田文志博士谈CD47抗体研究进展与应用前景

田文志博士谈CD47抗体研究进展与应用前景

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田文志博士谈CD47抗体研究进展与应用前景


肿瘤免疫疗法是医药史上划时代的产品,其中的优秀代表PD-(L)1单抗已成为治疗多种肿瘤的基石药物,引发全球药企一拥而上,促成红海之势。对此,坊间流传各种笑谈,如“用PD-1洗澡”、“肿瘤治疗中的生理盐水”等。开发针对其他免疫检查点、具有差异化和更优疗效的免疫疗法,已成为PD-(L)1之后的新浪潮,其中的后起之秀之一即为CD47。
在2021西普会·中国医药创新生态大会(CPIE)上,宜明昂科(ImmuneOnco)创始人、董事长兼总经理田文志博士以《CD47抗体研究进展与应用前景分析》做了精彩报告。本文择要分享如下,以飨读者(文中图片均可点击放大)。
CD47靶点特性
CD47靶点现在很热,但是五年前知晓的人并不太多。我最早在2010年就已开始针对CD47开发抗体药物,做了一系列研PoC(概念确证)研究证明确实可将已建立的血液肿瘤、皮下肿瘤完全清除掉,但是美国老牌药企如礼来表现相对保守,未深入立项研发。
PD-1/PD-L1通路最突出的局限性是第一反应性,获益人群基本上30%~40%,经过PD-(L)1抗体治疗的患者,一年半或两年后出现复发耐药情况。这些问题怎么解决,这可能就是为我们做药人提供了一个切入点。我们公司从2015年开始做CD47靶向药,我一直坚持我的观点:下一个PD1毫无疑问就是CD47。
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靶向药物开发要对靶点全方位了解,不同靶点的“跟风”难度不可同日而语。对于PD-1靶点,只要做出具有中和性、活性的抗体,成功概率基本可达百分之八九十,但是CD47不行,因其具有很多独特的不同之处。CD47为跨膜蛋白,膜外有免疫球蛋白(Ig)样结构域,膜内有一个在不同组织内长度不同的尾巴。CD47最早于1989年从红细胞膜中分离,构成红细胞“别吃我”的信号通路。CD47的配体是SIRPα,在膜外有3个免疫球蛋白(Ig)样结构域,其中结构域1相当于抗体可变区,与CD47结合,而结构域2和3相当于恒定区,不与靶点结合。
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CD47在不同组织器官里分布且多态性不同,它共有四个isoforms(亚型),膜内的尾巴分别有4个、14个、22个和33个氨基酸。这就提出一个问题,如果开发的抗体正好和某个表位结合,就有可能诱导针对相关组织器官的毒性。
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CD47的配体不仅有信号调节蛋白SIRPα,还有TSP1(血小板反应蛋白-1)和Integrins(整合素)。此外,CD47和VEGFR2在细胞膜上关联在一起,如果关联性被打破,也可以影响VEGFR2的信号传导。
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解析晶体结构发现SIRPα与CD47的结合部位在CD47的N端,其中SIRPα的5个关键的氨基酸非常特别。右图显示,如果酰胺酸去掉了,那么SIPRα基本失去和CD47的结合活性。这些信息为设计融合蛋白提供了关键依据,如果忽视,那么设计的融合蛋白可能没有活性。
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上图示意了如何让巨噬细胞发挥“别吃我”或“吃我”信号。CD47与SIRPα结合可以将磷酸酶SHP-1招募至巨噬细胞的吞噬突触,抑制肌球蛋白IIa的聚集,从而抑制巨噬细胞活性。然而阻断这个信号可却不能逆转吞噬活性,这就需要另有“吃我”信号。激活巨噬细胞必须满足两个条件:既阻断“别吃我”信号,又要激活“吃我”信号,否则单药不可能有效,这意味着很多IgG4类抗体单药基本无效。
CD47靶向药物开发策略
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针对肿瘤开发药物,个人认为还是要密切关注肿瘤微环境(TME)。肿瘤微环境就是肿瘤为自己生长创造的良好生存环境,除了肿瘤细胞以外有很多免疫细胞,这个免疫细胞其实是对肿瘤有利的细胞,即免疫抑制细胞。肿瘤细胞可以分泌很多细胞因子,大多是有利于肿瘤生长的,要么促进新生血管形成,要么诱导具有免疫抑制活性的细胞,要么阻止T细胞进入。抗肿瘤药开发就要从肿瘤细胞本身和肿瘤周围环境两个方面切入。对肿瘤细胞而言就是抑制生长,很多RTK抑制剂都能发挥作用,比如针对VEGF阻止新生血管形成。另外,还可以设计很多肿瘤抗原(TAA),去阻止肿瘤的表观沉默。
另外从免疫角度,如何将肿瘤的免疫抑制环境变为激活环境,即设法清除全部或90%以上的具有免疫抑制活性的细胞,比如说Treg、M2细胞,腾出空间给效应T细胞(Teff)。只有在这种情况下使用PD-1抗体或者CD47抗体等才能达到最佳治疗效果。双抗设计也不外乎这两个方面,两个单药连用可能会在某些环境下能够发挥作用,但是双抗可能会有更大优势。双抗设计的话也一定要结合免疫的靶点和肿瘤的靶点,如果仅针对两个免疫靶点(比如PD-1和CTLA-4)可能会有很好的效果。如果仅针对两个肿瘤靶点,除非作用机制不同,比如今年5月批准的强生EGFR/c-Met双抗。
