自免疾病的致病机制及关键生物标志物研究

360影视 2025-01-15 18:02 1

摘要:自身免疫性疾病(简称自免疾病)是因机体免疫系统功能异常导致机体攻击自身组织的疾病,其炎症涉及免疫细胞及炎症细胞因子信号的异常激活。目前,该领域是抗体药物领域的热点,机制明确,靶点集中。截至2025年1月,全球有800+条在研的针对自身免疫疾病的抗体药物管线,其

转自:ACROBiosystems官方

背景

自身免疫性疾病(简称自免疾病)是因机体免疫系统功能异常导致机体攻击自身组织的疾病,其炎症涉及免疫细胞及炎症细胞因子信号的异常激活。目前,该领域是抗体药物领域的热点,机制明确,靶点集中。截至2025年1月,全球有800+条在研的针对自身免疫疾病的抗体药物管线,其中超过50%的管线已经进入临床或上市。主要适应症包括类风湿关节炎、强直性脊柱炎、溃疡性结肠炎、斑块状银屑病、克罗恩病和系统性红斑狼疮。预计2033年全球市场规模将从2023年的715亿美元增至1235亿美元,年复合增长率为5.6%。

在药物早期开发中,药效学的生物标志物评估(Biomarker Assessments)发挥关键作用,不仅提供生物效应数据,帮助理解作用机制(Mechanism of Action),还指导临床研究设计,优化治疗策略,提升疗效。生物标志物在早期发现、临床前和临床研究中被广泛应用,用于制定剂量方案和评估治疗有效性,从而加快新疗法上市。本文将介绍自免疾病的致病机制及相关生物标志物研究。

自免疾病的致病机制

在早期阶段,淋巴组织中的树突状细胞在进行抗原呈递之后,诱导Naïve CD4+ T细胞进行分化,这个抗原呈递过程是通过CD4+ T细胞上表达的OX40与抗原呈递细胞(APC)上的OX40L的相互结合作用来完成的。OX40和OX40L通过在细胞膜上形成六聚体复合物来激活下游T细胞内的信号通路,增加各类促炎细胞因子的分泌(IL-2、IL-4、IFN-γ等),并下调下游CTLA-4和Foxp3等可以抑制免疫反应的蛋白表达(图1)。

通过上述OX40-OX40L结合的途径,Naïve CD4+ T细胞的增殖和存活会被加强,同时促进后续的T细胞亚群分化。在分化成为不同的T细胞亚群后(Th),不同的免疫反应通路被介导激活。当OX40-OX40L的结合或免疫反应通路的功能收到干扰紊乱,免疫系统会错误的攻击自身健康组织,致使人体产生自身免疫疾病。已知主要的Th细胞亚群有三种:Th1细胞、Th2细胞和Th17细胞,不同的Th细胞对应的免疫反应通路都包括不同的炎症细胞因子来作为潜在成药靶点或生物标志物(图2)。

Th1细胞可介导Ⅰ型炎症反应,可受到IL-12和其受体结合的信号刺激从而分泌IFN-γ、TNF-α、IL-2等细胞因子(图2),促进Th细胞的进一步增值从而产生免疫效应。I型炎症反应通路发生异常可介导自免疾病,其中TNF-α是最经典、最成熟的自免药物靶点之一,也是拥有最多的在研自免抗体药管线的靶点。目前已经上市的TNF-α靶向的自免抗体药有阿达木单抗(Adalimumab)、戈利木单抗(Golimumab)和英夫利昔单抗(Infliximab)。除TNF-α之外,IL-12是新一代I型炎症反应通路中的热门研究靶点,目前靶向IL-12的上市抗体药有强生的乌思奴单抗(Ustekinumab)。

