自2014年以來(lái)，阻斷PD-1和CTLA-4信號(hào)的檢查點(diǎn)抑制劑掀起了癌癥免疫治療熱潮。然而，事實(shí)上，在幾十年前，細(xì)胞因子IL-2也曾帶來(lái)過(guò)這種趨勢(shì)。

1984年，1名患有轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的33歲女性在接受了IL-2治療后，癌癥消失了，且再也沒(méi)有回來(lái)。之所以采用IL-2進(jìn)行治療，最初是認(rèn)為該細(xì)胞因子能夠驅(qū)動(dòng)效應(yīng)T細(xì)胞的擴(kuò)增。

FDA于1992年批準(zhǔn)了Chiron Corporation公司名為阿地白介素（aldesleukin）的重組IL-2上市，用于治療轉(zhuǎn)移性腎癌；1998年，該藥又被批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤。

除了Chiron Corporation，很多其它藥物開(kāi)發(fā)商也加入了研發(fā)基于IL-2的抗癌療法的隊(duì)伍，但是獲得積極結(jié)果的不多。IL-2療法必須以很高的劑量才能產(chǎn)生效果，且毒性很強(qiáng)，會(huì)引發(fā)致命的血管泄漏綜合征和其它副作用。

之后，有研究發(fā)現(xiàn)，IL-2其實(shí)具有雙重活性。以高劑量使用時(shí)，它不僅能夠促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞的增殖，驅(qū)動(dòng)抗癌活性，也會(huì)控制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）的生長(zhǎng)，這種免疫抑制性細(xì)胞對(duì)于幫助免疫系統(tǒng)識(shí)別宿主細(xì)胞而不對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生免疫攻擊至關(guān)重要。

最近，IL-2領(lǐng)域煥發(fā)出新的希望，因?yàn)椋茖W(xué)家們找到了使IL-2療法更安全、更有效的方法。很多制藥巨頭再度攜重金入場(chǎng)，比如BMS和賽諾菲都簽署了超過(guò)10億美元的協(xié)議，以獲得聚乙二醇化 IL-2（pegylated IL-2）藥物。默沙東也就同樣的項(xiàng)目達(dá)成了合作，羅氏雖然經(jīng)歷了很多挫折，但是仍在堅(jiān)持IL-2療法的研發(fā)。除了巨頭再次入場(chǎng)，許多生物技術(shù)公司的候選產(chǎn)品進(jìn)入或逼近臨床，一些新公司（如Xilio Therapeutics，上周剛剛完成9500萬(wàn)美元C輪融資）也在積極布局IL-2療法，這些現(xiàn)象都體現(xiàn)了IL-2療法研發(fā)回潮。

表1 部分IL-2癌癥免疫療法候選產(chǎn)品

來(lái)源：Nature Reviews Drug Discovery

IL-2療法研發(fā)為何會(huì)“復(fù)興”？新的技術(shù)工具的發(fā)展和應(yīng)用可能是原因之一。賽諾菲和Synthorx的聚乙二醇化（PEG化）生物制劑SAR444245使用非天然氨基酸來(lái)改善IL-2的治療效果。羅氏公司專注于開(kāi)發(fā)細(xì)胞因子-抗體融合候選產(chǎn)品。其他公司也在想辦法降低IL-2療法的風(fēng)險(xiǎn)，比如開(kāi)發(fā)條件激活藥物（只有在腫瘤環(huán)境下才能激活）或利用mRNA技術(shù)開(kāi)發(fā)mRNA療法（如BioNTech公司的BNT151 、BNT153 ）。

“天然的細(xì)胞因子似乎不能直接成為好的藥物，但結(jié)合工程設(shè)計(jì)，可能會(huì)為開(kāi)發(fā)療效更強(qiáng)、安全性更高的工程化細(xì)胞因子打開(kāi)大門。”斯坦福大學(xué)的分子生物學(xué)家Chris Garcia說(shuō)道。

Chris Garcia的團(tuán)隊(duì)2005年在Science雜志上報(bào)道了IL-2受體復(fù)合體的完整結(jié)構(gòu)。2019年，他創(chuàng)辦了Synthekine，一家致力于開(kāi)發(fā)選擇性IL-2療法的公司。

一、五花八門的工程化IL-2

將IL-2轉(zhuǎn)化為抗癌療法的核心挑戰(zhàn)之一是細(xì)胞特異性：既然IL-2能夠促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞這兩類細(xì)胞的增殖，那么，是否有可能優(yōu)先激活其中一種T細(xì)胞群呢?