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CD47靶向药物开发的关注点非常多,基本点是安全有效。从安全上考虑,CD47靶点存在若干问题,其中最关键的是红细胞毒性、血小板毒性。不解决这两个致命毒性,药物研发不会成功。此外还有T细胞毒性,CD47是到处都有的,T细胞也表达。如果抗体恰好与T细胞CD47的某个表位结合,就可能诱导T细胞凋亡。抗体未做排除即开始人体试验,有可能会诱导患者T细胞凋亡。关于这一点,1999年J Immunol杂志发表了一篇文章,四个抗体中的两个可以显著诱导T细胞凋亡,所以在开发抗体时,必须要排序T细胞的毒性。还有血压毒性,有报道CD47抗体药物使用后引起低血压。
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这是关于靶点的相关毒性问题,最关键的就是红细胞毒性,开发抗体确实要经过大规模筛选以后才能找到和红细胞不结合或者结合很弱的。这方面有国内公司做的相当不错,比如天境生物、康方生物。但是,抗体和红细胞的结合基本上避免不了,只能说你可能筛选了低剂量情况下结合相对比较弱的。
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国外CD47抗体药物研发进度最快的是美国的FortySeven公司,左图显示其Hu5F9的毒性,在使用低剂量预激剂量(priming dosing)策略后,即第一周使用低剂量(1mg/kg)、第二周再使用正常剂量(30mg/kg),在MDS(骨髓增生异常综合症)和AML(急性髓系细胞白血病)患者中,贫血、中性粒细胞减少、血小板减少的3级和4级治疗相关不良事件出现频率仍然很高。SIRPα-Fc融合蛋白TTI-621关于以上症状的严重不良事件则少的多,它一方面不与红细胞结合,另一方面亲和力低于CD47抗体,这使其安全性相对较好。
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接下来谈谈巨噬细胞的重要性。整体而言,在肿瘤组织里面巨噬细胞的数量20%到40%,T细胞10%到20%。另外,巨噬细胞是天然的抗原递呈细胞,激活以后可以直接攻击肿瘤,诱导肿瘤抗原特异性T细胞反应,提升疗效的持久性。
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最关键一点,巨噬细胞被激活以后可以释放一些趋化因子将冷肿瘤变成热肿瘤,其中CXCL9和CXCL10非常重要。如果患者体内有这两个趋化因子,那么对PD-1和CD47抗体治疗后整体的反应是不一样的,如果两个趋化因子表达很低的话,几乎反应很差。这两个趋化因子加速了TIL(肿瘤浸润T细胞)在肿瘤组里的分布含量,使冷肿瘤变成热肿瘤。
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我们自己开发的分子是一个融合蛋白,即SIRPα-Fc。我们只取了SIRPα的第一个结构域,同时做了糖基化改变,去除了糖基化。为了证明激活巨噬细胞的双条件,我们将融合蛋白的Fc段突变,使其丧失Fc效应功能。同等剂量下,原有的01分子可以完全清除皮下肿瘤,而将Fc段活性灭活后01M分子丧失了治疗活性。以上清晰地表明必须激活“吃我”信号,仅阻断“别吃我”信号是不行的。
下图证明药效完全依赖巨噬细胞。如将小鼠体内巨噬细胞清除,那么治疗无效。如果肿瘤患者肿瘤组织里面巨噬细胞含量高,那么对药物的疗效反应肯定很好。我们计划针对巨噬细胞开发一个biomarker,像检测PD-L1一样来判断肿瘤组织中巨噬细胞含量来验证药物疗效的相关性。
CD47靶向药物研发现状
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现在已经有非常多的公司在做CD47靶向药物的,前面提到这个靶点确实不像PD1,前期工作如果做的不扎实,那么失败概率可达80%。国内外药企开发的抗体大多是IgG4,基本上融合蛋白都不会结合红细胞,而抗体都会结合,要么结合相对较弱,完全不结合基本上不可能。另外一点,由于需要满足两个条件才能激活巨噬细胞,抗体单药基本上你看不到完全缓解(CR),极个别为部分缓解(PR),但是融合蛋白单药治疗可以出现CR。
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上图显示了国内目前进入到临床的CD47靶点相关药物的临床报批情况,有单抗、双抗,扎堆现象非常明显。我们公司拿到临床批件的有三个,带上转让的有四个。
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接下来简单谈一下几个案例,一个是Trillium公司的TTI-621,这个公司最近被辉瑞以22.6亿美元并购了。它的分子最早从加拿大一所大学引进的融合蛋白,是没有经过任何基因修饰的IgG1。实际上它的单药效果还是不错的,但是刚开始出现血小板下降导致股价暴跌。它把三级血小板下降定为DLT(剂量限制性毒性),后来发现这个下降是一过性的(transient),在临床方案中将三级血小板下降持续72小时作为DLT,这就没问题了。
