CD47肿瘤靶向药物的研究现状

2022
06/22

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此外,由于序列相似,与其他SIRP家族成员(SIRPβ和SIRPγ)之间可能发生交叉反应,而人类SIRPα至少鉴定出10种多态性,靶向这些不同的受体亚型的后果尚不清楚。

前言 

CD47是一种跨膜蛋白,它是一种细胞表面糖蛋白分子,属于免疫球蛋白超家族,与多种蛋白质结合,包括整合素、血小板反应蛋白-1和信号调节蛋白α(SIRPα)。CD47是一种重要的肿瘤抗原,与各种癌症的发生和发展有关。CD47与SIRPα的相互作用触发巨噬细胞的“不要吃我”信号,抑制吞噬作用。近年来,越来越多的数据表明,CD47-SIRPα轴是包括血液系统恶性肿瘤在内的不同癌症的关键免疫检查点,类似于实体瘤的PD-1/PD-L1。CD47-SIRPα阻断已成为PD-1/PD-L1后各种恶性肿瘤的下一代免疫检查点阻断策略。

然而,在成为该领域当前的新焦点之前,几年前CD47的前景相当黯淡。2017年,欧洲CD47单抗Ti-061的一期临床试验(2016-004372-22)终止。然后,在2018年,CD47单克隆抗体CC-90002在一期临床试验(NCT0264102)中失败。CD47单克隆抗体引起的严重溶血反应是这些临床失败的主要问题。反复的挫折使开发用于癌症治疗的CD47的前景非常悲观。

2019年,当CD47单抗magrolimab和阿扎胞苷联合治疗急性髓系白血病(AML)/骨髓增生异常综合征(MDS)时,显示出优异且可持续的疗效,且血液学毒性可控。从那时起,CD47靶向药物的开发获得了新生,并进入了一个新时代。

CD47的结构和配体

CD47是一种具有糖基化的跨膜蛋白,在各种不同的细胞类型表达。CD47属于免疫球蛋白超家族,是由整合素、G蛋白和胆固醇组成的超分子复合物。CD47的结构包括与相应配体相互作用的胞外可变区、高疏水性跨膜段形成的跨膜区和亲水羧基端胞内区,CD47激活后可以介导细胞增殖、迁移、吞噬以及细胞凋亡,免疫稳态和抑制NO信号传导等一系列过程。

CD47的配体包括SIRPα、血小板反应蛋白-1(TSP-1)和整合素(αvβ3和α2β1)。SIRPα,也称为SHPS-1,是一种跨膜蛋白,其胞外区域含有三个免疫球蛋白超家族样区域:一个NH2末端的V型结构域和两个C1样的IgSF结构域,NH2末端结构域能够与CD47结合。SIRPα在髓系细胞膜上高表达,如巨噬细胞、粒细胞、单核细胞和髓样树突状细胞。它调节细胞迁移和吞噬活动,以及免疫稳态和神经网络的形成。TSP-1是一种同三聚体多结构域细胞外基质糖蛋白,属于细胞外分泌蛋白家族,由多种已知结合细胞外基质成分和细胞表面受体的结构域组成。TSP-1由血小板、单核细胞、巨噬细胞和其他多种非造血细胞分泌。TSP-1与CD47结合导致细胞内钙离子浓度和调节细胞存活和迁移的环腺苷酸/环磷苷的浓度变化,TSP-1还诱导细胞对组织损伤的反应。

CD47的病理生理功能

癌细胞利用CD47的“不要吃我”的功能,在表面表达的CD47水平高于非恶性细胞;大量研究表明,CD47在不同类型的肿瘤中过度表达,包括骨髓瘤、平滑肌肉瘤、急性淋巴细胞白血病、非霍奇金淋巴瘤,乳腺癌,骨肉瘤,头颈部鳞状细胞癌。CD47高表达水平与癌症恶化的治疗反应和预后相关。

CD47的表达被巨噬细胞用来区分“自我”或“非自我”。CD47在非恶性细胞和多种癌细胞表面表达,可与髓系细胞(尤其是巨噬细胞)上的SIRPα跨膜蛋白结合,形成CD47-SIRPα信号复合物。SIRPα的细胞外IgV结构域与CD47结合,导致细胞内ITIM基序上的酪氨酸磷酸化;SIRPα也与含有酪氨酸磷酸酶的SH2结构域结合,这两种信号都能抑制肌球蛋白IIA在吞噬突触中的积累,并促进“不要吃我”信号的释放,这些信号抑制巨噬细胞介导的吞噬作用,保护正常细胞免受免疫系统的损害。

