CD47抑制剂在实体中的作用探讨
作者 l 夕阳武士
编辑 l 细胞房间
CD47，一个5次跨膜蛋白，可与信号调节蛋白α（Signal regulatory protein α，SIRP α）、血小板反应蛋白（thrombospondin-1，TSP1）以及整合素（integrins）相互作用，介导细胞凋亡、增殖、免疫等一系列的反应。
在19世纪80年代首次被确认为人类卵巢癌的肿瘤抗原，继而CD47被发现在多种人类肿瘤类型中表达，包括急性骨髓白血病（AML）、慢性骨髓白血病（CML）、急性淋巴细胞白血病（ALL）、非霍金性淋巴瘤（NHL）、多发性骨髓瘤（MM）、膀胱癌和其他实体肿瘤。
2014年Forty Seven启动全球首个CD47抑制剂（H5F9-G4）临床试验，几年来，可以称道的临床数据极大的推动了CD47这个潜在性的治疗靶点的研发投入。迄今仅针对CD47抗体进行开发的企业或科研院所多达36家，其中5个CD47抗体已进入临床试验；加上SIRPa抑制剂或SIRPa重组融合蛋白，全球CD47抑制剂开发企业在50家左右（见表1/2）。
在临床试验或临床前研究中，CD47抑制剂多以血液瘤作为药效评估模型，单药或联合Rituximab。在实体瘤临床试验中，尽管有联合PD-1/PD-L1抑制剂，但迄今没有有效的数据证明其在实体瘤中的疗效。今日，笔者以临床前脑瘤模型及临床实体瘤试验安全性数据和诸位探讨一下其潜在临床疗效。
表1. CD47抗体全球研发状况
表2. CD47抑制剂适应症选择状况
一、临床前脑瘤模型
临床前：脑瘤体内外药效（H5F9-G4）
在体外肿瘤细胞系和源于患者肿瘤组织的异种移植（PDX）小鼠模型的试验中，Hu5F9-G4对五种侵袭性儿科脑瘤-三型髓母细胞瘤（group3 medulloblastoma）、非典型畸胎样横纹肌样瘤（atypicalteratoid rhabdoid tumor）、原发性原始神经外胚层瘤（primitive neuroectodermal tumor）、儿科胶质母细胞瘤（pediatric glioblastoma）和弥漫性真性脑桥神经胶质瘤（diffuseintrinsic pontine glioma）表现出了显著的抑制效果。在小鼠神经胶质瘤模型中（图1），低剂量和高剂量Hu5F9-G4的药物使用可以显著延长小鼠的生存周期[1]。
图1. H5F9-G4体内抑制肿瘤活性
药物安全性：
许多儿童脑瘤患者无法接受手术治疗，使用化疗或放疗将对大脑造成破坏性并产生长期副作用。临床前动物数据显示与具有明显毒性的现有疗法相比，Hu5F9-G4可特异性地靶向癌细胞，而不伤害健康的脑细胞。此外，在体外试验中，Hu5F9-G4对人体神经细胞也未表现出毒性，对正常神经细胞的存活和增殖没有影响（图2）。
图2. Hu5F9-G4体内外选择性杀伤肿瘤细胞
血脑屏障（BBB）穿透性：
此外Hu5F9-G4可以穿过血脑屏障。在一项剂量探索实验中，当腹腔注射受试药物后，血液中药物浓度在200ug/ml时，脑脊液中可检测到受试药物浓度在20ug/ml。这是一项重要的发现，由于其他形式的免疫疗法往往无法穿过这一障碍。在小鼠试验中，抗体只需由腹膜注射，便可穿过血脑屏障而到达病灶。对三型髓母细胞瘤模型小鼠而言，通过腹膜注射的Hu5F9-G4原发性脑瘤疗效更佳，但是对于已扩散脑瘤，脑脊液注射的效果更好。
Hu5F9-G4为何可以通过血脑屏障到达病灶，是否其他CD47抑制剂也能够做到？
笔者认为恶性肿瘤的快速新陈代谢或强烈的竞争性可能对血脑屏障造成一定的损伤，这使得抗体大分子能够有机会穿过；同时由于靶点特殊性，红细胞可能将部分CD47抗体引入至大脑病灶处。对于其他类似的CD47抑制剂将很有可能有着穿透血脑屏障的机会。
DC细胞及小神经胶质细胞（Microglia）的免疫激活：
上述结果来自美国斯坦福大学医学院的研究，无论体外或体内，结果显示都能够激活免疫细胞对肿瘤的杀伤。
在上述文章中，揭示了抗体药物H5F9-G4对巨噬细胞的激活作用。众所周知，巨噬细胞在肿瘤组织中更多以Tumor-associated macrophages（TAM）的形式存在，对肿瘤的生长起到助长的作用，当使用CD47抑制剂后，部分巨噬细胞被激活，这些巨噬细胞或来源于肿瘤组织内或来源于外周血。
