腫瘤壞死因子及其受體超家族的臨床靶點(diǎn)

楊鵬綜述，李卓婭審校

綜述

腫瘤壞死因子及其受體超家族的臨床靶點(diǎn)

楊鵬綜述，李卓婭1審校

（貴州省骨科醫(yī)院，貴州貴陽(yáng)550007；1華中科技大學(xué)免疫學(xué)系）

腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor,TNF）抑制劑是最成功的生物制劑藥物。它的臨床療效在減輕一些自身免疫性疾病相關(guān)的炎癥中已經(jīng)得到充分證明。由此，同TNF超家族結(jié)構(gòu)相關(guān)的細(xì)胞因子治療潛力備受關(guān)注。這些腫瘤壞死因子相關(guān)的細(xì)胞因子或它們的同源受體正處于臨床前或臨床開(kāi)發(fā)作為調(diào)節(jié)炎性疾病、癌癥以及其它適應(yīng)癥可能的靶點(diǎn)。在這篇綜述中，我們重點(diǎn)闡述當(dāng)前用于免疫相關(guān)性疾病臨床試驗(yàn)的生物制劑，分析它們的療效、存在的問(wèn)題以及擴(kuò)大這個(gè)超家族分子調(diào)節(jié)活性的治療潛力。

1 TNF及其受體超家族組成

腫瘤壞死因子超家族（tumor necrosis factor superfamily, TNFSF）是由19個(gè)結(jié)構(gòu)上相關(guān)蛋白（配體）組成，這些蛋白結(jié)合一個(gè)或多個(gè)TNF受體超家族（TNFRSF）分子[1-2]。這些超家族成員能啟動(dòng)多項(xiàng)生理功能，并為調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼和外胚層器官的發(fā)育和穩(wěn)態(tài)提供關(guān)鍵通信系統(tǒng)[1]。該配體膜錨定或群集其同源細(xì)胞表面受體啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的可溶性三聚體。TNFSF分子可以促進(jìn)存活或炎癥信號(hào)或誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，例如，F(xiàn)AS配體（FasL）和腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）。TNF驅(qū)動(dòng)免疫細(xì)胞炎癥活性包括T，B淋巴細(xì)胞，以及在非免疫組織駐留的成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞；NGF調(diào)節(jié)神經(jīng)元生長(zhǎng)和感知疼痛。LT（該LTαβ復(fù)合體）的膜表達(dá)形式對(duì)淋巴結(jié)發(fā)育和維護(hù)至關(guān)重要，而頭發(fā)，牙齒和汗腺的正常發(fā)育需要EDA；NF-κB配體（RANKL）受體活化在促進(jìn)骨代謝中發(fā)揮重要作用。BAFF，OX40L，CD40L和TNFSF14調(diào)控免疫系統(tǒng)眾多細(xì)胞活化，包括T和B淋巴細(xì)胞，而FasL和TRAIL促進(jìn)多種細(xì)胞類型的凋亡，以平息過(guò)度活化。

2 TNFSF功能和作用

TNFSF配體和受體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同細(xì)胞生長(zhǎng),存活或死亡密切相關(guān)。盡管一些分子可以激活炎癥和細(xì)胞死亡途徑,但這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)取決于靶細(xì)胞類型和外在刺激。配體受體相互作用可能是單價(jià)和多價(jià)。例如,OX40及其配體（OX40L）形成一對(duì)單型的配體受體,而TNF，LTα，LTβ和LIGHT呈現(xiàn)多價(jià)交互,并形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通路[3-7]。TNFSF配體的膜位置限制信號(hào)的細(xì)胞直接接觸,然而,許多蛋白質(zhì)分子也可以以可溶性形式釋放在遠(yuǎn)處發(fā)揮作用。TNFSF成員顯示誘導(dǎo)或組成型表達(dá)模式,取決于它們對(duì)特定細(xì)胞類型的調(diào)節(jié)。例如,當(dāng)巨噬細(xì)胞識(shí)別病原體后,可以很快誘導(dǎo)TNF表達(dá)，說(shuō)明它在炎癥反應(yīng)早期發(fā)揮作用；然而LTβ在B細(xì)胞中屬于組成性表達(dá),反映它在淋巴組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮作用。

許多分子是由免疫細(xì)胞分泌產(chǎn)生,這意味著這些分子在自身免疫、炎性疾病以及癌癥中發(fā)揮重要作用。然而,它們的功能并不局限于免疫細(xì)胞,例如神經(jīng)生長(zhǎng)因子和神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體之間的相互作用可以調(diào)節(jié)痛覺(jué)敏感性；RANKL和RANK之間的交互作用控制骨代謝。編碼與免疫功能相關(guān)的TNFSF基因位于主要組織相容性復(fù)合染色體及其同源區(qū)域[2]。而且,同免疫功能相關(guān)的幾個(gè)TNFRSF與染色體12 p13及其同源基因聯(lián)系密切,這提示功能活性相似和/或協(xié)同調(diào)節(jié)。此外,許多TNFSF和TNFRSF基因已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)顯示與人類疾病密切相關(guān)的高度多態(tài)性,這意味著以這些分子為靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)可以有效的治療一些與健康有關(guān)的疾病。

