自2014年以來，阻斷PD-1和CTLA-4訊號的檢查點抑制劑掀起了癌症免疫治療熱潮。然而，事實上，在幾十年前，細胞因子IL-2也曾帶來過這種趨勢。

1984年，1名患有轉移性黑色素瘤的33歲女性在接受了IL-2治療後，癌症消失了，且再也沒有回來。之所以採用IL-2進行治療，最初是認為該細胞因子能夠驅動效應T細胞的擴增。

FDA於1992年批准了Chiron Corporation公司名為阿地白介素（aldesleukin）的重組IL-2上市，用於治療轉移性腎癌；1998年，該藥又被批准用於治療轉移性黑色素瘤。

除了Chiron Corporation，很多其它藥物開發商也加入了研發基於IL-2的抗癌療法的隊伍，但是獲得積極結果的不多。IL-2療法必須以很高的劑量才能產生效果，且毒性很強，會引發致命的血管洩漏綜合徵和其它副作用。

之後，有研究發現，IL-2其實具有雙重活性。以高劑量使用時，它不僅能夠促進效應T細胞的增殖，驅動抗癌活性，也會控制調節性T細胞（Tregs）的生長，這種免疫抑制性細胞對於幫助免疫系統識別宿主細胞而不對宿主細胞產生免疫攻擊至關重要。

最近，IL-2領域煥發出新的希望，因為，科學家們找到了使IL-2療法更安全、更有效的方法。很多製藥巨頭再度攜重金入場，比如BMS和賽諾菲都簽署了超過10億美元的協議，以獲得聚乙二醇化 IL-2（pegylated IL-2）藥物。默沙東也就同樣的專案達成了合作，羅氏雖然經歷了很多挫折，但是仍在堅持IL-2療法的研發。除了巨頭再次入場，許多生物技術公司的候選產品進入或逼近臨床，一些新公司（如Xilio Therapeutics，上週剛剛完成9500萬美元C輪融資）也在積極佈局IL-2療法，這些現象都體現了IL-2療法研發回潮。

表1 部分IL-2癌症免疫療法候選產品

IL-2療法研發為何會“復興”？新的技術工具的發展和應用可能是原因之一。賽諾菲和Synthorx的聚乙二醇化（PEG化）生物製劑SAR444245使用非天然氨基酸來改善IL-2的治療效果。羅氏公司專注於開發細胞因子-抗體融合候選產品。其他公司也在想辦法降低IL-2療法的風險，比如開發條件啟用藥物（只有在腫瘤環境下才能啟用）或利用mRNA技術開發mRNA療法（如BioNTech公司的BNT151 、BNT153 ）。

“天然的細胞因子似乎不能直接成為好的藥物，但結合工程設計，可能會為開發療效更強、安全性更高的工程化細胞因子開啟大門。”斯坦福大學的分子生物學家Chris Garcia說道。

一、五花八門的工程化IL-2

將IL-2轉化為抗癌療法的核心挑戰之一是細胞特異性：既然IL-2能夠促進效應T細胞和調節性T細胞這兩類細胞的增殖，那麼，是否有可能優先啟用其中一種T細胞群呢?

為了實現這一目標，近十多年來，科學家們一直在研究IL-2受體的結構。一些研究已經發現，調節性T細胞主要表達一種由α鏈(CD25)、β鏈(CD122)和γ鏈(CD132)組成的三聚體IL-2受體。相比之下，Naïve T細胞和NK細胞表達的是二聚體受體，只包括β鏈和γ鏈。值得注意的是，三聚體受體對IL-2的親和力大約比二聚體受體高100倍，這就是為什麼在治療癌症時IL-2必須使用如此高的劑量來啟用T細胞上的二聚體受體。

基於這些發現，藥物開發人員想知道，如果改造IL-2使其不能結合α鏈，而是優先結合二聚體受體，會發生什麼呢？

Garcia 在2012年發表於Nature上的一篇論文中描述了一款IL-2 ‘superkine’突變體，該突變體增強了對IL-2受體β鏈的親和力。在啟用的T細胞上，IL-2訊號傳導透過一個由IL-2、 IL-2Rα、IL-2Rβ和IL-2Rγ組成的四級“高親和力”受體複合物實現。Naïve T細胞僅表達低密度的IL-2Rβ和IL-2Rγ，因此對IL-2相對不敏感，但IL-2Rα表達後，對IL-2的敏感性會增強。IL-2Rα可捕獲細胞因子，並將其呈遞給IL-2Rβ和IL-2Rγ。Garcia團隊設計的IL-2'superkine'（也被稱為super-2）因增強了對IL-2Rβ的結合親和力，消除了IL-2對IL-2Rα表達的依賴。研究顯示，與IL-2相比，IL-2 'superkine'誘導了更強的細胞毒性T細胞擴增，改善了體內抗腫瘤反應，此外，相對應的，IL-2 'superkine'誘導了更低水平的調節性T細胞擴增。Garcia將這項工作授權給了Medicenna公司，該公司現在正準備將一個候選產品送入臨床。

