单抗药物

单克隆抗体通过激活和加强人体自身免疫系统来抵御病毒细胞的入侵,目前主要用于治疗癌症、自身免疫性疾病及器官移植的抗排斥反应。把单克隆抗体与抗癌药物或毒素结合起来,就成为威力强大的抗体生物导弹,注射到癌症患者血液中,它就会像导弹一样在患者体内追踪并附着于癌细胞上,具有高度选择性。

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抗肿瘤血管生成的单抗类药物靶点及研发进展盘点

来源:药渡 2017-10-06 15:15




血管生成(Angiogenesis)是指源于已存在的毛细血管和毛细血管后微静脉的新的毛细血管性血管的生长。肿瘤血管生成是一个极其复杂的过程,一般包括血管内皮基质降解、内皮细胞移行、内皮细胞增殖、内皮细胞管道化分支形成血管环和形成新的基底膜等步骤。由于肿瘤组织这种新生血管结构及功能异常,且血管基质不完善,这种微血管容易发生渗漏,因此肿瘤细胞不需经过复杂的侵袭过程而直接穿透到血管内进入血液并在远隔部位形成转移。越来越多的研究表明,良性肿瘤血管生成稀少,血管生长缓慢;而大多数恶性肿瘤的血管生成密集且生长迅速。因此,血管生成在肿瘤的发展转移过程中起到重要作用,抑制这一过程将能明显阻止肿瘤组织的发展和扩散转移。迄今为止,许多具有促进血管生成的因子及相关受体已被确认,包括血管内皮生长因子(VEGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、血管生成素(Ang)、肝细胞生长因子(HGF)、表皮生长因子(EGF)等。

肿瘤血管生成在癌症的病变过程中为里程碑式事件,在肿瘤的发生发展及迁移过程中扮演重要角色,可为肿瘤细胞提供所需的氧气及营养成分。在病理条件下,很多促血管生成因子及他们的受体表达量会被上调;这其中VEGF扮演了非常重要的角色。Bevacizumab是一类抗VEGF的单抗类药物,通过抑制肿瘤血管生成过程达到抗肿瘤效果。虽然该药物对于临床上多种类型的肿瘤患者都具有疗效,但由于在正常表皮细胞中也会存在大量VEGFR,因而副作用的产生也较为频繁。贝伐单抗治疗与严重的副作用密切相关,包括出血、蛋白尿、高血压、胃肠穿孔和中风等。此外在多形性胶质母细胞瘤患者,贝伐珠单抗治疗与具有浸润性肿瘤细胞、高表达的基质金属蛋白酶(MMP)2和膜型MMP相关联。另外,长期采用贝伐珠单抗进行治疗还会导致耐药性的产生,原因在于其他肿瘤血管生长因子,如Ang、EGF、HGF及PDGF等表达量的上调。尽管贝伐单抗治疗癌症的临床应用范围广,但仍有必要确定新的针对血管生成的治疗靶点和开发新型药物替代或结合现有的药物治疗,以提高患者的生存率及生活质量。本文即对抗肿瘤血管生成的单克隆抗体类药物所作用的靶点及药物研发现状做一简要总结。

VEGF信号通路简介

Ligands for different VEGF receptors

VEGF最早发现于上世纪80年代,可促进血管的通透性及血管内皮细胞的迁移,在血管生成、内皮细胞的增殖、迁移及NO的释放过程中发挥重要作用。哺乳动物的VEGF分子为二聚体的糖蛋白,分子量大约40kDa。VEGF家族包含有五种不同形式的亚型,分别是VEGF-A,VEGF-B,VEGF-C,VEGF-D及PIGF。另外,不同成员的VEGF还含有不同的剪接变异体,从而使该家族成员分别具有不同的生物活性,并启动不同的细胞信号通路。VEGF信号的传导需要激活三类不同的受体,分别是VEGFR-1 (Flt-1)、VEGFR-2 (KDR/FLK-1)及VEGFR-3 (Flt-4)。VEGFR属于受体酪氨酸激酶超家族,整个分子由含有7个类免疫球蛋白区域组成的胞外结构域、跨膜结构域及胞内结构域组成,其中胞内结构域又可分为一个酪氨酸激酶结构域及C末端的尾部区域。类免疫球蛋白结构域参与VEGF配体的结合;其中VEGFR-1上的类免疫球蛋白结构域2及VEGFR-1上的类免疫球蛋白3分别与配体结合及配体结合的特异性相关。当配体结合在受体胞外端时,VEGFR会形成同源及异源二聚体,从而诱导胞内激酶结构域中酪氨酸的磷酸化而活化激酶活性,激活信号传导途径。

