A、FCGR2B)、1型干扰素激活的细胞内信号分子(IRF5、TNFAIP3)的人群,更加容易得某些自免病。模式识别受体的异常激活也是诱发炎性肠病(IBD)炎症通路的主要因素之一,主要是由于IL-1β、IL-18的激活所导致。因此,对于NLR家族caspase募集结构域含蛋白(NLRC4)和IL-18通路上的一些靶点来说,治疗IBD是存在大量的遗传学证据的,也给制药带来一些信心。另外围绕整个机制方面,针对某类细胞群体的干预也是一个重要策略,IBD和SLE人群中某些T细胞亚群的功能异常以及T细胞分泌的细胞因子异常是主要表现,这个理论也已经间接被IL-12/23抑制剂和人类遗传学证据所证明(IL2RA、PTPN22、STAT4、TNFSF4等风险突变)。针对B细胞和其分泌的抗体异常在很多具有特定biomarker的SLE和类风湿性关节炎人群中是一个重要干预策略(双链DNA抗体阳性),因为anti-BAFF抗体目前已经在一些人群中展示出来了很好的疗效(BAFF、BANK1以及BLK突变患者),但是针对B细胞靶标的BTK抑制剂对于泛SLE人群来说目前没有获得足够好的临床效果。其中一个可能的原因是,B细胞异常和其通路存在异常的自免疾病仅对于某些亚群患者来说是一个驱动因素。另一个更重要的原因是,现有的小分子抑制剂对于B细胞的清除程度是不够的,尤其是免疫重置的目标需要达到免疫记忆性B细胞的完全清除是比较具有挑战的。更有可能,对于SLE来说,B细胞的异常只是其中的一个问题,需要综合的手段达到最终治愈的目的。对于类风湿性关节炎患者来说,瓜氨酸化似乎是一个重要的致病因素,瓜氨酸多肽会引起自身抗原抗体复合物形成,是一个RA患者疾病病理特点,针对肽酰基精氨酸脱亚氨酶4(PAD4)的自身抗体已经在很多病人中被发现是一个潜在的标志物,可能是由于自身反应性的B细胞谱系所分泌,主要还是在生发中心、外周血和骨髓里面存在的一些记忆性B细胞和长期存活的浆细胞。
(1)靶向B细胞策略
免疫记忆形成中扮演主要作用的细胞是长期存活的浆细胞。抗原暴露情况下,B细胞的免疫应答主要方式是分泌一些抗体来消除这些抗原,但是并非所有B细胞都会形成长久存在的浆细胞。
比如一旦感染了腮腺炎病毒或者接种过疫苗之后,人体长期可以产生IgG抗体(长达20年),但40%感染过轻中度的COVID-19的人通常不再被检测到抗体的存在,因此针对体液免疫中的抗体分泌的来源进行药物发现也是一个可能的策略。B细胞的激活和分化途径较为复杂,B细胞的清除策略早在CD20抗体治疗自免疾病中就被提出,虽然没有在广大的SLE人群的正式临床实验中被证明有效,但利妥昔单抗一直是off-label在SLE人群中使用。其他的针对CD20抗体Ocrelizumab、Obinutuzumab以及Ofatumumab等尚处于SLE的临床研究,其中Ocrelizumab和Ofatumumab已经被获批治疗多发性硬化症,虽然在一项狼疮性肾炎的临床实验中,Ocrelizumab使用超过32周时有可能会引发个别严重感染,靶向CD19和CD22的B细胞清除策略目前都没有达到SLE的主要终点(不排除个别会在某些细分人群中有效)。虽然CD19表达谱相对更加广泛,但是抗体仅仅只能够对血液中的B细胞进行清除,对于淋巴组织内的B细胞无法触及,另外还有很多双特异性抗体疗法也仍在早期临床阶段。
图3:不同阶段的B细胞表达标志物
