前言

近十年來,免疫療法主要通過抗程序化細胞死亡蛋白1(anti-PD-1)、程序性死亡配體1(anti-PD-L1)和抗細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)蛋白4(anti-CTLA-4)的單克隆抗體(mAbs)實現(xiàn)了抗癌治療的革命性進展。然而,仍有一些患者對這些治療沒有反應(yīng)或產(chǎn)生耐藥性。根據(jù)最近免疫浸潤的腫瘤分類,某些類型的癌癥可能對免疫檢查點抑制劑(高度免疫浸潤稱為“熱腫瘤”)作出反應(yīng),而在其他腫瘤中,可用的免疫療法似乎無效(非免疫浸潤稱為“冷腫瘤”)。盡管有幾項努力將免疫治療與其他策略相結(jié)合,如化療、放療或其他旨在將“冷”腫瘤轉(zhuǎn)化為“熱”腫瘤的免疫療法,但“迫切”需要更好地了解腫瘤微環(huán)境的免疫狀況,并找到調(diào)節(jié)免疫功能的替代方法。

除了阻斷共抑制途徑(如CTLA-4和PD-1介導(dǎo)的途徑)外,新的有前景的方法包括激活共刺激途徑以增強抗腫瘤免疫反應(yīng)。其中一種策略包括開發(fā)針對腫瘤壞死因子受體超家族(TNFRSF)成員的激動劑抗體,其作用是通過4-1BB、OX40、CD27和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的TNFR相關(guān)基因(GITR)在免疫激活和抗腫瘤免疫應(yīng)答中的作用。多項數(shù)據(jù)表明,GITR激活可促進效應(yīng)T細胞功能,而抑制調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)的功能。

GITR和GITRL的表達

GITR(TNFRSF18/CD357/AITR)是屬于TNFRSF超家族的一種1型跨膜蛋白,其它成員還包括OX40、CD27、CD40和4-1BB。人GITR在CD4+CD25+FoxP3+Tregs上呈高水平表達,在初始和記憶性T細胞上呈低水平表達。在CD8+和CD4+效應(yīng)T細胞的激活中,GITR在Tregs和效應(yīng)T細胞上的表達迅速增加,在激活的Tregs上達到最高水平。GITR在自然殺傷細胞(NK)上也有表達,在B細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞上也有低水平表達,并且可以通過激活上調(diào),尤其是在NK細胞上。

GITRL是一種2型跨膜蛋白,也是TNFRSF的一個成員。它通常被認為是三聚體,盡管它也可以作為單體存在或組裝成其他多聚體形式。GITRL主要由活化的抗原提呈細胞表達,包括巨噬細胞、B細胞、樹突狀細胞和內(nèi)皮細胞。值得注意的是,GITR和GITRL的表達并不局限于造血細胞,GITR在表皮角質(zhì)形成細胞和破骨細胞前體細胞上均有表達,而GITRL在內(nèi)皮細胞上也有表達,尤其是在I型干擾素(IFN)作用后。

最近,鑒定出另一種GITR內(nèi)源性配體:SECTM1A,它既是跨膜蛋白又是分泌蛋白。在小鼠中,SECTM1A可以同時激活GITR和CD7,但其具體作用尚未確定。

GITR的信號通路及功能

GITR和TNFRSF家族的其他分子,都可以作為共刺激受體,從而成為增強免疫治療的潛在靶點,尤其是免疫檢查點抑制劑。所有TNFR的特點是能夠結(jié)合TNF配體并通過TNF受體相關(guān)因子(TRAFs)激活轉(zhuǎn)錄核因子-κB(NF-κB)通路,TRAFs是一個由六個蛋白質(zhì)組成的家族,被招募來進一步在細胞內(nèi)傳遞信號。特別是,由TRAF2/5-NF-κB介導(dǎo)的GITR信號通路的激活,至少部分是通過上調(diào)Bcl-xL促生存分子的表達,導(dǎo)致T細胞凋亡減少并促進T細胞存活。