Nektar和BMS正在開發偏向βγ鏈的IL-2，其主要候選產品為bempegaldesleukin。Bempegaldesleukin由阿地白介素（aldesleukin）平均融合到6個可釋放的PEG基團上組成。PEG基團加入到IL-2中，部分是為了增加細胞因子的半衰期，產生一個pro-drug池。除了這一作用，Nektar還發現，在IL-2中IL-2Rα結合位點附近的賴氨酸殘基上聚集PEG基團能夠阻止IL-2與受體三聚體的相互作用。該公司在2016年報告稱，即便當bempegaldesleukin被水解到只有一個PEG基團附著，它也還是優先驅動效應T細胞的增殖，而不是調節性T細胞。

Nektar於2015年將bempegaldesleukin推進臨床試驗，並在2016年開始與BMS合作，測試bempegaldesleukin+PD-1抗體納武利尤單抗聯合療法。2017年的初步資料顯示，這種聯合療法在包括一線黑色素瘤和二線PD-L1陰性非小細胞肺癌在內的癌症中是有希望的。2018年，BMS為了獲得bempegaldesleukin相關的更多權益，支付了19億美元預付款，且合作還包括潛在18億美元的里程金。然而，隨後的試驗結果降低了人們對該藥的熱情。不過，正在進行的試驗的關鍵資料可能會扭轉Nektar和BMS的局面。針對轉移性黑色素瘤和腎細胞癌的III期試驗結果將於2022年年中公佈。

除了與BMS合作，Nektar與默沙東最近也宣佈計劃開啟bempegaldesleukin聯合PD-1抗體帕博利珠單抗針對頭頸部鱗狀細胞癌的II/III期臨床試驗。這從側面反應了巨頭對bempegaldesleukin還是持樂觀態度的。

與Nektar相比，Synthorx採用了一種不同的方法來實現PEG化。與其他人類蛋白質一樣，阿地白介素（aldesleukin）和bempegaldesleukin都是由相同的20種典型氨基酸組成的。而Synthorx的研究人員利用工程細菌在他們的化合物結構中融入了非天然氨基酸。這樣做之後，他們能夠將一種不可cleavable的PEG基團附著在這一非天然氨基酸上，從而產生了一種‘not-α’ IL-2候選分子。

Synthorx的CSO Marcos Milla表示，去年，公司報告的初步開放標籤I期資料顯示，其藥物可誘導外周naiveT細胞和NK細胞的擴增，而不引起調節性T細胞的擴張。該試驗還表明，當劑量高達24µg/kg時，該藥物仍是安全的，這方面的資料優於Nektar的bempegaldesleukin。

Synthorx的這一優勢被賽諾菲相中，2019年，後者以25億美元收購了Synthorx。一項涉及300例患者的I/II期臨床試驗正在進行中，調查SAR444245作為單藥、聯合PD-1抗體以及聯合EGFR抗體的潛力。雖然賽諾菲無疑希望將SAR444245與其PD-1抗體西米普利單抗聯用，但值得注意的是，Synthorx（現在是賽諾菲的子公司）已經與默沙東在合作開發SAR444245聯合帕博利珠單抗，相關II期臨床試驗正在進行中。

也有一些其它公司採用不同的工程策略來使IL-2特異性作用於效應T細胞。例如，Alkermes II期候選藥物nemvaleukin alfa由IL-2變體與α鏈融合而成，阻斷了候選藥物與調節性T細胞上內源性α鏈的相互作用。

二、計算生物學“賦能”

計算生物學領域的科學家也在研究IL-2。

幾年前，華盛頓大學蛋白質設計研究所的David Baker與Garcia建立合作，希望透過計算創造出一種只與IL-2受體二聚體形式結合的IL-2模擬物。由此產生的新蛋白（100個氨基酸）比阿地白介素（aldesleukin）短25%，並且在氨基酸序列上與人類IL-2只有14%的相似性。研究團隊在2019年的一篇Natue上描述了這種從頭合成的方法，並指出，與其它工程途徑相比，這種新方法有很多優勢，比如，由此產生的蛋白不是非常具有免疫原性，這可能與它們的小尺寸和穩定性有關。此外，傳統的蛋白質工程方法本質上是一種“疊加”，因此，母體分子的大多數缺點不可避免地會“遺傳”給由其產生的工程變體。

與以上所有公司有著完全不同思路的一家公司叫Aulos Bioscience，該公司專注於IL-2抗體的計算設計。

Aulos的投資者、風險投資公司ATP的首席技術官Michael Ehlers認為，PEG化IL-2、IL-2突變體、融合結構在進入臨床的道路上都面臨著穩定性、免疫原性和製造方面的挑戰。相比之下，抗體就穩定多了。與使用外源性形式的IL-2促進效應細胞增殖不同，Aulos的方法是將體內內源性IL-2重定向到這些細胞。公司領先的候選抗體AU-007（一種CD25結合位點阻斷劑）能夠從物理上阻斷IL-2與調節性T細胞上IL-2受體α鏈結合的能力。

