靶向间皮素的肿瘤治疗生物技术药物研究进展

科技工作者之家 2020-04-04

来源:药学进展

专家介绍:姜静


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博士,副教授,《药学进展》青年编委。研究方向为生物技术药物,主要从事靶向抗肿瘤重组蛋白药物和抗体药物的研发,开展新型药用靶标的筛选评价、药理机制研究,以及蛋白类药物结构设计,擅长新药成果转化研究。领导并承担了多项生物药物研究和开发工作,主持、承担“十一五”、“十二五”、“十三五”国家重大新药创制研究3项。在Eur J Pharm Sci、Cance rBiol Ther、Breast Cancer Res Treat、Carbohydr Polym等专业期刊发表SCI论文20余篇。以主要发明人申请发明专利8项,PCT 8项,获授权3项。

正文

靶向间皮素的肿瘤治疗生物技术药物研究进展


[摘要]间皮素是主要由间皮细胞表达的一类糖蛋白,间皮细胞主要分布于人体的腹膜、胸膜及心包等组织中,而在其他组织中分布较少。近年来多个研究发现,间皮素在卵巢癌、肺癌、胰腺癌及间皮瘤等多种恶性肿瘤细胞中高表达,间皮素在正常组织中分布较少而在肿瘤组织中分布较多的这一特性使得间皮素成为了治疗相关肿瘤的十分具有潜力的靶标。生物大分子靶向药物相比于传统小分子药物安全性更好,因而具有广泛的应用前景。药物类型主要包括免疫毒物偶联物、单抗及抗体药物偶联药物等。综述了间皮素的功能及其在肿瘤中的表达情况,并对目前在研的靶向间皮素的生物技术药物研究进展进行了概述。

间皮素(mesothelin,MSLN)是一类细胞膜糖蛋白,表达于腹膜、胸膜及心包的间皮细胞;也表达在卵巢癌、肺癌、胰腺癌及间皮瘤等多种恶性肿瘤中,因此MSLN可作为治疗这些肿瘤的靶标。本文介绍了近年来MSLN在多种癌症中的表达研究以及MSLN靶向治疗肿瘤的生物技术药物研究进展,旨在为靶向MSLN的生物治疗药物研发提供参考。

1间皮素的表达及功能

Chang等于1996年克隆了MSLN基因,MSLN的cDNA包含一段1884bp的开放阅读框,能编码由628个氨基酸组成的相对分子质量为69000的前体蛋白,前体蛋白经糖基化后被弗林蛋白酶切割产生相对分子质量分别为40000和32000的2个蛋白分子,相对分子质量为40000的部分通过糖磷脂酰肌醇部分连接到细胞膜上成为成熟的MSLN蛋白分子,而相对分子质量为32000的部分从细胞脱落进入循环中,这种相对分子质量为32000的蛋白分子称为巨核细胞促进因子。除了上述细胞膜表达的相对分子质量为40000的MSLN之外,人体还存在2种MSLN变体:第1种变体也为膜表达形式,但相比成熟MSLN多了8个氨基酸的插入;第2种变体为可溶性MSLN蛋白,其产生原因为编码糖磷脂酰肌醇的信号序列缺失,目前暂无明确证据证明这2种MSLN变体是否会影响靶向MSLN药物在体内的分布,但有研究表明可溶性MSLN表达水平使靶细胞内的药物分布降低。

目前MSLN的生理学功能尚未被完全阐述清楚,MSLN基因敲除的小鼠没有表现出明显的异常,且后代也未表现出异常症状。MSLN能与Ⅰ型跨膜蛋白癌抗原125(cancerantigen125,CA125)相互作用,CA125主要由卵巢癌细胞表达,其可溶形式的表达水平是卵巢癌诊断的标准之一,由此推测MSLN可能参与细胞黏附程度增加及癌转移等活动。Rump等发现表达CA125的卵巢癌细胞能与表达MSLN的间皮细胞结合,这种相互作用驱使卵巢癌细胞向腹膜转移扩散。此外,MSLN与CA125结合能激活MMP-7路通,增加某些胰腺癌细胞的运动与侵袭能力。

