投研报告
近年来，免疫疗法成为肿瘤治疗的热点，是继手术治疗、放疗、化疗之后迅速发展起来的新一代肿瘤治疗方法。K药O药的“天王山之战”似乎落下帷幕不久，转眼CAR-T、CAR-NK、CAR-“X”也是一片红海。少为人知的是，细胞因子曾作为“初代”肿瘤免疫疗法，在免疫治疗史上有着不可替代的地位。1976年发现的细胞因子IL-2早在1985年就用于肿瘤转移病人的临床治疗研究，1992年获FDA批准用于转移性肾癌的治疗。肿瘤免疫治疗的开山祖师爷之一Rosenberg 2014年发文，认为IL-2是第一个人类肿瘤有效的免疫治疗方法，细胞因子的临床价值得到高度认可。但是这些年，为啥听不见细胞因子药物的声音呢？这是由于细胞因子的某些特性如半衰期短、对靶细胞选择性低等带来的副作用大大限制了临床应用。近年来，归功于抗体工程技术、结构生物学的快速发展，目前可通过多种方式如延长细胞因子的半衰期、增加细胞因子靶向的特异性等改善初代细胞因子药物的局限和短板。沉寂多年的细胞因子药物也进入了全新发展的时代。本文将以具有代表性的两个细胞因子药物IL-2、IL-15为例，简单为大家介绍细胞因子类药物的进化之程，管中窥豹，看看“细胞因子2.0”能否在肿瘤免疫疗法的一片内卷中杀出自己的路。机体的免疫细胞（如T细胞、B细胞、NK细胞、单核、巨噬细胞等）和某些非免疫细胞（内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞等）经刺激而合成、分泌的多肽因子，具有广泛生物学活性，这些因子统称为细胞因子（cytokines）。目前已知白细胞介素（interleukin, IL），干扰素（interferon, IFN）、集落刺激因子（colony stimulating factor, CSF）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）、转化生长因子（transforming growth factor , TGF-β）等均是免疫细胞产生的细胞因子。细胞因子通过细胞表面受体起作用，在免疫系统中发挥重要作用：调节体液免疫和细胞免疫反应之间的平衡，并可调节特定细胞群体的成熟，生长和反应能力。一些细胞因子还可以复杂的方式增强或抑制其他细胞因子的作用。但是在临床应用中，细胞因子治疗性药物的开发受到多种因素的限制，如较短的半衰期、激活非目标细胞（off-target）导致的毒性、免疫系统细胞因子免疫调节中的多态性等，很大程度上限制了细胞因子在临床中的应用。白细胞介素2（IL-2） 发现于1970年代，第一种被发现并被克隆的白细胞介素，其对应受体也是第一个被克隆并被解析结构的I型细胞因子受体，主要由激活的 CD4+T 细胞产生，具有很强诱导杀伤性 T 细胞和 NK 细胞的能力。1992年诺华与linigen联合研发的重组IL-2药物 Proleukin（Aldesleukin，阿地白介素）被FDA批准治疗转移性肾癌，1998年批准治疗转移性黑色素瘤。IL-2曾被寄予厚望，但是因为其半衰期短，临床治疗剂量高，毒副作用大，如严重的低血压和血管渗漏综合征，限制了临床使用。近年的研究发现IL-2的双重活性，高剂量IL-2可促进效应T细胞、NK细胞活化、增殖，发挥抗肿瘤效应；低剂量IL-2则会选择性激活具有免疫抑制功能的调节性T细胞（Tregs）。
调节性T细胞主要表达由α链(CD25)、β链(CD122)和γ链(CD132)组成的三聚体IL-2受体。相比之下，初始T细胞和NK细胞表达的是β链和γ链组成的二聚体受体，不含α链。值得注意的是，三聚体受体对IL-2的亲和力大约比二聚体受体高100倍，这就是为什么在治疗肿瘤时IL-2须使用高剂量来激活T细胞上的二聚体受体。因此，研发人员开始思考，如果改造IL-2使其不能结合α链，而是优先结合二聚体受体，会发生什么？