值得关注的是,最近靶向CD19的Car-T疗法在复发性的SLE患者身上展示了令业界兴奋的效果,患者可停止使用激素,并且自身抗体水平有了明显下降。研究人员发现患者体内B细胞表型发生了根本性的改变,真正实现了免疫重置。如下图所示,目前Car-T疗法在SLE、多发性硬化症、IPF、重症肌无力等都展示了非常不错的治疗效果,大多数都没有发生严重的3级及以上的不良反应、ICANS问题等,实现了相对长期的疾病控制效果。目前临床上用于治疗系统性红斑狼疮的药物主要包括糖皮质激素(泼尼松、氢化可的松、倍他米松)、免疫抑制剂(环磷酰胺)、抗疟药(羟氯喹)及生物制剂等。这些药物常常伴有不良反应,特别是临床常用的糖皮质激素长期使用对人体危害很大,如果可以摆脱使用激素,那对于患者来说是很愿意进行尝试的,疗效确定情况下,这类疗法会具有突出的商业价值。对于这类新的Modality来说,长期监控其在患者体内的风险获益比也是非常重要的,比如在难治性的多发性硬化症患者的抑郁、癫痫症状如果得到改善,很多危及生命的自免疾病如果能够起到根除效果,那也是非常大的临床获益。图4:B细胞靶向的Car-T疗法在自免疾病中的最新进展
影响免疫重置的关键因素是靶点的选择、以及是否可以在靶病灶部位发挥清除作用这两个因素。CD19和CD20具有不同的表达谱,对于不同的自免疾病来说会有区别。一些Car-T疗法的研究充分证明,对于SLE和重症肌无力患者来说,产生自身抗体的细胞主要是CD19+的B细胞,并非长期存在的浆细胞(CD19表达阴性)。
调控B细胞的存活/发育信号轴中的关键因子也是一种不错的策略,BAFF(B-cell-activating factor of the TNF family)通路发挥作用是BAFF与其受体BAFF-R,TACI和BCMA相互作用,靶向BAFF的贝利尤单抗已经被获批使用SLE和狼疮性肾炎,目前还有若干新适应症在开发过程中(由自身抗体所驱动的一些自免疾病)。在一项2期研究发现belimumab治疗干燥综合征具有初步令人鼓舞的效果。
(2)靶向浆细胞策略
基于目前B细胞清除策略积累越来越多的临床证据,比如CD20单抗和BTK抑制剂在SLE病人中未达到主要终点,有人提出靶向浆细胞也是一个潜在靶点,虽然没有科学研究能够非常清楚的阐明BCMA的ligands APRIL和BAFF这两大B细胞存活通路在浆细胞中的具体作用,但是TACI–Fc融合蛋白泰它西普在SLE的2期临床中展示了优异结果,为该理论提供了一定的支撑。
趋化因子CXCL12和其受体CXCR4主要介导了浆细胞在骨髓中的迁移、存活定植。有研究发现,CXCR4抑制剂plerixafor能够对于小鼠体内长期存活的浆细胞产生抑制作用,也是一种提高疗效的潜在手段。多发性骨髓瘤主要是一类浆细胞异常的疾病,蛋白酶体抑制剂硼替佐米可以通过诱发蛋白质错误折叠对浆细胞的杀伤,有趣的是,在一些自免疾病中,硼替佐米可以实现对血液和骨髓中的浆细胞的清除从而缓解疾病进展。CD38单抗Daratumumab对于CD38特异性的浆细胞可以进行清除,有临床研究发现,对于难治性的SLE病人来说,也能够实现立刻缓解(自身抗体清除),但是停药后的反弹作用非常明显。同时也有一些BCMA靶向的Car-T疗法在研,但是CD19是一个相对更加广谱的靶标,效果也已经被证明更加明确。对于BCMA/CD19双靶点Car-T疗法来说,需要评估具体临床获益是否能够更加确定,因为BCMA的引入可能会导致过度的浆细胞清除,从而会引发人体已经接种的疫苗效果的丢失,长期的安全性问题值得担忧。
(3)靶向自身反应性B细胞策略
如果可以做到精准清除自身反应性B细胞,将会是免疫重置一个最重要的目标之一。理论上,可以设计一个bait分子去识别表达自身抗体的B细胞表面共有的BCR区域,即所谓的嵌合了自身抗体的受体的工程化T细胞(CAAR-T)。目前有一个临床前研究的概念验证,研究人员设计了一种工程化的T细胞,装载了靶向DSG3的CAAR结构域,去精准识别自身反应性B细胞克隆(Dsg3阳性),在寻常型天疱疮小鼠动物模型中展示了初步疗效,目前已经进入临床研究。基于MuSK抗原设计的CAAR-T疗法也有人在临床前进行探索治疗肌肉特异性酪氨酸激酶重症肌无力,MuSK-CAAR包含了完整的MuSK胞外域,将其与CD137-CD3ζ共刺激和激活结构域连接起来,MuSK CAART因为携带了不同的MuSK胞外结构域(Ig1/Ig2/Ig3/Fz),因此可以特异性识别并杀伤产生四种不同MuSK抗体的B细胞。