VEGF/VEGFR信号对于胚胎发育及肿瘤发生发展过程中的血管生成过程至关重要。这其中,VEGF-1及其受体在生理及诸如肿瘤发生等的病理过程中的作用已被详尽研究。几项研究表明,VEGF-A会在细胞暴露于低氧压力条件下时诱导产生,并由肿瘤细胞及肿瘤相关的基质成分所分泌。VEGFR同时存在于液体性肿瘤及实体瘤中,如淋巴癌、非小细胞肺癌、胃癌及乳腺癌等。在非小细胞肺癌患者中,表达低丰度及高丰度的VEGF mRNA患者的五年存活率分别为77.9%及16.7%。而在小鼠体内的肺癌异源移植模型中,VEGF-A功能缺陷型肿瘤细胞会表现出生长迟缓、重量降低以及血管生成受到抑制,并被诱导进入细胞凋亡过程。在乳腺癌的体内及体外模型中,VEGF-A据报道可促进肿瘤细胞的生长、存活及迁移。VEGF-A表达于包括MCF-7、BT-474及T47-D在内的多种乳腺癌细胞,在体外体系中可通过作用域Bcl-2而诱导肿瘤细胞的增殖及存活。除此之外,VEGF-A及VEGF-C的过表达还发生于胃癌中。在胃癌患者中,VEGF-A及VEGF-C同肿瘤大小、高淋巴管密度、微血管密度、淋巴管浸润、淋巴结迁移及更差的预后相关。而在体内及体外模型中的研究进一步证实,沉默掉VEGF-A及VEGF-C的功能可显着抑制细胞的增殖、肿瘤组织的生长及大小的改变。另外,VEGF/VEGFR的的促癌变效应也已在诸如神经胶质瘤、胰腺癌及肝癌等癌症中得到证实。因此,VEGF信号通路在肿瘤发生发展的诸多阶段都扮演了重要角色,是一类重要的协助判断患者预后及治疗的药物靶点。

靶向于VEGF及VEGFR的单抗类药物

Bevacizumab

贝伐珠单抗由基因泰克(罗氏的子公司)研发,于2004年2月26日获得美国FDA批准,2005年1月12日获得欧洲EMA批准,2007年8月18日获得日本PMDA批准,2010年2月26日获得中国CFDA批准上市,并由罗氏(美国的基因泰克、日本的中外制药)在美国、欧洲、日本和中国市场销售,商品名为Avastin?。贝伐珠单抗是一种人源化IgG1型单克隆抗体,能与血管内皮生长因子(VEGF)特异性结合,从而阻断VEGF与其在内皮细胞表面的受体(Flt-1和KDR)结合,以抑制肿瘤血管生成。该药批准的适应症为转移性结直肠癌、非鳞状非小细胞肺癌、宫颈癌、卵巢癌、转移性乳腺癌和恶性胶质瘤。

Aflibercept

由再生元(Regeneron)和拜尔(Bayer)联合研发,于2011年11月18日获得美国FDA批准,2012年11月22日获得欧洲EMA批准,2012年9月28日获得日本PMDA批准上市,并由再生元在美国市场销售、拜尔在欧洲市场销售、参天制药和拜耳在日本市场共同销售,商品名为Eylea?。Aflibercept是一种融合蛋白,由血管内皮生长因子(VEGF)1型和2型受体部分胞外区和人IgG1Fc区融合而成,能与VEGF-A和胎盘生长因子(PlGF)结合,从而抑制其结合和激活VEGF受体。该药批准的适应症为新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性、视网膜阻塞型黄斑水肿和糖尿病性黄斑水肿。2012年,美国FDA批准aflibercept用于治疗在奥沙利铂治疗方案后产生耐药性或进一步发展的转移性结直肠癌患者。

