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有濟(jì)說 | TLR7/8免疫激動(dòng)劑的臨床前抗腫瘤藥效評(píng)價(jià)

一、TLR受體家族簡(jiǎn)介


Toll樣受體(TLRs)是一類廣泛表達(dá)在天然免疫系統(tǒng)的Ⅰ型跨膜糖蛋白,通過識(shí)別保守的病原體相關(guān)分子模式(PAMPs),成為機(jī)體抵抗感染性疾病的第一道屏障。TLRs家族有多個(gè)成員,包括TLR1、TLR4、TLR5,能夠參與識(shí)別細(xì)菌、真菌和某些病毒的組成成分;TLR3、TLR7、TLR8能識(shí)別核酸類分子,如病毒的RNA和DNA。在免疫治療領(lǐng)域,TLR7/8激動(dòng)劑以其獨(dú)特的作用機(jī)制和顯著的抗腫瘤效果成為研究的熱點(diǎn)。

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圖1:Toll家族作用機(jī)制圖

二、TLR7/8激動(dòng)劑的作用機(jī)制及藥物研發(fā)現(xiàn)狀


TLR7/8位于內(nèi)涵體膜上,TLR7/8激動(dòng)劑與TLR7或TLR8結(jié)合,形成同源二聚體,可以誘導(dǎo)MyD88或TRIF依賴的信號(hào)通路,激活NF-κB,促進(jìn)細(xì)胞因子和趨化因子分泌,激活先天免疫反應(yīng)和獲得性免疫反應(yīng)。TLR7/8激動(dòng)劑在腫瘤治療、病毒感染性疾病、自身免疫性疾病中,通過病原體的分子模式,激活免疫系統(tǒng),發(fā)揮抗腫瘤及免疫調(diào)節(jié)等作用。

目前全球僅上市一款TLR7激動(dòng)劑類藥物咪喹莫特(Imiquimod),該藥主要用于皮膚基底細(xì)胞癌、光化性角化病及HPV相關(guān)疣狀病變的治療。除此之外,還有幾款TLR7、TLR8以及TLR7/8雙激動(dòng)劑進(jìn)展較快,正處于臨床階段。
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表1:已上市及臨床階段的TLR7/8激動(dòng)劑藥物

TLR7/8激動(dòng)劑作為免疫治療領(lǐng)域的重要靶點(diǎn),盡管在腫瘤、抗病毒和疫苗佐劑等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛力,但其在臨床應(yīng)用上仍面臨多重挑戰(zhàn),如引發(fā)全身免疫過度激活導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴、實(shí)體瘤免疫細(xì)胞浸潤(rùn)不足、單藥療效有限等,所以為降低藥物的臨床使用風(fēng)險(xiǎn),通過臨床前藥效學(xué)研究對(duì)TLR7/8激動(dòng)劑的抗腫瘤活性、免疫調(diào)節(jié)功能以及安全性進(jìn)行全面評(píng)估是十分必要的。本文將基于有濟(jì)醫(yī)藥在TLR7/8激動(dòng)劑領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn),結(jié)合案例對(duì)其體外和體內(nèi)相關(guān)作用機(jī)制和藥效學(xué)評(píng)價(jià)的研究策略進(jìn)行分享。

三、TLR7/8激動(dòng)劑的臨床前藥效評(píng)價(jià)


(一)體外藥效機(jī)制研究

1. 配體-受體結(jié)合能力研究

配體-受體結(jié)合能力研究是藥效機(jī)制的核心基礎(chǔ),為藥物靶向性、效價(jià)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及安全性提供不可替代的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。有濟(jì)醫(yī)藥藥效平臺(tái)構(gòu)建了能夠穩(wěn)定表達(dá)不同種屬(人、猴、犬、大鼠、小鼠)TLR7/8的HEK293細(xì)胞,并且將NF-κB特異性的熒光素酶穩(wěn)定轉(zhuǎn)入到HEK293細(xì)胞,通過熒光素酶的活性情況來評(píng)價(jià)藥物對(duì)TLR7/8的結(jié)合及激活能力,同時(shí)也為后續(xù)毒理學(xué)評(píng)價(jià)的種屬選擇提供依據(jù)。