“我們的這種方法也可能能夠充分利用複雜的IL-2反饋迴圈。當IL-2與效應T細胞結合時，它會刺激IL-2的產生和分泌。這種新產生的內源性IL-2會反過來與調節性T細胞結合。因此，即使工程化IL-2候選分子本身並不啟用調節性T細胞，它們也可能提高內源性IL-2的水平，從而啟用調節性T細胞並抑制免疫活動。Aulos的抗體顛覆了這一過程，可確保新產生的IL-2不會啟用調節性T細胞。”Ehlers解釋道。

Aulos正按計劃於今年晚些時候提交AU-007的IND申請。

三、啟用“啟用的T細胞”

雖然很多公司致力於使其候選分子不與IL-2受體α鏈相互作用，但Garcia認為，一心一意地避免IL-2與α鏈相互作用可能是一條錯誤的道路。畢竟，雖然naïve效應T細胞和NK細胞表達二聚體受體，當被啟用後，它們也是表達三聚體受體。

Garcia創辦的Synthekine的領先專案STK-012是一種工程化IL-2，可優先靶向活化的效應T細胞。“我們已經發現，啟用的T細胞實際上與其他型別的細胞有一點不同。”他解釋道。Synthekine計劃在2021年將STK-012推向臨床。

與Synthekine一致，羅氏最終也把重點放在啟用的效應T細胞上。“根據我們的經驗，減少與α鏈的結合可能是一個進步，但這還不夠。”羅氏癌症免疫療法藥物研發部門負責人Pablo Umaña說道。

Umaña的團隊對IL-2突變體（該突變體對IL-2受體二聚體具有特異性活性）進行了微調，同時將微調後的突變體與多種抗體進行融合，以更特異性地靶向不同的細胞型別。

早期，羅氏希望利用這種方法提高腫瘤中IL-2突變體的濃度。他們透過將IL-2突變體與靶向癌胚抗原的抗體融合實現了這一目的。2014年，羅氏將相關分子cergutuzumab amunaleukin推向了臨床。公司的同類產品還包括simlukafuspalfa，由相同的IL-2突變體與FAP抗體融合而來。不過，遺憾的是，羅氏在2019年從其管線中砍掉了cergutuzumab amunaleukin，2021年，simlukafusp alfa也被放棄了。

Umaña說：“到目前為止，這種策略所帶來的益處並不像我們所期望的那樣具有顛覆性。但這種療法確實能夠促進效應T細胞的全身和瘤內擴增，且耐受良好，也顯示出了潛在的活性跡象。因此，未來，我們將繼續致力於研發細胞因子-抗體融合候選藥物，比如將IL-2突變體與PD-1抗體進行融合。”

此前，埃默裡大學的Rafi Ahmed及其同事曾發表一項支援這一融合策略的發現。他們的研究證實，PD-1阻斷聯合IL-2啟用能夠驅動幹細胞樣CD8+T細胞分化為一種獨特的“更好的效應細胞”。這種型別的效應細胞具有更強的增殖能力，更強的細胞毒性。

據透露，羅氏已於2020年將其IL-2v–anti-PD1融合候選分子RG6279推進了I期臨床試驗，調查其作為一種單藥，以及與PD-L1抗體阿替利珠單抗聯合的治療潛力。

四、不只抗癌

值得一提的是，除了抗癌，業界也在開發IL-2療法來治療自身免疫性疾病。2月25日，默沙東剛剛宣佈以18.5億美元收購Pandion，Pandion的核心產品之一就是IL-2融合蛋白PT101，一款選擇性IL-2激動劑。PT101將基因工程表達的IL-2突變蛋白融合至蛋白質骨架，減輕了對IL-2Rβ的親和力，增強了對IL-2Rα的親和力，從而能夠選擇性與調節性T細胞表面包含IL-2Rα亞基的IL-2受體三聚體結合（不與Naïve T細胞和NK細胞上的IL-2受體二聚體結合），進而特異性啟用和擴增調節性T細胞，以治療自身免疫性疾病。

今年1月4日，Pandion公佈了PT101的Ia期臨床試驗頂線結果，資料顯示，研究達到了其安全性和耐受性的主要終點，並且在健康志願者中證明了PT101選擇性擴增Tregs的機制。

五、小 結

在PD-1之前，IL-2也曾是眾星拱月，藥物研發人員究竟能否藉著這次“回溫”，讓IL-2療法在免疫治療領域真正發光發熱，期待更多的臨床資料告訴我們答案。

參考資料：

2# 默沙東18.5億美元收購Pandion，獲得Tregs調節劑和PD1激動劑