PD-1内卷严重?小分子笑而不语

来源: 医药魔方  2022-05-05 A- A+

作者:陈燚

免疫系统在控制和根除肿瘤方面发挥着重要作用,然而,肿瘤细胞通常可以逃避或抑制免疫反应。从机制上讲,免疫细胞表达的共刺激和共抑制分子的表达量和功能的改变是重要原因,PD-1蛋白是其中的关键分子,它在与其配体PD-L1结合后,抑制免疫激活。鉴于PD-L1/PD-1轴的关键性作用,通过药物干预破坏这种相互作用可以使免疫系统控制肿瘤。

靶向PD-L1或PD-1的治疗性抗体已经被证明是多种肿瘤的有效治疗方式,国内外已有超10种PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂获批上市。在一系列临床前肿瘤模型中,PD-1/PD-L1抗体可以阻断PD-L1/PD-1相互作用进而提高T细胞反应、诱导细胞因子产生和针对肿瘤细胞的细胞毒作用,并增加肿瘤反应性CD8+ T细胞的增殖和浸润。

PD-1/PD-L1检查点抑制剂批准时间表

(来源:Nat Rev Drug Discov.[1] )

与治疗性抗体相比,小分子PD-L1/PD-1抑制剂独具优势,其半衰期更短,可以灵活调整给药时间和剂量以最大限度地减少免疫相关的不良事件并最大限度地提高收益/风险比。口服给药还可以更方便地作为单一疗法和与其他分子靶向药物联合给药。值得注意的是,这些药物的组织渗透性通常增加,并具有增强抗肿瘤活性的潜力。

随着PD-L1和PD-1晶体结构的深入研究,PD-L1/PD-1相互作用界面的关键氨基酸(hot-spots)的揭示可以被用来指导小分子抑制剂的设计。早先PD-L1/PD-1小分子抑制剂研究主要集中在肽基小分子化合物,以Aurigene公司最具代表。

肽基PD-L1/PD-1小分子抑制剂

(图源:Acta Pharmacol Sin. [3])

2015年,BMS公司开始着眼于非肽类PD-L1/PD-1小分子抑制剂的开发,随后Incyte和Polaris等公司相继加入此行列,相应也有候选化合物进入早期临床阶段。近两年,国内药企逐渐布局小分子PD-L1/PD-1抑制剂管线,进一步加剧了PD-L1/PD-1肿瘤免疫靶点的竞争。最近,FDA批准的抗蛲虫药吡维胺(pyrvinium)也被报道对PD-L1/PD-1相互作用有抑制作用,但活性较弱,可能作为PD-L1/PD-1小分子抑制剂先导化合物进一步结构优化以提高活性。然而,纵观此领域尚处早期阶段,文献资料仅限于临床前化合物筛选和活性评价,临床试验数据甚少。

非肽类PD-L1/PD-1小分子抑制剂

(图源:Acta Pharmacol Sin. [3])

2022年3月7日,Incyte的研究人员在《Cancer Discovery》杂志报道了一种PD-L1小分子抑制剂——INCB086550,它具有与PD-L1/PD-1单克隆抗体相似的生物学特性,可能代表抗体治疗的替代方案。在体外,INCB086550选择性地阻断PD-L1/PD-1相互作用,诱导PD-L1二聚化和内化,并诱导原代人体免疫细胞中刺激依赖性细胞因子的产生。在体内,INCB086550抑制CD34+人源化小鼠的肿瘤生长,并通过阻断PD-L1/PD-1通路诱导T细胞活化。患者的初步临床数据证实了外周血细胞中的PD-L1/PD-1阻断,伴随着免疫激活和肿瘤生长控制(NCT03762447)。这些数据支持继续临床评估INCB086550作为抗体治疗的替代方案。

图源:Cancer Discovery

INCB086550结构

基于HTRF的PD-L1/PD-1分子水平结合实验检测发现,INCB086550可以结合人源、食蟹猴和大鼠源PD-L1蛋白,但和小鼠源PD-L1蛋白的结合能力弱(蛋白氨基酸序列差异)。与PD-L2的结合能力弱,表明INCB086550对PD-L1的选择性。细胞水平活性检测发现,INCB086550可以阻断PD-1蛋白与CHO细胞表面PD-L1蛋白的结合作用。同时,INCB086550还能阻断anti-PD-L1单抗atezolizumab和durvalumab对PD-L1的结合,表明INCB086550和anti-PD-L1单抗竞争结合位点。