Ramucirumab

Ramucirumab的开发基于Dyax(已被Shire收购)的抗体噬菌体展示文库,该药于2014年4月21日获得美国FDA批准,2014年12月19日获得欧洲EMA批准,2015年3月26日获得日本PMDA批准上市。2003年ImClone公司(已被礼来收购)获得Dyax抗体噬菌体展示文库的非独家专利权,该药目前由礼来研发并在美国、欧洲和日本市场销售,商品名为Cyramza?。Ramucirumab是一种全人源IgG1单克隆抗体,靶向于血管内皮生长因子受体(VEGFR)2,可通过抑制配体刺激的VEGFR2活化,阻止血管内皮细胞的增殖和迁移。该药批准的适应症为晚期胃癌或胃食管结合部腺癌、转移性非小细胞肺癌和EGFR或ALK基因突变肿瘤

Tanibirumab

由韩国PharmAbcine开发,是一种靶向于血管内皮生长因子受体2的全人源单克隆抗体,阻断包括VEGF-A、VEGF-C及VEGF-D等配体分子的结合。在2013年开展的一项针对标准化疗方案无效的实体瘤患者开展的一期临床中,表现出良好的安全性及疗效。目前该药物处在临床二期期研究阶段,用于治疗复发性胶质母细胞瘤。

PDGF信号通路简介

Platelet derived growth factors (PDGFs) and PDGF receptors (PDGFRs)

血小板衍生生长因子(Platelet derived growth factor,PDGF)是贮存于血小板α颗粒中的一种碱性蛋白质,是低分子量促细胞分裂素。能刺激停滞于G0/G1期的成纤维细胞、神经胶质细胞、平滑肌细胞等多种细胞进入分裂增殖周期。血小板衍生生长因子PDGF是于1974年被发现的一种刺激结缔组织等组织细胞增长肽类调节因子,因其来源于血小板而得名,正常生理状态下存在于血小板的α颗粒内,当血液凝固时由崩解的血小板释放出来并且被激活,具有刺激特定细胞趋化与促进特定细胞生长的生物活性。此外,在组织受到损伤时巨噬细胞、血管平滑肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞、胚胎干细胞等也可以合成并释放PDGF。肝脏受损时,巨噬细胞、血小板、浸润的炎细胞、受损的内皮细胞及激活的肝星形细胞均可以分泌PDGF。常见的血小板衍生因子PDGF是由两条多肽链通过二硫键连接而成的同型或异型二聚体,这使PDGF具有多种形式的二聚体结构,即PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC以及PDGF-DD。其中PDGF-A链分子量为16KD,PDGF-B链为14KD。通常所说的PDGFI即PDGF-AA,分子量为31KD,含有7%糖,PDGFⅡ即PDGF-BB,分子量28KD,含4%糖,两者均由两条高度同源的A链及B链组成,体内单核/巨噬细胞是主要合成PDGF的细胞。

PDGFR (Platelet-derived growth factor receptor)是PDGF信号转导途径中的重要成员,为一种单链跨膜糖蛋白,属于III型酪氨酸蛋白激酶家族,分布于人体组织,如平滑肌细胞SMC、成纤维细胞、内皮细胞、神经胶质细胞核软骨细胞等。PDGFR包括PDGFRα和PDGFRβ两种,在促进肿瘤细胞的增殖、侵袭及新生血管形成等方面起重要作用。PDGFR与配体结合后发生受体各亚单位二聚化、酪氨酸激酶区活化和自身磷酸化反应,引起不同信号转导通路级联反应的发生,在细胞有丝分裂、细胞骨架重排、趋药性选择等与生长增殖密切有关的事件中起到重要作用。PDGFR与其配体结合可直接提高细胞间粘附分子的降解,促进肿瘤的侵袭与转移。