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它的另外一个药物TTI-622是IgG4,剂量从0.8mg/kg到18mg/kg,整体缓解率(ORR)33%,CR相对少一点。
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上图比较了622和621对于不同的适应症的疗效。对于弥散性大B细胞淋巴瘤(DLBCL),622在11个患者中有1个CR和2个PR,621在7个患者有1个CR和1个PR。针对CTCL、PTCL对比,621的CR是发生比较多的,PR则是622更高一点。这部分验证带有IgG1-Fc的抗体药物显效活性比IgG4强一些。
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这是我们药物的概况,现在剂量爬坡做到两毫克,下面即将启动Phase Ib试验。上图是截止到1.5毫克临床疗效反应,目前在可评估的21个患者里面出现了1个CR、1个PR、8个SD。在8个SD患者有6个属于肿瘤缩小的SD,一个淋巴瘤缩小33%,现在还在接受治疗。
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对比SIRPα片段的氨基酸数量,我们的IMM01是133个,比TTI-621多15个氨基酸,而且我们将糖基化位点去掉了。这15个氨基酸中包含一个蛋白酶敏感位点,在体内SIRPα片段被蛋白酶切掉10%~15%,类似于预激剂量(priming dose)的作用,优先与外周血血小板结合,使完整的IMM01分子与肿瘤细胞结合。
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结构设计上的差异使IMM01相比TTI-621具有差异化优势,三级以上的毒性IMM01相对比较干净。这可能与IMM01具有自动的预激剂量(priming dose)作用有关。
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ALX Oncology公司的ALX-148是高亲和力的融合蛋白,但是因为和红细胞结合,它经过突变把Fc灭活了,灭活以后单药是无效的(上图右下角蓝线),但是和不同药联用的效果确实不错,比如与美罗华(利妥昔单抗)联用。
CD47靶向药物应用前景
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个人认为从市场来讲,未来CD47靶向药物肯定比PD-(L)1抗体大。迄今尚无一个针对多发性骨髓瘤获批的PD-(L)1抗体,但是CD47抗体可以成药。CD47可以与不同靶向药物联用,IMM01与康宁杰瑞的PD-L1单抗KN035联用完全清除了小鼠的肿瘤细胞。
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百济神州的PD-1抗体替雷利珠单抗本身效果也不错,一旦和IMM01联用也完全清除了小鼠的肿瘤细胞。
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IMM01与三生制药的HER2单抗赛普汀联用也是类似的情况,显示出很好的协同效应,完全清除了小鼠的肿瘤细胞。以上几个例子说明将来以CD47为基础的临床开发是一个巨大工程。
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现在我们开发了一系列具有完整对称结构的双靶点分子,称为mAb-Trap,即一个完整的抗体+受体片段。前三个都拿到了临床批件,其中0306和2902分别拿到了中国和美国的临床批件。
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我们目前在有8个国内临床批件,2个美国临床批件,都在进行不同阶段的临床开发。
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CD47/HER2双抗IMM2902正在准备启动临床,临床前研究显示在不同的肿瘤模型中,单药可以完全清除肿瘤细胞。同时,它对红细胞没有影响。
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对于CD47/PD-L1双抗IMM2520,我们自主筛选了人源化PD-L1单抗,但是不准备开发单药。IMM2520在肿瘤模型中也是完全清除肿瘤细胞。目前正处于中试生产,计划中美双报。
总 结
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关于CD47的靶点特征就是红细胞表达、T细胞表达、正常组织表达,靶向药物的开发难度较高。临床验证安全隐患比较大,技术门槛高,成药概率不像PD-1抗体那样高。主要适应症除了血液肿瘤、实体肿瘤,还有动脉粥样硬化等都有相关的研究。我认为CD47的未来市场前景就是下一个PD-1。
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