TGF-β&PD-L1：全球及中国临床在研药物浅析（上）
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导言
转化生长因子-β（Transforming growth factor-beta，TGF-β）是一种多功能细胞因子，属于转化生长因子超家族。近年来，越来越多的研究认为TGF-β是一种关键的免疫抑制剂，可以减少肿瘤浸润和过继免疫细胞转移疗法的疗效，特别是对于实体瘤。
然而，受全球TGF-β药物风向标必特芙普-α的临床接连失利影响，国内TGF-β临床推动也处于疲软。可见，TGF-β的临床转化仍面临着诸多问题及挑战。
《TGF-β&PD-L1：全球及中国临床在研药物浅析》分为上下两部分：本期为第一部分主要介绍TGF-β的生理功能、信号通路、药物开发策略、临床进展。
下期为第二部分将介绍TGF-β/PD-L1双重抑制剂的临床进展、代表性药物临床结果及临床开发问题。
TGF-β概述
1 简介
转化生长因子-β（Transforming growth factor-beta，TGF-β）是一种相对分子质量为25-kDa的二聚体蛋白，由两个亚基组成，是一种多功能细胞因子，属于转化生长因子超家族。转化生长因子超家族包括骨形态发生蛋白（BMPs）、生长分化因子（GDFs）、胶质源性神经营养因子（GDNFs）、激活素、抑制素等各种各样的蛋白质家族。
1970年代，De Larco和Todaro首次从感染了MSV致癌病毒的成纤维细胞中分离TGF-β家族的多肽，并命名为“癌症生长因子（Sacroma growth factor，SGF）”；后续他们发现这种多肽可以使正常的成纤维细胞疯狂增殖，像正常细胞转化成癌细胞一样，于是又命名为“转化生长因子（TGF-β）”。1980年代，Roberts和Sporn进一步阐述了TGF-β能够诱导成纤维细胞生长和胶原蛋白产生。期间，Sporn实验室和Rik Derynck合作，首次克隆了TGF-β的cDNA。
此后，经过几十年研究，TGF-β的众多细胞和生物学功能不断被发现，如调节细胞增殖、凋亡、分化和迁移，参与胚胎模式、干细胞维护、免疫调节、骨形成和组织修复等。TGF-β对肿瘤的作用极其复杂，既有抑制肿瘤又有促进肿瘤的功能，TGF-β在肿瘤中的功能见下图。图1 TGF-β在肿瘤进展过程中的功能
数据来源：Tauriello. et al., 2023[1]由上图可知，在肿瘤发展的早期阶段，TGF-β可抑制细胞增殖、启动分化并诱导细胞凋亡；但在肿瘤进展的中后期阶段，TGF-β则可通过多种机制促进肿瘤的转移和侵袭。在肿瘤进展晚期阶段，TGF-β可促进肿瘤细胞的免疫逃逸。2 信号通路
TGF-β共有3种结构高度相同的亚型，分别为TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。体外研究表明，TGF-β的三种亚型都会引起相似的生物学效应，但在某些细胞类型中效力不同。如缺乏TGF-β-1的小鼠容易在胚胎发生期间死于血管缺陷，或在出生后死于自身免疫性疾病，缺乏TGF-β-2的小鼠在心脏分隔和瓣膜重塑方面存在缺陷，缺乏TGF-β3的小鼠容易存在肺缺陷和腭裂[2]。
TGF-β最初是以具有前结构域的潜伏前体存在于细胞外基质中，Pro-TGF-β由三部分组成：信号肽，潜伏期相关肽（Latency associated peptide，LAP）的N端长前体，以及C端成熟的细胞因子[3]。从Pro-TGF-β分子到活性TGF-β的转化是一个多步骤的过程。Pro-TGF-β首先在内切酶Furin裂解后，生物活性部分的TGF-β被LAP包裹起来。LAP同源二聚体可以锚定在Treg上的糖蛋白A主导重复序列（GARP）上，或通过潜伏的TGF-β结合蛋白（LTBP）结合将其留在细胞外基质里，再通过整合素释放活化TGF-β。此外，LAP同源二聚体还可直接被胞外蛋白酶裂解，释放活化TGF-β。TGF-β具体激活方式见下图。
图2 TGF-β激活及其信号通路
数据来源：Tauriello. et al., 2023[1]
由上图可知，TGF-β激活可启动典型的SMAD通路，TGF-β可以与特定细胞质膜上的TGFBR2结合，TGFBR2可募集和磷酸化TGFBR1，TGFBR1进而识别并磷酸化SMAD2/3蛋白，SMAD2/3蛋白是TGF-β信号传导的细胞质介质。磷酸化的SMAD2/3与SMAD4相互作用形成异源三聚体，并进入细胞核，并与DNA序列特异性转录因子和调节基因序列的共同调节因子结合，从而激活或抑制靶基因转录。
经典的SMAD信号通路在细胞增殖、分化、迁移、凋亡、上皮-间质转化（EMT）、细胞外基质沉积以及炎性反应调节等方面发挥重要作用，参与介导组织与器官的正常生长和发育、机体的免疫反应等生物过程。
TGF-β激活除了典型的SMAD通路外，还可启动TGF-β受体下游的多个非规范信号通路。TGF-β非规范信号通路包括RHOA-ROCK、PI3K-AKT-mTOR-S6K、ERK和p38 MAPK通路等。
TGF-β药物策略
鉴于TGF-β在肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）有助于肿瘤进展、免疫逃避和免疫治疗耐药性，目前已经开发出多种TGF-β阻断策略来探索靶向TGF-β对肿瘤免疫治疗价值，TGF-β阻断策略具体包括中和抗体、工程融合蛋白、配体陷阱、小分子激酶抑制剂、疫苗和核酸药物等，TGF-β药物策略见下表。
图3 靶向TGF-β的药物策略