在经典I型炎症反应及相关成药靶点之外,Th2细胞介导的II型炎症反应通路在近些年来逐渐成为研究的新重点,靶向其通路上细胞因子的研发管线数量显著增多。Th2细胞可受到IL-2和IL-4和其受体结合的信号刺激(图2),分泌的包括IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-13、IL-31等的细胞因子,这些细胞因子能辅助促进B细胞的增值分化及抗体形成(图3)。II型炎症反应通路发生异常可介导过敏性疾病。目前,以II型炎症反应通路中细胞因子作为靶点的上市抗体药物包括度普利尤单抗(Dupilumab)、来瑞奇珠单抗(Lebrikizumab)、美泊利单抗(Mepolizumab)等。

与I型炎症反应通路的功能性相似,Th17细胞介导的III型炎症反应通路发生功能异常时可也引发自身免疫疾病与炎症反应。与I型炎症通路不同的是,Th17细胞受到IL-6、IL-23以及TGF-β1和其受体结合的信号刺激从而分泌IL-17(包括IL-17A和IL-17F)、IL-21、IL-22等细胞因子(图2)。其中,IL-17A为近些年的新增的热门自免抗体药靶点之一。第一个以IL-17A为靶点的上市药物是诺华的司库奇优单抗(Secukinumab),而在2024年8月,江苏恒瑞公司的夫那奇珠单抗(Vunakizumab)和智翔医药的塞立奇单抗(Xeligekimab)均在中国正式批准上市。

除了I、II或者III型炎症反应通路功能紊乱之外,OX40-OX40L的结合作用失调也可能导致自身免疫疾病。目前以OX40及OX40L为靶点的药物管线最高研发阶段为临床3阶,分别是安进的Rocatinlimab和Kymab Ltd.的Amlitelimab,且均已达到了主要终点,药物有望上市。目前OX40-OX40L靶向抗体药的在研适应症包括系统性红斑狼疮(SLE)、实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)、类风湿性关节炎(RA)、多发性硬化(MS)等。

度普利尤单抗的药物作用机制及药效检测指标

IL-4是目前Ⅱ型免疫反应相关免疫疾病的热门研究靶点之一,其功能与多种特异性或过敏性疾病息息相关并诱发炎症反应。赛诺菲和再生元联合研发的度普利尤单抗(Dupilumab)是靶向针对IL-4Rα的全人源免疫球蛋白G4亚类的单克隆抗体。它的作用机制(Mechanism of Action,MOA)是药物可与IL-4的受体(IL-4R)相结合,从而抑制IL-4及其他促炎细胞因子的信号传导,下调II型免疫反应通路。目前度普利尤单抗主要针对的适应症为中重度特应性皮炎、哮喘、慢性自发性荨麻疹等,其他在研的适应症还包括慢性鼻窦炎伴鼻息肉、神经性皮炎、过敏等。

Dupilumab在FDA上公布的Clinical Pharmacology and Biopharmaceutics Review文件中,发现研究人员把细胞上清中IL-4和IL-13的表达水平作为药理药效学的常规检测指标。除此之外,其药效学评估的支持性证据中显示,在使用度普利尤单抗治疗后,趋化因子TARC/CCL17在人whole blood样本中相较于基线出现降低的现象 (图4)。除此之外,作为II型免疫反应的重要生物标志物,在药效学中也会使用ELISA检测血清中的TARC/CCL17,按照QUEST和SINUS-52实验方案进行分析(图5)。

IL-17细胞因子家族本身是参与多种类的慢性免疫介导炎症的III型炎症反应细胞因子,其中IL-17A是最具有促炎效力的细胞因子亚型。诺华的司库奇优单抗(Secukinumab)是靶向IL-17A的全人源的单克隆IgG1/κ抗体,可以选择性结合IL-17A,抑制其与IL-17受体(IL-17R)的相互作用及相关促炎信号通路的激活。目前司库奇优单抗主要针对的适应症为斑块状银屑病\强直性脊柱炎和银屑病关节炎等自身免疫疾病,其他在研适应症还包括幼年特发性关节炎、风湿性多肌痛等。

Secukinumab在FDA上公布的Clinical Pharmacology and Biopharmaceutics Review中文件,它们基于临床药理学总结提交了药效学研究的结果以支持生物制品许可申请(BLA)。这些临床试验中,研究人员通过选择IL-17A、IL-17F、human beta-defensin-2(hBD-2)作为生物标志物,在mRNA、蛋白和组织中对这三个生物标志物进行了表达测定,从而来评估其药理药效(图6)。

图6.