相反,当CD47的表面表达减少时,CD47-SIRPα信号通路减弱,巨噬细胞可以向这些细胞移动并吞噬它们。正常红细胞上的CD47与巨噬细胞表面的SIRPα结合,产生阻止吞噬作用的抑制信号,但当红细胞衰老时,CD47的表达水平降低,CD47缺乏的衰老红细胞被视为外来物,并被脾脏中的巨噬细胞迅速清除。CD47及其配体不仅调节免疫反应,还介导各种病理生理过程,如中性粒细胞趋化和神经系统发育,并在免疫耐受和T细胞活化中发挥调节作用。

国外靶向CD47治疗的临床进展

近年来,CD47单克隆抗体的临床研究在美国迅速开展。截至2021年8月28日,在临床试验中登记了CD47靶向治疗的46项临床试验。这些临床试验中研究了不同类型的癌症患者,包括29项实体瘤试验和14项血液系统恶性肿瘤试验和3项混合试验。

CC-90002

CC-90002是进入临床研究的第一代人源化抗CD47抗体。CC-90002的首次临床试验(NCT02641002)于2018年底终止,因为其在R/R AML和高危MDS中的初步单药治疗数据未能为进一步的剂量增加/扩大提供充分证据。在修改给药策略和其他程序后,CC-90002在临床试验(NCT02367196)中重新启动。

CC-90002不促进HA,同时保持与CD47的高亲和力结合,并抑制CD47-SIRPα相互作用。对一组血液癌细胞系的研究显示,来那度胺耐药的MM细胞系和患者的AML细胞具有浓度依赖性CC-90002介导的吞噬作用。在非人灵长类动物中,CC-90002表现出可接受的药代动力学特性和良好的毒性特征。这些数据证明了CC-90002在血液系统恶性肿瘤中的潜在活性,并为临床研究CC-90002-ST-001(NCT02367196)和CC-90002-AML-001(NCT0264102)提供了依据。

Hu5F9-G4(5F9)

Hu5F9-G4(5F9,Magrolimab)是一种人源化IgG4抗体,以高亲和力靶向CD47。5F9在体外诱导巨噬细胞介导的对原代人AML细胞的吞噬作用,在体内完全根除人AML。5F9已进入AML和实体瘤患者的临床试验(NCT02216409)。

研究表明,Hu5F9-G4单独或与其他抗体结合可能导致正常造血细胞意外死亡。出于安全考虑,5F9在临床设计中采用了改进的给药方案。当5F9被用作单一疗法时,复发/难治性AML/MDS和实体瘤患者的应答率相对较低。这可能是由于IgG4对巨噬细胞上Fcγ受体的亲和力降低,从而限制了抗体依赖性细胞吞噬作用(ADCP)。此外,接受Hu5F9-G4治疗的患者的血浆样本对所有红细胞和血小板显示出强烈反应。

另一项针对75名R/R非霍奇金淋巴瘤患者的Ib/II期临床试验显示,5F9联合利妥昔单抗治疗的客观缓解率(ORR)为49%,完全缓解率(CR)为21%。在另一项Ib期研究中,与DNA去甲基化剂阿扎胞苷联合使用,11例未经治疗的MDS患者的ORR为100%,CR为55%,14例未经治疗的AML患者的CR为64%。

TTI-621和TTI-622

TTI-621是一种靶向CD47的SIRPα融合蛋白,可通过诱饵受体(SIRPα-Fc)阻断CD47。TTI-621在复发性难治性血液系统恶性肿瘤中的临床试验表明,全身给药TTI-621可导致CD47阻断和与吞噬作用相关的细胞因子剂量依赖性增加,与暂时的可逆性血小板减少症相关,表明巨噬细胞介导的循环血小板清除增强,随后出现强劲的骨髓再生反应。

TTI-621联合利妥昔单抗治疗164例B细胞非霍奇金淋巴瘤(B-NHL)患者的I期研究显示,TTI-621联合利妥昔单抗对R/R B-NHL和T细胞非霍奇金淋巴瘤(T-NHL)患者具有良好的耐受性,并在R/R B-NHL患者中显示出良好的单药治疗活性。所有患者的ORR为13%,弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)为29%(2/7),T-NHL中TTI-621单药治疗的ORR为25%(8/32),DLBCL中TTI-621联合利妥昔单抗治疗的ORR为21%(5/24)。

