近年来,除PD-1/L1、CTLA-4等研发火热的免疫抑制性靶点外,一些新兴靶点也逐渐浮现。2022年11月11日,OncoResponse在癌症免疫治疗学会(SITC)2022上宣布了肿瘤免疫候选药物OR502的临床前数据。OR502通过靶向LILRB2(ILT4),调节免疫抑制髓系细胞以恢复先天和适应性免疫反应,并可以逆转抗PD-1治疗的无响应问题。日前,以LILRB2为代表的LILRB家族已然成为新药研发靶点的新选择。
抑制性白细胞免疫球蛋白样受体(LILRBs):
白细胞免疫球蛋白样受体(LILR)家族是一组在人骨髓细胞群和淋巴细胞群中表达的成对免疫调节受体,可分为两类:抑制性LILR亚家族B(LILRB1-5)和激活性LILR亚家族A(LILRA1-6)。抑制性LILRB受体拥有免疫球蛋白类似(Ig-like)的胞外结构域与胞内ITIM基序(Immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif)。LILRBs不仅在多种免疫细胞上广泛表达,参与抑制髓系细胞活化,介导肿瘤细胞发生免疫逃逸,也在癌症干细胞中高表达,并可能直接参与调控癌症的发生和复发以及肿瘤干细胞的活性。靶向LILRBs将对肿瘤治疗起到多种调节功能。
图1. 人类LILRBs胞外Ig域(六边形)和胞内ITIMs(方框)示意图[1]
LILRB1
LILRB1(也被称作ILT2)包含四个胞外Ig结构域,一个跨膜结构域和四个胞质ITIM基序。在LILRB家族中,LILRB1的细胞分布最为广泛,包括原代NK细胞、B 细胞、各种T细胞群、单核细胞/巨噬细胞、嗜酸性细胞和嗜碱性细胞、树突状细胞、蜕膜巨噬细胞和破骨细胞。LILRB1介导的抑制可导致T细胞和NK细胞的增殖障碍,并产生“别吃我”信号,从而阻止巨噬细胞吞噬肿瘤。ILRB1也在某些AML细胞上表达来保护这些淋巴肿瘤细胞不被凋亡。在人类胃癌细胞中LILRB1高表达并可能促进肿瘤的生长。
目前针对LILRB1的药物开发主要集中在LILRB1介导的免疫抑制的功能上。以BND-22为例,该抗体可以通过阻断LILRB1与其配体HLA-G的结合,从而阻断其对于巨噬细胞、NK细胞和T细胞的抑制作用,从而增加针对肿瘤的先天免疫和适应性免疫应答。相较于LILRBs其他靶点药物,针对LILRB1的药物由于表达谱更加广泛而展现出克服对免疫疗法耐药性的更大的潜力。
图2. BND-22的MOA图示[2]
LILRB2
LILRB2(也被称作ILT4)包含四个胞外Ig结构域、一个跨膜结构域和三个胞质ITIM基序,主要表达于髓系细胞上,包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞和树突状细胞(DC)。ILT4富集于CLL与AML的肿瘤细胞中,但在正常B细胞中不富集,这表明ILT4可能参与B细胞的恶性转化。ILT4在各种实体瘤中(包括非小细胞肺癌NSCLC,乳腺癌,食管癌和胰腺癌)高表达以促进肿瘤增殖和生长,同时也在肿瘤抑制微环境中的基质细胞中表达,从而便于肿瘤进展和转移。
图3. ILT4与不同的配体结合,在肿瘤细胞中诱导各自的下游信号激活和生物学效应[3]
目前针对LILRB2的药物开发同样集中在阻断其癌症免疫逃逸的方面。以JTX-8064为例,其作用机制分为两方面:一方面,JTX-8064通过阻断肿瘤细胞表面HLA-G与肿瘤相关巨噬细胞(TAM)表面的LILRB2结合,解除TAM的免疫抑制状态,让巨噬细胞极化为杀伤和促炎作用更强的M1.另一方面,JTX-8064通过增强APC功能进而增强T细胞的肿瘤杀伤效力。
图4.JTX-8064的MOA图示(源自AACR2019)
LILRB3
LILRB3包含四个胞外Ig结构域,一个跨膜结构域和四个胞质ITIM基序,在单核细胞、单核细胞衍生的破骨细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和破骨细胞上表达。LILRB3在原生肥大细胞上表达,但不在成熟肥大细胞上表达。LILRB3由某些骨髓性白血病、B淋巴性白血病和骨髓瘤细胞表达,并与白血病干细胞标记物CD34或骨髓瘤标记物CD138共同表达。在AML细胞上表达的LILRB3通过募集TRAF2和cFLIP刺激NF-κB信号传导,从而增强了AML细胞的存活并抑制了T细胞的抗白血病活性。
近期,施一公研究团队发现LILRB3可以同APOE4特异性结合,而不与APOE2结合。这一结合进而可以激活小胶质细胞。这一发现在阿尔兹海默症和癌症方面的药物研发都有巨大帮助。
南模生物自主研发的hAPOE2、hAPOE3、hAPOE4小鼠模型助力阿尔兹海默症方面的药物开发,为药效评估提供优质模型。
LILRB4
LILRB4(也被称作ILT3)包含两个胞外Ig结构域,一个跨膜结构域和三个胞质ITIM基序。它是唯一的含有两个Ig域的LILRB。因此,LILRB4在构象和静电上不适合与MHC以及激素和病毒产物相互作用,且LILRB4可能不直接参与MHC介导的抗原特异性T细胞活化的调节。该受体在树突状细胞、单核细胞和巨噬细胞、内皮细胞和破骨细胞上表达。LILRB4在原生肥大细胞上表达,但在成熟肥大细胞上不表达。