靶向于PDGF及PDGFR的单抗类药物

美国国家癌症研究所预测,2016年将会有1.231万新的软组织肉瘤病例出现,大约5000人可能会死于这种疾病。对于不能手术切除的软组织肉瘤,最常见的治疗药物是单用阿霉素或其它药物。软组织肉瘤包括多种在肌肉、脂肪、血管、神经、肌腱或关节里面出现的肿瘤。Lartruvo是一种血小板源性生长因子(PDGF)受体-α阻断抗体。在受到刺激时,PDGF受体可引起肿瘤增长。Lartruvo通过阻断这些受体而发挥作用,从而帮助延缓或阻止肿瘤增长。

Olaratumab

Olaratumab由礼来(Lilly)研发,于2016年10月19日获得美国FDA加速批准,2016年11月9日获得欧洲EMA批准上市,并由礼来在美国和欧洲市场销售,商品名为Lartruvo?。Olaratumab是一种全人源IgG1κ型单克隆抗体,能结合血小板直接生长因子受体α (PDGFR-α),并阻断PDGF-AA和-BB配体诱发的受体激活和PDGFR-α下游信号。该药批准用于软组织肉瘤(STS)成年患者的治疗,这些患者应适用蒽环霉素方案,且不适用于放疗和手术型治疗。Olaratumab是在40多年前阿霉素获批之后,第一个用于无法手术和放疗的STS初始治疗新药。以前对于此类患者,最常用的治疗方法是阿霉素单药或联合其他药物。

一项包含25种不同组织类型,共133例转移性STS患者的临床试验对Olaratumab的疗效和安全性进行了评价。研究结果显示,与单药阿霉素治疗相比,Olaratumab联合阿霉素治疗组患者的生存改善非常显着,中位总生存期分别为14.7 vs 26.5个月;中位无进展生存期分别为4.4 vs 8.2个月;肿瘤退缩率分别为7.5% vs 18.2%。

Ang信号通路简介

Signalling interactions and therapeutic targeting of the ANG–TIE pathway

血管生成素(angiopoietin,Ang)是第一个被确定的来源于人肿瘤组织具有促血管生成功能的细胞因子。目前已知该家族包括Ang1,2,3,4四个成员,其中Ang1、2和血管生成关系最为密切,并且有关该家族成员在肿瘤血管生成中的探究正日益增多。Ang1,Ang2的蛋白结构基本相同,均有信号肽、N端卷曲螺旋结构域(coiledcoil domain,CC)和C端类纤维蛋白原结构域(fibrinogenlike domain,FL)。

其主要的结构特征有摘要:

①Ang1、Ang2的N端信号肽分别由10和20个疏水氨基酸组成,和血管生成素分泌到细胞外有关。

②卷曲螺旋结构域分别由180和200个左右氨基酸构成,该段氨基酸序列折叠弯曲,形成卷曲螺旋四级结构,这一结构可能和血管生成素和其他蛋白形成多聚体有关。

③类纤维蛋白原结构域具有高度保守性,和血管生成素的生物学功能密切相关。

Ang2和Ang1的主要区别在于CC和FL的交界处前者比后者少1个半胱氨酸,导致了其生物学功能的截然不同。

Ang1和Ang2是Tie2 (tyrosine kinase with immunoglobulin and EGF homology domain2)的天然配体。Ang1主要由血管旁支持细胞包括周细胞(pericyte)、血管平滑肌细胞和肿瘤细胞等合成,通过旁分泌功能,和四周内皮细胞膜上的Tie2受体特异性结合,引起其受体磷酸化和随后的信号传递。迄今对调控其表达的因素知之甚少。

Ang1的主要生物学功能有摘要:

①抑制内皮细胞凋亡、促进内皮细胞生存,减少血管的萎缩和退化。和血管内皮生长因子(VEGF)不同,Ang1不是细胞有丝分裂原,不能促进血管内皮细胞增殖和内皮细胞相互聚合形成血管,而是通过激活丝氨酸苏氨酸蛋白酶AKT,稳定细胞活力,抑制凋亡。

②促进内皮细胞出芽,迁移,趋化。

③稳定血管,防止渗漏。

Ang2主要由血管内皮细胞合成,通过自分泌功能,和自身细胞膜上的Tie2受体特异性结合,但不引起受体磷酸化和随后的信号传递。因此Ang2的主要功能是竞争性抑制Ang1形成不稳定的血管。缺氧、VEGF、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等因素可促进Ang2表达增高。

Ang在肿瘤血管生成中发挥了重要功能,在很多多血管性的实体肿瘤中得到了证实,如在人胃癌、肝癌、乳腺癌和胶质细胞瘤等均可见到有Ang1和Ang2及其受体Tie2表达增加,非凡是在肿瘤边缘的血管新生区。由此可见,Ang1、Ang2参和肿瘤的血管生成,但目前其具体的机制尚不完全清楚。Ang2和肿瘤血管生成关系密切,可促进肿瘤细胞及肿瘤血管的生长;但Ang1和肿瘤血管生成的关系尚有争议。

靶向于Ang及Tie受体的单抗类药物

Nesvacumab

是一种靶向于血管生成素2 (Ang2)的全人源单克隆抗体,由再生元制药原研,研发代码REGN910。在2016年初结束的一项代号为NCT01271972的一期临床研究中,Nesvacumab安全性表现良好,且对难治性晚期实体瘤具有初步的疗效。2017年5月,该药物同aflibercept联用开始一项针对糖尿病性黄斑水肿的二期临床研究。

AMG780

安进(Amgen)研发的一种靶向于血管生成素1 (Ang-1)和血管生成素2 (Ang-2)的IgG2型单克隆抗体,目前处于临床一期研究阶段,用于治疗晚期实体瘤。

Vanucizumab

一种双特异性抗体,可同时阻断促血管生成素2 (Ang-2)和血管内皮生长因子A (VEGFA)。该抗体由罗氏(Roche)公司研发,目前处于结直肠癌的临床二期研究,以及多种实体瘤的临床一期研发阶段。在结肠癌异源移植模型中,Vanucizumab可有效减少肿瘤的生长,发挥抑制肿瘤血管生成的活性;代号为NCT02141295的一项针对转移性结直肠癌患者的二期临床研究已在2017年完成。

MEDI3617

是MedImmune公司(阿斯利康的子公司)研发的靶向于血管生成素2 (Ang-2)的IgG1型单克隆抗体,目前处于临床一期研发阶段,用于治疗黑色素瘤及其它实体瘤。

HGF信号通路简介

Signalling pathways activated by HGF/SF and MET

受体酪氨酸激酶cMET及其唯一的已知配体HGF (hepatocyte growth factor)在细胞的增殖、存活、侵袭、组织发育及器官再生等过程中扮演重要作用。cMET最初在体内翻译成一条单链前体蛋白,随后经过翻译后修饰而成为由二硫键连接的三维结构。成熟的cMET分子由一条分子量为50kDa的胞外α链及140kDa的跨膜β链组成。HGF最初分泌为非活性前体形式,经过丝氨酸蛋白酶切割过程而成熟。活性HGF配体包含有N端结构域及Kringle结构域的α链及类似丝氨酸蛋白酶结构域的β链组成。HGF分子的N端结构域及K1区域同cMET高亲和度结合,并诱导HGFβ链上产生一个新的结合位点。由此,HGF同cMET形成一个紧密复合体,并启动信号转导过程。活性复合体的形成,会导致受体的多聚化、内吞、胞内激酶结构域中多个酪氨酸残基的磷酸化,从而激活多条信号级联通路,并与肿瘤的发展、侵袭及转移密切相关。