同时,另一种CD47受体阻滞剂TTI-622在晚期R/R淋巴瘤患者中的I期剂量递增研究显示,1名4期非生发中心B细胞DLBCL患者最初在第8周达到PR,在第36周达到CR。这两种药物的区别在于不同的Fc亚型。TTI-621和TTI-622分别使用IgG1 Fc和IgG4 Fc。由于TTI-622的IgG4 Fc区与Fc受体之间的相互作用比IgG1更为有限,因此推测TTI-622将向巨噬细胞传递更温和的“吞噬”信号。

ALX-148

ALX148是一种诱饵受体融合蛋白,由一个高亲和力结合CD47的突变SIRPα结构域和一个缓解HA和贫血的非活性Fc域组成。迄今为止的结果表明,ALX148与其他抗癌药物(如赫赛汀和Keytruda)联合应用于实体瘤患者时,通常对中度不良事件具有良好的耐受性。虽然单药治疗未观察到完全或部分应答,但与曲妥珠单抗联合治疗HER2阳性胃癌患者的部分应答率为22%,与pembrolizumab联合治疗HNSC患者的部分应答率为16%。

最近的临床数据表明,将ALX148与曲妥珠单抗、ramucirumab和紫杉醇的标准给药方案联合使用,初步证实的有希望的客观缓解率为72%,估计12个月的OS为76%。没有达到最大耐受剂量。

AO-176

AO-176是一种人源化的抗CD47单克隆抗体。AO-176不仅能优先与肿瘤细胞而非正常细胞结合,在酸性微环境(低pH)中更有效地与肿瘤结合,而且能以细胞自主的方式直接杀死肿瘤细胞,而不是抗体依赖性细胞毒性(ADCC)。与其他CD47阻断抗体相比,AO-176与红细胞的结合可以忽略不计,并且不会诱发HA和暂时性贫血。

对晚期实体瘤患者的首次人体研究表明,AO-176是一种耐受性良好的抗CD47治疗药物,观察到持久的抗肿瘤活性。目前,AO-176联合紫杉醇治疗部分实体瘤(NCT03834948)和多发性骨髓瘤(NCT04445701)的临床试验正在进行中。

SRF231

SRF231是一种全人源IgG4的抗CD47抗体,先前被FDA授予孤儿药资格,用于治疗多发性骨髓瘤患者。SRF231具有双重抗肿瘤活性:SRF231可与巨噬细胞上的CD32a结合诱导FcγR介导的癌细胞吞噬,并且可作为支架将CD47介导的死亡信号送入肿瘤细胞。临床前研究表明,SRF231能与CD47高亲和力结合,体外杀伤癌细胞,具有较强的抗肿瘤活性。此外,SRF231的一个潜在安全优势是它不会引起可检测的红细胞凝集或吞噬。

TG-1801

TG-1801是一种针对CD19和CD47的双特异性抗体。通过联合靶向CD47和CD19,TG-1801有可能克服现有CD47靶向疗法的局限性,避免不加选择地阻断CD47对健康细胞造成的副作用。目前,TG-1801正在进行了两项I期临床试验(NCT03804996和NCT04806305)。

BI 765063

BI 765063(OSE-172)是SIRPα的人源化IgG4单克隆抗体拮抗剂,可阻断SIRPα/CD47轴。BI 765063对50例晚期实体瘤患者进行了单药剂量递增I期研究,包括卵巢癌、结直肠癌、肺癌、乳腺癌、黑色素瘤和肾脏肿瘤,结果显示其具有良好的耐受性安全性、药代动力学和有效性。1例肝细胞癌(HCC)合并肝和肺转移患者及7项既往治疗显示,治疗后持续27周的部分缓解。

其他还有一些CD47单抗或双抗以及融合蛋白正在进行临床试验,例如DSP107(NCT04937166,NCT04440735),IMC-002(NCT04306224)和STI-6643(NCT04900519)。

国内靶向CD47治疗的临床进展

近年来,中国在抗CD47治疗方面也取得了很大进展。根据NMPA的信息,至少有17种CD47靶向药物已被批准用于临床研究,占全球CD47靶向药物的一半以上。

TJC4

TJC4(也称为TJ011133,lemzoparlimab)是一种高度差异化的红细胞保护CD47抗体,具有独特的表位。它具有很强的抗肿瘤活性,并尽量减少与正常红细胞的结合,从而减少某些CD47单抗可能引起的HA。

lemzoparlimab(NCT04202003)在I/IIa期研究中的初步结果表明,在5名之前接受过2-4次治疗的R/R AML和MDS患者中,具有良好的耐受性安全性和一定的临床疗效。特别值得注意的是,一名原发性难治性AML患者在以1 mg/kg的剂量接受2个周期的lemzoparlimab治疗后,达到形态学无白血病状态(MLFS)。

