BCMA/CD3双抗:强强联合 VS 强弱联合,谁更易突围?

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BCMA相关的单抗、ADC和CAR-T疗法相继获批上市,然而在双特异性抗体领域却是一败再败。

2021年2月Amgen宣布暂停BCAM/CD3双特异性抗体AMG701的临床实验;今年5月辉瑞同样宣布停止其BCAM/CD3双特异性抗体elranatamab的临床实。


而BMS独辟蹊径,将BCAM/CD3双特异性抗体和具有抗肿瘤和免疫抑制作用的环磷酰胺联合使用,在防止T细胞过度激活的同时降低T-regs相关细胞,同时增强了双抗的抗肿瘤效果。



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BCMA/CD3双抗在体外的

杀伤与抗体浓度和肿瘤负载相关


表达BCMA 的基因为Tnfrsf17,它在正常浆细胞和恶性浆细胞中都有相关RNA的高表达,但是在淋巴相关细胞中低表达(图1A)。

虽然其在恶性浆细胞中高表达RNA,但是在细胞表面却几乎检测不到,这是因为MM细胞可以通过细胞内的γ-分泌酶切去BCMA 的穿膜区,从而将抗原释放到血液中,抑制γ-分泌酶可以增加BCMA在MM细胞表面的数量(图1B-1D)。另外在人MM患者中,血液中的BCMA(sBCMA)的水平与体内的肿瘤负荷相关。

为了检测BCMA/CD3在体外的效果,研究者选了不同表达的水平的BCMA终究细胞进行治疗,结果表明抗体的药效不仅与剂量相关而且与BCMA的表达水平相关,在BCMA高表达的细胞中,抗体在很低的剂量便可以发挥杀伤效果,而在低表达的细胞中,抗体在较高浓度下才能发挥作用(图1E)。对BCAM高表达组的免疫相关细胞分析表明,BCMA/CD3双特异抗体可以诱导剂量相关的CD8+和CD4+相关细胞的增值和活化(图1F)。

在Vk*MYC MM人源化小鼠体内实验中,BCMA/CD3都有较好的治疗效果(图1G),在1和 10 mg/kg剂量组中,两者的治疗效果相似,因此在后续的实验中选择1mg/mg的剂量进行实验。

在不同肿瘤负荷(G/A的比值代表了M-spike的水平,该值越高表明肿瘤负荷越大)的人源化小鼠中,双特异抗体都可以使肿瘤快速消失,在肿瘤负荷较低的小鼠中(G/A<0.4),肿瘤消除较慢,但是可以观察到肿瘤持续不断的消退,并且有些小鼠在停药后一年后没有复发(图1G);而在肿瘤高负荷的小鼠中,肿瘤会快速复发。
 
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图1:BCMA/CD3双特异抗体可以在Vk*MYC MM人源化小鼠中发挥一定作用

 

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BCMA/CD3双抗可以激活T细胞,
但是其治疗效果与肿瘤负荷中相关

对于侵袭性较差的耐药细胞株Vk29790,双特异抗体可以很好的抑制肿瘤的生长,并且可以促进CD3+T细胞的聚集(图2A-2C);而对于侵袭性较强的Vk12598细胞株,BCMA/CD3双特异抗体仅对肿瘤负荷较低(G/A<0.5)的肿瘤小鼠模型有效,并且在治疗后3周左右,肿瘤会再次复发(图2D-2F)。

开始治疗3天后,对小鼠中的免疫细胞分析发现,BCMA/CD3双特异抗体不仅可以显著的增加可以释放IFN-γ和颗粒酶B的CD8+T细胞,而且可以显著的增加IFN-γ+CD4+T细胞的数量。在负荷较大,治疗性较差的小鼠中,这些T细胞数量同样增加(图2G-2M)。
 
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图2:BCMA/CD3双特异抗体在MM中短暂有效且与初始肿瘤负荷相关

