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STING激动剂:免疫疗法的新星

来源: 创新药投资 2020-09-15 15:35:11

谈到未来十年有可能爆发的肿瘤靶点,sting蛋白肯定名列其中。虽然其发现距今也不过12年,但由于sting蛋白在先天性免疫调控中扮演着的至关重要的角色,在近年来愈演愈盛的免疫治疗东风之下,STING激动剂的开发颇有一股“风口上的猪”之势。本文接下来将对STING靶向药的研发进展进行简单的总结。
 

01  cGAS-STING信号通路简介

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天然免疫系统是人体抵抗病原入侵的第一道防线,来源于DNA病毒、细菌以及自身损伤细胞的DNA能够被胞质内的DNA-sensing receptor识别,激活宿主产生炎症反应以及诱导产生Ⅰ型干扰素和其它免疫因子。目前已发现的DNA-sensing receptor主要有TLR9、AIM2、cGAS等三个蛋白,其中TLR9定位在内体小泡(endosomal)膜上并主要负责探测胞外的游离DNA,AIM2、cGAS则定位在细胞质中并探测胞内的DNA。在上述三个DNA-sensing receptorc中,cGAS的功能最为重要。cGAS在识别双链DNA之后可以激活下游STING(stimulatorof interferon genes)蛋白,激活的STING构象发生改变并进一步激活下游的TBK1以及转录因子IRF3,诱导产生Ⅰ型干扰素。
 

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小分子化合物2'3'-cGAMP是连接cGAS与STING的第二信使。2013年,德州大学西南医学中心的Zhijian J Chen教授研究团队通过对不同类型DNA转染细胞的胞浆提取物进行研究后,发现cGAS在DNA作用下能够催化合成内源性分子2'3'-cGAMP,而2'3'-cGAMP可以与STING蛋白直接结合并通过二聚体构象的改变来激活STING蛋白。

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STING蛋白是Ⅰ型IFN生成过程中的中心蛋白,它主要在免疫相关的胸腺、心、脾、胎盘、肺及外周血白细胞等组织细胞中高表达,在细胞中通常以二聚体的形式存在。聚合后的STING蛋白处于非激活状态,当受到诸如cGAMP、cdi-GMP等环状核苷酸分子的刺激后由于构型发生变化而被激活。激活后的STING二聚体能招募TBK1蛋白至自身CTD结构域上,并介导TBK1对IRF3的磷酸化过程。静息状态下的STING蛋白主要定位于内质网上,激动状态下的STING蛋白将伴随着招募来的TBK、IRF3等一起滑向靠近细胞核的滑面内质网部位。被磷酸化修饰的IRF3在此过程中发生聚合形成二聚体,并向核内转移进而促进IFN的转录。除了IRF3外,STING蛋白还能通过NF-κB途径促进下游TNF、IL-6等免疫因子的合成,如下图所示:
 

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02  STING靶向药研发进展

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STING信号通路能够激活免疫系统对肿瘤的杀伤活性。死亡的肿瘤细胞能够被抗原提呈细胞吞噬,其中肿瘤细胞在应激或死亡期间产生的DNA可以由STING介导的胞质DNA识别信号通路识别,最终激活Ⅰ型干扰素产生。Ⅰ型干扰素一方面可以促进交叉呈递和抗肿瘤细胞毒T淋巴细胞反应,另一方面也进一步激活STING信号通路导致趋化因子产生,有助于招募效应T细胞在微环境中杀伤肿瘤细胞。实际上,许多化疗药物的作用机制就是通过引起DNA损伤并最终导致肿瘤细胞死亡,而肿瘤细胞死亡后核内DNA泄漏到细胞质中,能够引起STING信号通路的激活并进一步激活免疫反应。
 
由于STING在先天性免疫调控中的重要作用,STING激动剂的开发已成为近两年创新药领域的研发热点。目前全球范围内有将近70条靶向STING蛋白的创新药研发管线,但其中超过一半仍然处在早期研究阶段(15条处于discovery阶段,36条处于preclinical阶段),进入临床研究阶段的只有12条研发管线。
 