在外周,T細胞受體(TCR)刺激后,傳統(tǒng)T細胞上的GITRL或激動劑抗體通過誘導(dǎo)白細胞介素(IL)-2和IFN-γ的表達,增強CD25的表達并刺激細胞增殖來增加T細胞的活化。此外,GITR共刺激增強CD8+T細胞的細胞毒作用,促進骨髓CD8+記憶T細胞存活。

雖然GITR在(CD4+CD25+FoxP3+)Treg細胞中高表達,但其在這些細胞上的功能更為復(fù)雜。在體外和體內(nèi),GITR信號,特別是由激動劑單抗介導(dǎo)的,可以通過使效應(yīng)T細胞不易受Treg免疫抑制活性的影響,或通過直接抑制Tregs來抑制效應(yīng)T細胞的能力。后一種機制可能是由于Tregs上FoxP3的短暫丟失造成的。

有趣的是,GITR/GITRL軸對Treg的作用在短期內(nèi)似乎是抑制的,而體內(nèi)長期的過度刺激有利于Treg在小鼠體內(nèi)的擴增和激活。此外,GITR的共刺激促進了常規(guī)T細胞IL-10的產(chǎn)生,有利于常規(guī)CD4+T細胞分化為T-helper2和Treg細胞,這些發(fā)現(xiàn)支持了GITR在T-helper和Treg細胞之間的平衡作用。

GITR在NK細胞中的作用仍有待確定。總之,雖然通常Treg細胞拮抗效應(yīng)T細胞,從而限制抗腫瘤活性,但GITR激活效應(yīng)T細胞通過限制這些細胞對Treg抑制的敏感性來增加效應(yīng)器功能。

GITR單抗的抗腫瘤活性

近年來,GITR作為一個藥理作用靶點得到了廣泛的研究。激動劑單抗激活GITR可增強免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng),從而增強抗腫瘤反應(yīng)。相反,GITR抑制劑會抑制T細胞活化和免疫應(yīng)答。因此,GITR激動劑單抗被進一步開發(fā)為抗腫瘤藥物。

在腫瘤模型中,GITR單抗的抗腫瘤活性主要基于增強CD8+和CD4+效應(yīng)T細胞活性的能力以及對腫瘤浸潤Tregs的抑制和耗竭。重要的是,GITR在腫瘤本身不表達,但在幾種人類癌癥類型的腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)上表達,包括肺癌、腎細胞癌、頭頸部癌和黑色素瘤。

GITR的單克隆抗體(DTA-1)在多個同基因小鼠腫瘤模型(如黑色素瘤,宮頸瘤)中顯示了體內(nèi)抗腫瘤活性,增強了CD8+和CD4+T細胞增殖和細胞因子誘導(dǎo)。最近的一項研究報道,GITR激動劑還可以增加細胞代謝,以支持CD8+T細胞效應(yīng)器功能和增殖。CD8+和CD4+T細胞在腫瘤排斥反應(yīng)中的中間作用似乎至關(guān)重要。用DTA-1治療退行性腫瘤小鼠,發(fā)現(xiàn)大量CD4+和CD8+T細胞浸潤,包括分泌IFN-γ的T細胞。然而,該治療僅在IFN-γ完整小鼠中導(dǎo)致腫瘤消退,而不是IFN-γ缺陷小鼠。在CD8+T和NK細胞缺失的情況下,DTA-1的作用喪失或減弱。此外,DTA-1參與的GITR促進了產(chǎn)生IL-9的CD4+T輔助細胞的分化,從而增強了免疫介導(dǎo)的腫瘤反應(yīng)。