目前,有两个正在进行的一期临床试验,分别是MM中的NCT04895410和AML/MDS中的NCT04912063。

IBI188和IBI322

IBI188是一种特异性阻断CD47-SIRPα轴的重组人抗CD47单克隆抗体。临床前研究结果显示,IBI188治疗可上调巨噬细胞的细胞运动和炎症相关基因,在AML异种移植模型中观察到IBI188增强的抗肿瘤效果。目前,有5项针对不同恶性肿瘤的IBI188临床试验正在进行(NCT04861948、NCT04485065、NCT04485052、NCT03717103、NCT03763149)。

IBI322是一种新的BsAb,同时针对CD47和PD-L1。它已于2020年1月在中国获得临床研究批准,适应症是实体肿瘤和血液肿瘤。目前,已注册了4项IBI322相关临床试验,分别为NCT04912466、NCT04338659、NCT04328831和NCT04795128,用于不同的恶性肿瘤。

HX009

HX009是一种同时阻断CD47和PD-1的双抗。理论上,Hx009可以通过同时激活先天性和获得性免疫应答,抑制肿瘤免疫逃逸,释放免疫检查点的免疫抑制,从而达到协同抗肿瘤的效果。

一项I期临床试验(NCT04097769)评估了HX009在21例晚期恶性肿瘤患者中的安全性和有效性。在至少进行过一次基线后肿瘤评估的18名患者中,3名患者达到PR,6名患者病情稳定。目前,有两个正在进行的临床试验,分别是NCT04097769和NCT04886271。

IMM01、IMM0306、IMM2902

IMM01是以CD47为靶点的新一代SIRPαFc融合蛋白。作为单一疗法,它在体内具有很强的抗肿瘤活性。目前,有1项正在进行的临床试验(CTR20191531)。初步结果显示,一些患者出现了前所未有的反应,尤其是R/R经典霍奇金淋巴瘤(cHL)患者。在五名cHL登记受试者中,一名PD-1耐药疾病患者在57周内达到PR并继续接受治疗,3名患者达到SD,总体疾病控制率为80%。

IMM01不与人类红细胞结合,在去糖基化修饰后,IMM01的免疫原性降低。因此,IMM01具有良好的PK、更好的组织通透性和生物利用度,以及更好的安全性,这反映在迄今为止招募的受试者中没有抗药物抗体(ADA)以及与药物相关的严重不良事件(SAE)。

IMM0306是一种同时针对CD47和CD20的双特异性抗体陷阱。IMM0306设计用于以比结合CD47更高的亲和力结合CD20,从而避免在正常组织中与CD47结合,从而降低与CD47靶点相关的毒性。目前,正在进行两项临床试验(NCT04746131和CTR20192612)。

IMM2902是另一种同时针对CD47和Her2的双特异性抗体陷阱。该项目最近已被NMPA和FDA批准用于Her2阳性实体瘤的I期临床试验。

AK117

AK117是一种具有独特结构的抗CD47单克隆抗体。它不仅保留了抗肿瘤活性,而且消除了红细胞的凝集,显著降低了巨噬细胞对红细胞的吞噬活性。一期临床试验(NCT04349969)对15例晚期或转移性实体瘤患者进行的初步研究表明,AK117是安全的,耐受性良好,未观察到与输注相关的反应(IRR)或严重治疗相关的不良事件(TRAE)。

截至2021年8月30日,正在进行4项临床试验(NDS04900350,NCT0498088,NCT0478334和NCT0434999)。同时,国内有3项正在进行的临床试验(CTR2011305、CTR2010825、CTR20202684)。

SHR-1603

SHR-1603是一种针对CD47的人源化IgG4单克隆抗体。目前,NCT(NCT03722186)和CDT(CTR20181964)系统中各有一项临床试验处于暂停状态。

ZL-1201

ZL-1201是一种抗人CD47单克隆抗体。2020年7月, ZL-1201注射液被批准在中国用于晚期实体瘤或恶性血液肿瘤患者的临床研究。此前,它已被美国食品和药物管理局批准在美国进行临床试验。目前,在NCT系统中有一项针对晚期癌症患者的I期临床试验(NCT04257617),在CDT系统中还有一项针对局部晚期实体瘤或血液恶性肿瘤患者的临床试验(CTR2010973)。