小分子PD-L1抑制剂INCB086550的活性数据

紧接着,研究人员使用多种抗体来表征INCB086550诱导PD-L1二聚体的形成和内化的影响。anti-PD-L1抗体克隆MIH1与INCB086550竞争性地与CHO细胞表面的PD-L1蛋白结合,而克隆28-8没有此效果。因此,克隆28-8可以用来检测细胞表面总PD-L1蛋白,克隆MIH1的结合可以反映抗原表位的阻断作用。使用克隆28-8的流式检测发现,INCB086550可以减少细胞表面的PD-L1达70%;克隆MIH1的检测表明>90% 的PD-L1抗原表位被阻断。克隆28-8染色的共聚焦显微镜(confocal)显示CHO细胞的胞质染色增加,即PD-L1内化明显。活细胞成像显示,INCB086550作用4h后,PD-L1的内化最为明显。

INCB086550诱导PD-L1二聚体的形成和内化

随后,研究人员在细胞水平评价了INCB086550对PD-1信号传导和免疫激活的作用。INCB086550可以明显抑制PD-1与PD-L1结合对SHP-1/2磷酸酶的募集作用,促进TCR信号转导以及NFAT通路的重激活,表明其对PD-L1/PD-1通路的功能性抑制。在人原代细胞中,INCB086550可以剂量依赖性地促进IFNγ的分泌,表明对T细胞的激活作用。

PD-1/PD-L1 Blockade Bioassay

INCB086550的药代/药动数据良好。更重要的是,INCB086550的组织分布不依赖于PD-L1的表达(PD-L1-的HT-29移植瘤与PD-L1+的MDA-MB-231移植瘤),具有较高的肿瘤/血浆比。

INCB086550的肿瘤/血浆分布

在人源化小鼠模型中进一步进行体内抗肿瘤活性评价显示,在免疫健全鼠模型上,INCB086550显著抑制MC38 huPD-L1的肿瘤生长,但对免疫缺陷鼠无效,表明INCB086550的抗肿瘤药效依赖于免疫作用。在MDA-MB-231移植瘤模型上的抗肿瘤效果与此一致。

INCB086550的体内抗肿瘤活性

最后,在一项正在进行的1期研究中,研究人员评估了活性药效学标志物,包括 INCB086550与PD-L1的结合、IFNγ通路下游标志物以及cell-free PD-L1 的水平。

临床试验检测指标变化

令人振奋的是,尽管此前也有小分子免疫检查点抑制剂的报道,但这是首次揭露具有成药性的能够阻断PD-1/PD-L1相互作用的小分子抑制剂的完整临床前数据和初步临床数据。INCB086550与已经获批的PD-L1抗体的临床前活性相当,初步的临床活性支持其在患者中的进一步研究,因而,小分子PD-L1抑制剂有望成为肿瘤患者恢复抗肿瘤免疫的重要且有效的替代方案。

Incyte公司肿瘤免疫治疗产品管线 图源:Incyte官网

公开资料显示,Incyte公司还在开发针对anti-PD-1单抗Retifanlimab,另外两款PD-L1小分子药物INCB99280和INCB99318也处于临床前在研阶段。

参考文献:

[1] Li, Guanqiao et al. “Comparing development strategies for PD1/PDL1-based immunotherapies.” Nature reviews. Drug discovery, 10.1038/d41573-022-00003-7.

[2] Koblish, Holly K et al. “Characterization of INCB086550, a potent and novel small-molecule PD-L1 inhibitor.” Cancer discovery, 10.1158/2159-8290.CD-21-1156

[3] Wu, Qian et al. “Small molecule inhibitors targeting the PD-1/PD-L1 signaling pathway.” Acta pharmacologica Sinica, 10.1038/s41401-020-0366-x

[4] Fattakhova, Elena et al. “Identification of the FDA-Approved Drug Pyrvinium as a Small-Molecule Inhibitor of the PD-1/PD-L1 Interaction.” ChemMedChem, 10.1002/cmdc.202100264

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