前言

免疫检查点抑制剂(immune checkpoint blocker, ICB)通过移除免疫细胞功能的“刹车“而发挥其药效。在它们作为单独用药的疗效得到证明之后，PD-1/PD-L1抗体联合CLTA-4(cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4)抗体，化疗以及抗血管新生疗法的疗法取得了前所未有的疗效并且对于不同的肿瘤类型都有持久的响应。尽管如此，使用免疫检查点抑制剂的主要缺陷在于抗药性以及免疫相关的毒性。针对这个问题，科学家致力于发展使用直接刺激增强免疫系统的新型疗法来增加癌症的治疗效果。共刺激分子OX40就是属于这一类型的下一代热门靶点。  

作者 |  Will@Sg

OX40以及OX40配体(OX40L)的分子结构

OX40 (又叫做CD134, ACT35，TNFRSF4)首先于1987年在激活的老鼠CD4 T细胞上的抗体发现。OX40是一个由249个氨基酸组成的一型跨膜蛋白，其中49个氨基酸在细胞质内，186个氨基酸在胞外区域。 刚开始，OX40被发现同NGFR(nerve growth factor receptor, 神经生长因子受体)以及CD40有较高的同源性。随着有更多有序列以及结构相似性的蛋白被发现，OX40被归类为TNFR家族。OX40基因和其它几个TNFR家族的分子(TNFR2, 4-1BB, HVEM, CD30, GITR, DR3)成簇的排列在人的一号染色体上。OX40蛋白有三个完整的以及一个残缺的丝氨酸富集域(CRD)，而这个结构正是TNFR家族的特征。
图1. OX40结构展示，包含3个完整的CRD，一个残缺的CRD OX40配体(OX40L，又叫做gp34, CD252, TNFSF4)是一种2型糖蛋白。它有23个氨基酸在细胞质内，133个氨基酸在胞外。它最早是在1985年被发现。它表达为三聚体，并且在结构上与序列上与TNF家族的其它分子有一定的同源性。OX40L与TNF家族的其它分子，FasL以及GITRL成簇排列在人的一号染色体上。尽管有许多TNF家族的分子可以和几个不同的分子结合，但是目前的研究表明OX40L只能和OX40这一个分子结合。同样，OX40也发现只能和OX40L这一个分子结合。晶体结构显示二者的结合构型是一分子的OX40L分子与三个OX40分子的单体的复合体。

图2. OX40/OX40L结合构型：一分子的三聚体OX40L与三分子的OX40结合。

OX40免疫激动剂在癌细胞杀伤方面的作用机理

OX40免疫激动的作用机理为加强了免疫反应。该作用机理包含了两层：
1. 激活型T细胞数目的增加以及其效应功能的增加。
2. 调节性T细胞的抑制。
图3. OX40免疫激动剂抗癌作用机理：1. 上调效应T细胞功能。2. 下调调节性T细胞功能。 

作用机理一：效应T细胞(Teff)激活
OX40在T细胞表面的表达量在T细胞受体(T-cell receptor, TCR)被激活时，瞬时上调。它主要表达在CD4+T细胞上，在激活的CD8+T细胞上也有表达，但表达水平较CD4+T细胞低。OX40L的表达量在抗原呈递树状细胞上上调。OX40/OX40L在激活T细胞上的相互作用很大程度增加了效应T细胞的增殖，分化，生存，效应作用，免疫记忆，细胞杀伤作用以及细胞素的产生。OX40刺激的细胞所发挥的主要级联信号通路是通过激活NF-κB基因的激活进而上调了抗细胞凋亡蛋白的表达，达到了促进T细胞增殖的功能。
图4. OX40免疫激动剂激活CD4/CD8T细胞发挥免疫响应 

作用机理二：调节性T(Treg)细胞清除
免疫系统在发挥强大的效应功能去抵御不同病原体的同时，同样也需要精确地发挥其调节作用(regulatory functitons)以确保炎症反应的可控性，防止自免疫反应以及帮助组织的修复。调节性功能的缺失会引发一系列的炎症失调疾病，包括自免疫反应，代谢综合症，过敏等等后果。癌症正是通过参与正常宿主调节过程而逃过了免疫清除。在肿瘤浸润淋巴细胞中(Tumor-infiltrating lymphocytes，TILs)，可以发现有免疫抑制功能的调节性T细胞(Treg)。在肿瘤微环境中，调节性T细胞通过抑制肿瘤杀伤的免疫反应而促进了肿瘤的发展。癌症免疫治疗中，肿瘤内调节性T细胞和效应T细胞(通常是CD8+T细胞)比例的减小被认为是良好免疫应答以及癌症缩小的指征。在肿瘤微环境中的调节性T细胞上，高表达了OX40蛋白。OX40免疫激动剂在这些调节性T细胞的结合可以通过ADCC/ADCP(抗体依赖性的细胞杀伤/吞噬)方式抑制这些细胞的免疫抑制作用。

针对OX40为靶点的免疫激动剂开发情况

公开资料显示，欧美药企(如辉瑞，百时美施贵宝等)和国内药企(如百济神州，信达等)均有涉足这一领域。据不完全统计，全球范围内，已经有十余款OX40抗体迈入临床阶段，研究进展较快的已经进入2期临床。 目前不同公司对OX40/OX40L抗体的优化主要基于两方面：激动剂激活的交联作用(cross-linking)以及OX40靶点/抗体的结合。

交联作用（cross-linking）

共激动剂抗体的激活机制较共抑制抗体复杂，其中交联作用（cross-linking）对于其激动剂活性影响很大。
对于这方面的优化有以下两种策略：
1. 提高抗体Fc端与参与桥连作用FcγRIIb受体的亲和力，但该策略需注意与其他Fcγ受体的亲和力以避免影响ADCC活性等。
2. 不依赖于桥连作用（cross-linking）的抗体。如信达生物的OX40抗体IBI101。

靶点/抗体的结合

对于靶点/抗体结合所设计的优化策略有以下三种：
1. 多价抗体。四价抗体相对二价抗体可以更好的使受体寡聚化，更好的激活OX40。信达生物OX40四价抗体属于这一类。
2. 三聚体天然配体以模拟天然OX40/OX40L的激活效应。三叶草生物构建OX40L三聚体属于这一类型。
3. 多聚体抗体。多聚体抗体可以同时结合12个或10个靶受体，更有效激活靶受体。属于该类型的有Genmab开发的Hexabody（E345R突变，结合靶受体后形成六聚体IgG）和IgM Biosciences的IgM亚型抗体（五聚体）。
4. 非配体竞争性结合。阻断OX40-OX40L结合可能会影响抗体在高剂量时的药效，因为OX40-OX40L的结合对于提高有效的抗癌免疫作用有很重要的作用。非竞争性的抗OX40激动型抗体可以避免这方面的问题。百济神州的在研药物A445属于这一类型。
图5. 目前在研OX40靶点的药物总览。

结语

虽然针对OX40靶点的治疗方案在老鼠实验身上取得了不错的效果数据，从初步的临床数据来看，它以单独用药的形式对于人类的治疗作用只能说是差强人意。作为一个共刺激分子，OX40和其它免疫抑制剂(例如抗PD-1和PD-L1)的联合用药可能是很有潜力的一个治疗策略。

参考文献
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