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，近十多年來(lái)，科學(xué)家們一直在研究IL-2受體的結(jié)構(gòu)。一些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞主要表達(dá)一種由α鏈(CD25)、β鏈(CD122)和γ鏈(CD132)組成的三聚體IL-2受體。相比之下，Na?ve T細(xì)胞和NK細(xì)胞表達(dá)的是二聚體受體，只包括β鏈和γ鏈。值得注意的是，三聚體受體對(duì)IL-2的親和力大約比二聚體受體高100倍，這就是為什么在治療癌癥時(shí)IL-2必須使用如此高的劑量來(lái)激活T細(xì)胞上的二聚體受體。

基于這些發(fā)現(xiàn)，藥物開(kāi)發(fā)人員想知道，如果改造IL-2使其不能結(jié)合α鏈，而是優(yōu)先結(jié)合二聚體受體，會(huì)發(fā)生什么呢？

Garcia 在2012年發(fā)表于Nature上的一篇論文中描述了一款I(lǐng)L-2 ‘superkine’突變體，該突變體增強(qiáng)了對(duì)IL-2受體β鏈的親和力。在激活的T細(xì)胞上，IL-2信號(hào)傳導(dǎo)通過(guò)一個(gè)由IL-2、 IL-2Rα、IL-2Rβ和IL-2Rγ組成的四級(jí)“高親和力”受體復(fù)合物實(shí)現(xiàn)。Na?ve T細(xì)胞僅表達(dá)低密度的IL-2Rβ和IL-2Rγ，因此對(duì)IL-2相對(duì)不敏感，但I(xiàn)L-2Rα表達(dá)后，對(duì)IL-2的敏感性會(huì)增強(qiáng)。IL-2Rα可捕獲細(xì)胞因子，并將其呈遞給IL-2Rβ和IL-2Rγ。Garcia團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的IL-2'superkine'（也被稱為super-2）因增強(qiáng)了對(duì)IL-2Rβ的結(jié)合親和力，消除了IL-2對(duì)IL-2Rα表達(dá)的依賴。研究顯示，與IL-2相比，IL-2 'superkine'誘導(dǎo)了更強(qiáng)的細(xì)胞毒性T細(xì)胞擴(kuò)增，改善了體內(nèi)抗腫瘤反應(yīng)，此外，相對(duì)應(yīng)的，IL-2 'superkine'誘導(dǎo)了更低水平的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞擴(kuò)增。Garcia將這項(xiàng)工作授權(quán)給了Medicenna公司，該公司現(xiàn)在正準(zhǔn)備將一個(gè)候選產(chǎn)品送入臨床。

Nektar和BMS正在開(kāi)發(fā)偏向βγ鏈的IL-2，其主要候選產(chǎn)品為bempegaldesleukin。Bempegaldesleukin由阿地白介素（aldesleukin）平均融合到6個(gè)可釋放的PEG基團(tuán)上組成。PEG基團(tuán)加入到IL-2中，部分是為了增加細(xì)胞因子的半衰期，產(chǎn)生一個(gè)pro-drug池。除了這一作用，Nektar還發(fā)現(xiàn)，在IL-2中IL-2Rα結(jié)合位點(diǎn)附近的賴氨酸殘基上聚集PEG基團(tuán)能夠阻止IL-2與受體三聚體的相互作用。該公司在2016年報(bào)告稱，即便當(dāng)bempegaldesleukin被水解到只有一個(gè)PEG基團(tuán)附著，它也還是優(yōu)先驅(qū)動(dòng)效應(yīng)T細(xì)胞的增殖，而不是調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。

