Nature子刊丨自身免疫疾病中共刺激分子最新綜述

想必大家對免疫檢查點PD1「油門」和「剎車」的作用機制已經不再陌生了，前期科普中有非常詳細生動的解釋，大家可以瀏覽一遍，加深對作用機制的理解。目前，免疫檢查點的靶向治療已在癌症免疫治療領域引起了廣泛關注，細胞毒性T淋巴細胞抗原4（CTLA4）和PD1是目前的研究重點，它們都是CD28家族的成員。9月16日，最新發表在Nature Reviews Drug Discovery雜誌上的一篇為「Targeting co-stimulatory molecules in autoimmune disease」的綜述中，來自英國倫敦大學的4位科學家概述了共刺激分子靶點的最新進展，並討論了該領域未來的機遇及挑戰，以下為部分節選內容，供大家參閱。

來源：Nature Reviews Drug Discovery

一、共刺激分子

初始T細胞的完全活化需要兩種信號的協同作用。第一信號由TCR識別APC呈遞的pMHC而產生，經過CD3轉導信號，CD4或CD8起輔助作用，第一信號使體細胞初步活化。第二信號（共刺激信號）是由APC表面上的共刺激分子與T細胞表面的相應的共刺激分子相互作用產生的。共刺激信號使T細胞完全活化，沒有共刺激信號，T細胞不能活化而喪失功能。

共同刺激幫助免疫系統判斷哪些抗原刺激值得引起反應。CD28是最早被鑑定的共刺激分子之一，是在T細胞上表達的一種表面蛋白。CD28必須與其配體CD80（B7.1）和CD86（B7.2）結合後才能誘導T細胞活化和分化。APCs表達的CD40與T細胞表達的CD40配體（CD40L）結合後，促進APCs上CD80和CD86的表達。同時，CD28與CD80/CD86結合會上調CD40L，因此產生了一種正反饋作用（圖1a），二者協同驅動T細胞活化和樹突狀細胞成熟。因此，CD28和CD40途徑被認為是主要的共刺激相互作用通路。T細胞表面的共刺激分子大多是免疫球蛋白超家族（IgSF）成員，如T細胞共刺激因子（ICOS）、OX40（TNFRSF4）、4-1BB（TNFRSF9）、PD1和細胞毒性T淋巴細胞抗原4（CTLA4）（圖1b）。

圖 1 | 共刺激相互作用的層次結構 | a. T細胞與抗原呈遞細胞（APC）之間相互作用中的示意圖。CD80和CD86在APCs上調以響應CD40信號，反過來，CD80和CD86與T細胞上的CD28的結合會上調CD40配體（CD40L）。b.共刺激分子的表達隨T細胞激活而改變。小鼠CD4+或CD8+T細胞中CD28或腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族成員經anti-CD3和anti-CD8磁珠活化後的特定時間點的基因表達水平。CD27和CD28在CD4+和CD8 +T細胞中均可表達。然而，CD40L僅在CD4+T細胞中表達。誘導T細胞共刺激因子（ICOS）、OX40、4-1BB、PD1和細胞毒性T淋巴細胞抗原4（CTLA4）在T細胞活化時被誘導表達（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

二、共刺激分子的靶向治療

CD28途徑

CD28超家族包括CD28、CTLA4、ICOS、PD1等。CD28是由兩條鏈組成的同源二聚體，表達於90%CD4+T細胞和50%CD8+T細胞，其配體是CD80和CD86（圖2），CD28產生的共刺激信號在T細胞活化中發揮重要的功能，阻止細胞凋亡以及促進T細胞的增值和分化。CD28的靶向治療歷史久遠，而又命運多舛。2006年，激動劑CD28（TNG1412）走進了臨床實驗，然而I期試驗卻以悲劇收場，接受治療的志願者身上均出現嚴重的不良反應，這場災難性的臨床實驗，成為了當年的頭條新聞。同年，TNG1412被更名為TAB08，研究發現當TAB08的濃度控制在一定劑量範圍之內，I期試驗結果良好，目前仍處於臨床階段。2016年，強生公司開始研發一種針對CD28分子的單克隆抗體藥物（FR04），研究發現該藥物能夠抑制抑制T細胞的增值、活化以及阻斷相關信號的傳遞等方式使機體達到免疫耐受的效果。2020年10月14日，第一款CD28拮抗劑免疫療法FR104獲得歐洲專利。

圖 2 | 共刺激分子的靶向治療。圖中顯示了CD28和腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族的部分成員及其配體，相互作用用黑線表示。CD80順式結合PDL1（未顯示）。已知誘導性T細胞共刺激配體（ICOSL）結合CD28（未顯示）。TAB08作為一個超級激動劑。VIB4920是兩個Tn3（人細胞粘合素C）分子和人血清白蛋白形成的融合蛋白，每個Tn3結構域都經過改造以便特異性結合CD40配體（CD40L），從而阻斷了與CD40的相互作用（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

CTLA-4，又稱CD152，表達於活化的CD4+和CD8+T細胞，其配體也是CD80和CD86，相較於CD28，CTLA-4具有較高的親和力。CTLA4傳遞抑制性信號，作為免疫檢查點起作用下調或者終止T細胞活化，是最早發現的免疫檢查點抑制劑之一。目前研究較多的CTLA-4拮抗劑包括Tremelimumab和Ipilimumab，主要用於治療黑色素瘤、腎癌、肺癌等。