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IMiDs可以通过
BCMA/CD3调节T细胞

为了使双特异抗体能够在肿瘤高负荷的MM中其作用,研究者构建了对IMiDs(沙利度胺及其衍生物可以共刺激T细胞并促进T细胞的增值和细胞因子的产生)敏感的人源化小鼠(图3A-3D),在这些模型中泊马度胺(Pom)无论是单独使用还是和BCMA/CD3双特异抗体联合使用都可以显著的增加CD8+T细胞的数量,并且能够对肿瘤细胞进行有效的杀伤(图3E-3F)。

为了探究BCMA/CD3双特异抗体对IMiDs有抗性,特别是高肿瘤负荷的MM是否有效,研究者在hC343人源化小鼠模型上接种了对IMiDs有抗性的Vk12598 MM肿瘤,利用BCMA/CD3双特异抗体或与Pom联用进行治疗。

结果表明双特异抗体单独治疗时虽然与对照组相比M-spike的量有所较低,但是与开始治疗时相比还是有所增加,这说明双特异抗体单独治疗仅延缓了肿瘤的生长(图3H-3I);当双抗与Pom联合用药时,M-spike开始有所下降,但是随后会逐渐增加,而且在总生存率(OS)方面没有提升。对治疗后的小鼠的脾细胞(SPL)分析表明无论双抗单用还是和Pom联合使用都可以增加CD8+T细胞的数量。
 
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图3:Pom可以增强BCMA/CD3双特异抗体对IMiD耐药肿瘤细胞的杀伤
 

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BCMA/CD3
双抗的治疗导致T细胞的耗竭

BCMA/CD3双特异抗体能够促进IMiDs相关药物的效果,反之亦然,对于双特异抗体杀伤效果较差的肿瘤细胞系,和Pom联合使用时,无论细胞系是否对Pom敏感,双抗对肿瘤细胞的杀伤都显著增强(图4A-4B)。

在MM细胞系和T细胞都对IMiDs敏感的人源化小鼠体内实验中,BCMA/CD3双特异抗体能够能够延缓肿瘤的生长,但是对OS没有影响;而双抗与Pom的联合使用有观察到一例小鼠达到CR,并且OS有所提升(图4C-4F)。和其它实验相似,肿瘤的消退只是暂时的,在治疗3-4周后肿瘤会再次复发。

对脾细胞(SPL)和骨髓细胞(BM)分析发现,双特异抗体单独治疗可以降低低肿瘤负荷中MM细胞的数量,而双抗和Pom联合使用可以降低所有小鼠中MM细胞的数量(图4G)。分析发现,在治疗后的第二周,SPL和BM中表达Ki67, IFN-γ 和颗粒酶B的T细胞较第一周下降,而表达PD-1和LAG-3的CD4+和 CD8+ T的T细胞增加(图4I-4N)。

免疫组化(IHC)实验表明,所有T细胞都高表达IRF4(图4P),在T细胞和B细胞中IRF4是营养敏感性细胞调节因子,其不仅与T细胞受体相关信号的增强相关而且与效应T细胞的分化相关,同时IRF4的浓度与效应细胞的自我更新负相关。

以上结果表明,双特异抗体激活的T细胞为过度激活的细胞,这些细胞仅发挥短暂的作用并杀伤肿瘤细胞,并同时耗竭这些T细胞,而Pom的联合的使用加速了T细胞的耗竭。

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图4:Pom或者BCMA/CD3双特异抗体过度激活并耗竭T细胞
 

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BCMA/CD3双抗,
环磷酰胺(Cy联合用药持久抑制MM

Cy作为烷化剂可以在肿瘤细胞内将其DNA烷基化,因此是强烈的抗肿瘤药物,另外它作为免疫抑制剂,用于各种自身免疫性疾病,如严重类风湿性关节炎、全身性红斑狼疮、儿童肾病综合征、多发性肉芽肿、天疱疮以及溃疡性结肠炎、特发性血小板减少性紫癜等。