当CD47-SIRPa信号通路被切断后，是否有其他的免疫激活机制？有研究表明CD47-SIRPa信号被切断后，不仅能够激活先天性免疫，同时能够通过DC细胞的激活能够激发获得性免疫的功能[3]（图3）。
图3. CD47抑制剂激活获得性免疫
除此之外，几个月前的一则研究表明小神经细胞（microglia）在使用CD47抑制剂后被激活[2]，参与了肿瘤的抑制，起到了主要的免疫激活作用。
小神经胶质细胞是中枢神经系统中最小的一种胶质细胞（图4），胞体小，形状细长或椭圆，数量少，约占全部胶质细胞的5%。小胶质细胞在脑内各部分均有分布，在灰质中的数量比在白质中的多5倍。从胞体发出两个或数个胞突，分支不多，上面有棘。正常情况下，数量不多，主要分布在大脑、小脑的皮质以及脊髓的灰质中。小神经胶质细胞是中枢神经系统受到损伤后最先应答的神经细胞，它在脑损伤过程中可以发生逆行分化成为其它类型的神经胶质细胞。
图4. 小神经胶质细胞
关于小神经胶质细胞的功能：活化的小神经胶质细胞是中枢神经系统固有的免疫效应细胞（APC）。激活的小神经胶质细胞能够表达复合刺激分子MHC、CD40和B7，成为APC细胞。同时在炎症刺激下，小神经胶质细胞其抗原性增强，形态伸展，功能活跃，担任吞噬细胞的功能。
在一份关于对多形性胶质母细胞瘤（GBM）的研究中[2]，发现在Tumor-associated macrophages and microglia （TAMs）中，小神经胶质细胞占有着主要比例。在CD47抑制剂使用前后，其变化不大；虽然巨噬细胞的量在CD47抑制剂使用前后有着一定的上调，但是其在TAMs中比例较小（图5）。
图5. TAM中小神经胶质细胞和巨噬细胞在药物使用前后的构成比例
另外，当CD47-SIRPa信号通路被切断后，主要是小神经胶质细胞（microglia）参与了免疫激活。即使在没有巨噬细胞的情况下，小神经胶质细胞充当着效应细胞发挥了对肿瘤细胞的吞噬作用（图6）。
图6. 药物使用前后小神经细胞和巨噬细胞的吞噬变化
同时研究发现，巨噬细胞和小神经胶质细胞在形态学和转录的变化存在着显著的差异。当使用CD47抑制剂之后，小神经胶质细胞会下调免疫受体相关基因的转录表达（Hmox1，Il4ra，Ccl7），同时上调抗炎症基因的转录表达（Dab2，Mmp12）（图7）。提示在肿瘤组织中小神经胶质细胞表现出较弱的炎症反应使之可能成为临床应用的一个有希望的切入点。
图7. 药物使用前后小神经细胞基因转录变化
二、实体瘤临床试验安全性
血液瘤临床回顾：
2018年6月ASCO会议中公布了Hu5F9-G4的第一项Ib/II期临床试验结果。在试验的Ib期部分，患者接受1mg/kg预注给药剂量的5F9，以减轻靶向性贫血（on-targetanemia），随后接受全剂量的利妥昔单抗和逐渐增加剂量5F9，剂量范围为每周一次10-30mg/kg。至2018年4月，Ib期试验的所有剂量组中共有22名患者接受了治疗，其中包括15名DLBCL患者和7名FL患者。其中95％的患者被认为先前使用利妥昔单抗方案有难治性，患者之前接受过中位4次治疗。临床产生的副作用如图8。主要包括呕吐、恶心、肺动脉栓塞、药物注射引起的相关反应、血小板减少、白血球减少、头痛、发热、贫血、肌痛、背痛、疲惫等副反应。其中大部分副反应症状在1~2级，小部分发生3~4级副反应症状，未产生自体免疫副反应。
图8. Hu5F9-G4临床副作用
根据Lugano标准，研究使用PET/CT成像来测量临床活性，其中包括肿瘤大小和代谢活性测量。在所有22名可评估患者中，数据显示客观缓解率（ORR）为50％，完全缓解率（CR）为36％，FL43%CR, DLBCL 33%CR。
实体瘤临床安全性：
2019年2月27日，Journal of Clinical Oncology刊发了Forty Seven公司的Hu5F9-G4对于晚期恶性肿瘤的临床安全性结果[4]。本次招募患者肿瘤类型主要为晚期实体瘤和部分晚期淋巴瘤，如表3，临床耗时4年。研究目的主要是探索药物安全性及耐受性，其次是评估药代动力学（PK）及药效动力学（PD）
表3.临床肿瘤特征