治疗自免疾病的ADC疗法也在起步研究阶段。有研究者发现,自身抗原的抗体偶联地塞米松之后,小鼠EAE模型中展示了不错的疗效,但机制研究尚不充分,仍需进行更多探索。
客观来说,目前真正展现了免疫重置的可能性的、人体研究最为充分的还是基于CD19的Car-T疗法,病人体内的BCR测序数据也充分支持了这个观点。
图5:几种不同的Car-T疗法治疗自免疾病策略的优势和挑战
T细胞在很多疾病中都发挥了重要作用。T细胞来源于骨髓中的淋巴样祖细胞,在胸腺中分化、发育、成熟(经历TCR基因重排、阳性选择和阴性选择等复杂过程),naïve T细胞在胸腺中接触APC细胞的时候就暴露在外界抗原中,经历过这个过程之后,遇到抗原会发挥扩增和杀伤作用的基础是形成记忆性T细胞亚群,驻留于特定组织中(TRM cells),有些是在外周(一类CD4+ 记忆性T细胞)。类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、乳糜泻等自免疾病的某些人群中,外周记忆性T细胞在这类疾病进展中发挥一定的放大的作用,这类T细胞遇到抗原之后激活,通过促进B细胞存活和增殖来发挥调控作用。对于银屑病、白癜风、IBD等疾病,组织中的TRM cells激活还需要一个额外的条件,即某些细胞因子的存在,即记忆性T细胞的激活是一个必要条件而非充分条件,类风湿性关节炎患者的复发过程中,组织特定的细胞因子微环境也会促使加剧,尤其是骨关节腔内的T细胞也会发挥重要作用。因此以上科学研究证实了为何现有疗法容易复发的问题。白癜风是一类黑素细胞受到免疫系统攻击而导致的自免疾病,JAK抑制剂或者一些透皮制剂短期内可以缓解症状,但其无法清除组织中驻留的记忆性T细胞,长期缓解需要对组织内长期存在的这类细胞起到干预效果才可以实现。对于IBD和白癜风等疾病,记忆性T细胞清除策略是比较合适的。CD2靶向制剂alefacept是一个LFA3-IgG的融合蛋白,2003年被FDA批准治疗银屑病,CD2在T细胞中是一类共刺激信号,尤其是在一些记忆性T细胞中存在高表达,alefacept可以选择性的清除这类T细胞,而对整体T细胞影响甚微。有趣的是,很多银屑病病人能够长时间保持疾病缓解,但2011年该药物由于市场竞争加剧的原因撤市。Mogamulizumab是一个CCR4靶向制剂主要目的是清除Treg细胞,已经被证明也可以消除TRM 细胞。其他一些记忆性T细胞表面标志物主要是CD103(经常与β7形成复合物),可以与内皮细胞上的黏附因子结合,在组织中长期驻留,靶向制剂可以用来治疗抗移植物宿主病,但这些方法都没有很好的选择性,这几个分子在很多不同类型的T细胞上均有表达,限制了这类策略更多的应用。记忆性T细胞清除之后,可能也会带来一些安全性问题,比如IL-7ɑ受体靶向制剂在临床上观察到了很多病人体内的EB病毒出现了激活,有些疫苗也失去了保护效力。因此清除抗原特异性T细胞或许是一个更优的策略。B细胞识别抗原是比较直接的binding,但T细胞发挥识别作用是极其复杂的,T细胞只能识别被MHC复合物结合的多肽序列,所以治疗效果都会受到MHC基因型多态性的影响。很多T细胞在胸腺中的表型接近于naïve的状态,主要原因是T细胞进入了静息状态,关闭了T细胞互相之间的反应。