靶向claudins的癌症治疗

2022-09-12 药械新前沿 小药说药

Claudins是一个组成紧密连接(TJs)的完整膜蛋白家族,TJs是主要的细胞间连接,充当通透性屏障,通过划分膜上下区域赋予上皮细胞极性。目前,哺乳动物claudin家族由27种蛋白质组成,许多选择

相邻上皮细胞之间的细胞旁空间被几种类型的细胞-细胞连接所密封,其中一种是紧密连接(TJ)。Claudins于1998年被确定为TJ组装所必需的主要整合膜蛋白。人们最初对它们的理解是基于它们的标准屏障功能。然而,近几十年来,越来越多的证据表明,claudins可能参与信号转导,并在肿瘤发生的几乎所有方面都有参与,包括炎症、生长、存活、增殖、上皮-间质转化(EMT)、转移、治疗抗性和癌干细胞(CSC)更新。

此外,claudins的表达具有组织特异性,一些claudins仅在极少数正常或癌症组织类型中表达。大多数claudins埋在正常组织的TJ复合体中,恶性转化过程中TJ的扰动导致claudins的表位暴露在肿瘤细胞表面。因此,claudins已展现出作为诊断和预后的生物标志物或治疗靶点的前景,成为生物技术和制药行业的焦点。目前,多种靶向claudins的单抗、双抗、ADC和CAR-T都已进入临床,并且显示出良好的前景。

Claudin蛋白的结构和功能

Claudins是一个组成紧密连接(TJs)的完整膜蛋白家族,TJs是主要的细胞间连接,充当通透性屏障,通过划分膜上下区域赋予上皮细胞极性。目前,哺乳动物claudin家族由27种蛋白质组成,许多选择性剪接claudin蛋白在各种组织中表达。

Claudins是四次跨膜蛋白,包括四个跨膜结构域(TM1-4)、细胞内N端和C末端以及两个细胞外环(ECL1和ECL2)。ECL1包含四条β链和一条胞外螺旋(ECH),ECL2包含一条β链和一个细胞表面暴露的部分跨膜结构域。

ECL参与claudin链之间相互作用的形成,并通过两个可变区域形成基于claudin的闸门功能。根据生理学研究,提出了两种闸门功能机制:“孔隙”机制,其中溶质或离子通过由TJ链形成的细胞旁通道,以及“泄漏”机制,溶质可能通过TJ链中的断裂。此外,通过与许多其他信号分子的相互作用,claudin主要作为抑制因子发挥作用,从而影响细胞生长、存活、增殖和分化。

claudin在癌症中的表达及其作用

已有的多项研究表明,claudin的表达具有组织特异性,并且似乎随着癌症发生而逆转。也就是说,在claudin特异性高表达组织发生的癌症中,claudin的表达下调;而在claudin低表达组织发生的癌症中,claudin表达上调。

与claudins的各种表达模式一致,已经报道了claudins在促肿瘤和抗肿瘤中的作用。claudins抑制或促进肿瘤发生的确切机制尚不清楚。Claudins的抑制癌症作用机制可能涉及其屏障和信号转导功能,claudins在生理状态下阻止外源物质通过旁细胞空间;否则,会发生炎症,这是癌症最常见的诱因。此外,上皮屏障的丧失可能导致生长因子渗入粘膜,以促进肿瘤转化和生长。

关于其致瘤作用,研究主要集中在claudins激活各种信号通路或蛋白酶以促进肿瘤发生的假说。在TJs之外,claudins通过与其他分子,如上皮细胞粘附分子(EpCAM)、膜型基质金属蛋白酶(MT MMPs)、金属蛋白酶10(ADAM10)和整合素,的结合参与信号转导、ECM降解和受体切割,导致许多致癌途径的激活。Claudins还与转录因子(TF)形成复合物,如YAP/TAZ和β-连环蛋白,以诱导这些TF的核积累。通过这些机制,claudins被认为在肿瘤生物学的几乎所有方面和肿瘤发展的所有步骤中发挥作用。