换言之，IL-2的进化方向在于，如何使IL-2特异性激活一个T细胞群（效应T细胞）而非另一个T细胞群（Tregs）？即优先、偏向性结合二聚体受体，降低对三聚体受体的结合，更好低发挥抗肿瘤作用，降低毒副作用。目前针对IL-2 的改造方式较多，主要有通过融合载体蛋白（如HSA和Fc）延长半衰期，与抗体融合靶向肿瘤微环境，引入 IL-2 突变以降低 IL-2 与 Treg 的结合等。NKTR-214是由美国Nektar公司研发的针对CD122 (IL-2Rβ)抗原的偏向型激动剂, Nektar对IL-2 进行聚乙二醇(PEG)修饰， PEG的连接遮挡了 IL-2Rα 的结合位点，而不影响与IL-2Rβ 的结合，对IL-2β有更高的亲和力，促进IL-2对T效应细胞和NK 的作用，抑制对Treg细胞的作用，以此达到了提高肿瘤 CD8+T cell 与 Treg 细胞的比值，同时PEG也延长了 IL-2 的半衰期。
然而这一设计也存在问题，70%的患者产生了抗 PEG 的抗体，这些抗体可能会限制 NKTR-214 的效果，PEG 的连接不具有位点特异性，CMC的不稳定性也会影响药物生产和临床应用。2022年3月，NKTR-214联合Opdivo治疗不可切除或转移性的黑色素瘤的三期临床试验（PIVOT IO-001）显示，相对Opdivo单药，联合疗法在PFS和ORR等临床指标上未达到终点，OS也没有统计学差别。该临床研究结果公布的当天，Nektar股价跌去六成，是的，市场就是这么真实又残酷。除了选择性提升对IL-2β的亲和力，也有很多设计将IL-2 与肿瘤相关抗原的抗体构建成融合蛋白，希望提高靶向，将IL-2递送到肿瘤局部，减少IL-2在外周的停留。也有通过蛋白酶激活的 IL-2 药物前体形式，蛋白酶的选取通常是肿瘤特异性的抗原或者是基质金属蛋白酶（MMP）。这种设计可以显著降低肺和肝毒性，从而将 IL-2 的活性集中在肿瘤局部。综上，这些 IL-2 的设计的目的都是提升肿瘤浸润淋巴细胞的效应，减小外周的毒性，并且对原位和转移性肿瘤提供更强的控制作用。目前新一代IL-2 全球暂无上市产品，临床在研30余个；国内的玩家也陆续入局该赛道。恒瑞医药目前有两款IL-2药物在研，SHR-1916采用PEG修饰，延长半衰期的同时抑制与三聚体受体的结合，目前处于临床一期，另一款RS2102适应症为系统性红斑狼疮。信达生物的两项IL-2药物专利于2020年3月公开，其在研产品目前已给出了分别降低IL-2Rα亲和力、提高IL-2Rβ亲和力的优选突变位点，并建立了突变文库，并通过引入糖基化位点，降低或消除与IL-2Rα的结合。君实生物则引进了三款IL-2药物，2020年8月引进志道生物的LTC004，该药物IL-2内部引入额外的二硫键，减少IL-2与IL2Rα受体的结合，同时提高结构的稳定性。2020年9月，获得Anwita公司两款产品授权，IL-2Nα蛋白、Anti-HSA-IL-2Nα融合蛋白及衍生物（长效制剂）。与NKTR-214不同的思路在于该款产品的设计使用了纳米蛋白延长体内半衰期，而非PEG。IL-15 与IL-2 同属于共享γ链受体的CD132细胞因子家族，主要由单核细胞、巨噬细胞和 DC 细胞表达。IL-15具有广泛的免疫调节活性，能够参与调节多种免疫细胞的存活、增殖与功能，可促进T细胞的活化增殖，诱导产生细胞毒细胞(CTL)；促进其记忆性CD8+T细胞、NK细胞的活化和增殖；此外，IL-15在DC细胞及巨噬细胞的功能成熟中也扮演重要角色，IL-15能够促进DC细胞表达共刺激因子及IFN-γ，提高DC细胞活化CD8+T细胞及NK细胞的能力。IL-15 的临床应用受到限制的主要原因是较短的半衰期以及单体生物活性较低。目前针对IL-15的研究，ImmunityBio和Bioniz Therapeutics走在了领域的前沿，率先取得了突破性阶段成果，研发者将IL-15 突变体（IL-15N72D）与 IL15Rα sushi domain 连接，并且与 IgG1 Fc domain 融合用以延长半衰期（ALT-803），它与βγT细胞受体结合，直接特异性刺激CD8+T细胞和NK细胞，同时避免刺激调节性T细胞（Treg）。
