下一个PD-L1?VISTA任重而道远

2022
06/17

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免疫检查点疗法的耐药性已逐渐成为亟待解决的问题。

免疫疗法的江湖地位在很大程度上得益于PD-(L)1的成功,而免疫检查点疗法的耐药性已逐渐成为亟待解决的问题。近年随着研究的不断深化,T细胞活化V域免疫球蛋白抑制因子让不少学者眼前一亮。

VISTA的结构

VISTA(V-domain Ig suppressor of T cellactivation)是B7家族成员,也被称为PD-1H、B7-H5、Dies1、Gi24、DD1α和C10orf54,具有多种独特的特征,包括它与两个受体的相互作用,这些受体与VISTA胞外域(ECD)上重叠但不同的位点结合。

VISTA具有B7和CD28家族免疫调节分子的特征,可以作为配体和受体。VISTA ECD与B7家族的同源性最强,如PD-L1(下图C所示)。其他B7家族成员有一个IgV样和IgC样结构域,而小鼠和人类VISTA含有一个异常大的IgV样结构域(下图A)。VISTA含有三个C端Src同源结构域3(SH3)结合基序(PxxP),而细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)和CD28分别含有一个和两个SH3结合基序。人的VISTA含有一个Src同源结构域2(SH2)的结合基序(YxxQ),以及细胞质域中的多个酪蛋白激酶2和磷酸激酶C的磷酸化位点。

这些基序表明VISTA作为一个受体,可以以类似于PD-1的方式向表达VISTA的细胞发出信号;然而,VISTA和PD-L1 IgV结构域之间的相似性,以及VISTA受体P-选择素糖蛋白配体1(PSGL-1)和含V-set和Ig结构域3(VSIG3)的信号潜力(下图B)表明VISTA也可能作为一个配体发挥作用。

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VISTA的多种作用

在人类和小鼠中,VISTA高度表达于骨髓区,特别是骨髓源性抑制细胞(MDSCs),并在肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)上少量表达,VISTA也可以在癌细胞上表达。88571655457307955

A:白细胞上适当表达的糖基化和酪氨酸硫酸化的p -PSGL-1在生理pH下与内皮细胞上的p -选择素分子结合,促进白细胞外渗。

B:小鼠髓系细胞上的VISTA信号通路可抑制髓系分化一级应答88 (MyD88)依赖的toll样受体(TLR)信号通路和细胞因子的产生,从而诱导更具有免疫抑制作用的表型。VISTA活性降低促炎细胞因子,增加抗炎细胞因子和介质。

C:在人类中,VSIG3与VISTA在T细胞上的相互作用抑制T细胞的激活和增殖。这种相互作用在中性pH下起作用,在pH 6.0时亲和力下降四倍。

D-F:在癌细胞、MDSCs或肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)上表达的VISTA可在酸性pH条件下与T细胞上的PSGL-1结合,而在中性pH条件下则不能。

G:在小鼠中,PSGL-1与抗小鼠PSGL-1(克隆4RA10)连接导致通过减少磷酸化erk(细胞外信号调节激酶)、蛋白激酶B (AKT)和信号转导和转录激活因子5 (STAT5)抑制T细胞受体(TCR)信号和细胞因子的产生,从而促进T细胞衰竭。

恶性肿瘤中的VSIG3

VSIG3信号如何抑制肿瘤相关巨噬细胞(TAM)和肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)介导的肿瘤反应的详细机制仍然未知。在正常组织中,人的VSIG3在睾丸和卵巢中表达得最多,而在大脑、肾脏和骨骼肌中的表达量较低。人类VSIG3可以被肿瘤细胞表达,包括胃癌细胞和肝癌细胞。虽然敲除VSIG3能抑制St-4胃癌细胞体外的肿瘤生长,但VSIG3在肿瘤中的免疫作用尚未在体内确定。VSIG3-VISTA相互作用的免疫抑制信号是否由肿瘤细胞传递给骨髓细胞和T细胞还不清楚。

恶性肿瘤中的PSGL-1

PSGL-1作为免疫检查点的作用已经在伤口愈合或肿瘤等条件下得到证明,在这些条件下,pH值可能是5.85-6.5,有理由推测人PSGL-1是人VISTA在肿瘤中常见的低pH值下的bindingpartner(上图D-F)。