Nektar于2015年將bempegaldesleukin推進(jìn)臨床試驗(yàn)，并在2016年開(kāi)始與BMS合作，測(cè)試bempegaldesleukin+PD-1抗體納武利尤單抗聯(lián)合療法。2017年的初步數(shù)據(jù)顯示，這種聯(lián)合療法在包括一線黑色素瘤和二線PD-L1陰性非小細(xì)胞肺癌在內(nèi)的癌癥中是有希望的。2018年，BMS為了獲得bempegaldesleukin相關(guān)的更多權(quán)益，支付了19億美元預(yù)付款，且合作還包括潛在18億美元的里程金。然而，隨后的試驗(yàn)結(jié)果降低了人們對(duì)該藥的熱情。不過(guò)，正在進(jìn)行的試驗(yàn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能會(huì)扭轉(zhuǎn)Nektar和BMS的局面。針對(duì)轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和腎細(xì)胞癌的III期試驗(yàn)結(jié)果將于2022年年中公布。

除了與BMS合作，Nektar與默沙東最近也宣布計(jì)劃開(kāi)啟bempegaldesleukin聯(lián)合PD-1抗體帕博利珠單抗針對(duì)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的II/III期臨床試驗(yàn)。這從側(cè)面反應(yīng)了巨頭對(duì)bempegaldesleukin還是持樂(lè)觀態(tài)度的。

與Nektar相比，Synthorx采用了一種不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)PEG化。與其他人類蛋白質(zhì)一樣，阿地白介素（aldesleukin）和bempegaldesleukin都是由相同的20種典型氨基酸組成的。而Synthorx的研究人員利用工程細(xì)菌在他們的化合物結(jié)構(gòu)中融入了非天然氨基酸。這樣做之后，他們能夠?qū)⒁环N不可cleavable的PEG基團(tuán)附著在這一非天然氨基酸上，從而產(chǎn)生了一種‘not-α’ IL-2候選分子。

Synthorx的CSO Marcos Milla表示，去年，公司報(bào)告的初步開(kāi)放標(biāo)簽I期數(shù)據(jù)顯示，其藥物可誘導(dǎo)外周naiveT細(xì)胞和NK細(xì)胞的擴(kuò)增，而不引起調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的擴(kuò)張。該試驗(yàn)還表明，當(dāng)劑量高達(dá)24μg/kg時(shí)，該藥物仍是安全的，這方面的數(shù)據(jù)優(yōu)于Nektar的bempegaldesleukin。

Synthorx的這一優(yōu)勢(shì)被賽諾菲相中，2019年，后者以25億美元收購(gòu)了Synthorx。一項(xiàng)涉及300例患者的I/II期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，調(diào)查SAR444245作為單藥、聯(lián)合PD-1抗體以及聯(lián)合EGFR抗體的潛力。雖然賽諾菲無(wú)疑希望將SAR444245與其PD-1抗體西米普利單抗聯(lián)用，但值得注意的是，Synthorx（現(xiàn)在是賽諾菲的子公司）已經(jīng)與默沙東在合作開(kāi)發(fā)SAR444245聯(lián)合帕博利珠單抗，相關(guān)II期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

也有一些其它公司采用不同的工程策略來(lái)使IL-2特異性作用于效應(yīng)T細(xì)胞。例如，Alkermes II期候選藥物nemvaleukin alfa由IL-2變體與α鏈融合而成，阻斷了候選藥物與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞上內(nèi)源性α鏈的相互作用。

二、計(jì)算生物學(xué)“賦能”

計(jì)算生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家也在研究IL-2。

幾年前，華盛頓大學(xué)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所的David Baker與Garcia建立合作，希望通過(guò)計(jì)算創(chuàng)造出一種只與IL-2受體二聚體形式結(jié)合的IL-2模擬物。由此產(chǎn)生的新蛋白（100個(gè)氨基酸）比阿地白介素（aldesleukin）短25%，并且在氨基酸序列上與人類IL-2只有14%的相似性。研究團(tuán)隊(duì)在2019年的一篇Natue上描述了這種從頭合成的方法，并指出，與其它工程途徑相比，這種新方法有很多優(yōu)勢(shì)，比如，由此產(chǎn)生的蛋白不是非常具有免疫原性，這可能與它們的小尺寸和穩(wěn)定性有關(guān)。此外，傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)工程方法本質(zhì)上是一種“疊加”，因此，母體分子的大多數(shù)缺點(diǎn)不可避免地會(huì)“遺傳”給由其產(chǎn)生的工程變體。