与体内天然非复合IL-15相比，N-803在患者体内具有更优的药代动力学特性，且能在淋巴组织中存在更长时间，表现出增强的抗肿瘤活性。2019年12月，美国FDA授予Anktiva突破性疗法认定。2022年7月28日，ImmunityBio宣布FDA已受理N-803（Anktiva）的生物制品许可申请（BLA），用于治疗卡介苗（BCG）无反应的非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）原位癌（CIS）患者。
BNZ—1（ Bioniz Therapeutics，临床三期）
BNZ-1是一款PEG肽，通过linker（CGSGG）偶联PEG，并特异性结合γc受体，选择性阻断IL-2，IL-9和IL-15三种细胞因子的信号通路。而IL-2，IL-9和IL-15是皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)和多种T细胞白血病中有效的T细胞生长因子和关键疾病驱动因子，在CTLC的发病机理中十分重要。BNZ-1可通过对IL-15的抑制作用，阻止IL-15依赖性白血病细胞的增殖；通过对IL-2和IL-9的阻断减少Treg细胞的数量和活性，从而使免疫系统能够更强大地抵抗恶性细胞；通过阻断IL-2和IL-15，可在不影响健康淋巴细胞的情况下阻止恶性细胞的增殖，并诱导其死亡。国内尚无IL-15靶点产品上市，恒瑞SHR-1501（IL-15融合蛋白）、博际生物的BJ-001走在前列，其设计思路与N-803 一致，分别通过Fc融合延长半衰期、通过IL15-IL15Rα复合物解决单体生物活性低的障碍。近日，赛诺菲在第三季度报告中更新了产品管线，由于IL-2候选药物THOR-707正在进行的临床二期疗效不及预期，故决定终止该临床研究。THOR-707最初由Synthorx研发，2019年赛诺菲25亿美元收购Synthorx后获得了该产品。这是继NKTR-214临床三期折戟后，细胞因子药物遭遇的又一次波折，失望惋惜之余是否又想起了4-1BB、OX40……但是赛诺菲并没有放弃THOR-707，终止一项临床的同时也宣布将启动一项新的临床研究，希望通过优化临床方案达到更优的疗效。研发者们从来没有“躺平”过，大家一直在勤恳地“卷”。除了前面所提到的，通过融合载体蛋白，偶联PEG，细胞因子多聚化等方式，近年来还有很多新的思路，如细胞因子+免疫细胞，细胞因子+溶瘤病毒，细胞因子偶联药物，细胞因子包覆纳米颗粒，搭载细胞因子的适应性免疫细胞（IL-X+CAR-X）等。众所周知，现在已不再是喊着FIC、BIC实则同质化的火热年代，医保控费趋严、赛道日益拥挤，如果只是简单地同质化复制，不能实质性解决临床应用的问题，创新就只能停留在纸面上。内卷中，我们都在进化的路上，积累、沉淀，希冀未来有更多创新性技术、产品涌现，造福病患。
参考资料：
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1. Xiaohu Zheng, Yaqi Wu, Jiacheng Bi, Yingying Huang et al. The use of supercytokines, immunocytokines,engager cytokines, and other synthetic cytokines in immunotherapy. Cellular &Molecular Immunology 2022 Feb;19(2):192-209. doi: 10.1038/s41423-021-00786-6.
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2. 细胞因子在免疫疗法中的应用 https://mp.weixin.qq.com/s/fCQ2UaNXKJtJmeo2NUlcbw
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（文：新丝路投研团队编辑）
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