目前研究表明MSLN参与调控细胞的存活、增殖以及迁移能力,并且能使细胞抵抗部分细胞毒性药物的杀伤,MSLN主要参与激活的信号通路包括核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)通路、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)通路以及丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)通路。在高表达MSLN的胰腺癌细胞中,NF-κB通路持续激活使得白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的表达水平上升,而抑制MSLN表达后IL-6的水平降低。IL-6能激活信号传导及转录激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription 3,Stat3),从而提高细胞周期蛋白及细胞周期激酶复合物的水平,进而加速G1期向S期的转变;此外,IL-6也可作为一种生长刺激因子,通过与其受体IL-6R相互作用促使细胞存活。NF-κB通路激活除了能诱导IL-6表达,还能增强B细胞淋巴瘤因子2(Bcl-2)等物质的表达,促使细胞存活蛋白表达,使细胞抵抗凋亡。MSLN也能通过激活PI3K使Akt快速磷酸化,从而使肿瘤细胞抵抗肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)诱导的细胞凋亡。在乳腺癌细胞中,MSLN通过激活MAPK/ERK通路诱导并下调促凋亡蛋白Bim(Bcl-2interacting mediator,Bcl-2相互作用调节蛋白)等使得细胞抵抗失巢凋亡。

MSLN在多种肿瘤细胞中表达,但表达比例不同。为了分析不同肿瘤细胞的MSLN表达率,对所有使用免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)法检测肿瘤病人MSLN表达率的文献进行了检索,由于每个实验的样本量差异较大,所以实验中得到的MSLN的表达率差异也较大。每个实验的样本量都不足以评估MSLN在此类肿瘤中的平均表达率,因此在统计分析时将所有检索到的实验数据进行了合并,并估算出了MSLN在各类肿瘤中的表达率(见表1)。

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以上统计结果表明MSLN在卵巢癌、胰腺癌、肺癌及间皮瘤这4种肿瘤细胞中表达率较高,MSLN靶向药物治疗用于治疗这些肿瘤的潜力较大。近年来靶向生物制品研究取得了较大进展,相比于小分子药物,大分子生物制品毒副作用更小、安全窗更大,以下将对目前报道的靶向MSLN的生物大分子药物的研究进展进行简要概括与分析。

2间皮素靶向药物

2.1SS1P

SSIP是一种重组的抗MSLN免疫毒素类药物,免疫毒素一般由靶向抗原的大分子部分与具有细胞毒性的分子组成,SS1P由鼠抗MSLN抗体的单链可变区(single-chain variable fragment,scFv)及铜绿假单胞菌外毒素38(pseudomonas exotoxin38,PE38)组成。PE是从铜绿假单胞菌中分离得到的一种高效细菌毒素,能使酶延伸因子-2(enzyme elongation factor-2,eEF-2)核糖基化并使之失活,进而抑制细胞内蛋白质的合成并诱导细胞凋亡。PE38含PE的催化区结构,SS1P结合至MSLN阳性细胞后被内吞进细胞内,释放PE38发挥细胞毒性杀伤细胞。

SS1P最早的临床试验开始于2001年,2011年开启Ⅰ/Ⅱ期临床研究,之后未在Clinical Trials.gov官网上登记新临床试验信息。SS1P在临床前研究中展现出很强的抗肿瘤活性,而进入临床试验阶段后却未能发挥出预期的药效,超过90%的病人在给药1个疗程之后产生了针对PE毒素的抗药物抗体(anti-drug antibody,ADA),因此限制了SS1P的多次给药。此后研究人员在其他临床试验中尝试喷司他丁或环磷酰胺与SS1P联用,试图通过抑制受试者免疫系统来减少SS1P的免疫原性,尽管最终结果显示中和抗体数量减少,但SS1P的抗肿瘤活性却没有显著增加。此外SS1P的相对分子质量只有63000,在最大耐受剂量下(45μg·kg-1)的血浆半衰期只有8h,因此易被肾脏快速清除,难以长时间维持药效。