Baker與人聯(lián)合創(chuàng)立了Neoleukin Therapeutics公司，目標(biāo)是將他們基于計(jì)算產(chǎn)生的全新分子NL-201推向臨床，公司已于2020年12月提交了IND申請(qǐng)。不過(guò)，F(xiàn)DA在今年1月暫停了這個(gè)項(xiàng)目，理由是需要新的方法來(lái)更好地表征NL-201。公司希望能夠在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)開(kāi)發(fā)這種方法。

與以上所有公司有著完全不同思路的一家公司叫Aulos Bioscience，該公司專注于IL-2抗體的計(jì)算設(shè)計(jì)。

Aulos的投資者、風(fēng)險(xiǎn)投資公司ATP的首席技術(shù)官M(fèi)ichael Ehlers認(rèn)為，PEG化IL-2、IL-2突變體、融合結(jié)構(gòu)在進(jìn)入臨床的道路上都面臨著穩(wěn)定性、免疫原性和制造方面的挑戰(zhàn)。相比之下，抗體就穩(wěn)定多了。與使用外源性形式的IL-2促進(jìn)效應(yīng)細(xì)胞增殖不同，Aulos的方法是將體內(nèi)內(nèi)源性IL-2重定向到這些細(xì)胞。公司領(lǐng)先的候選抗體AU-007（一種CD25結(jié)合位點(diǎn)阻斷劑）能夠從物理上阻斷IL-2與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞上IL-2受體α鏈結(jié)合的能力。

AU-007可阻斷IL-2與CD25（即α鏈）的相互作用，從而使內(nèi)源性IL-2只誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞激活，而不影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（圖片來(lái)源：Aulos Bioscience）

“我們的這種方法也可能能夠充分利用復(fù)雜的IL-2反饋循環(huán)。當(dāng)IL-2與效應(yīng)T細(xì)胞結(jié)合時(shí)，它會(huì)刺激IL-2的產(chǎn)生和分泌。這種新產(chǎn)生的內(nèi)源性IL-2會(huì)反過(guò)來(lái)與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞結(jié)合。因此，即使工程化IL-2候選分子本身并不激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，它們也可能提高內(nèi)源性IL-2的水平，從而激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞并抑制免疫活動(dòng)。Aulos的抗體顛覆了這一過(guò)程，可確保新產(chǎn)生的IL-2不會(huì)激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。”Ehlers解釋道。

Aulos正按計(jì)劃于今年晚些時(shí)候提交AU-007的IND申請(qǐng)。

三、激活“激活的T細(xì)胞”

雖然很多公司致力于使其候選分子不與IL-2受體α鏈相互作用，但Garcia認(rèn)為，一心一意地避免IL-2與α鏈相互作用可能是一條錯(cuò)誤的道路。畢竟，雖然na?ve效應(yīng)T細(xì)胞和NK細(xì)胞表達(dá)二聚體受體，當(dāng)被激活后，它們也是表達(dá)三聚體受體。

Garcia創(chuàng)辦的Synthekine的領(lǐng)先項(xiàng)目STK-012是一種工程化IL-2，可優(yōu)先靶向活化的效應(yīng)T細(xì)胞。“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，激活的T細(xì)胞實(shí)際上與其他類型的細(xì)胞有一點(diǎn)不同。”他解釋道。Synthekine計(jì)劃在2021年將STK-012推向臨床。

與Synthekine一致，羅氏最終也把重點(diǎn)放在激活的效應(yīng)T細(xì)胞上。“根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，減少與α鏈的結(jié)合可能是一個(gè)進(jìn)步，但這還不夠。”羅氏癌癥免疫療法藥物研發(fā)部門負(fù)責(zé)人Pablo Uma?a說(shuō)道。