临床副反应主要包括贫血、红血球凝集、血小板减少以及头痛、疲乏、恶心等，部分发生3级临床副反应，在继续用药后未进一步加剧副反应。对于红血球凝集、贫血等药物副反应，在意料之中，临床前体外及动物体内数据皆表明5F9-G4对红细胞存在凝集作用，此外，5F9-G4与红细胞的脱靶结合，也是造成贫血的因素之一。贫血非持续性，一般在1~2周内能够恢复。
表4. 临床副作用汇总
此外，药物有效剂量在200ug/ml，与临床前结果一致；两名患者（卵巢癌和输卵管癌）药物效果达到PR，如图9。
图9. 2名患者药物治疗效果
小编点评：
在安全性方面，CD47抑制剂存在与红细胞的结合，可能会造成一定的贫血，但患者会在1~2周内恢复。临床通过预注1mg/kg剂量对红细胞进行靶点沉默，之后采用正常剂量，能够克服药物脱靶带来的药效及安全性问题。
此外，CD47-SIRPa信号通路的切断不足以引发巨噬细胞对红细胞的吞噬，或者吞噬作用远远低于对肿瘤细胞的吞噬。吞噬作用可能需要更多的信号激活，如钙网蛋白、磷脂酰丝氨酸等，这些信号能够在肿瘤细胞中激发，但是不存在于正常细胞。
迄今没有足够的临床数据证实CD47抑制剂在实体瘤中的应用效果，但临床前多个动物模型数据、联合PD-1/PD-L1等免疫抑制剂、小神经胶质细胞的免疫激活机制的发现，进一步增强了CD47这个靶点药物的开发能够给患者带来获益的信心。
参考文献：
[1]. Gholamin S, Mitra S S, Feroze A H, et al. Disrupting the CD47-SIRPα anti-phagocytic axis by a humanized anti-CD47 antibody is an efficacious treatment for malignant pediatric brain tumors[J]. Science translational medicine, 2017, 9(381): eaaf2968.
[2]. Hutter G, Theruvath J, Graef C M, et al. Microglia are effector cells of CD47-SIRPα antiphagocytic axis disruption against glioblastoma[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, 116(3): 997-1006.
[3]. Liu X, Kwon H, Li Z, et al. Is CD47 an innate immune checkpoint for tumor evasion?[J]. Journal of hematology & oncology, 2017, 10(1): 12.
[4]. Sikic B I, Lakhani N, Patnaik A, et al. First-in-Human, First-in-Class Phase I Trial of the Anti-CD47 Antibody Hu5F9-G4 in Patients With Advanced Cancers[J]. Journal of Clinical Oncology, Published online February 27, 2019:JCO1802018. doi: 10.1200/JCO.18.02018.
欢迎加入小编团队成为小编一员
请加小编微信号：wuwenjun7237
如有技术解读、行业洞见愿意分享
欢迎投稿到小编邮箱：wuwj06@163.com
欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载或引用本网版权所有内容须获得授权且在醒目位置处注明“转自：生物制药小编”。
坚持原创、坚持专业
欢迎关注生物制药小编
投稿信箱：wuwj06@163.com
小编团队现有21位成员：
Armstrong、医药局外人、Fairy、Jone、东胜西牛、Alpharesearcher、MT、百草、Irene、Self Renew、蛋白工人、At.Zhou、Julia、游方和尚、Grand、夕阳武士、吃瓜群众、Nathan、神经元、Clear兮、南山南
欢迎有共同兴趣的朋友加入