2.2RG7787

RG7787(LMB-100)也是靶向MSLN的免疫毒素类药物,由人源化的抗MSLN单抗的Fab部分与改造结构后的PE毒素PE24组成。RG7787的设计理念由SS1P而来,为了降低SS1P的免疫原性,将SS1P靶向MSLN的鼠源scFv部分替换成了人源化的抗MSLN单抗的抗原结合区(fragment of antigen binding,Fab)部分,且在PE的催化区部分引入了7个点突变来清除能被B细胞识别的表位,这一改变在降低免疫原性的同时也影响了蛋白酶切割位点的结构,降低了在细胞内所发挥的细胞毒性,改构后的细胞毒素称为PE24。体外实验结果显示PE24与PE38的细胞毒性类似,但PE24与人抗血清的反应性更低,体内安全性研究表明PE24在啮齿类动物中的非特异性毒性较低,可以耐受的剂量比SS1P高5~10倍,且未出现严重的血管渗漏症或肝毒性。此外,与SS1P相比,RG7787的稳定性及与靶标的结合能力没有明显改变。RG7787在体外实验中展现出对乳腺癌、胃癌及胰腺癌等多种肿瘤细胞系的杀伤作用,在某些细胞模型上的杀伤作用优于SS1P。

RG7787于2016年开始临床研究,目前进展到Ⅱ期,Ⅱ期临床开始时间为2018年8月。从最新发表的文献来看,RG7787与其他类型药物的联用是其目前研究的新方向。RG7787发挥抗肿瘤效果主要依靠抑制细胞内蛋白合成,根据目前已发表的相关文献可知除与免疫抑制类小分子联用降低ADA产生风险外,RG7787主要与其他抑制蛋白合成类的小分子联用,来增强其细胞杀伤作用。AliRahmani报道了RG7787与盘菌素域受体1(discoidin domain receptor1,DDR1)抑制剂联用能发挥协同作用抑制肿瘤生长,DDR1参与多种核糖体蛋白的合成与表达,DDR1抑制剂能显著抑制蛋白合成。此外,蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)也参与细胞蛋白合成,PKA抑制剂H89能增加eEF-2的二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)核糖基化速率,阻断蛋白合成,因此与RG7787联用能协同发挥抗肿瘤作用,Liu等观察到二者联用对多种MSLN阳性细胞的增殖有协同抑制作用。这2种蛋白合成抑制剂与RG7787作用机制不同,因此与RG7787联用后对于蛋白合成的抑制更强、对肿瘤细胞的杀伤作用也更强。肿瘤免疫疗法是目前抗肿瘤领域的研究热点,与免疫监控点药物联用能有效提高对肿瘤的杀伤,但对于RG7787来说与免疫监控点药物联用的风险在于增强免疫反应可能会增加ADA产生的风险,因此Mazor等研究了RG7787分别与细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxicT-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4)单抗、OX40(也称CD134,肿瘤坏死因子受体超家族成员)单抗或细胞程序死亡蛋白-1(programmed cell death protein 1,PD-1)/细胞程序死亡蛋白-1配体(programmed cell death protein ligand 1,PD-L1)单抗联用在小鼠体内诱导ADA产生的情况,结果发现与CTLA-4单抗或OX40单抗联用均能增加针对PE的ADA的产生,而与PD-1/PD-L1单抗联用则不会显著增加ADA的产生。RG7787与PD-1单抗pembrolizumab的联用正处于Ⅱ期临床研究阶段(NCT03644550)。

2.3Amatuximab

Amatuximab(MorAb-009)是靶向MSLN的人鼠嵌合IgG1κ型单克隆抗体药物,其中人序列占83%,鼠序列占17%。Amatuximab与人MSLN的亲和力常数(KD)为1.5nmol·L-1。前文所述SS1P的scFv与RG7787的Fab就来自于amatuximab,其能阻断CA125与MSLN的结合。临床前体外试验数据显示amatuximab能抑制表达MSLN的肿瘤细胞与CA125阳性的细胞相结合,并且对MSLN阳性的细胞有抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(antibody dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)作用,对肿瘤细胞的增殖和迁移都有抑制作用。近来有报道称肿瘤释放的CA125能直接结合至amatuximab的Fc端,影响其ADCC效应,因此在临床用药前建议对MSLN水平进行检测,选择CA125水平较低的患者入组研究。

