GARP-TGF-β1丨双面间谍TGF-β的下一代继任者

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GARP-TGF-β1丨双面间谍TGF-β的下一代继任者

GARP-TGF-β1综述

GARP是一种I型跨膜细胞表面对接蛋白，用于潜伏性转化生长因子-β1（TGF-β1）在活化的调节性T淋巴细胞、活化的B细胞和血小板上的表达。GARP调节TGF-β1的定位和激活。

TGF-β1是一种多效性细胞因子，在细胞增殖、发育、凋亡、纤维化、血管生成、伤口愈合和癌症等生物学过程的许多方面发挥重要作用。GARP已被确定为TGF-β1表达和激活的关键调节因子。通过与Latent TGF-β1结合，GARP充当对接受体，将Latent TGF-β集中在细胞表面并增强其活性。

在细胞表面，GARP与Latent TGF-β1复合物与整合素（αVβ6和αVβ8）结合，释放活性TGF-β1。成熟的TGF-β1与细胞表面的TGF-β受体相互作用。

图片来源：文献3

GARP基因及蛋白结构

GARP由Lrrc32编码原位杂交研究表明，小鼠Lrrc32基因定位于7号染色体上人类和小鼠基因组之间保守的区域。有趣的是Lrrc32基因位点是人类癌症中经常改变的染色体区域的一部分。在人类乳腺癌和口腔鳞状细胞癌的原发性和转移性颈部淋巴结中观察到Lrrc32特异性基因扩增；此外，在前列腺癌中，Lrrc32扩增率随着激素敏感性的降低而增加。相反，在两例蛰伏脂肪瘤中描述了Lrrc32基因座的缺失和重排，从而揭示了Lrrc32基因产物在人类恶性肿瘤中的模糊行为。

核苷酸爆破分析表明，人类和小鼠Lrrc32基因具有相似的结构，即它们有81%的同源性，都由两个编码外显子组成，特别是第一外显子编码信号肽和九种氨基酸和第二外显子编码大部分编码区。

膜结合GARP Latent TGF-β1复合物的结构 GARP蛋白根据其一级序列在结构上分为三个结构域：胞外结构域、跨膜结构域和胞内结构域。胞外结构域包含两组10个LRR，由一个富含脯氨酸的结构域和一个C端LRR（LRRCT）划分。两个保守的Cys残基（Cys-192和Cys-331）分别位于第7和第12 LRR上，并负责Latent TGF-β LAP的GARP和Cys-4之间的两个二硫键形成。

GARP蛋白结构

GARP在组织中的分布和表达

在人体组织中，GARP在外周血、胎盘和胰腺中表达。根据mRNA表达数据，人类乳腺癌、肺癌和结肠癌细胞表达GARP蛋白，其中较高的GARP表达与较差的临床结果相关。据报道，GARP在多个人类和小鼠细胞中表达，特别是在人类激活的B细胞、人类和小鼠间充质基质细胞、Tregs、巨核细胞/血小板、肝星状细胞和小鼠LAP+γδT细胞上。GARP广泛表达于小鼠的淋巴器官，包括脾脏、肠系膜和外周淋巴结、胸腺以及派尔斑。这并不奇怪，因为表达GARP的Treg在这些位点大量存在。

在胚胎发育期间，GARP在腭架的内侧边缘上皮细胞上有策略性表达，对TGF-β3的激活和信号传导至关重要，因此对正常腭发育是必不可少的。由于腭板融合缺陷，全身Lrrc32缺失小鼠在出生后24小时内无法存活，该表型与Tgfb3缺失小鼠无法区分。

GARP在TGF-β成熟和激活中的作用

TGF-β被一种类似于弗林蛋白酶的蛋白酶切割，形成Latent TGF-β。GARP增强这种蛋白酶的依赖性切割，并与Latent TGF-β相关。内质网内腔中的gp96确保GARP的正确折叠及其表面表达。在细胞表面，GARP/Latent TGF-β复合物与α-β整合素（αVβ6和αVβ8）结合，释放成熟的TGF-β肽。成熟的TGF-β以自分泌和旁分泌方式与细胞表面的TGF-β受体相互作用。在某些情况下，GARP/Latent TGF-β复合物也可以从细胞表面释放，但可溶性复合物如何激活TGF-β尚不清楚。

图片来源：文献3

GARP-TGF-β的生理学作用

GARP-TGF-β在发育（黑色轴：腭发育、肿瘤发育、视网膜发育）和免疫（绿色轴：Treg转换、血小板介导的免疫抑制、肿瘤免疫逃脱、口服耐受性、移植物抗宿主病&过敏&狼疮的预防）中起重要作用。

图片来源：文献2

GARP与肿瘤

GARP通过调节固有和适应性免疫系统支持TGF-β1驱动的癌细胞生长和扩散，并有利于肿瘤免疫逃避。活性TGF-β1通过直接抑制CD8+细胞毒性T细胞（CTL）的克隆扩增和细胞毒性，损害适应性抗肿瘤免疫。而通过Tregs阻断TGF-β1的产生可诱导免疫治疗耐药小鼠肿瘤的消退。