靶向claudin的癌症治疗

由于claudins的特异性表达谱以及正常细胞和肿瘤细胞之间的差异,claudins已成为药物开发最具吸引力的靶点之一。在癌症患者中靶向claudins有许多潜在方法,包括CPE、mAb、C-CPE或ADC、双特异性抗体和CAR-T细胞。目前多个靶向claudins的药物正处于I期至III期临床研究阶段。

产气荚膜梭菌肠毒素(CPE)

Claudins是各种致病性病毒和细菌的靶标,这些病毒和细菌劫持Claudins进入并感染细胞或靶向信号机制,以松开连接从而穿过组织屏障,这种现象已被用于治疗策略。CPE在治疗应用方面已有广泛研究,展现出良好的应用前景。

CPE的C端结构域结合claudins的ECL-1和ECL-2,从而在N端结构域附近形成孔隙,并导致钙内流,最终导致宿主细胞死亡。CPE与claudins 3和4强结合,CPE与claudin的结合被证明对claudin-3和/或claudin-4阳性的卵巢癌、乳腺癌、结肠癌、前列腺癌和胃癌细胞具有细胞毒性作用。目前,一种对claudin-1具有高亲和力的CPE突变体被证明在甲状腺癌和肺癌异种移植模型中具有抗肿瘤作用。然而,其在人体的作用尚未得到验证。

单克隆抗体

claudins是单克隆抗体的理想靶点,尤其claudin18.2。Zolbetuximab(IMAB362,claudixmab)是第一种针对该靶点的开发药物,是一种嵌合的IgG1单克隆抗体,在肿瘤细胞表面与CLDN18.2特异结合,从而引发抗体依赖性细胞毒性(ADCC)、补体依赖性细胞毒性(CDC),凋亡和抑制细胞增殖。临床前研究已经成功地证实了它具有清除癌细胞和控制疾病的强大能力。

IIa期临床试验(NCT01197885,MONO 2013)研究了其对54例难治性晚期或转移性CLDN18.2阳性胃腺癌患者的疗效和安全性。筛选病人为CLDN18.2阳性和东方肿瘤合作组(ECOG)表现为0-1的患者。值得注意的是,阳性率定义为在>50%的肿瘤细胞中CLDN18.2染色强度≥2+。研究结果显示,中位无进展生存期(mPFS)提高到14.5周,受试者的平均响应时间延长至24.6周(范围13.1-156.1周)。10例患者获得临床改善,其中PR 4例(9%),SD 6例(14%),其中90%的患者CLDN18.2高表达。44名患者(82%)出现治疗相关不良事件(TRAEs),其中大多数为1级或2级。在超过10%的人群中,恶心、呕吐、疲劳和食欲减退是与Zolbetuximab相关的主要事件。所有严重TRAEs均出现在接受600mg/m2剂量的患者中。这些问题可以通过暂停或减缓注射Zolbetuximab来解决。此外,在MONO研究中,54%的患者接受过胃切除术。未行胃切除术的病人更容易出现恶心和呕吐。反复输注Zolbetuximab可降低发病率。

ADC

目前,也有多家生物制药公司致力于靶向Claudins的ADC药物开发。CMG-901是世界上第一个进入临床开发的CLDN 18.2 ADC,由靶向CLDN 18.2的人源化单抗CM311和微管聚合蛋白抑制剂MMAE 通过可裂解连接臂偶联而成。这款药物的抗体部分可激活抗体依赖的细胞毒效应和补体依赖的细胞毒效应协同杀伤肿瘤细胞。

2022年4月,康诺亚宣布CMG901用于治疗复发/难治性胃癌及胃食管结合部腺癌已获美国FDA孤儿药资格认定和快速通道资格(FTD)。目前针对晚期实体瘤患者的I期试验正在进行中,旨在评估CMG901的安全性、耐受性、PK和初步抗肿瘤活性,试验分为剂量递增阶段和剂量拓展阶段。