3 以TNFSF為靶點(diǎn)治療策略及常規(guī)生物制劑

在1992年，隨著一種TNF抑制劑第一次臨床實(shí)驗(yàn)后,以TNFSF或TNFRSF分子為靶點(diǎn)幾種類型的生物制劑一直在臨床進(jìn)行測(cè)試。包括鼠源性的、嵌合的、人源的和完全人源化單克隆抗體以及TNFRSF胞外結(jié)構(gòu)域Fc端融合蛋白。同TNF,或TNF和LTα結(jié)合的幾種類型生物制劑在美國(guó)已經(jīng)被批準(zhǔn)使用。嵌合抗體英夫利昔單抗是第一個(gè)直接針對(duì)TNF定向藥物，于1998年8月被批準(zhǔn)使用。其次是TNFR2 Fc融合蛋白依那西普，也在1998年11月被批準(zhǔn)使用。第一個(gè)完全人源化抗體阿達(dá)木單抗于2002年12月被批準(zhǔn)。賽妥珠單抗，PEG化Fab片段于2008年4月批準(zhǔn)使用；另一個(gè)完全人源化抗體，戈利木單抗于2009年4月批準(zhǔn)使用。這些生物制劑中和TNF作用均能發(fā)揮理想效果，但是不同抑制劑分子結(jié)構(gòu)最終顯示它們特有的作用機(jī)制。

完整的二價(jià)抗體和受體Fc融合蛋白都包含一個(gè)Fc結(jié)構(gòu)域,這些抗體具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性活性包括抗體依賴的細(xì)胞毒活性（ADCC），激活補(bǔ)體和Fc受體。通常認(rèn)為Fc結(jié)構(gòu)域?qū)NF抑制劑具有協(xié)同功效。然而,隨后發(fā)現(xiàn)服用依那西普具有弱細(xì)胞毒性；聚乙二醇化人抗TNF-α抗體屬于單價(jià)、缺乏Fc結(jié)構(gòu)域與包含F(xiàn)c端結(jié)構(gòu)域抑制劑顯示相同臨床療效，而細(xì)胞毒性的作用變得不那么清晰。在某些情況下，并不需要一定排除Fc端結(jié)構(gòu)域的有效性，但它確實(shí)表明TNF原有的作用機(jī)制是阻斷配體和受體結(jié)合。

4 在炎癥性疾病TNFSF靶點(diǎn)

4.1 BAFFR,TACI,BCMA–BAFF

BAFF和它的受體BAFFR，TICI以及BCMA控制著原始B細(xì)胞和自身反應(yīng)性B細(xì)胞分化[8-9]，由此，出現(xiàn)以BAFF作為原始靶點(diǎn)治療B細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的炎性疾病。過(guò)表達(dá)BAFF的轉(zhuǎn)基因鼠可以出現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡癥狀，并具有類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和修格蘭氏癥的特征。相比之下，BAFF的基因缺陷鼠類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎模型，用TACI或BAFFR-Ig治療又可以緩解疾病癥狀。TACI-Ig可以阻斷BAFF及TNFSF13同TACI與BCMA的結(jié)合。BAFFR-Ig僅僅只能阻斷BAFF。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，多發(fā)性硬化癥和修格蘭氏癥患者的病變部位及其血清樣本BAFF水平顯著升高。盡管認(rèn)為T(mén)ACI和BCMA可以調(diào)節(jié)生發(fā)中心B細(xì)胞和漿細(xì)胞存活，但是BAFFR、TACI或BCMA任何一個(gè)基因缺陷鼠研究顯示BAFFR是控制BAFF介導(dǎo)的外周血多數(shù)原始細(xì)胞存活最原始受體[10-11]。

基于這些數(shù)據(jù)，BAFF拮抗劑經(jīng)歷了臨床開(kāi)發(fā)，針對(duì)BAFF的特異性抗體貝利木單抗于2011年在美國(guó)、歐洲及加拿大被批準(zhǔn)用于治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡[9]。然而，只有循環(huán)抗核抗體異常為標(biāo)志的B細(xì)胞功能障礙病人對(duì)藥物有反應(yīng)，甚至在III期臨床試驗(yàn)中這一人群40%～60%個(gè)體并沒(méi)有顯著的效果[12-13]。BAFF的表達(dá)可以反映B細(xì)胞功能障礙，以它為生物標(biāo)記來(lái)選擇患者作為治療對(duì)象是必需的，并且同其它炎癥因子為靶點(diǎn)生物制劑聯(lián)合應(yīng)用可以增加BAFF拮抗劑治療效果。其它抗體在SLE的臨床試驗(yàn)中已經(jīng)得到驗(yàn)證，包括以BAFF為靶點(diǎn)的抗體和阻斷BAFF和APRIL TACI–Ig二聚體融合蛋白[14-15]。