尽管GARP在炎症驱动的病理条件下为宿主提供重要的保护作用，但耐受性FoxP3/GARP/TGF-β是增强肿瘤生长的免疫抑制微环境的介质。例如，人类卵巢癌腹水被FoxP3+GARP+Treg细胞浸润。在晚期肝细胞癌中，Treg中GARP+FoxP3+表达频率较高与免疫抑制和更具侵袭性表型的升高呈正相关。

正如Lrrc32基因扩增所表明的，GARP蛋白在人类癌细胞上表达，在那里它介导循环Latent TGF-β的积累和随后的激活。GARP通过调节先天性和适应性免疫成分并有利于肿瘤免疫逃避，提供一个在肿瘤微环境（TME）中发挥功能的良好TGF-β库，从而支持癌细胞的生长和扩散。

关于先天免疫，TGF-β抑制自然杀伤（NK）细胞和树突状（DC）细胞的成熟。TGF-β在促进癌症发生的非溶解性炎症中的作用也得到了很好的研究。肿瘤源性TGF-β将巨噬细胞极化为肿瘤相关巨噬细胞（TAM）。由于其分泌促炎细胞因子如IL-6、IL-23和IL-17，该细胞群成为癌症治疗的目标。

此外，来自TAMs的TGF-β是上皮细胞向间充质细胞转化的主要驱动因素之一。且肿瘤源性TGF-β促进了癌相关成纤维细胞（CAF）的形成，而CAF又通过分泌自身的TGF-β对上皮细胞产生强大的促肿瘤活性。许多恶性肿瘤如前列腺癌、非小细胞肺癌和结直肠癌都有CAFs促致瘤特性的研究。类似地，TGF-β通过直接抑制CD8+细胞毒性T细胞（CTL）的克隆扩增和细胞毒性来损害适应性抗肿瘤免疫。最后，TGF-β通过诱导Foxp3的表达间接减弱CTL，从而赋予CD4+T细胞调节和免疫抑制表型。

人类恶性黑素细胞分别表达和分泌膜结合的GARP和sGARP，使巨噬细胞向极化M2表型倾斜，并抑制增殖CTL及其产生细胞因子的能力。此外，已发现GARP在乳腺癌、结肠癌和肺癌中高度表达，其中GARP/TGF-β维持原发肿瘤生长和远处转移。

有趣的是，一种阻断Latent TGF-β和GARP之间结合的单克隆抗体在小鼠同基因乳腺癌模型中被证明是有效的治疗方法。除了阻断GARP和Latent TGF-β在肿瘤细胞上的相互作用，新的基于抗体的思路正在涌现，如阻断Treg表面GARP/Latent TGF-β复合物，从而阻止活性TGF-β的分泌。另外LAP阻断抗体已被证明通过减少GARP+LAP+Treg的数量来减少黑色素瘤、结直肠癌和胶质母细胞瘤动物模型中的肿瘤生长。

2020年，Nature上发表了一篇名为“选择性抑制GARP表达的Tregs产生的TGF-β1克服了癌症患者对PD-1/PD-L1阻断的耐药性”的文章，揭示了抗GARP-TGF-β1单抗可以作为一种免疫疗法，通过选择性阻断Treg产生TGF-β1诱导肿瘤消退。

联合GARP的作用：TGF-β1/PD-1阻断是免疫介导的，不需要FcγR依赖性功能，并增加抗肿瘤CD8+T细胞的效应器功能，而不增加免疫细胞浸润或消耗肿瘤内的Treg。研究者发现，在三分之一的人类黑色素瘤转移案例中存在表达GARP的Treg和它们产生TGF-β1的证据。在肿瘤患者中，通过选择性地使用TGF-β-L1阻断剂，可以克服肿瘤细胞对PD-1/PD-L1的耐药性。

TGF-β/GARP在研管线格局

目前在小分子TGF-β抑制剂方向上，礼来、辉瑞全军覆没。Medpacto的Vactosertib联合化疗、联合Imatinib和联合免疫疗法（pembrolizumab、durvalumab、pomalidomide）治疗多瘤种已达临床2期。

国内还有劲方医药的GFH018和璎黎药业的YL-13027目前正在开展2期和1期临床试验。

单抗方面，诺华/Xoma的NIS793治疗胰腺癌已达临床3期，稳居领先地位。

2020年10月，NIS793进入2期临床，XOMA获诺华支付2500万美元里程碑付款。

2021年11月，NIS793进入3期临床，XOMA获诺华支付3500万美元里程碑付款。

据2015年诺华与XOMA公司达成商业协议，XOMA有可能获得高达4.1亿美元的额外里程碑付款，在NIS793获得监管批准与商业化后，XOMA还将获得个位数到较低两位数的产品净销售额提成。有关NIS793的里程碑付款中约有30％将用作XOMA对诺华的部分债务性付款，其余余额将以现金形式支付给XOMA。