Ⅰ期临床试验NCT00325494于2006年开展,计划入组24例实体瘤患者(包括胰腺癌、间皮瘤、非小细胞肺癌或卵巢癌等),主要终点包括amatuximab临床用药的安全性及耐受性,以及不良反应和严重不良反应发生频率和严重程度,研究的剂量范围为12.5~400mg·m-2,研究发现最大耐受剂量(maximal tolerable dose,MTD)为200mg·m-2。2009年在17例日本患者中进行了类似的Ⅰ期临床研究(NCT01018784),主要目的为确定剂量限制性毒性(dose-limiting toxicity,DLT)及MTD,主要研究结果也与NCT00325494类似,amatuximab每周给药的MTD为200mg·m-2。2008年开展的Ⅱ期临床研究NCT00738582入组89例未经化疗治疗的腹膜间皮瘤患者,目的为研究amatuximab与标准化疗药物(培美曲塞/顺铂)联用的情况,主要终点为无进展生存期(progression-free survival,PFS)、总生存期(overall survival,OS)及客观应答率(objective response rate,ORR)。结果显示,与对照组相比,联用组的PFS没有显著提高,但OS以及ORR有较明显提升,33例(40%)出现部分应答,42例(51%)病情稳定。2007年开展的另一个Ⅱ期试验(NCT00570713)中,amatuximab与吉西他滨联用治疗无法切除的胰腺癌患者,主要终点为OS,次要终点为PFS及ORR,结果显示尽管联用组对上述3个主要指标均展现出相比于对照组的优势,但并无显著性差异。此外,两个Ⅰ期临床试验(NCT01521325及NCT01413451)研究了111In标记的amatuximab在体内的分布,结果显示在肝脏、肾脏、脾脏及心脏中均能检测到amatuximab,且在间皮瘤中的分布高于胰腺癌。

2.4DMOT-4039A

DMOT-4039A是一个由人源化的抗MSLNIgG1单克隆抗体h7D9.v3与细胞毒五肽药物单甲基奥利司他汀E(monomethyl auristatin E,MMAE)组成的抗体药物偶联物(antibody drug conjugate,ADC),其与MSLN的KD为0.3nmol·L-1。DMOT4039A由基因泰克(罗氏)公司研发,连接子为可被蛋白酶裂解的mc-vc-PAB linker,平均偶联率为3.5。MMAE是一种来源于海洋生物次级代谢物的类似物,是由5个非天然氨基酸组成的小肽,具有干扰微管形成的细胞毒素,理论相对分子质量为717.5,在细胞内释放的MMAE结合至微管或微管蛋白,破坏细胞内微管网络,导致有丝分裂细胞周期阻滞和细胞凋亡。

DMOT-4039A与多种MSLN表达阳性细胞(HPAC、OVCAR-3等)的KD达到纳摩尔级别,且在这些细胞上表现出较强的杀伤作用,对转染表达MSLN的HT1080细胞也有较强的杀伤作用,EC50为(0.46±0.11)mg·L-1。在体内试验中,DMOT-4039A也展现出对多种异位和原位移植瘤模型的治疗效果。OVCAR3-x2.1卵巢癌细胞是对DMOT-4039A最敏感的肿瘤模型,药物抑制肿瘤生长的IC50为2.7mg·kg-1,当DMOT-4039A剂量达到10mg·kg-1时肿瘤几乎完全消失,肿瘤倍增时间中位值也从4.5d增加到83d,而当αgD-MMAE(小分子对照组)剂量达到15mg·kg-1时也未体现出抑制活性,说明DMOT-4039A靶向性较强。此外,裸抗对照组也没有展现出对肿瘤生长的抑制作用,说明杀伤肿瘤主要依赖荷载的小分子MMAE。尽管与OVCAR3-x2.1细胞的MSLN表达水平类似,但是原位的OVXF1023卵巢癌细胞对DMOT-4039A的敏感程度低,10mg·kg-1DMOT-4039A给药3周只表现出53%的肿瘤生长抑制,二次给药后在第84d的肿瘤生长抑制达到78%,且肿瘤倍增时间从8d延长到45d。DMOT-4039A对HPAC胰腺癌的生长抑制率也很强,当剂量为10~15mg·kg-1时肿瘤倍增时间≥74d;原位PAXF1657(MSLN表达水平2+)胰腺癌模型对DMOT-4039A更敏感,10mg·kg-1时肿瘤倍增时间达到37d。当DMOT-4039A剂量为10mg·kg-1时,对H226-x2(MSLN表达水平3+)间皮瘤模型的肿瘤生长抑制率为102%,且能将肿瘤倍增时间推迟至34d。尽管DMOT-4039A对MSLN表达水平较低的MSTO-211H异种移植模型也有抑制效果,但是抑瘤效果持续时间较短,以上结果说明MSLN表达水平与DMOT-4039A的抗肿瘤效果呈正相关。