4.2 CD40–CD40L

CD40主要是調(diào)節(jié)樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞的活化刺激受體，CD40信號(hào)可以促進(jìn)這些細(xì)胞存活，還可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞分泌炎癥因子[16-17]。CD40還可以參與上調(diào)抗原提呈和T細(xì)胞刺激分子的表達(dá)包括TNF家族配體例如OX40L和4-1BBL。此外，CD40促進(jìn)免疫球蛋白類別轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)生發(fā)中心反應(yīng)。因此，CD40可直接影響依賴于B細(xì)胞活性，抗體的產(chǎn)生以及依賴于T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫活化疾病表型。CD40組成性表達(dá)于B細(xì)胞，樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，因此可能不是一個(gè)有用的生物標(biāo)志。然而可以誘導(dǎo)T細(xì)胞以及上皮細(xì)胞CD40L表達(dá)，并且在SLE患者，修格蘭氏綜合征，炎性腸病，急性冠狀動(dòng)脈疾病，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，多發(fā)性硬化癥和其它適應(yīng)癥病人血清可溶性CD40L水平和炎癥組織CD40L表達(dá)是上調(diào)的[17]。

4.3 OX40–OX40L

OX40是一類表達(dá)在活化的T細(xì)胞、NK細(xì)胞及NKT細(xì)胞刺表面的激受體。通過(guò)OX40或OX40L基因缺陷鼠或OX40L阻斷研究顯示，這些分子在促進(jìn)自身免疫或結(jié)腸炎、GVHD、糖尿病、多發(fā)性硬化及類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[18]。臨床數(shù)據(jù)提示哮喘作為一個(gè)主要癥狀，一種中和OX40L完全人源化抗體已經(jīng)在輕度過(guò)敏性哮喘二期臨床實(shí)驗(yàn)測(cè)試[19]。遺憾的是，未能滿足主要終點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，可能是由于實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)短和選擇的測(cè)試病人疾病分期所致。最近有關(guān)哮喘患者研究顯示，在急性哮喘發(fā)作時(shí)血清中可溶性O(shè)X40L升高，特別是某些特別嚴(yán)重的反應(yīng)的患者，大幅提升[20]。這些結(jié)果提示，為了提高療效，對(duì)OX40L中和需要同活動(dòng)性哮喘發(fā)作一致，并且治療對(duì)象主要針對(duì)中度至重度哮喘患者，而不是輕度過(guò)敏性哮喘。

4.4 CD30-CD30L

CD30是表達(dá)在活化的T細(xì)胞和促炎免疫細(xì)胞重要刺激受體。CD30/CD30L敲出或中和后，鼠的糖尿病，哮喘，結(jié)腸炎和移植物抗宿主反應(yīng)減輕[21]。CD30和OX40在驅(qū)動(dòng)免疫應(yīng)答中有較強(qiáng)的協(xié)同作用。在全身性硬化癥、IBD、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、移植物抗宿主反應(yīng)等患者組織樣本和血清中，可溶性CD30或CD30L明顯升高，而且同疾病嚴(yán)重性密切相關(guān)。到目前為止，仍然沒(méi)有開(kāi)展CD30或CD30L特異性拮抗劑的臨床研究，但是同CD30特異性抗體結(jié)合的藥物（SGN-35）正計(jì)劃用于GVHD治療。由此，以沉默CD30陽(yáng)性效應(yīng)T細(xì)胞為靶點(diǎn)，應(yīng)該可以抑制GVHD并且可以延長(zhǎng)對(duì)抑制物耐受。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，針對(duì)一些TNFSF和TNFRSF分子為靶點(diǎn)干預(yù)疾病的治療已成為現(xiàn)實(shí)，并且對(duì)于這個(gè)家族另一些分子為靶點(diǎn)的治療大有希望。目前面臨的主要挑戰(zhàn)是無(wú)需脫靶效應(yīng)便可以實(shí)現(xiàn)特異性和有效治療。已獲得批準(zhǔn)的TNF抑制劑在治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和銀屑病或銀屑病關(guān)節(jié)炎有效。然而，已經(jīng)注意到Fc段-受體抑制劑（如依那西普）和抗體抑制劑（如英夫利昔單抗，阿達(dá)木單抗等等）之間的臨床差異。依那西普同時(shí)結(jié)合TNF和LTα，而抗體只識(shí)別TNF。這里，在依那西普與基于抗體的TNF抑制劑臨床療效的差異預(yù)示著LTα未確定的生理學(xué)活性。另外，某些特定的疾?。ɡ?，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎）大約三分之一的患者對(duì)抗TNF治療無(wú)療效，甚至對(duì)于某些疾?。ɡ?，多發(fā)性硬化），TNF抑制劑是禁忌癥。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因仍然是未知的，因而，對(duì)患者發(fā)病基本機(jī)制的深入了解，無(wú)疑是當(dāng)前最重要和急需解決的研究課題。