数据来源Liu. et al., 2021[2]
★中和抗体：选择性地针对TGF-β天然配体的关键结构域和TGF-β受体的细胞外结构域，以阻断其生物活性。
★抑制整合素：整合素是TGF-β配体的主要激活因子，包括αvβ1、αvβ3、αvβ5、αvβ6和αvβ8。越来越多研究表明，整合素诱导的TGF-β信号通路可调节肿瘤基质，特别是肿瘤免疫微环境；因此，整合素除了具有促进细胞增殖、存活和迁移的作用外，整合素诱导TGF-β活化的能力也有助于癌症的进展。
★配体陷阱：TGF-β配体陷阱是基于TGF-β受体外域的嵌合融合蛋白，其合理设计可防止TGF-β与其受体结合。
★TβR激酶抑制剂：选择性地与TβRI结合（或TβRII弱结合）并抑制其激酶活性。
TGF-β药物临床进展
截至2023年8月，全球范围内涉及阻断TGF-β药物总计124个，批准上市品种2个，临床阶段在研品种共计73个。其中，临床III期品种6个、临床II期品种33个、临床I期品种32个、临床申请品种2个。
图4 全球TGF-β靶向药物各阶段在研数量统计
数据来源：药渡数据库，药渡咨询团队整理
将全球TGF-β靶向药物临床在研及批准上市品种的靶点、原研公司、研发状态、适应症信息进行整理，如下表所示。表1 全球临床在研TGF-β药物列表由上表可知，靶向TGF-β的3种主要策略是阻断TGF-β的活化和表达，或阻断TGF-β与其受体的结合（包括隔离或“捕获”TGF-β），或抑制TGF-β受体激酶信号传导。
阻断TGF-β活化和表达的疗法包括SRK-181、Gemogenovatucel-T、Cotsiranib；阻断TGF-β配体的疗法包括NIS793、Fresolimumab，SAR439459等中和抗体，及AVID200等作为TGF-β1/3“陷阱”的融合蛋白等；抑制TGF-β受体激酶信号传导的疗法包括TU-2218、LY3200882、Vactosertib、Galunisertib等。
然而，实际上将这些药物推向临床的进展面临着重大挑战。
第一，TGF-β是早期肿瘤病变的肿瘤抑制因子，TGF-β阻断抗体Fresolimumab临床研究中发现，接受Fresolimumab治疗的患者中观察到的棘皮瘤的发生，棘皮瘤是一种皮肤病变的良性肿瘤，治疗停止后可消退[4]。
第二，小鼠的遗传功能丧失研究表明，抑制TGF-β可能导致胃肠道组织出现严重的炎症性疾病[5]。
第三，在部分阻断TGF-β抗体、小分子TGFBR1抑制剂（如AZ12601011和AZ12799734）的动物研究已证实存在明显的心血管不良反应风险，其特征是心脏瓣膜增厚、出血、炎症以及内皮和基质增生[6]。
尽管临床靶向TGF-β通路的药物开发具有一定复杂性和风险，但仍有越来越多的阻断TGF-β信号传导的策略及其联合治疗被推进临床。因为TGF-β越来越被认为是一种关键的免疫抑制剂，可以减少肿瘤浸润和过继免疫细胞转移疗法的疗效，特别是对于实体瘤。
参考文献
[1]Tauriello, D.V.F., Sancho, E. & Batlle, E. Overcoming TGF-β-mediated immune evasion in cancer. Nat Rev Cancer 22, 25–44 (2022).
[2]Liu, S., Ren, J. & ten Dijke, P. Targeting TGF-β signal transduction for cancer therapy. Sig Transduct Target Ther 6, 8 (2021).[3]Derynck, R., Turley, S.J. & Akhurst, R.J. TGF-β biology in cancer progression and immunotherapy. Nat Rev Clin Oncol 18, 9–34 (2021).[4]Lacouture, M. E. et al. Cutaneous keratoacanthomas/squamous cell carcinomas associated with neutralization of transforming growth factor β by the monoclonal antibody fresolimumab (GC1008). Cancer Immunol. Immunother. 64, 437–446 (2015).[5]Hahn, J. N., Falck, V. G. & Jirik, F. R. Smad4 deficiency in T cells leads to the Th17-associated development of premalignant gastroduodenal lesions in mice. J. Clin. Invest. 121, 4030–4042 (2011).[6]Spender, L. C. et al. Preclinical evaluation of AZ12601011 and AZ12799734, inhibitors of transforming growth factor B superfamily type 1 receptors. Mol. Pharmacol. 95, 222–234 (2019).药渡咨询
吴夏博士：13911468148
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