双特异抗体与Cy联合使用基本上可以完全清除肿瘤,虽然Cy单独使用在前期也可以抑制肿瘤细胞生长,但是2-3周肿瘤会复发(图5A-5C) 。

与之前实验结果类似,双特异抗体单独使用时,SPL和BM中CD8+T细胞数量增加,而与Cy联合使用时,其数量降低(图5F-5G)。然而在治疗结束时,T细胞数量与肿瘤细胞的比值却有所上升(图5H),并且能分泌IFN-γ和颗粒酶B的活性T细胞的数量与对照组相当(图5J-5N)。

对T细胞表面的TCF1(TCF1是T细胞发展过程的中的重要转录因子,它抑制效应细胞的分化,并且促进记忆性T细胞的自我更新)检测结果表明,联合治疗组中TCF1表达上升(图5O)。

以上数据证明Cy可以抑制T细胞的过度活化,从而防止T细胞的耗竭,并且抑制肿瘤细胞表面的PD-L1的上调,促进记忆性T细胞的更新,从而保持T细胞持久的抗肿瘤活性。

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图5:BCMA/CD3双特异抗体与Cy联合用药效果

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BCMA/CD3双抗环磷酰胺(Cy)联合

可以持久消退肿瘤并提供持久保护


在Vk12598人源化小鼠动物模型中,双抗与Cy的联合使用可以完全消除肿瘤(CR),而Cy单独使用在初期可以消除肿瘤,但是2-3周肿瘤会再次复发(图6A-6D)。

治疗三肽后对小鼠的免疫细胞分析,与之前实验结果类似,Cy治疗组中T细胞数量相对较低,而且T-regs也相当较低(图6E),CD8+T细胞与癌细胞数量的比值最高(图6F)。

在治疗结束三个月后,双抗和Cy联合治疗组小鼠肿瘤还保持完全缓解(CR),对该组外周血分析发现,其包含有更多的记忆性CD4+ 和CD8+T细胞,并且这些T细胞能够分泌IFN-γ(图6G-6I)。

在治疗后的第90天再次接种Vk12598肿瘤,双抗与Cy联合治疗组依然可以完全抑制肿瘤,而对照组在接种肿瘤细胞4周后,肿瘤逐渐生长(图6A,6D和6J)。

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图6:BCMA/CD3双特异抗体与Cy联合用药有保护效果
 



总 结



靶向BCMA/CD3的双特异抗体主要是利用激活的T细胞对肿瘤细胞进行杀伤,在临床前研究中多数取得了较好的治疗效果,但是在临床研究中却困难重重,这可能是因为该类型的双抗是系统性的激活T细胞,因此会造成免疫相关的副作用;

另外在研究中发现,双抗体在底肿瘤负荷的病人疗效较好而在高肿瘤负荷中效果较差。本研究通过探索不同的联合用药方案用于治疗高肿瘤负荷的MM。

令人惊讶的是BCMA/CD3的双特异抗体与具有免疫激活的泊马度胺联合使用时,仅可以短暂的抑制肿瘤的生长,而且可以使T细胞处于超激活状态,不仅产生毒副作用,而且导致了T细胞的耗竭,进而使肿瘤再次复发;然而,当BCMA/CD3的双特异抗体与具有免疫抑制的环磷酰胺(Cy)联合使用时,不仅可以完全清除肿瘤,而且在治疗结束的第90天再次接种肿瘤细胞时其依然可以保护小鼠抵抗肿瘤。

Cy与双抗联合使用不仅可以避免因为T细胞过度激活而产生的毒性,而且可以降低T-regs细胞,促进T记忆性细胞的自我更新,从而持久的提供保护。因此,对于CD3型的双特异抗体,强强联合也许不如强弱联合!



参考文献:

1、 Erin W. Meermeier, Seth J. Welsh, Meaghen E.Sharik et al.Tumor burden limits bispecific antibodyefficacy through T cell exhaustion averted by concurrent cytotoxic therapy.Blood Cancer Discov. 2021

2、 Wang F,Tsai JC, Davis JH et al.Design and characterization of mouse IgG1 and IgG2abispecific antibodies for use in syngeneic models.MAbs 2020


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本篇文章来源于微信公众号:药时代

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