ICOS表達於活化的T細胞，是共刺激受體的一種，其配體是ICOSL。ICOS調節活化T細胞多種細胞因子的產生，進一步促進T細胞的增值和分化。ICOS/ICOSL信號通路具有雙重作用，即可促進腫瘤的發生，又具有抗腫瘤功效，鑑於該通路在腫瘤中的作用，它也成為了癌症免疫治療法的新型靶點之一。MEDI-570是一種靶向ICOS的Fc區域的單克隆抗體，目前正處於I期臨床試驗階段，同時還有一些靶向ICOS的免疫檢查點療法還在開發中

PD1（Programmed cell death protein，程序性死亡受體）表達於活化的T細胞，是一種重要的免疫抑制分子，其配體是PD-L1和PD-L2。PD1與配體結合後，啟動T細胞的程序性死亡，使腫瘤細胞逃逸。目前，國內已上市了8款PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑藥物，主要用於治療黑色素瘤、非小細胞瘤等。其中來自信達生物的信迪利單抗已進入國家醫保，對中國的患者可謂好事連連。

CD40途徑

CD40（也稱為TNFRSF5）及其配體CD40L屬於TNFR超家族，主要由具有保守結構的I型跨膜蛋白組成，該結構在氨基末端區域包含一個或多個富含半胱氨酸的結構域。CD40最初是在B淋巴細胞上鑑定到的，後來發現它也可以在多種細胞類型中表達，包括巨噬細胞、樹突狀細胞、單核細胞等APC細胞，血小板、活化的上皮細胞、血管內皮細胞以及一些腫瘤細胞也表達CD40。CD40配體（CD40L，CD154）主要表達於活化的T細胞。

CD40與CD40L結合後，一方面促進APC的活化，促進細胞因子分泌及CD80/CD86表達，另一方面也促進了B細胞的活化、增值與分化、抗體產生以及T細胞的活化等。CD40已成為腫瘤治療靶標，例如CD40單抗（Iscalimab，CFZ533）可阻止CD40信號通路傳導以及免疫細胞的激活，促進腎功能改善以及降低新發糖尿病風險。目前，Anti-CD40/CD40L抗體藥物用於針對腫瘤及免疫系統疾病的臨床試驗也正在如火如荼的進行（表1）。

表1 CD40-CD40L相互作用的靶向治療（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

三、聯合治療

免疫系統的調節是複雜多樣的。免疫防禦重要的通路通常可以由多種方式激活，通過正反饋進一步加強。這種複雜性和冗餘性意味著單個靶標的阻斷可能不足以實現所需的免疫調節作用。在免疫刺激和免疫抑制兩種情況下，越來越多地採用聯合療法，例如抗CTLA4單克隆抗體和抗PD1單克隆抗體在癌症免疫治療中的聯合應用。通過兩種藥物的信號獨立遞送或通過使用雙通路靶向的雙特異性抗體，可以實現聯合治療。表2中，作者提供了針對共刺激途徑選擇的聯合療法概述。

如圖1a所示，T細胞和APC由CD28和CD40通路進行驅動。因此可以得出結論，在共刺激分子發揮相互作用之前，阻斷CD28或者CD40通路，進而消除免疫反應（圖3）。

CD52在正常T和B淋巴細胞和惡性淋巴細胞呈高表達。抗CD52抗體，Alemtuzumab，破壞表達CD52的細胞，導致成熟的T細胞和B細胞的減少，這可能是自身免疫的誘因。值得注意的是，CD28及其配體的結合可以促進T細胞增殖和分化。這表明靶向CD28通路（如Abatacept）與淋巴細胞耗竭方法聯合治療將會是一個合理選擇（圖4）。

圖3 | CTLA4-和CD40-CD40L阻斷劑聯合治療自身免疫。CD28的正反饋通路和CD40信號通路促進T細胞活化和樹突狀細胞成熟。CTLA4阻斷CD28以及CD40或抗CD40L抗體阻斷CD40，可以阻止T細胞啟動，中斷抗原呈遞細胞的激活（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

圖4 | Alemtuzumab和Abatacept聯合治療自身免疫性疾病。Alemtuzumab是抗CD52人源化單克隆抗體，從而破壞表達CD52的細胞。最終的淋巴細胞減少可能是自身免疫的誘因，這是由於CD28驅動的具有限制性T細胞受體（TCR）組成部分的T細胞池的穩態增殖所致(上)。Abatacept作為選擇性T細胞共刺激調節劑，通過與APC細胞上的CD80和CD86結合，進而阻斷二者與T細胞上的CD28的相互作用，從而抑制T細胞的激活（中）。通過Alemtuzumab單抗減緩自身反應性T細胞（包括CD28無效和記憶性T細胞）的激活，並在Abatacept的保護下進行免疫重建，抑制CD28依賴的穩態增殖，從而降低自身免疫風險（下）（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

表2 針對共刺激途徑選擇的聯合療法概述（來源：Nature Reviews Drug Discovery）

四、小結

總而言之，免疫系統是機體抵禦外界侵擾、監視和穩定內環境的重要防線，與腫瘤的發生與發展有十分密切的關係：一方面，免疫系統通過多種免疫效應機制殺傷和清除腫瘤細胞；另一方面，腫瘤細胞也通過多種免疫逃逸機制逃避免疫系統殺害。免疫治療的出現對腫瘤學領域產生革命性的影響，對於免疫反應過低的患者，可以採用不同的免疫製劑來刺激免疫反應通路。共刺激分子的靶向免疫治療在腫瘤治療的地位可謂勢不可擋，期待這些正在開展的研究能夠實現臨床上的突破，早日為癌症患者帶來福音。

參考文獻

1. Edner NM, Carlesso G, Rush JS, et al. Targeting co-stimulatory molecules in autoimmune disease[J]. Nat Rev Drug Discov, 2020,