1.Bodmer JL,Schneider P,Tschopp J.The molecular architecture of the TNF superfamily[J].Trends Biochem.Sci.，2002，27:19-26.

2.Locksley RM,Killeen N,Lenardo MJ.The TNF&TNF receptor superfamilies:integrating mammalian biology[J]. Cell，2001，104:487-501.

3.Croft M.Co-stimulatory members of the TNFR family: keys to effective T-cell immunity[J].Nature Rev.Immunol，2003，3:609-620.

4.Ware CF.Network communications:lymphotoxins, LIGHT,and TNF[J].Annu.Rev.Immunol，2005，23: 787-819.

5.Croft M.The role of TNF superfamily members in T-cell function and diseases[J].Nature Rev.Immunol，2009，9: 271-285.

6.Steinberg MW,Cheung TC,Ware CF.The signaling networks of the herpesvirus entry mediator（TNFRSF14）in immune regulation[J].Immunol Rev，2011，244:169-187.

7.Croft M.TNF superfamily in inflammatory disease:translating basic insights[J].Trends Immunol，2012，33:144-152.

8.Mackay F,Schneider P.Cracking the BAFF code[J].Nature Rev Immunol，2009，9:491-502.

9.Stohl W,Hilbert DM.The discovery and development of belimumab:the anti-BLyS-lupus connection[J].Nature Biotech，2012，30:69-77.

10.Treml JF,Hao Y,Stadanlick JE,et al.The BLyS family: toward a molecular understanding of B cell homeostasis[J]. Cell Biochem Biophys，2009，53:1-16.

11.Benson MJ.Cutting edge:the dependence of plasma cells and independence of memory B cells on BAFF and APRIL[J].J Immunol，2008，180:3655-3659.

12.Furie R.A phase III,randomized,placebo-controlled study of belimumab,a monoclonal antibody that inhibits B lymphocyte stimulator,in patients with systemic lupus erythematosus[J].Arthritis Rheum，2011，63:3918-3930.

13.Navarra SV Efficacy and safety of belimumab in patients with active systemic lupus erythematosus:a randomised, placebo-controlled,phase 3 trial[J].Lancet.2011，377: 721-731.

14.Dall’Era M.Reduced B lymphocyte and immunoglobulin levels after atacicept treatment in patients with systemic lupus erythematosus:results of a multicenter,phase Ib,double-blind,placebo-controlled,dose-escalating trial[J]. Arthritis Rheum，2007，56:4142-4150.

15.Munafo A,Priestley A,Nestorov I.Safety pharmacokinetics and pharmacodynamics of atacicept in healthy volunteers[J].Eur JClin.Pharmacol，2007，63:647-656.

16.Peters AL Stunz LL,Bishop GA.CD40 and autoimmunity:the dark side of a great activator[J].Semin.Immunol，2009，21:293-300.

17.Law CL,Grewal IS.Therapeutic interventions targeting CD40L（CD154）and CD40:the opportunities and challenges[J].Adv Exp Med Biol，2009，647:8-36.

18.Croft M.Control of immunity by the TNFR-related molecule OX40（CD134）[J].Annu Rev Immunol，2010，28:57-78.

19.Salek-Ardakani S,et al.OX40（CD134）controls memory T helper 2 cells that drive lung inflammation[J].J Exp Med，2003，198:315-324.

20.Ezzat MH,Imam SS,Shaheen KY，et al.Serum OX40 ligand levels in asthmatic children:a potential biomarker of severity and persistence[J].Allergy Asthma Proc，2011，32: 313-318.

60.Lei W,et al.SOX40L:an important inflammatory mediator in adult bronchial asthma[J].Ann Acad Med Singap，2012，41:200-204.

21.Oflazoglu E,Grewal IS,Gerber H.Targeting CD30/ CD30L in oncology and autoimmune and inflammatory diseases[J].Adv Exp Med Biol，2009，647:174-185.

（2014-07-07收稿）

R730.5

A

10.3969/j.issn.1000-2669.2015.03.028

楊鵬（1976-），男，博士，副教授。E-mail:yangpeng1976@126.com