【佳作分享】哈佛大学Robert M.Nature论文：不可成药靶点新发现——PTPN2/PTPN1抑制剂口服药增强免疫治疗效果

学术 2023-11-27 09:41 上海

蛋白酪氨酸磷酸酶 PTPN2（也称为 TC-PTP）及其旁系同源物 PTPN1（也称为 PTP-1B）是多种细胞因子信号通路和 T 细胞受体（TCR）信号转导的负调节因子，因此是炎症的关键检查点。PTPN2 和 PTPN1 （PTPN2/N1）通过使 JAK 和 STAT 家族的成员去磷酸化来抑制炎症，将它们定位为通过干扰素（IFN）、白细胞介素-2 （IL-2）、IL-15 等信号传导的负调节因子。PTPN2/N1靶向治疗通过直接作用于肿瘤细胞并增加免疫细胞的抗肿瘤活性来参与双重抗癌机制。然而，磷酸酶是具有挑战性的药物靶点，其活性位点被认为是不可成药的。哈佛大学Broad研究所Robert Manguso团队的研究人员发现了一种口服生物利用度强效的 PTPN2 和 PTPN1 活性位点抑制剂——ABBV-CLS-484 （AC484），其可通过抑制 PTPN2/PTPN1，使 T 细胞和 NK 细胞变为更强大的肿瘤细胞杀手，也使得肿瘤细胞更易遭受攻击。该项研究工作近日发表在Nature期刊上（Nature, 2023, 622, 850–862）【1】。

PTPN2 和 PTPN1 具有高度同源的活性位点；因此，研究人员设计了通过基于结构的药物设计优化 PTPN2 和 PTPN1 相互作用的分子。其设计重点是优化类药物特性，包括低分子量、良好的sp³含量和低清除率。但是这些类似物表现出较差的细胞效力。后续对噻二唑二酮环和萘基侧链进行了优化，研究人员发现了A - 650。A - 650对PTPN2（IC₅₀值为3.9 nM）和PTPN1（IC₅₀值为2.8 nM）均具有较高效的生化抑制作用。但是其较差的理化特性阻碍了其作为候选药物的发展。

图1、PTPN2/N1活性位点抑制剂AC484的发现（a）PTPN2的结构，蓝色表示活性位点( p H范围为0 - 14 , p H < 7为酸性(红色))的碱性，p H > 7碱性(蓝色)；PH7为中性(白色)。（b）PTPN2蛋白中的AC484 (绿色)，颜色如a . （c）PTPN2活性位点中AC484的晶体结构。

随后，研究人员使核心部分的萘基饱和获得相应的氨基-四氢萘，并优化胺侧链，发现了AC484。PTPN2 蛋白与 AC484 的晶体结构证实了活性位点 Cys216 区域中几个关键相互作用的形成。相较于A - 650，AC484 则展现了出色的药物代谢动力学特性，有望成为用于口服给药的候选药物。

图2、PTPN2 / N1抑制剂A-650 和AC484的分子结构

值得注意的是，AC484在小鼠中也显示了剂量递增的暴露线性增加和良好的靶区覆盖。因此，口服AC484可有效达到体内强效药物水平。接下来，研究人员通过对比野生型小鼠和免疫缺陷小鼠的实验结果，发现 AC484 在体外剂量依赖性地增强了 IFNγ 驱动的肿瘤细胞生长停滞的效果，且效果可与 TPN2/N1 敲除的肿瘤细胞相媲美，抑制效果优于单一的 PTPN2 或 PTPN1 敲除。此外，研究人员发现AC484 增加了 PTPN2缺陷或PTPN1缺陷的T细胞中CD69的表达。这一结果表明，PTPN2和PTPN1在T细胞中具有冗余作用，双重抑制进一步增强了T细胞的活化。研究人员还对AC484 在人类免疫细胞中的影响进行了评估。通过使用 AC484 处理预先刺激的人类全血样本，并测量 SATA 蛋白的磷酸化水平以及免疫激活情况。发现AC484 处理剂量依赖性的增加了 STAT5 的磷酸化水平，并增加了 IFNγ 诱导的 STAT1 磷酸化和趋化因子 CXCL10 的产生、增强了人全血中的 T 细胞激活和功能。同时，AC484 增加了 TCR 刺激后 IFNγ 和 TNF 等细胞因子的产生，表明 AC484 通过抑制 PTPN2/N1，增强了人类免疫细胞功能。