LILRB4可通过NF-kB信号传导导致细胞凋亡,并通过降低磷酸酶(SHP)1磷酸化激活NF-kB信号传导导致炎症。LILRB4在多种肿瘤细胞中表达,包括实体瘤和血液肿瘤。LILRB4还是单核细胞白血病的重要标志物,通过ApoE/LILRB4/SHP-2信号轴在急性髓系白血病(AML)细胞中支持肿瘤细胞浸润到组织中并抑制T细胞活性。因此,LILRB4是治疗单核细胞急性髓细胞白血病的重要靶点。在NSCLC中,LILRB4被APOE结合激活,并募集SHP-2和SHIP-1激活ERK1/2信号传导并增加血管内皮生长因子(VEGF)的表达以促进癌症转移。
图5. LILRB4在体内平衡、炎症性疾病和肿瘤中的功能。[4]
目前针对LILRB4的药物开发分为两个方面:针对血液肿瘤,LILRB4是肿瘤重要标志物,在血液瘤细胞上高度表达并辅助其发生免疫逃逸。其靶向药物(例如IO-202)通过阻断血液瘤细胞上的LILRB4.激活T细胞杀伤作用,将“别杀我”信号转换为“杀死我”信号,并将“不要找到我”信号转换为“找到我”信号来抑制血液瘤细胞的浸润。而针对实体瘤。LILRB4和同家族其他靶点一样,其靶向药物(例如MK-0482)主要集中于针对肿瘤微环境阻断癌症免疫逃逸。
图6. IO-202的MOA图示。[5]
LILRB5
LILRB5在单核细胞、NK细胞和肥大细胞的亚群中表达。LILRB5是唯一不被M5 AML细胞高度表达的LILRB,并且它的表达与AML患者的总生存率没有关系。LILRB5可特异性结合HLA-B7和HLA-B27重链,在高亲和力IgE受体交联后释放的细胞质颗粒中表达,LILRB5可能在肥大细胞炎症反应中发挥作用。
LILRBs研发管线
作为免疫检查点分子和肿瘤维持因子,LILRBs因其不影响造血与正常发育而成为理想的癌症治疗靶点。LILRBs家族管线目前在LILRB1、LILRB2、LILRB4靶点都有涉及。全球范围内披露的研发管线大多处于临床阶段。
作为免疫检查点分子和肿瘤维持因子,LILRBs因其不影响造血与正常发育而成为理想的癌症治疗靶点。LILRBs家族管线目前在LILRB1、LILRB2、LILRB4靶点都有涉及。全球范围内披露的研发管线大多处于临床阶段。
南模生物LILRBs相关基因修饰小鼠
南模生物始终深耕药物靶点人源化模型研究领域,自主研发了LILRB系列人源化小鼠模型,为LILRBs靶点相关药物的药效评估和安全性评价提供了强有力的工具。此外,南模生物还研发了一系列LILRB4靶点相关的基因敲除小鼠模型,以解决该部分临床前研究需求,具体信息见下表:
部分验证数据:
hLILRB4
图7. 流式检测LILRB4人源化小鼠骨髓不同免疫细胞中hLILRB4的表达水平。结果显示,LILRB4人源化杂合子小鼠骨髓巨噬细胞和DC细胞等髓系细胞中可以检测到hLILRB4的表达,T和B细胞中检测不到hLILRB4的表达。
图8. 流式检测LILRB4人源化小鼠脾脏不同免疫细胞中hLILRB4的表达水平。结果显示,LILRB4人源化杂合子小鼠脾脏巨噬细胞和DC细胞等髓系细胞中可以检测到hLILRB4的表达,少部分T和B细胞中可检测到hLILRB4的表达。
hLILRB1-hLILRB4-Tg
图9. 流式检测hLILRB1-hLILRB4-Tg小鼠外周血巨噬细胞中hLILRB1和hLILRB4的表达情况。
Reference:
[1] Zhang, F., Zheng, J., Kang, X. et al. Inhibitory leukocyte immunoglobulin-like receptors in cancer development. Sci. China Life Sci. 58. 1216–1225 (2015). doi: 10.1007/s11427-015-4925-1
[2] https://www.biondbio.com/pipeline/bnd-22/
[3] Aiqin Gao, Yuping Sun, Guangyong Peng. ILT4 functions as a potential checkpoint molecule for tumor immunotherapy. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer, Volume 1869. Issue 2. 2018(278-285). doi: 10.1016/j.bbcan.2018.04.001.
[4] Yang T, Qian Y, Liang X, Wu J, Zou M, Deng M. LILRB4. an immune checkpoint on myeloid cells. Blood Sci. 2022 May 17;4(2):49-56. doi: 10.1097/BS9.0000000000000109.
[5] https://www.immune-onc.com/io-202