SOT102基于一种专有的IgG1单克隆抗体,通过不可裂解的酰胺/肽连接物以位点特异的方式与DAR2轻链形式的高效力蒽环类药物PNU-159682的衍生物结合。该抗体的效应功能已被修改,以减少FcRγ的相互作用,同时主要保持FcRn的结合。目前,已经FDA批准进入临床阶段。

CAR-T细胞治疗

工程化CAR-T细胞对claudin-6和claudin-18.2具有极好的特异性和高亲和力,结合4-1BB共刺激结构域,在临床前模型中成功诱导肿瘤消退,且副作用很小。

CT041是靶向CLDN18.2的自体CAR-T产品,用于治疗CLDN18.2阳性GC/GEJ和PC。目前CT041正在中国开展针对晚期GC/GEJ腺癌的Ib/II期临床研究(CT041-ST-01, NCT04581473)。

LB1908是研究性自体CAR-T疗法,通过高亲和力VHH抗体选择性靶向CLDN18.2。目前针对晚期胃癌的I期临床试验(NCT04467853)正在中国开展。

 

CLDN18.2靶向治疗的十个问题

已有的临床结果表明,Zolbetuximab治疗胃癌具有显著的疗效和安全性。尽管大量的研究结果不断涌现,但靶向CLDN18.2在许多研究中的不同结果可能反映了测试群体的局限性,以及使用的界限值的差异。在接下来的部分中,我们将集中讨论最近人们关注的10个问题,以期找到CLDN18.2治疗的未来方向。

1. 是否有统一的检测手段?

应使用高度特异性的试剂来区分CLDN18.2和剪接变体(claudin 18.1)。CLAUDETECTTM18.2试剂盒(由Ganymed开发,现由Astellas获得)是一种半定量免疫组织化学试验,首次用于人体研究和FAST研究。而MONO试验是用抗CLDN18.2兔抗血清(Zymed)鉴定样本。这可能部分解释了这些试验中不同的阳性阈值和疗效。这里提倡使用统一的检测手段来鉴别CLDN18.2。

2. 人口流行特征是什么?

CLDN18.2阳性群体的大量分布为其广泛应用奠定了基础。FAST试验和MONO试验分别显示了白人群体48%和45%的客观分布。36%和24%的患者出现高表达水平。在其他试验中,一些调查补充了CLDN18.2阳性患者的患病率。在日本的一项研究中,52%(135/262)的原发性肿瘤呈阳性(FAST的标准),这支持了在亚洲人中使用Zolbetuximab的治疗评估。进一步的研究表明,高CLDN18.2在美国样本中达到34%,在亚洲样本中达到24%。亚裔还是高加索人群体更符合条件还有待探索。HER-2总阳性率为10%,这表明,与HER-2的患病率(16.6%)相比,Zolbetuximab可使更多的人群受益。在FAST研究中,只有14%的CLDN18.2阳性患者同时表达HER-2,这表明CLDN18.2可以作为一个新的胃癌亚群的非重叠靶点。

3. CLDN 18.2作为预后的评判价值有多少?

与HER-2相似,CLDN18.2是否可以作为有意义的预后评判指标,以及与这一点相关的直接证据尚不清楚。首先,CLDN18.2表达水平是否与Lauren亚型以及癌症基因组图谱(TCGA)和亚洲癌症研究小组(ACRG)的分子亚型相关存在争议。另外,CLDN18.2的相关性在弥漫型还是在肠道亚型中更高,或有无显著性差异是有争议的。然而,在一个高加索人群的研究(n=481)中,CLDN18.2的表达水平与Lauren亚型之间没有显著的相关性,而高表达的CLDN18.2与EBV状态、TCGA分子亚型相关。另一种组织微阵列分析(n=523)证实了这一点,其中CLDN18.2阳性与EBV相关癌症和弥漫型相关。其次,基因改变值得我们关注。近年来,CLDN18-ARHGAP26/6融合在伴有淋巴结转移和远处转移的弥漫型胃癌中普遍存在,显示以奥沙利铂/氟嘧啶为基础的化疗无效。因此,融合状态可作为有效性的有效反应预测因子。组织学样本显示,浸润前沿的claudin18与增殖潜能呈负相关。有必要进一步分析以确定其预后价值。

4. 是否需要新的界限值?