Ⅰ期临床试验NCT01469793于2011年启动,研究了每3周给药1次(Q3W)的MTD,确定MTD后招募扩展组以推荐Ⅱ期研究剂量(recommended phase II dose,RP2D)进行给药并进一步确定DMOT4039A的安全性和临床有效性。此外,另一组病人每周接受给药,实验的目的也是寻找MTD,并在不引起毒副作用的前提下研究抗肿瘤活性。实验共入组71例实体瘤患者(40例胰腺癌,31例卵巢癌),54个病人入q3w组,17个病人入每周给药组;截至数据统计时,只有1人继续接受治疗,其余有73%的病人因肿瘤进展而停止治疗,8%对治疗无应答,7%出现不良反应,6%的病人决定不再继续用药,3%的病人因医生建议而放弃用药,只有1人因疾病进展而死亡。Q3W的最大给药剂量组(2.8mg·kg-1)的2名病人中出现2次DLT,分别为3级高血糖和3级低磷血症,因此确定DMOT4039A的MTD为2.4mg·kg-1。每周给药组进行试验的最大剂量为1.2mg·kg-1,没有病人出现DLT,没有进行更高剂量的试验是因为在试验后期出现了严重不良反应,根据此试验结果而得到的RP2D为1mg·kg-1。纵观所有实验组,约20%的病人出现了外周神经病,与其他的微管抑制剂的副作用类似。此外,副反应还包括浆膜炎(伴随积液的心包炎和胸膜炎),但出现概率较低(1例)。外周神经病是非靶向不良反应,而浆膜炎是靶向性不良反应。

2.5BMS-986148

BMS-986148(MDX-1204)是由百时美施贵宝(BMS)公司研发的靶向MSLN的ADC,抗体部分结构为全人IgG1/κ,与MSLN的KD为5nmol·L-1,能抑制MSLN与CA125之间的相互作用。从BMS针对MSLN靶向抗体申请的专利可以推测其连接子为VC-linker,偶联方式为巯基偶联,而偶联的小分子为具有专利保护(CN103561772B)的多卡米星的类似物,专利实施例中披露的试验证明BMS-986148有较强的ADCC功能,且在体外细胞毒试验和小鼠肿瘤模型中都表现出了良好的抑制肿瘤生长的功能。截至2019年6月,尚没有关于此ADC的任何临床前或临床试验数据,此ADC登记的临床试验只有2个(NCT02341625与NCT02884726),更新时间分别为2015与2016年,NCT02341625为Ⅰ/Ⅱa期试验,主要目的为研究BMS-986148与PD-1单抗nivolumab联用的安全性,次要终点包括多个药代动力学(PK)/药效学(PD)参数。NCT02884726主要为Ⅰ期临床试验,主要研究BMS-986148的安全性及耐受性。

2.6 Anetumab ravtansine

Anetumab ravtansine(Bay94-9343)是拜耳公司研发的由全人抗MSLN的单克隆抗体MF-T(anetumab)通过氨基偶联与微管抑制剂美登素DM4相连而成的ADC,连接子为N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶基二硫)丁酯酸[N-succinimidyl-4-(2-pyridyldithio)butanoate,SPDB],SPDB连接子具有周围杀伤作用,anetumab ravtansine的平均偶联率为3.2。