如以下案例所示,在表達(dá)人及食蟹猴TLR8 NF-κB-luciferase的HEK293細(xì)胞中,TLR7/8激動(dòng)劑R848(Resiquimod)在不同劑量下,都能夠激活人及食蟹猴TLR8細(xì)胞,并呈劑量依賴性。

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圖2:TLR7/8激動(dòng)劑刺激人、食蟹猴TLR8 NF-κB-luciferase的HEK293報(bào)告細(xì)胞情況

2.免疫激活評(píng)價(jià)研究

根據(jù)目前研究顯示,TLR7、8能夠在多種免疫細(xì)胞中表達(dá),如外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)、樹突(DC)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞和單核細(xì)胞等,可以通過研究TLR7/8激動(dòng)劑對(duì)特定免疫細(xì)胞的激活情況,深入分析其作用機(jī)制。在體外構(gòu)建PBMC、DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞(單核細(xì)胞誘導(dǎo)分化技術(shù))激活研究平臺(tái),以評(píng)價(jià)TLR7/8激動(dòng)劑激活免疫細(xì)胞的機(jī)制。

(1)PBMC的免疫激活評(píng)價(jià)

TLR7/8激動(dòng)劑激活PBMC中的免疫細(xì)胞能夠誘導(dǎo)包括促炎細(xì)胞因子(如TNF-α、IL-1β、IL-18、IL-23等)和抗病毒細(xì)胞因子(如IFN-α、IFN-γ等)等多種細(xì)胞因子的釋放,這些細(xì)胞因子在激活先天免疫反應(yīng)和介導(dǎo)獲得性免疫反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
在體外評(píng)價(jià)PBMC的免疫激活研究中,主要考量如下:

①種屬選擇:選擇不同種屬(如人、食蟹猴、比格犬、大鼠、小鼠)開展PBMC刺激試驗(yàn),能更好的反饋激動(dòng)劑對(duì)免疫細(xì)胞的激活情況;同時(shí)多個(gè)種屬PBMC免疫激活的分析,也能夠?yàn)楹罄m(xù)毒理學(xué)研究中的種屬選擇提供依據(jù);

②供體選擇:由于供體的遺傳背景、細(xì)胞亞群及功能狀態(tài)等存在差異,導(dǎo)致細(xì)胞因子分泌水平和免疫細(xì)胞激活狀態(tài)的不同,在供體選擇上建議同種屬的PBMC細(xì)胞選擇不同來源的個(gè)體;

③檢測(cè)指標(biāo):通過分析細(xì)胞上清中的細(xì)胞因子水平和細(xì)胞表面Marker水平來直觀反應(yīng)免疫細(xì)胞的激活情況。

案例展示:

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圖3:TLR7/8激動(dòng)劑刺激人PBMC分泌細(xì)胞因子情況

在案例中,我們使用TLR7/8激動(dòng)劑誘導(dǎo)人源PBMC分泌一系列關(guān)鍵細(xì)胞因子,包括IFN-α、TNF-α和IL-6。這些細(xì)胞因子的分泌水平在一定范圍內(nèi)上升,直觀地反映了免疫細(xì)胞的激活狀態(tài),并呈現(xiàn)出明顯的濃度依賴性。

(2)樹突狀(DC)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的免疫激活評(píng)價(jià)

在體外評(píng)價(jià)DC和巨噬細(xì)胞的免疫激活情況研究中,主要考量如下:

①種屬選擇:選擇人源細(xì)胞,為藥物開發(fā)提供直接試驗(yàn)依據(jù);

②供體選擇:因?yàn)椴煌瑐€(gè)體的免疫細(xì)胞對(duì)TLR7/8激動(dòng)劑的敏感程度存在差異,建議嘗試不同供體測(cè)試免疫細(xì)胞的激活情況;

