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技術(shù)文章 / article
IL2細(xì)胞篩選模型
原載自：[技術(shù)資料頻道] 2023-06-08 瀏覽次數(shù)：659
Background
白介素-2（IL-2）是一種由抗原刺激誘導(dǎo)的T細(xì)胞生長(zhǎng)因子，也是一種多效性細(xì)胞因子，在免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。作為一種細(xì)胞毒性T細(xì)胞和NK細(xì)胞的強(qiáng)效誘導(dǎo)劑，IL-2是最早被獲批用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤和腎細(xì)胞癌癥的免疫治療藥物之一。不幸的是，IL-2免疫療法由于其體內(nèi)半衰期短和治療劑量下的嚴(yán)重毒性，因此獲批以后并未得到廣泛應(yīng)用。此外，IL-2還會(huì)通過(guò)與IL-2受體α（IL-2Ra）結(jié)合誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）增殖，這是由于IL-2Ra會(huì)優(yōu)先在Tregs上表達(dá)，而Treg細(xì)胞的耗竭已被證明可以增強(qiáng)IL-2誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫，這表明Treg可能是IL-2介導(dǎo)的CTL擴(kuò)增的主要障礙。
IL2介紹
IL-2通過(guò)與各種類型的IL-2受體結(jié)合而發(fā)揮刺激和調(diào)節(jié)功能，包括單體、二聚體和三聚體IL-2受體。某些T細(xì)胞，如Tregs，表達(dá)由CD25（IL-2Ra）、CD122（IL-2Rb）和CD132（常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈）亞基組成的高親和力異源三聚體受體。
相反，初始CD8 T細(xì)胞、CD4/CD8記憶性T細(xì)胞和NK細(xì)胞表達(dá)親和力較低的二聚體受體，該受體缺乏CD25亞基。不同類型的IL-2受體與IL-2之間的親和力存在明顯的差異，當(dāng)CD25（IL-2Ra）、CD122（IL-2Rb）和CD132（常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈）形成完整的異源三聚體受體時(shí)其結(jié)合IL2的親和力最高，而CD122（IL-2Rb）和CD132（常見(jiàn)的細(xì)胞因子受體γ鏈）形成的二聚體受體，其親和則次之，大約只有三聚體的百分之一，而IL-2受體α亞基（IL-2RA）單獨(dú)存在時(shí)，其親和力低，并且單獨(dú)的IL-2RA并不傳導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)，其中下游信號(hào)通路激活必需依賴β/γ亞基，α亞基的主要作用是促進(jìn)IL-2結(jié)合。(如下圖所示)
正是由于IL-2與其不同類型受體親和力之間的差異，導(dǎo)致其在腫瘤治療中存在兩面性的作用，一方面IL-2可以通過(guò)結(jié)合βγ二亞基受體，激活效應(yīng)T細(xì)胞來(lái)達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的作用；另一方面IL-2也可以通過(guò)結(jié)合αβγ的三亞基受體，從而結(jié)合并激活其他的非效應(yīng)T細(xì)胞，如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等，這種結(jié)合是導(dǎo)致其對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生毒副作用以及不利于抗腫瘤的免疫抑制效應(yīng)的主要原因。
為了降低毒性和防止Treg細(xì)胞的靶向效應(yīng)，一直以來(lái)人們都嘗試用各種方法改造IL-2, 絕大多數(shù)公司的思路都是降低IL-2與IL-2Rα的結(jié)合能力，以期降低其對(duì)非效應(yīng)T細(xì)胞的激活。盡管思路類似，但所采取的技術(shù)路線則層出不窮：
例如通過(guò)在IL-2分子上添加多個(gè)聚乙二醇（PEG）分子修飾封閉其活性，這種修飾的IL-2在給患者注射后，在體內(nèi)PEG分子會(huì)逐漸脫落，形成有活性的2-PEG和1-PEG IL-2分子，并且PEG的位置恰好能阻斷受體的α鏈，使該藥物特異性結(jié)合β鏈，實(shí)現(xiàn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞增殖的同時(shí)，不會(huì)干擾Tregs。同時(shí)，PEG的修飾還有利于增加IL-2的半衰期，使其在體內(nèi)更長(zhǎng)效，這種策略的典型代表是Nectar的NKTR-214以及賽諾菲的THOR-707這兩款藥物。