在DTA-1-GITR觸發(fā)后,抑制腫瘤生長的另一個重要的伴隨機制是Treg活性和數(shù)量的減少。這種減少可通過Treg特異性和腫瘤特異性抗體依賴性細胞毒性(ADCC)來實現(xiàn):通過抗GITR單抗的Fc域,腫瘤抗原特異性的GITR+Tregs被腫瘤中的髓細胞和NK細胞識別和殺死。通過對腎癌、結(jié)直腸癌和肝癌等腫瘤的癌周區(qū)比較發(fā)現(xiàn),GITR在腫瘤浸潤性Treg中的表達更高。FoxP3+Treg在腫瘤中的積聚減少也被認為是腫瘤內(nèi)Treg中FoxP3表達的減少或丟失,以及它們“轉(zhuǎn)化”為激活的T細胞的結(jié)果。然而,Mahne等報道m(xù)DTA-1消耗而不是轉(zhuǎn)化腫瘤內(nèi)的Treg。在荷瘤小鼠中,Treg耗竭和GITR觸發(fā)對于恢復(fù)腫瘤內(nèi)CD8+T細胞衰竭是必要的,從而提高抗腫瘤效果。

Vence等人證實,在GITR單抗治療后,CD8+和CD4+高表達的腫瘤有更好的反應(yīng),主要是肺癌、腎癌和黑色素瘤。此外,初步結(jié)果顯示瘤內(nèi)注射比靜脈注射更好地抑制腫瘤生長。事實上,瘤內(nèi)注射能夠誘導(dǎo)全身抗腫瘤免疫反應(yīng),對注射的和未注射的腫瘤發(fā)揮作用。

GITR單抗聯(lián)合免疫調(diào)節(jié)療法

GITR和其他共刺激分子一樣,對T細胞的激活起著關(guān)鍵作用,它的活性可以通過協(xié)同作用增強其他抗癌療法。抗PD-1和GITR激動劑單抗聯(lián)合治療可在卵巢癌和乳腺癌小鼠模型中獲得長期存活,刺激產(chǎn)生IFN-γ的常規(guī)T細胞,抑制免疫抑制的Tregs和髓系來源的抑制細胞。聯(lián)合療法成功地恢復(fù)了CD8+T細胞的活性,并以CD226依賴的方式誘導(dǎo)前體效應(yīng)記憶T細胞表型的增殖。此外,有報道抗PD-1/GITR單抗的聯(lián)合療法聯(lián)合化療或放療獲得了持續(xù)響應(yīng)。

在CT26(結(jié)腸癌)和CMS5a(纖維肉瘤)小鼠腫瘤模型中,聯(lián)合應(yīng)用GITR單克隆抗體和抗CTLA-4可導(dǎo)致80%的腫瘤響應(yīng),減少腫瘤內(nèi)Treg(通過GITR)和刺激CD8+T細胞(通過CTLA-4)。靶向GITR和OX40激動劑(OX40配體融合蛋白)對CT26荷瘤小鼠表現(xiàn)出意外的協(xié)同抗腫瘤作用,盡管聯(lián)合用藥的毒性可能是臨床發(fā)展的一個限制。

據(jù)報道,GITR單克隆抗體與疫苗聯(lián)合應(yīng)用可在宮頸癌和黑色素瘤中獲得協(xié)同和互補的抗腫瘤效果。此外,在疫苗和GITR單抗的聯(lián)合治療中添加化療(吉西他濱)能夠減少腫瘤抑制環(huán)境,并誘導(dǎo)持久的記憶免疫反應(yīng)。

總之,在臨床前腫瘤模型中,通過激動劑單抗共同激活GITR能夠誘導(dǎo)抗腫瘤反應(yīng)。特別是DTA-1單抗在多個小鼠腫瘤模型中顯示了體內(nèi)抗腫瘤活性,增強了CD8+和CD4+T細胞增殖和細胞因子誘導(dǎo),并減少了Treg的活性和數(shù)量,尤其是通過ADCC。此外,GITR激動劑單抗與其他免疫調(diào)節(jié)療法聯(lián)合應(yīng)用可獲得最佳的抗腫瘤反應(yīng)。