③檢測(cè)指標(biāo):重點(diǎn)關(guān)注細(xì)胞上清中的細(xì)胞因子水平,能夠直接反映DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的激活狀態(tài)。通過直接檢測(cè)這些細(xì)胞因子的分泌水平,可以科學(xué)、精準(zhǔn)地評(píng)估TLR7/8激動(dòng)劑對(duì)免疫細(xì)胞的激活效果。

案例展示:

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圖4:TLR7/8激動(dòng)劑刺激樹突及巨噬細(xì)胞分泌IL-12的情況

在案例中,我們使用了Telratolimod激活DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,通過檢測(cè)細(xì)胞上清中的細(xì)胞因子水平來監(jiān)測(cè)免疫細(xì)胞的激活情況。結(jié)果顯示,隨著藥物濃度的逐漸提高,DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌IL-12因子的水平明顯上升。DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞被成功激活,且呈現(xiàn)劑量依賴。

(二)體內(nèi)抗腫瘤藥效評(píng)價(jià)

TLR7/8免疫激動(dòng)劑在體內(nèi)動(dòng)物模型中的抗腫瘤評(píng)價(jià)主要關(guān)注動(dòng)物品系選擇和評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)置。

1.動(dòng)物品系選擇:因?yàn)橹饕茄芯克幬飳?duì)體內(nèi)免疫細(xì)胞的激活情況,所以在選擇動(dòng)物品系時(shí)需要選擇免疫健全的動(dòng)物。

2.評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇:藥物療效方面,可以通過測(cè)量腫瘤體積和監(jiān)測(cè)動(dòng)物體重變化來評(píng)價(jià)藥物對(duì)腫瘤的抑制效果及毒性;體內(nèi)機(jī)制方面,可以對(duì)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)、細(xì)胞因子水平進(jìn)行考察。

案例展示:

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圖5:TLR7/8免疫激動(dòng)劑體內(nèi)抗腫瘤研究

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圖6:TLR7/8免疫激動(dòng)劑在皮下移植瘤模型中腫瘤組織中細(xì)胞因子及免疫浸潤(rùn)研究

在本案例中,采用高、中、低三種不同劑量的TLR7/8激動(dòng)劑,對(duì)小鼠皮下移植瘤模型進(jìn)行了體內(nèi)抗腫瘤作用的研究。結(jié)果顯示,與模型對(duì)照組相比,各劑量組小鼠的腫瘤體積顯著減小,并呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系,表明該激動(dòng)劑具有良好的抗腫瘤效果。

此外,進(jìn)一步分析了劑量組腫瘤組織中細(xì)胞因子水平及免疫細(xì)胞浸潤(rùn)情況。研究發(fā)現(xiàn),劑量組小鼠腫瘤組織中的細(xì)胞因子水平顯著高于模型對(duì)照組,同時(shí)CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)以及巨噬細(xì)胞(Macrophages)的比例也明顯增加。上述結(jié)果表明,TLR7/8激動(dòng)劑能夠有效激活T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,從而增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)

結(jié)語

在疾病治療的前沿探索中,TLR7/8激動(dòng)劑正以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為焦點(diǎn)。其精準(zhǔn)靶向免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵受體,激活天然免疫反應(yīng),猶如為機(jī)體免疫應(yīng)答按下“加速鍵”。臨床前藥效研究通過體外試驗(yàn)、動(dòng)物模型等技術(shù)評(píng)估藥物的靶點(diǎn)激活與有效性,為臨床試驗(yàn)奠定基礎(chǔ),加速藥物的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。有濟(jì)醫(yī)藥已經(jīng)建立了完善的TLR7/8激動(dòng)劑臨床前藥效學(xué)評(píng)價(jià)體系,能夠針對(duì)TLR7/8靶點(diǎn)藥物提供個(gè)性化技術(shù)服務(wù),助力TLR7/8免疫激動(dòng)劑的加速研發(fā),開啟免疫治療新時(shí)代。

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