有关作用机制的研究主要使用了anetumab ravtansine的单抗部分MF-T,MF-T的Fab端可以与人MSLN以高亲和力结合,SPR检测KD值为10nmol·L-1,且偶联小分子后不会影响与靶标的亲和力,但值得注意的是MF-T不能阻断MSLN与CA125的相互作用。流式细胞结合曲线显示MF-T和表达内源性MSLN的NCI-H226细胞的荧光信号值呈S状增加,显示了其与靶标特异性结合的特征。为研究MF-T的内吞能力,研究人员在MF-T上标记了一个pH敏感的荧光染料CypHer5E,CypHer5E标记药物经细胞内吞后形成的内涵体和溶酶体融合,在酸性pH条件下可检测CypHer5E荧光,从而检测MF-T的内吞率。与同型对照相比,MF-T在人卵巢癌细胞OVCAR-3中的内吞率提高了2.5倍以上,观察到最大的差异发生在首次孵育3h期间,差异约为4倍。MF-T可在MSLN表达阳性肿瘤组织内选择性聚集,在分别用转染了MSLN基因的人结直肠癌HT29/meso细胞和作为对照的HT29/vector细胞构建的裸鼠皮下移植瘤模型中注射荧光标记的MF-T,近红外荧光成像(NIR)显示累积在HT29/meso模型中的荧光值比在HT29/vector中的荧光值高1.4倍。BAY94-9343临床前药效研究结果包括体外细胞毒性研究、体内细胞系来源的异位移植瘤模型研究、原位移植瘤模型研究以及病人来源的移植瘤(patient-derived xenograft,PDX)研究。体外试验主要研究了BAY94-9343的细胞毒性,BAY94-9343对转染了人MSLN基因的人胰腺癌细胞MIAPaCa-2/meso、结肠癌HT-29/meso细胞和表达MSLN的卵巢癌OVCAR-3细胞、间皮瘤NCI-H226细胞有很强的抗肿瘤细胞增殖作用,对这4种细胞的IC50分别为1.59、0.715、1.59和5.72nmol·L-1;对MSLN阴性的肿瘤细胞MIAPaCa-2/vector和HT-29/vector细胞毒作用很低,IC50分别为10和10.5µmol·L-1。BAY94-9343与DM4抑制微管的作用机制一致,不影响处于非分裂期的MSLN表达阳性的正常腹膜间皮细胞。体内试验主要研究了BAY94-9343对异位移植瘤、原位移植瘤及PDX模型的增殖抑制效果。在MIAPaCa-2/meso胰腺癌模型中,2.7mg·kg-1的BAY94-9343使5/6小鼠的肿瘤完全消失,而在HT-29/meso结肠癌模型中75%的小鼠肿瘤完全消失;在结肠癌模型中,使用裸抗MF-T或游离的S-甲基-DM4不会显著影响肿瘤生长。BAY94-9343对OVCAR-3异位移植瘤模型的治疗效果显示,2.8mg·kg-1的BAY94-9343每3d给药1次,共给药3次(Q3D×3),全部小鼠对治疗产生应答,且6只小鼠中有4只肿瘤完全消失。在裸鼠NCI-H226间皮瘤模型中,11.2mg·kg-1BAY94-9343(Q3D×3)给药2个疗程后,在第153d肿瘤生长抑制率达到94%,小鼠应答率为63%(5/8出现部分缓解)。在小鼠原位卵巢癌模型中,10.6mg·kg-1BAY94-9343(Q3D×3)给药使卵巢质量减少81%,而作为对照的ADCBAY86-1899(9.5mg·kg-1)和游离的S-甲基-DM4单独给药或与MF-T联用都不能显著影响肿瘤的生长。

由于小鼠的皮下异位移植瘤模型与原位肿瘤模型的肿瘤细胞缺乏异质性,因此建立小鼠PDX模型评价药物的抗肿瘤活性。14.3mg·kg-1BAY94-9343给药(Q3D×3)导致8只PAXF736胰腺癌模型小鼠中的6只出现短暂的肿瘤生长抑制、所有的卵巢癌OVCAR6719荷瘤小鼠肿瘤完全消失、所有的间皮瘤Meso7212模型小鼠至少出现部分缓解。