值得注意的是,CLDN18.2水平的界限值在不同的试验中有所不同。首先,MONO试验和FAST试验之间存在PFS差异(14.5周vs.7.5个月),这可能与患者状态和不同的界限值(由不同的测试试剂引起)有关。其次,相对于中等水平,对高表达水平的CLDN18.2(≥75%肿瘤细胞中强度≥2+)进行亚组分析,总有更好的疗效(16.6个月vs.9.3个月)。然而,在MONO研究中,≥70%肿瘤细胞中≥2+CLDN18.2的患者获得相同的ORR。III期试验(NCT03505320)的灵感就是为了进一步证实这一点,使患者获得与FAST试验一样高的水平。进一步的研究,调查CLDN18.2表达的最佳界限值是有必要的。不同的检测试剂和患者群体(种族)是否需要唯一的界限值也需要进一步的探索。

5. Zolbetuximab是否有资格成为第二位的靶向候选药物(与HER-2相比)?

毫无疑问,Zolbetuximab在HER-2阳性进展期胃癌患者的靶向治疗中处于领先地位。EOX+zolbetuximab治疗效果最好(13.2个月),可与ToGA(13.3个月)相比较,显示其更大的潜力,成为胃癌的第二个有希望的靶点。CLDN18.2高表达亚组(16.6个月)的mOS甚至优于ToGA(13.8个月)。与Trastuzumab相似,恶心和呕吐是最常见和最严重的不良反应。到目前为止,还没有观察到与Zolbetuximab相关的治疗耐药性。尽管在FAST研究中CLDN18.2和HER-2共表达显示对Zolbetuximab有效,但针对CLDN18.2阳性/HER-2阳性以及CLDN18.2阳性/HER-2阴性患者的试验仍在进行中。

6. 联合治疗会取得更好的效果吗?

目前,临床热点主要集中在靶向药物与化疗/免疫治疗的协同作用上。虽然目前尚无联合免疫治疗的报道,但靶向CLDN18.2理论上可促进T细胞浸润和抗原递呈,从而提高免疫检查点抑制剂的疗效。像bevacizumab这样的抗血管生成药物可以启动参与ADCC的IgG下游效应器,从而帮助Zolbetuximab发挥作用。化疗不仅可以增强Zolbetuximab诱导的ADCC,而且可以直接诱导癌细胞凋亡。此外,化疗通过增加CLDN18.2的表达使肿瘤细胞对Zolbetuximab更敏感,随后诱导促炎性细胞因子。临床前和临床资料均表明,化疗方案可帮助Zolbetuximab提高对CLDN18.2阳性进展期胃癌患者的生存率。

2018年,一项在高加索人种中的II期试验(NCT03505320)对HER-2阴性/CLDN18.2阳性的不可切除胃癌/GEJ癌症应用Zolbetuximab+mFOLFOX进行了评估。除有效性和安全性外,还将评估Zolbetuximab的药代动力学和免疫原性。接下来将进行一项III期试验(NCT03504397),将在更大的人群中调查Zolbetuximab+mFOLFOX的联合疗效。另一种一线治疗选择CAPOX也将在III期试验(NCT03653507)中与Zolbetuximab联合,以验证其疗效。

然而,考虑到东西方人群的差异,三种药物联合使用所增加的毒性大于疗效,这在亚洲人身上很难复制。为了在保持疗效的同时避免不耐受,顺铂+氟尿嘧啶(S-1)作为一线治疗方法有望与Zolbetuximab联合应用。亚洲人群中CLDN18.2阳性患者值得更多考量。

7. 有没有其他的靶向剂?