志道生物開發(fā)的LTC002，則通過(guò)在IL-2內(nèi)部引入額外的二硫鍵，使IL-2從結(jié)構(gòu)上更的穩(wěn)定同時(shí)，還能形成屏障，使IL-2分子以盡可能小的改變達(dá)到破壞與α受體的結(jié)合平面，使突變分子無(wú)法與α受體結(jié)合，但是可以與β和γ受體亞基結(jié)合。
而Alkermes研發(fā)的一款藥物Nemvaleukin則采取將IL-2分子的C端融合了IL2Rα亞基的胞外區(qū)的策略，通過(guò)融合的IL-2Rα亞基胞外區(qū)與IL-2之間的結(jié)合，來(lái)達(dá)到阻斷其與高親和力的IL-2Rαβγ亞基結(jié)合，同時(shí)不影響與IL-2Rβγ亞基結(jié)合的目的，從而選擇性的激活效應(yīng)T細(xì)胞。
另一種被嘗試的策略則是將引入特定突變的IL-2并與識(shí)別腫瘤特異性抗原的抗體融合，通過(guò)識(shí)別腫瘤特異性抗原的抗體將IL-2突變體定位到腫瘤部位，偏向性的結(jié)合腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞表面IL-2Rβγ二聚體，從而激活微環(huán)境中的抗腫瘤免疫效果，羅氏開發(fā)的RO6874281以及RG7813都是這種策略的產(chǎn)物。
除了將IL-2特異性的定位到腫瘤部位，也可以嘗試將IL-2特異性的靶向到特定的免疫細(xì)胞，如羅氏開發(fā)的RG6279(RO7284755)是一款PD1抗體融合的IL-2突變體，它利用PD-1特異性的靶向T細(xì)胞，阻斷PD-1介導(dǎo)的免疫抑制的同時(shí)偏向性的激活T細(xì)胞，進(jìn)行腫瘤的殺傷；而Asher Biotherapeutics開發(fā)的AB248則是一款靶向激活CD8陽(yáng)性T細(xì)胞的IL-2藥物，它的一部分能夠與細(xì)胞表面的IL-2受體相結(jié)合，而另一部分與CD8陽(yáng)性T細(xì)胞表面表達(dá)的特異性生物標(biāo)志物結(jié)合，只有當(dāng)這兩部分同時(shí)與細(xì)胞上的兩種不同分子相結(jié)合時(shí)，才能夠起到激活細(xì)胞的效果。
而隨著近年來(lái)生物信息學(xué)和AI技術(shù)的飛速發(fā)展，人們也嘗試用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的方式來(lái)設(shè)計(jì)偏向性的IL-2藥物，2022年5月Biolojic Design公司宣布該公司開發(fā)的AU-007啟動(dòng)臨床研究，這是一款I(lǐng)L-2抗體，也是一款進(jìn)入臨床的來(lái)自計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新抗體藥，這款通過(guò)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和體外進(jìn)化最終得到特定的IL-2抗體可以阻斷IL-2與CD25（即α亞基）的相互作用，從而使內(nèi)源性IL-2選擇性的誘導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞激活，而不影響其它非效應(yīng)T細(xì)胞。
IL2細(xì)胞篩選模型
為了幫助各種改造的偏向性的IL-2藥物的開發(fā)，我們分別開發(fā)了IL-2受體αβγ的三亞基以及βγ的二亞基報(bào)告基因細(xì)胞篩選模型，經(jīng)測(cè)試，具有天然序列的IL-2在這兩種不同受體類型的報(bào)告基因模型上均可測(cè)出活性，并且可以很好的區(qū)分不同受體間的親和力高低（活性差異接近100倍，EC50值：0.16 vs 9.56 nM), 符合真實(shí)體內(nèi)生理狀態(tài)下IL-2 與不同受體間的親和力預(yù)期差異，表明該細(xì)胞模型適合用于IL-2藥物的活性以及不同受體間選擇性的測(cè)定。
hIL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cell CBP74170
Figure 2. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hlL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cells (C9).
CBP74192 hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132) Reporter Cell
Figure 3. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132)Reporter Cells (C26).
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