图3、 AC484增加小鼠和人类肿瘤细胞对IFN γ的敏感性，并增强T细胞的体外活化和功能。

接下来，研究人员在4种肿瘤(包括黑色素瘤、胰腺癌和2种乳腺癌)的小鼠模型中比较了AC484和PD-1的疗效。在全部四种模型中，AC484对肿瘤的抑制作用都与PD-1相当或更好。特别是原本对PD-1耐药的两种乳L腺癌 (4T1和EMT-6) ，AC484也能产生明显的治疗效果。另外，在一种结直肠癌模型中，AC484和PD-1的联用进一步增加了疗效和小鼠的生存率。接着研究人员使用B16肺转移模型评估AC484对癌细胞转移的疗效。未治疗组和抗PD-1组的小鼠在第10天出现肺转移，而AC484组的小鼠没有出现肺转移，且生存率为100%。实验表明AC484治疗不仅增强了对已形成肿瘤的控制，而且还改善了对弥散性转移疾病的监测。

图4、（a）四种模型中，AC484都产生了与PD-1相当或更强的治疗效果（b）AC484与PD-1联用进一步提升治疗效果

进一步的研究发现，AC484治疗后，肿瘤中的CD8+T细胞和NK细胞数量明显增多，并能深入肿瘤内部。巨噬细胞、单核细胞等髓系细胞也会移向促炎表型，产生更多的促炎细胞因子，再次强化抗肿瘤免疫。而且，相比于PD-1治疗，AC484的治疗还减少了T细胞中Tox、tgav和tgav等衰竭相关基因的表达，并增加了117r、Sell、Lef1和Tcf7等记忆表型相关基因表达。AC484还可以解决T细胞衰竭这个免疫治疗中最大的难题。研究人员还探究了 AC484 通过口服给药的方式能否抑制 PTPN2/N1 达到治疗效果。结果表明，AC484 在多个癌症类型的小鼠模型中都表现出了显著的疗效，并且，经过 AC484 处理的 T 细胞即使在停药后，仍然保持了改善的效应功能和细胞毒性。

目前，Broad研究所的研究人员正在与AbbVie等其他团队的科学家合作，设计之后的临床试验，并计划探寻预测 AC484治疗效果的标志物。

小结：在本文中，研究人员介绍了一种新型的口服PTPN2 / N1活性位点抑制剂AC484。AC484处理增强了肿瘤细胞对IFN γ的敏感性，增强了T细胞和NK细胞的活化和效应功能。该药物在多种临床前模型中表现出良好的耐受性，并对联合抗 PD-1 治疗，包括对抗 PD-1 抗体耐药模型，具有显著的疗效。通过AC484，研究人员发现口服PTPN2 / N1系统抑制剂在多个临床前模型中，包括那些对PD - 1阻断耐药的模型中，是一种耐受性良好和有效的癌症免疫治疗。AC484是首个进入癌症免疫治疗临床评估的活性位点磷酸酶抑制剂，有望克服肿瘤免疫逃逸机制，提高免疫细胞的细胞毒性和持久性，为肿瘤免疫治疗领域提供新的治疗策略。

参考文献

【1】Baumgartner, C.K., Ebrahimi-Nik, H., Iracheta-Vellve, A. et al. The PTPN2/PTPN1 inhibitor ABBV-CLS-484 unleashes potent anti-tumour immunity. Nature 2023, 622 (7984), 850–862.

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUyMDc1MDA2OA==&mid=2247487569&idx=1&sn=6235b00a1d3ea4190565d698018d7aa8

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