此前已有研究发现酸性pH选择的VISTA mAb阻断了PSGL-1/VISTA的相互作用,增加了IFN-γ的产生、NF-κB的磷酸化和体外与VISTA表达细胞共培养的人类CD4+T细胞的增殖。在中性pH值下,几乎没有PSGL-1与VISTA的结合;然而,在酸性条件下,PSGL-1/VISTA途径可能是抑制T细胞活化的重要途径。

然而,很少有数据直接涉及PSGL-1在肿瘤免疫中的作用,对这一途径在体内的作用还需要了解。VISTA和PSGL-1可能同时具有配体和受体的功能,但还没有了解到VISTA/PSGL-1的相互作用是否只发生在反式中,或者它是否也能在顺式中起抑制激活的作用。显然,PSGL-1的免疫学活性正在被重新评估,而PSGL-1本身代表了一个潜在靶标。

VISTA和PSGL-1结合依赖于pH

在酸性条件下,组氨酸质子化,使离子与带负电的谷氨酸残基和PSGL-1中的硫酸化酪氨酸相互作用。在pH为7.4时,VISTA的组氨酸边缘无补体,不与PSGL-1结合。VISTA在髓系来源的抑制细胞(MDSCs)和其他髓系细胞上高表达。在酸性肿瘤微环境(TME)中,PSGL-1可与VISTA相互作用,介导T细胞和髓系功能障碍。PSGL-1在白细胞(如T细胞)上高表达,在中性pH条件下与内皮细胞上的选择素结合介导白细胞沿着血管系统滚动并外渗到组织中。61791655457308223

免疫治疗中的VISTA

VISTA的高表达与结肠癌患者的不良生存率有关。VISTA对淋巴细胞和骨髓细胞的免疫抑制功能,以及VISTA在TILs上的大量表达,表明VISTA阻断疗法可能具有潜在的广泛的临床适用性。

在CT26结肠癌小鼠模型中,VISTA和PD-L1联合治疗导致所有接受治疗的小鼠的肿瘤消退和长期生存,这与任何一种单药治疗形成鲜明对比(VISTA mAb单药治疗为12.5%,PD-L1mAb单药治疗为37.5%)。VISTA和PD-L1 mAb的联合治疗也显示出明显的生存优势,并且在B16肿瘤受体小鼠中,用低剂量辐照调理,并在mAb治疗前用4个剂量的粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)分泌的细胞疫苗(GVAX)进行治疗。

在另一项研究中,将VISTA mAb 13F3与TLR疫苗或TLR激动剂(CpG和R848)相结合,可使50%的B16肿瘤携带小鼠长期无瘤生存。相比之下,用TLR疫苗或VISTA mAb阻断的单药治疗只能短暂地延缓B16黑色素瘤带瘤小鼠的肿瘤生长,而没有长效的效果。使用13F3阻断mAb的VISTA阻断与含有激动性CD40抗体、TLR激动剂和肿瘤抗原肽的多肽疫苗相结合,对治疗早期(2天)和成熟(7天)的B16黑色素瘤肿瘤显示出有希望的协同作用。(文献4)

小分子药物

CA-170是一款选择性靶向PD-L1和VISTA的口服小分子双重拮抗剂,也是目前研发进度最快的VISTA靶向药,目前处于临床2/3期。

临床前体内数据显示,CA-170能诱导被PD-L1或VISTA特异性抑制的T细胞有效增殖和产生IFN-γ,此外,在多种体内肿瘤模型中,CA-170似乎也具有类似于抗PD-1或抗VISTA抗体的抗肿瘤作用。486016554573083501期临床壁报:

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然而,一项新研究显示,CA-170与人类VISTA的结合极少甚至没有(参考3)。

VISTA拮抗剂抗体对比

目前有三种VISTA拮抗剂mAbs:VSTB112、P1-068767(BMS-767)和SG7。据公开资料,这三种mAbs中的每一种都能在功能试验中增强T细胞的激活,都能阻断VISTA与人类PSGL-1和VSIG3的相互作用且效果相似。

VSTB112被用于晚期癌症患者的I期试验(NCT02671955i),该试验已被终止,未披露原因。SG7 mAb对人类VISTA的亲和力比BMS-767或VSTB-112强25-50倍。该药物对人、犬猴和小鼠的VISTA具有独特的跨物种反应性,允许在小鼠体内进行临床候选抗体的测试。其他两个拮抗VISTA的mAbs只与人的VISTA结合,需要在人的VISTA基因敲入小鼠中进行模拟。