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上述12条临床阶段的研发管线中尚无药物进入3期临床研究,均处于2期或1期临床研究阶段,如下图所示。接下来将对其中部分进展较为迅速的研发管线进行总结。QAq帝国网站管理系统
 
 

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ADU-S100:Aduro Biotech公司是免疫疗法先驱之一,旗下的ADU-S100是首个进入临床的STING通路激活剂。2015年,诺华以7.5亿美元与Aduro Biotech达成共同开发ADU-S100的协议,但由于2019年6月Aduro Biotech公布的数据显示ADU-S100与诺华spartalizumab联合治疗晚期实体瘤或淋巴瘤患者的phase Ib临床数据并不乐观,因此诺华放弃了该产品的后续合作研发计划。最近一段时间AduroBiotech公司的发展颇为不顺,股价也从巅峰时2015年的49美元一路下跌至现在的2.36美元(传说中的“出道即巅峰”)。
 

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IMSA-101:ImmuneSensor Therapeutics的IMSA-101是另一款STING激动剂,其在多种实体瘤中的phase 1/2期临床研究已于2019年7月开始。该药物的国内合作方为嘉和生物(研发代号GB492)。
 
MK-1454:MK-1454由默沙东公司研发,于2017年开始了在晚期实体瘤或淋巴瘤的1期临床研究并于2020年开始2期临床研究。该项目目前已进入临床开发阶段。ESMO 2018年会议上公布的先期数据(Abstract 5475)显示,MK-1454单药治疗组未能观察到任何缓解,但当与PD-1抑制剂帕博利珠单抗联合使用时,患者的部分缓解率(PR)为24%(详见下图),充分说明了STING激动剂在与ICI联用上的巨大优势。
 

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NOX-66:NOX-66由澳大利亚公司Noxopharm Limited研发,自2017年开始已经陆续展开了4项临床研究。2018年,Noxopharm公司公布了编号为NCT02941523的1/2期临床研究结果,数据显示该药物联合卡铂在晚期实体瘤患者中取得了超过50%的客观缓解率,如下图所示。QAq帝国网站管理系统
 
 
 
SYN-STING(SYNB1891):在1期临床阶段的STING激动剂中,Synlogic公司的SYN-STING是唯一一个略显“另类”的药物。Synlogic公司致力于从合成生物学的角度生产“细菌”药物,并在苯丙酮尿症、炎性肠病、肿瘤免疫治疗等方面进行布局。按照Synlogic公司的说法,他们希望工程菌株能够进入肿瘤微环境并将“冷”肿瘤变热,激活肿瘤微环境中免疫系统的功能。
 

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SYN-STING即为一款表达dacA蛋白的大肠杆菌,dacA蛋白能将2个ATP分子催化生成环装的AMP二聚体(cyclic-di-AMP),与上文提到的2'3'-cGAMP相似,cyclic-di-AMP同样能够激活STING蛋白。该药物的1期临床研究已经于2019年11月开始。
 

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临床前的数据显示,SYNB1891单药注射之后能够快速清除小鼠模型中的肿瘤细胞,并能够上调IL-6、IFN等多种细胞因子的表达来激活免疫系统:
 

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小结

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cGAS-cGAMP-STING信号途径介导的Ⅰ型干扰素信号通路是天然免疫领域研究的重大发现,为自身免疫性疾病以及肿瘤免疫的药物设计提供了新的靶标。双链DNA可以激活STING 信号通路进而促进免疫细胞吞噬感染或损伤的细胞,细胞死亡释放出的肿瘤抗原则会进一步促进免疫系统的活化,因此STING激动剂的开发对肿瘤免疫治疗具有十分重要的意义。现有的临床研究数据已经初步验证了STING激动剂在联合化疗及免疫疗法上的可行性,在免疫疗法东风的助力之下,STING激动剂的开发将驶入快车道,该领域未来可期。