除单独使用具有良好的抗肿瘤效果外,anetumab ravtansine与其他多种小分子或靶向药物联用均表现出较强的抑瘤作用。Quanz等在临床前研究中发现anetumab ravtansine与脂质体阿霉素(pegylated liposomal doxorubicin,PLD)、卡铂/顺铂、PI3K抑制剂copanlisib或贝伐珠单抗联用均能起到协同抑瘤作用。Anetumabr avtansine偶联的DM4是小分子微管抑制剂,能使细胞周期发生阻滞、激活细胞凋亡通路并最终造成DNA损伤,微管抑制剂进入细胞后扰乱DNA修复蛋白的转运,从而能增强DNA损伤剂对肿瘤细胞的杀伤作用,而PLD及卡铂就属于此类DNA损伤剂。Anetumabr avtansine与PLD联用在卵巢癌OVCAR-8、Ov6668及ST081的体外及体内研究中均展现出较强抑瘤作用。PI3K/Akt通路主要参与卵巢癌细胞对小分子产生的耐药,copanlisib是一种泛PI3K抑制剂,anetumab ravtansine与copanlisib联用在OVCAR-3模型中可有效杀伤肿瘤细胞,体外研究证明二者联用能诱导凋亡蛋白多腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADPribose polymerase,PARP)及组蛋白γH2AX表达。贝伐珠单抗是目前被批准的唯一一个治疗卵巢癌的单抗类药物,其与anetumabravtansine联用能抑制OVCAR-3体内模型的肿瘤生长,但是二者分别单独使用均不能使肿瘤缩小,此外在卵巢癌PDX模型Ov6668中二者联用也表现出抑瘤效果。

截至2019年6月,ClinicalTrials.gov上共登记了14个anetumab ravtansine相关临床研究,最快进展到Ⅱ期,但报道了结果的只有1个。在一项探索anetumab ravtansine剂量的Ⅰ期临床试验中,共入组77例肿瘤病人,其中21例间皮瘤,9例胰腺癌,5例乳腺癌,4例卵巢癌及6例其他肿瘤,试验结果显示MTD为6.5mg·kg-1,在剂量为7.5mg·kg-1时出现了DLT。在所有入组的77例患者中共有38例(16例间皮瘤、21例卵巢癌及1例乳腺癌)接受了MTD的anetumab ravtansine治疗,其中6例(19%)患者出现部分缓解,18例(47%)病情稳定。在MTD组,所有出现的药物相关性不良反应都是不危及生命且可逆的,因此目前正在进行多个临床试验,研究在6.5mg·kg-1(iv,Q3W)的给药方式下anetumab ravtansine的有效性与安全性。

2.7BAY2287411

BAY2287411是由拜耳公司研发的靶向钍偶联物,此药物由3部分组成,分别为靶向MSLN的全人IgG1单克隆抗体anetumab、能发射高能α粒子的钍-227及螯合剂3,2-羟基吡啶酮(见图1)。钍-227发射的高能α粒子能诱导短距离内(2~10个细胞直径)的细胞发生不可修复的DNA双链断裂,进而诱导表达MSLN的肿瘤细胞凋亡,发挥抗肿瘤作用。与偶联细胞毒性小分子药物的ADC相比,靶向钍偶联物发挥抗肿瘤药效不单纯依靠抗原介导的药物内吞,还可以避免某些耐药情况的发生。钍-227在体内的半衰期约为18.7d,钍-227衰变共产生5个高能α粒子及2个β粒子,钍-227最终衰变为无放射性的铅-207。