JMT601

JMT601(CPO107)是一种对CD20和CD47具有协同靶向结合作用的双特异性SIRPα融合蛋白。它基于经批准的抗CD20抗体,加入CD47结合片段SIRPα。临床前毒理学研究表明,JMT601与CD20阴性细胞没有明显的结合,对CD47强阳性细胞如红细胞和血小板也没有明显的影响。目前,已批准一项I/II期多中心临床试验(NCT04853329)。

其他

临床研究中还有几个潜在的候选者,如LQ001、PT217、HLX-24等。总之,CD47-SIRPα信号通路具有巨大的治疗潜力,在癌症免疫治疗中,CD47已成为继PD-1/PD-L1之后另一个高度竞争的靶点。

靶向CD47抗肿瘤治疗的挑战

在小鼠和猕猴上使用抗CD47抗体进行的临床前研究表明,这些疗法具有良好的耐受性。然而,2017年,Arch Oncology 终止了抗CD47单克隆抗体Ti-061的I/II期临床试验,而2018年,Celgene终止了抗CD47单克隆抗体CC-90002治疗AML的临床试验。鉴于CD47的广泛表达,使用抗CD47抗体作为抗癌治疗的潜在问题包括可能的非靶向效应,如贫血。CD47也在造血系统的非恶性细胞表达,包括正常红细胞、衰老红细胞和血小板。Buatois等人表明Hu47F9-G4单独或与其他抗体结合可能导致正常红细胞意外死亡,可能导致贫血。然而,鉴于抗CD47抗体和SIRPα-Fc融合蛋白引起这种毒性,而高亲和力SIRPα单体则不会引起这种毒性,因此抗CD47抗体的毒性似乎是Fc依赖的。这些发现表明,未来的研究应该着眼于优化抗CD47治疗药物的结构,以期设计出无不良副作用的新药。除此之外,考虑到老年红细胞可能更容易被吞噬,在未来的CD47/SIRPα靶向治疗研究中,应考虑患者年龄。

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所谓的“抗原沉默”效应也可能给抗CD47治疗的发展带来问题。CD47的普遍表达意味着一种药物可能需要大的起始剂量和/或频繁的给药来实现对CD47的有效阻断。另外,与CD47相比,SIRPα的组织学分布更为有限,这可能使其在靶向治疗时毒性更小并有更大的阻断作用。但是,对于中枢神经系统SIRPα的副作用应该考虑到。

此外,由于序列相似,与其他SIRP家族成员(SIRPβ和SIRPγ)之间可能发生交叉反应,而人类SIRPα至少鉴定出10种多态性,靶向这些不同的受体亚型的后果尚不清楚。在未来的研究中,应研究靶向CD47及其配体的方法,特别是肿瘤细胞;这些方法可能包括新型药物载体,如改性仿生纳米颗粒或群体感应细菌。除了新的给药方法外,与腹膜内或皮下给药途径相比,肿瘤内给药也有可能带来更大的药物传递和疗效,并降低毒性。

如上所述,抗CD47治疗的挑战使人们开始研究联合治疗的使用,包括肿瘤细胞特异性调理抗体和T细胞检查点抑制剂。例如,在非霍奇金淋巴瘤的小鼠模型中,抗CD47抗体(BRIC126或B6H12)与抗CD20抗体(利妥昔单抗)相结合,导致异种移植瘤模型中的人类淋巴瘤细胞消融。这些方法可用于提高肿瘤特异性和降低对表达CD47的非恶性细胞的靶向毒性。在类似的方法中,另一种靶向CD47和CD19的双特异性抗体(NI-1701)被设计用于B细胞淋巴瘤和难治性白血病,而靶向CD47和PD-L1的融合蛋白也被证明通过激活适应性免疫反应具有抗肿瘤功效。

小结

鉴于CD47-SIRPα信号能够使恶性细胞逃避巨噬细胞介导的吞噬作用,抑制CD47-SIRPα信号轴是一种很有前途的癌症治疗策略,多种CD47靶向药物已进入临床试验。

然而,这类治疗方法仍然存在一系列的挑战,包括安全性问题,以及CD47-SIRPα复合物上游和下游的信号传导机制还不完全清楚。因此,更好地了解肿瘤细胞逃避免疫清除的机制,以及抗CD47药物的给药途径的改进,将有助于开发新的、有效的抗癌治疗方法,增强对恶性细胞的吞噬功能。

参考文献:

1.  Advances in Anti-Tumor Treatments Targeting the CD47/SIRPα Axis. FrontImmunol. 2020; 11: 18.

2. Targeting CD47 for cancer immunotherapy. JHematol Oncol. 2021; 14: 180.

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关键词:
细胞,患者,治疗,研究,临床试验

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