最近的研究表明,Naïve T的静息状态的功能主要是由VISTA(V-type immunoglobulin domain-containing suppressor of T cell activation)来调节,激动作用可以耗竭部分T细胞和实现免疫耐受的效果。除了TCR通路以外,免疫检查点很早就被用来开发自免疾病,有2款CTLA-4的融合蛋白已经在临床使用中,Abatacept获批用于类风湿性关节炎、银屑病性关节炎以及多关节幼年特发性关节炎。Belatacept也被获批用于肾移植后的抗排斥反应。自免疾病治愈的目标是实现长期免疫耐受,这中间发挥主要驱动作用的一群细胞就是Treg细胞。这类细胞上最主要标志物是FOXP蛋白,人类FOXP基因如果有先天性的突变就会患有免疫系统异常疾病(多发内分泌病、肠道病、IPEX综合征)。Treg细胞治疗也是一个早期研究的活跃领域,有人在小鼠上做了初步的概念验证,并且进展最快的Treg疗法被推进到了临床阶段,主要是用于预防GVHD,展示了令人鼓舞的初步效果。IL-2通路是所有类型T细胞存活的主要信号轴,高剂量的IL-2已经被证明可以治疗黑色素瘤和肾透明细胞癌。Treg细胞由于IL-2Rɑ亚基表达量显著更高,在低浓度IL-2刺激下会优先获得扩增,在一些临床研究中,低浓度IL-2也被开发用于SLE和GVHD的治疗,但半衰期问题一直没有被很好的解决,一种长效化的IL-2/CD25融合蛋白最近刚进入了临床研究。很多新的疗法正在试图选择性的提高Treg细胞上的IL-2Rɑ激动效果,开发各类IL-2变体,降低对IL-2Rβ的作用。但是目前临床效果都没有达到非常好的,可能原因是偏向性的激活并不算真正实现了选择性,有一类未知的细胞亚群同样会获得增殖。所以Treg细胞对于控制炎症并没有适合的依据,IL-2激动剂并不是初治人群的一线治疗方案,最佳应用场景应该是在前面两种策略使用之后,用于恢复稳态和组织修复。其他针对Treg细胞的在研靶点包括TNFR2激动剂,TNF是一类非常重要的细胞因子,两个受体TNFR2和TNFR1,后者主要发挥了促炎作用,而TNFR2主要是抗炎作用。虽然取得了初步不错的结果,但是由于TNFR2表达在不同的细胞亚群中,选择性的靶向效果有待进一步临床数据的证实。其他一些特异性表达在Treg细胞上的分子正在被研究和开发相应的药物治疗手段,比如ST2,未来将会出现更多的突破。Treg细胞疗法实现扩增之后,理论上也可进行人体输注来达到免疫稳态的恢复。但现有证据多数停留在临床前,人体的有效性仍存疑。同时有人对比了单克隆和多克隆的Treg细胞,即采用抗原特异性的APC细胞刺激之后是否有可能是实现更加精准的调控也有待进一步研究。总体来说,Treg细胞疗法停留在极早期的阶段,受限于技术方面的原因,目前还没有取得很大突破(细胞持久性和扩增水平),但也是研究热点之一。皮肤和肠道粘膜系统这一类上皮组织中,很重要的一个部分是屏障的维持和修复。丝聚蛋白基因发生突变之后,人体更容易产生特应性皮炎、哮喘和食物过敏;SPINK5基因发生了loss-of-function突变之后,其编码的一类蛋白LEKTI的抑制蛋白酶活性的功能丢失,会引起激肽释放酶KLK蛋白活性增加,引起皮肤脱屑失调与罕见的Netherton综合征。在IBD病人中,同样存在很多风险基因突变(PTGER4, ERRFI1以及HNF4A),都是打破了免疫耐受机制。上皮组织的粘膜稳态主要关键调控因子或许是治疗IBD的一个较好的策略。除了上皮免疫系统以外,过度激活的stromal细胞在IBD疾病中发挥了重要病理放大作用,Crohn’s病属于一类由纤维化所诱导驱动的疾病,需要手术切除纤维块,所以很多纤维化的靶点也正在被开发治疗Crohn’s病。图6:第三步,稳态恢复和组织修复