FDA记录中司库奇优单抗的临床PD实验汇总

Amlitelimab的药物作用机制及药效检测指标

Amlitelimab是一种靶向OX40L的单抗药,他可以抑制OX40和OX40L的结合从而阻断T细胞的过度活化,是可以使人体内免疫系统重回稳态。2024年6月27日,Amlitelimab在针对中重度的特应性皮炎成人患者的临床2期研究达到了主要终点。作为靶向OX40L的抑制剂,Amlitelimab可以从源头阻断通路。因此,OX40/OX40L靶向药的优势是潜在的适应症可同时包括由I、III型炎症反应介导的自免疾病和II型炎症通路相关的过敏性疾病,治疗领域广阔,并且可以从根本上降低功能异常的Th细胞数量。根据赛诺菲公布的Amlitelimab数据来看,TARC/CCL17、IL-17A、IL-13、IL-22和Eosinophils等临床前及临床药效检测的重要生物标志物(图7)。

综上,在针对自身免疫疾病的药物开发过程中,了解不同类型自免疾病及对应的炎症通路有助于确定关键的细胞因子作为检测指标。在早期药理药效研究、临床前及临床实验中,检测血清/细胞上清中这些细胞因子的分泌量,都能充分反应药物机制、免疫系统激活情况及药物安全性。目前,针对自免疾病的抗体药物的在研管线数量逐年上升,市场大有前景。在针对I、II、III型炎症反应通路及OX40-OX40L通路的生物药研发中,TNF-α、IL-4、TARC/CCL17、IL-17A等是最有代表性的生物标志物,除此之外IL-12/IL-23p40、IL-23、IL-6、IL-13等也是重要的检测细胞因子。随着越来越多药企布局自身免疫性疾病药物管线,该领域的研发势头将会持续增长。

为了加速自免药物研发,ACROBiosystems提供多种分析生物标志物(cytokine、biomarker)的定量分析ELISA试剂盒。试剂盒采用一步法开发、节省孵育时间,并且性能经过真实样本和实验的充分验证,保证分析结果的精确性、特异性、准确度、灵敏度和一致性。

经典数据

Human TARC/CCL17 ELISA Kit

线性范围

ClinMaxTM人CCL17 ELISA检测试剂盒的线性检测范围为31.25pg/mL - 2000pg/mL,具体数据见图8。

图8. (A). CEA-C029试剂盒标准品线性检测数据(OD450nm-630nm); (B). CEA-C029试剂盒标准品四参数方程拟合线性图

批内、批间精密度

按本产品(CEA-C029)操作说明,测定3个浓度的质控品,每个质控品重复检测10次,计算10次测量结果的平均值(M)、标准差(SD)和变异系数(CV)。结果显示,测定质控品的CV都低于10%,具体结果见图9。

按本产品(CEA-C029)操作说明,测定3个批次3个浓度的QC(pg/mL),每个质控品重复检测3次,计算9次测量结果的平均值(M)、标准差(SD)和变异系数(CV)。结果显示,测定质控品的CV都低于15%,具体结果见图9。

稀释线性

将本产品(CEA-C029)中参考品,用血清样本配置成为高值血清/血浆/细胞上清样本,用样本稀释液依次按1:1进行稀释,每个稀释浓度均检测2次,求检测结果的浓度值的平均值,结果显示,血清/血浆/细胞上清样本各稀释点的检测浓度应都在该待测物浓度标示值的±20%范围内,线性相关系数R2应大于0.95。回收率均在80%-120%范围内 (见图10)。

来源:新浪财经

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