BAY2287411公开的信息主要为临床前研究结果,其作为单药使用或与其他药物联用均表现出良好的抗肿瘤活性。BAY2287411对多种肿瘤细胞系表现出不同程度的杀伤作用,且杀伤作用与MSLN表达呈正相关。使用ELISA法检测了偶联钍-227前后与靶标抗原的结合情况,结果显示无论抗体只偶联螯合剂,或通过螯合剂偶联钍-227之后,药物与靶标的亲和力均未受显著影响,二者均能以高亲和力结合抗原分子。体外作用机制研究采用MSLN表达阳性的OVCAR-3细胞,体外药效表明BAY2287411诱导双链DNA断裂(磷酸化组氨酸蛋白γH2AX表达增多)、并引起细胞周期阻滞在G2/M期,最终诱导细胞凋亡。除诱导凋亡外,BAY2287411产生的电离辐射会释放活性氧自由基,活性氧自由基损伤细胞造成细胞坏死。此外BAY2287411可诱导危险相关分子上调,危险相关分子是免疫原性细胞死亡的标志物。

研究人员采用了MSLN表达水平不同的移植瘤模型研究了BAY2287411在体内的分布,结果显示BAY2287411在肿瘤内的保留时间为4周,肿瘤内放射性分布水平高低与肿瘤MSLN表达呈正相关,BAY2287411在血清中的清除时间为3~7d,与单克隆抗体类似。在结肠癌、卵巢癌、胰腺癌及乳腺癌等移植瘤模型中研究了BAY2287411的体内药效,在MSLN表达阳性的细胞中BAY2287411均表现出了剂量依赖性的抗肿瘤药效,而同型对照无抗肿瘤药效。

由于BAY2287411能通过诱导DNA断裂杀伤肿瘤细胞,因此BAY2287411与能阻断DNA损伤修复(DNA damage repair,DDR)的小分子抑制剂联用应该能发挥协同抑瘤作用,Wickstroem等研究了BAY2287411与不同DDR抑制剂联用的抗肿瘤药效。体外细胞毒试验中,在MSLN表达阳性的OVCAR-3细胞系上,BAY2287411与所有的DDR抑制剂联用均起到协同杀伤肿瘤细胞的作用,其中与共济失调-毛细血管扩张突变基因及Rad-3相关蛋白修复抑制剂(ataxia telangiectasia mutated and Rad-3related repair inhibitor,ATRi)的协同作用最强。前文已提过BAY2287411单独用药诱导DNA双链断裂并使细胞周期阻滞于G2/M期,与ATRi联用后阻滞于G2/M期的细胞减少,γH2AX表达阳性细胞及发生凋亡的细胞均增多。此外,在OVCAR-3及OVCAR-8卵巢癌CDX模型中,BAY2287411与ATRi联用均表现出较强的抑瘤作用,显著强于2种药物单独使用。

截至2019年6月,BAY2287411在Clinical Trials.gov上只登记了1项临床试验(NCT03507452),为Ⅰ期试验,选择的病人为表达MSLN的卵巢癌或胰腺癌患者,主要目的为评估BAY2287411在人体中使用的安全性、耐受性及PK信息,暂未公开任何试验结果。

3结语

MSLN在肿瘤细胞中的特异性表达使其成为极具潜力的药物靶点,目前以MSLN为靶点的生物制剂主要包括免疫毒素类、单抗类、ADC以及抗体偶联放射剂这4种。早期的SS1P由于免疫原性问题临床效果不佳,改构后的RG7787在维持对MSLN阳性细胞杀伤效果的同时降低了免疫原性,在临床研究阶段取得了一定进展;而单抗药物amatuximab由于自身未携带能直接杀伤细胞的毒物或放射性元素,仅依靠ADCC及阻断CA125与MSLN的结合来抑制肿瘤生长,在临床上未产生明显的治疗效果;相比之下ADC类以及抗体偶联放射元素类药物在临床使用上的有效性和安全性都较好,尤其是拜耳公司的anetumabr avtansin及BAY2287411,二者均已进入到临床Ⅱ期研究阶段,虽然偶联的物质不同但二者的单抗部分相同,也说明了拜耳公司对这一靶点的信心。综上,MSLN靶向生物制品经过多年研究已取得一定进展,临床使用的有效性和安全性都在提高,后续应该持续关注上述药物临床试验的结果,此类药物为MSLN阳性肿瘤治疗带来了新的希望。

来源:ppsyxjz 药学进展

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