BMS-767 mAb是唯一的pH值选择性阻断抗体,仅在pH6.0时阻断PSGL-1和VSIG3。BMS-767已被证明可以在低pH值下进入肿瘤部位,从而可能减少任何非肿瘤反应性和不利影响。H100和H155对BMS-767的结合很重要,并介导了BMS-767的酸性pH值选择性结合,因为C-C′环和相邻螺旋中的大多数接触残基对VSTB-112和SG7 mAbs是相同的。

尽管SG7、BMS-767和VSTB-112有重叠的结合表位,但F-G环的H154是这些mAbs中唯一共同的接触残基。这些mAbs在与Fc受体(FcR)的接触方面也有所不同,BMS-767和VSTB-112有一个活跃的Fc区域,而SG7有一个 "死 "Fc。具有活性Fc的SG7在B16F10、MC38和4T1肿瘤模型中显示出更多的骨髓细胞耗损,但在减缓肿瘤生长方面并不比具有 "死 "Fc的形式更有效。因此,SG7可能比其他mAbs的毒性更小。

鉴于VISTA在许多骨髓细胞上的高表达,VISTA阻断的部分体内效应可能是依赖于骨髓的,因此在骨髓功能试验中严格测试这些mAbs的效应是有必要的。

激动剂抗体

激动性抗VISTA mAbs增强了VISTA的活性,从而降低了免疫反应,因此可以考虑作为治疗自身免疫性疾病如SLE和GVHD的候选药物。事实上,VISTA激动剂mAbs可以通过增加AICD来增强外周T细胞耐受性。

激动剂mAbs已被证明可以抑制自身免疫性疾病小鼠模型中促炎症细胞因子的产生,包括NZB/WF1狼疮、K/BxN关节炎、IMQ诱导的银屑病、GVHD和协和素诱导的自身免疫性肝炎(AIH)。8G8和INX803分别是最有希望的小鼠和人类VISTA激动mAbs。

表位结合试验表明,VISTA激动剂mAbs与包含α3螺旋、F链、F-G环和G链的表位结合。此外,VISTA激动剂mAbs被推测为转导VISTA信号以抑制免疫反应,但这还有待评估,测试这些激动剂是否能加强配体的相互作用,作为增强VISTA的免疫抑制功能的机制,将是很有趣的。

更多启示

具有不同免疫功能(拮抗剂和激动剂)的VISTA抗体为潜在的治疗特定癌症和自身免疫性疾病开辟了新方向。VISTA mAb的FcR结合活性或缺乏这种活性可能是在特定治疗方式中获得最佳疗效的关键因素。

VISTA既是配体又是受体,其复杂性以及VISTA在骨髓细胞中的信号传导,可能会揭示其作为TME中主要免疫抑制途径的潜在作用的新见解。这可能需要通过包括彻底分析TME中表达VISTA/PSGL-1/VSIG3的细胞的空间定位,以及更全面地了解这三个检查点的下游信号传导途径的方法来研究。

还有,VISTA/PSGL-1结合和酸度诱导的免疫抑制对pH值的依赖性将重点转移到针对能改变pH值的生化过程。肿瘤的低pH值可能被用来靶向在酸性TME中更具活性的pH值选择性抗体。

此外,未来的研究应探索增加TME的pH值的可药用pH值调节剂是否可以减轻VISTA介导的免疫抑制,并增强与其他免疫检查点阻断剂(如PD-1 mAbs)或潜在的癌症疫苗的组合癌症疗法的活性。

参考:

1.Mehta, N., Maddineni, S., Kelly, R.L. et al. An engineered antibody binds a distinct epitope and is a potent inhibitor of murine and human VISTA. Sci Rep 10, 15171 (2020);

2.DOI:https://doi.org/10.1016/j.it.2020.12.008;

3.Gabr M.T.Gambhir S.S. Discovery and optimization of small-molecule ligands for V-domain Ig suppressor of T-cell activation (VISTA).J. Am. Chem. Soc. 2020; 142: 16194-16198;

4.https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-13-1506

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关键词:
VISTA,mAbs,激动剂,pH值,道远

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