另一个值得关注的单抗产品是由Abbvie和Argenx合作开发的ABBV-151，这是首个通过临床批准的抗GARP单抗。ABBV-151的设计思路即阻断GARP在Tregs表面的功能表达（释放TGF-β1），同时抑制Tregs的免疫抑制作用，实现再激活免疫系统清除癌细胞。

抗GARP单抗的阻断作用

ABBV-151目前还处于临床1期，但近年来聚焦GARP的研究越来越多，GARP作为潜在的靶向Treg细胞免疫抑制通路的新靶点，可作为结直肠癌的治疗靶标，在三阴性乳腺癌、胰腺癌、肝细胞癌和尿路上皮癌等其它癌症领域，GARP抑制剂已经取得重要进展。

此外，双特异性抗体也是备受青睐的一个研发方向，其中以PD-L1/TGF-β双抗居多。PD-L1是程序性细胞死亡配体，PD-1/PD-L1信号通路在肿瘤免疫的逃逸中扮演着重要角色。PD-L1/TGF-β双抗可通过同时阻断PD-L1和TGF-β这两个免疫抑制信号通路，从而恢复和增强机体的抗癌反应。

同类产品中，德国默克的M7824（bintrafusp alfa）声名在外。ASCO 2018年会上，默克宣布了正在进行的I期临床试验(NCT02517398)的数据：在PD-L1高表达的非小细胞肺癌患者中，Bintrafusp alfa的客观缓解率高达71.4%；在HPV相关肿瘤中，Bintrafusp alfa的客观缓解率达41.7%。

基于这一令人振奋的数据，2019年2月，葛兰素史克与默克签署了一项总额高达37亿欧元的全球合作开发协议，默克将从GSK获得3亿欧元的首付款，并有资格获得最高5亿欧元的潜在开发里程碑付款（由肺癌项目的数据触发），以及最高29亿欧元的未来批准和商业化里程碑。

然而在2021年，Bintrafuspalfa遭遇一系列失败之后，2021年10月，默克宣布与葛兰素史克共同决定终止双方关于Bintrafusp alfa的协议，该决定意味着葛兰素史克3亿欧元的预付款以及已投入的数亿欧元研发费用彻底打水漂。

目前默克已终止了Bintrafusp alfa多个瘤种的临床，在研临床仅剩宫颈癌。

国内PD-1/TGF-β和PD-L1/TGF-β在研产品众多，覆盖瘤种较广。其中，恒瑞医药的SHR-1701近年利好消息较多，研发进度也是一马当先。

Nature Reviews曾将Fast-Follow品种价值的时间窗口限定在5年，价值在2年以内为100%、2-5年为38%、超过5年仅为17%。然而在中国，Fast-Follow的时间间隔单位是以月计量的，半年以下的项目比比皆是。

2021年ASCO上恒瑞公布SHR-1701用于实体瘤和EGFR突变NSCLCⅠ期临床数据，SHR-1701用于实体瘤ORR达17.8%，DCR为40%；SHR-1701二线治疗EGFR突变NSCLC（EGFRTKI耐药）的ORR达16.7%，DCR为50%，三级以上的TRAE率为7.4%，包括贫血、低血钾症等，没有4-5级TRAE。

恒瑞SHR-1701在研临床

文献列表：

1. Haodi Zhao, Jing Wei, Jian Sun. Roles of TGF-β signaling pathway in tumor microenvirionment and cancer therapy.Int Immunopharmacol.2020 Dec;89(Pt B):107101. doi:10.1016/j.intimp.2020.107101.

2. Li, Z. Truncation of TGF-β docking receptor GARP is linked to human disease.Eur J Hum Genet 27, 1157–1158 (2019). https://doi.org/10.1038/s41431-019-0411-8

3. Metelli, A., Salem, M., Wallace, C.H. et al. Immunoregulatory functions and thetherapeutic implications of GARP-TGF-β in inflammation and cancer. J HematolOncol 11, 24 (2018). https://doi.org/10.1186/s13045-018-0570-z

4. Metelli A, et al. Surface Expression of TGFb Docking Receptor GARP PromotesOncogenesis and Immune Tolerance in Breast Cancer. Cancer Res. 2016; 76(24)7106-7117.

5. de Streel G, Bertrand C, Chalon N, Liénart S, Bricard O, Lecomte S, Devreux J,Gaignage M, De Boeck G, Mariën L, Van De Walle I. Selective inhibition ofTGF-β1 produced by GARP-expressing Tregs overcomes resistance to PD-1/PD-L1 blockadein cancer. Nature communications. 2020 Sep 11;11(1):1-5.

6. Carrillo-Gálvez, A.B.; Quintero, J.E.; Rodríguez, R.; Menéndez, S.T.; VictoriaGonzález, M.; Blanco-Lorenzo, V.; Allonca, E.; de Araújo Farias, V.;González-Correa, J.E.; Erill-Sagalés, N.; et al. GARP Promotes theProliferation and Therapeutic Resistance of Bone Sarcoma Cancer Cells throughthe Activation of TGF-β. Cell Death Dis. 2020, 11, 985.

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