GITR靶向藥物的開發(fā)

MEDI1873是一種GITR配體和IgG1FC的激動劑融合蛋白,在一項I期試驗中,22．5%的患者報告了G3治療相關(guān)不良事件(TRAEs),沒有G4-5 TRAEs。藥效學(xué)分析證實MEDI1873增加了可評價患者的CD4+Ki67+T細胞,并誘導(dǎo)GITR+/FoxP3+T細胞減少了25%以上。在42．5%患者中達到了疾病穩(wěn)定,其中17．5%的患者疾病穩(wěn)定時間超過了24周,這支持進一步的臨床試驗。

AMG 228是一種激動劑人IgG1-GITR單克隆抗體,其I期試驗報告了良好的安全性,但至少在單藥治療沒有證據(jù)表明T細胞活化或抗腫瘤活性。

BMS-986156是一種完全人源性IgG-GITR單抗,已在I/IIa期試驗中進行了單藥治療和與nivolumab聯(lián)合治療的試驗。單藥組34例患者均未出現(xiàn)劑量限制性毒性(DLT)或G3-5級TRAEs,在聯(lián)合用藥的258例患者中有1例出現(xiàn)DLT。雖然聯(lián)合治療組在所有腫瘤類型中的客觀有效率(ORR)為9%(18/200),但單藥治療無反應(yīng)。

TRX518是一種完全人源性功能失調(diào)的糖基化IgG1κGITR單抗,在I期試驗中沒有任何反應(yīng)。藥效學(xué)數(shù)據(jù)和隨后的體外和體內(nèi)研究強調(diào)了腫瘤對抗GITR單藥耐藥的可能機制及其聯(lián)合抗PD-1/PD-L1治療的可能克服。在小鼠模型中,DTA-1早期治療可延緩腫瘤生長,阻止腫瘤內(nèi)Treg積聚和CD8+未耗盡T細胞上調(diào)。不同的是,在晚期腫瘤微環(huán)境中,高表達的Treg增加了功能失調(diào)的CD8+T細胞,這些細胞表現(xiàn)出疲乏的特征,不能上調(diào)激活和細胞毒性的標記物。因此,添加PD-1阻斷劑能夠抵消CD8+T細胞的耗竭,從而更好地控制腫瘤。在第一批參加I期聯(lián)合試驗的患者中對腫瘤反應(yīng)的初步評估令人鼓舞(NCT02628574)。

人源性IgG1激動劑GITR單克隆抗體MK-4166與抗PD-1單克隆抗體pembrolizumab聯(lián)合使用,顯示出良好的安全性和潛在的活性,特別是在對治療不敏感的黑色素瘤患者中。其他正在研究的GITR抗體包括ASP1951(PTZ-522),一種四價單特異性(TM)抗GITR激動劑抗體(NCT03799003);INCAGN01876,一種人源化IgG1單抗(NCT03126110)和GWN323(NCT02740270)。

展望

GITR作為一種共刺激受體,代表了增強免疫治療效果的潛在靶點。臨床前資料證實,觸發(fā)GITR可增加CD8+和CD4+效應(yīng)T細胞活性,減少腫瘤浸潤Tregs。GITR單克隆抗體具有可接受的安全性。然而,盡管在I/II期試驗中使用免疫檢查點抑制劑的聯(lián)合治療看到了療效,但是它們似乎不能作為單一療法起效。能夠看到的是,通過轉(zhuǎn)化CD8+T細胞衰竭,加入PD-1阻斷劑可能具有協(xié)同和互補的抗腫瘤作用。目前,一些臨床研究正在進行中,特別是與其他治療相結(jié)合,期待開發(fā)GITR刺激療法能夠獲得進一步利好的結(jié)果。

參考文獻:

1．New emerging targets in cancer immunotherapy: the role of GITR． ESMO Open． 2019; 4(Suppl 3): e000738．