其他具有高选择性和亲和力的分子,如GB7004-09hu15和IMAB362-VCME,具有很强的抗肿瘤作用,但毒性较小。他们证明了抗体偶联药物在CLDN18.2靶点上的应用,也为临床探索提供了新的思路。此外,利用高选择性分化抗原的CLDN18.2特异性表位作为抗原载体进行免疫接种,可产生杀瘤潜力并抑制转移。

8. CAR-T细胞治疗胃癌有效吗?

由于CLDN18.2的高特异性有助于T细胞识别肿瘤,因此被用于嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞治疗。尽管CAR-T细胞治疗在实体瘤中曾遭遇挫折,但由于与标准疗法相比,PDX模型可验证体内疗效,因此可能会取得突破性进展,证明CLDN18.2特异性CAR-T细胞可作为其他潜在CLDN18.2阳性肿瘤的有前途的治疗策略,特别是胃癌。

正在进行的I期研究(NCT03159819)探讨了CLDN18.2特异性CAR-T细胞的临床应用,包括安全性、耐受性和细胞动力学。针对12例CLDN18.2阳性实体瘤患者,其中胃癌7例。在11名可评估的受试者中,1名获得CR(胃癌),3名患PR(包括2名胃癌),5名患者获得SD,2名患者疾病进展。胃癌的ORR为42.8%(3/7),总ORR达33.3%,mPFS为130天。

9. 胃癌中CAR-T细胞治疗安全吗?

尽管CAR-T细胞治疗因其毒性如细胞因子风暴而具有挑战性,但临床前研究和正在进行的试验缓解了这种担忧。Jiang等人将T细胞与抗原结合元件hu8E5−2I结合,构建了CLDN18.2 CAR-T细胞,表明它不仅赋予CAR-T细胞强大的清除小鼠CLDN18.2阳性细胞的能力,而且对PDX模型正常组织无明显毒性。I期试验报告没有严重的胃毒性或细胞因子释放综合征(CRS),除了淋巴细胞和中性粒细胞减少外,没有观察到4级不良事件。轻微的靶向非肿瘤效应可能与独特的肿瘤微环境有关。

10. 如何改进CAR-T细胞治疗?

在PDX模型中,CD3和CLDN18.2的双特异性T细胞接合器(BiTEs)被设计成具有两个结合位点。因此,BiTEs可通过结合其CD3和靶向CLDN18.2来引导T细胞,从而改善ADCC,且毒性小。这种疗法被证明优于传统疗法。CLDN18.2的新型四价双特异性(TetraBi)抗体显示出令人印象深刻的抗肿瘤活性,提供了比双特异性形式更好的疗效。在临床前研究中,尽管BiTEs在PDX模型上取得了成功,但原位模型的效果和安全性是否会保持乐观仍不确定。虽然没有显著的不良事件报告,但发生了1级或2级的CAR-T细胞治疗特异性CRS,提示细胞因子风暴可能在理论上挑战临床应用。接下来,一些正在进行的I期试验正在探索CLDN18.2 CAR-T细胞治疗在更大规模人群中的治疗浓度和安全性,包括剂量限制毒性和最大耐受剂量(NCT03874897,NCT03890198)。它们将提供疗效的证据。

小结

claudins的改变是与许多不同癌症类型相关的常见表型。已有大量证据显示,claudins可以在不同的癌症类型、阶段和微环境中作为原癌基因和肿瘤促进剂,作为位于细胞表面的分子,它们是靶向治疗的理想靶点。目前,包括单抗、双抗、ADC和CAR-T在内多种药物形式的claudin靶向分子已经进入临床。随着分子结构和临床试验的不断完善,抗claudin的癌症治疗将在未来带给我们更多惊喜。

参考文献:

1. Targeting claudins in cancer: diagnosis, prognosis and therapy. Am J Cancer Res.2021; 11(7): 3406–3424.

2. Evaluation and reflection on claudin 18.2 targeting therapy in advanced gastric cancer. Chin J Cancer Res. 2020 Apr; 32(2): 263–270.

作者:小药说药

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