靶向于HGF及c-MET的单抗类药物

Rilotumumab (AMG-102)

最初由安进(Amgen)开发,之后安斯泰来(Astellas)获得了该药的共同研发授权。Rilotumumab是一种全人源IgG2k型的单克隆抗体,靶向于干细胞生长因子(HGF),是第一种进入Ⅲ期临床试验阶段的HGF抑制剂类药物。该药物曾进行过治疗胃癌的Ⅲ期临床试验,治疗结直肠癌、胶质瘤、前列腺癌、肾癌和小细胞肺癌的Ⅱ期临床试验,以及治疗其他类型实体瘤的Ⅰ期临床研究。受限于疗效及安全性因素,目前针对该药物的临床试验项目均已终止。

Ficlatuzumab (AV-299)

一类人源化的HGF抗体。在应用Ficlatuzumab进行的Ⅰ期临床研究中,实体瘤患者表现出良好的耐受性。最常观察到的毒副反应为外周水肿、疲劳和恶心。针对该药开展的两项Ⅱ期临床试验目前均处于终止状态。

HuL2G7 (TAK-701)

Galaxy Biotech原研,是一种人源化抗体药物,可以克服EGFR突变的人类NSCLC细胞系中的Gefitinib药物抗性。晚期实体瘤患者中开展的Ⅰ期临床试验表明,HuL2G7没有特定的剂量限制性毒性,但副作用包括咳嗽、腹痛、便秘和疲劳等。目前尚无进一步的临床试验信息。

Onartuzumab (MetMAb)

由基因泰克(Roche子公司)研发,于2011年由Roche授权于日本中外制药株式会社用于NSCLC的研发。Onartuzumab是一种靶向于肝细胞生长因子受体cMET的单价抗体(独臂抗体),曾开展过治疗胃癌和转移性非小细胞肺癌(NSCLC)的Ⅲ期临床试验、治疗转移性结直肠癌和成胶质细胞瘤的Ⅱ期临床研究,以及治疗肝癌的Ⅰ期临床研究。2013年,Onartuzumab被美国FDA认证为治疗肝癌的孤儿药。该抗体可封闭HGF α链同cMET的高亲和力结合,而不作用于β链。由于在各项临床研究中疗效不佳,该药的多项临床试验项目已被终止。

Emibetuzumab (LY2875358)

礼来(Lily)公司开发的一种靶向于肝细胞生长因子受体的单克隆抗体,目前处于临床Ⅱ期研究阶段,用于治疗非小细胞肺癌和胃癌。Emibetuzumab是一种二价人源化cMET IgG4单克隆抗体,可以阻断HGF同cMET的结合,并促进后者的内吞及降解,这一点与Onartuzumab不同。在小鼠移植瘤模型中,Emibetuzumab对HGF依赖性及非依赖性的肿瘤生长均表现出抑制活力。目前有两项Ⅱ期临床试验正在进行中,分别是针对携带有EGFR突变的NSCLC患者(NCT01897480)及同VEGFR2单克隆抗体Ramucirumab联合使用策略(NCT02082210)。

总结

多年的临床实践表明,采用单克隆抗体类药物抑制肿瘤血管生成,并同化疗药物联用的方案在治疗肿瘤的进展及转移是卓有成效的。特别是贝伐珠单抗,成为2016年全球范围最畅销的抗肿瘤药物之一。尽管目前很多抗肿瘤血管生成的靶点已被确认并开发出相应的药物,但对于癌症患者而言,我们仍需要开发出更好的治疗性靶点。另外,随着贝伐珠单抗专利的即将到期,将会有越来越多的针对肿瘤血管生成的生物仿制药出现,包括靶向于VEGF的双特异性抗体,以及可以同贝伐珠单抗联合用药的其他单特异性抗体药物。此外,为了持续改善患者的生存和生活质量,下一代抗肿瘤血管生成的单抗类药物必须克服类似贝伐珠单抗所出现的不良反应和耐药性等目前尚未解决的问题。(生物谷Bioon.com)
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