Uma?a的團(tuán)隊(duì)對(duì)IL-2突變體（該突變體對(duì)IL-2受體二聚體具有特異性活性）進(jìn)行了微調(diào)，同時(shí)將微調(diào)后的突變體與多種抗體進(jìn)行融合，以更特異性地靶向不同的細(xì)胞類型。

早期，羅氏希望利用這種方法提高腫瘤中IL-2突變體的濃度。他們通過(guò)將IL-2突變體與靶向癌胚抗原的抗體融合實(shí)現(xiàn)了這一目的。2014年，羅氏將相關(guān)分子cergutuzumab amunaleukin推向了臨床。公司的同類產(chǎn)品還包括simlukafuspalfa，由相同的IL-2突變體與FAP抗體融合而來(lái)。不過(guò)，遺憾的是，羅氏在2019年從其管線中砍掉了cergutuzumab amunaleukin，2021年，simlukafusp alfa也被放棄了。

Uma?a說(shuō)：“到目前為止，這種策略所帶來(lái)的益處并不像我們所期望的那樣具有顛覆性。但這種療法確實(shí)能夠促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞的全身和瘤內(nèi)擴(kuò)增，且耐受良好，也顯示出了潛在的活性跡象。因此，未來(lái)，我們將繼續(xù)致力于研發(fā)細(xì)胞因子-抗體融合候選藥物，比如將IL-2突變體與PD-1抗體進(jìn)行融合。”

此前，埃默里大學(xué)的Rafi Ahmed及其同事曾發(fā)表一項(xiàng)支持這一融合策略的發(fā)現(xiàn)。他們的研究證實(shí)，PD-1阻斷聯(lián)合IL-2激活能夠驅(qū)動(dòng)干細(xì)胞樣CD8+T細(xì)胞分化為一種獨(dú)特的“更好的效應(yīng)細(xì)胞”。這種類型的效應(yīng)細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖能力，更強(qiáng)的細(xì)胞毒性。

據(jù)透露，羅氏已于2020年將其IL-2v–anti-PD1融合候選分子RG6279推進(jìn)了I期臨床試驗(yàn)，調(diào)查其作為一種單藥，以及與PD-L1抗體阿替利珠單抗聯(lián)合的治療潛力。

四、不只抗癌

值得一提的是，除了抗癌，業(yè)界也在開(kāi)發(fā)IL-2療法來(lái)治療自身免疫性疾病。2月25日，默沙東剛剛宣布以18.5億美元收購(gòu)Pandion，Pandion的核心產(chǎn)品之一就是IL-2融合蛋白PT101，一款選擇性IL-2激動(dòng)劑。PT101將基因工程表達(dá)的IL-2突變蛋白融合至蛋白質(zhì)骨架，減輕了對(duì)IL-2Rβ的親和力，增強(qiáng)了對(duì)IL-2Rα的親和力，從而能夠選擇性與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞表面包含IL-2Rα亞基的IL-2受體三聚體結(jié)合（不與Na?ve T細(xì)胞和NK細(xì)胞上的IL-2受體二聚體結(jié)合），進(jìn)而特異性激活和擴(kuò)增調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，以治療自身免疫性疾病。

今年1月4日，Pandion公布了PT101的Ia期臨床試驗(yàn)頂線結(jié)果，數(shù)據(jù)顯示，研究達(dá)到了其安全性和耐受性的主要終點(diǎn)，并且在健康志愿者中證明了PT101選擇性擴(kuò)增Tregs的機(jī)制。

五、小 結(jié)

在PD-1之前，IL-2也曾是眾星拱月，藥物研發(fā)人員究竟能否借著這次“回溫”，讓IL-2療法在免疫治療領(lǐng)域真正發(fā)光發(fā)熱，期待更多的臨床數(shù)據(jù)告訴我們答案。

參考資料：

1# Restoring IL-2 to its cancer immunotherapy glory（來(lái)源：Nature Reviews Drug Discovery）

2# 默沙東18.5億美元收購(gòu)Pandion，獲得Tregs調(diào)節(jié)劑和PD1激動(dòng)劑