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IL2细胞筛选模型

原载自:www.co-bioer.com[技术资料频道]  2023-06-08  浏览次数:574

 

Background

 

白介素-2(IL-2)是一种由抗原刺激诱导的T细胞生长因子,也是一种多效性细胞因子,在免疫反应中发挥关键性的作用。作为一种细胞毒性T细胞和NK细胞的强效诱导剂,IL-2是最早被获批用于治疗转移性黑色素瘤和肾细胞癌症的免疫治疗药物之一。不幸的是,IL-2免疫疗法由于其体内半衰期短和治疗剂量下的严重毒性,因此获批以后并未得到广泛应用。此外,IL-2还会通过与IL-2受体α(IL-2Ra)结合诱导调节性T细胞(Tregs)增殖,这是由于IL-2Ra会优先在Tregs上表达,而Treg细胞的耗竭已被证明可以增强IL-2诱导的抗肿瘤免疫,这表明Treg可能是IL-2介导的CTL扩增的主要障碍。

 
 

IL2介绍

 

 

IL-2通过与各种类型的IL-2受体结合而发挥刺激和调节功能,包括单体、二聚体和三聚体IL-2受体。某些T细胞,如Tregs,表达由CD25(IL-2Ra)、CD122(IL-2Rb)和CD132(常见的细胞因子受体γ链)亚基组成的高亲和力异源三聚体受体。

 

相反,初始CD8 T细胞、CD4/CD8记忆性T细胞和NK细胞表达亲和力较低的二聚体受体,该受体缺乏CD25亚基。不同类型的IL-2受体与IL-2之间的亲和力存在明显的差异,当CD25(IL-2Ra)、CD122(IL-2Rb)和CD132(常见的细胞因子受体γ链)形成完整的异源三聚体受体时其结合IL2的亲和力最高,而CD122(IL-2Rb)和CD132(常见的细胞因子受体γ链)形成的二聚体受体,其亲和则次之,大约只有三聚体的百分之一,而IL-2受体α亚基(IL-2RA)单独存在时,其亲和力低,并且单独的IL-2RA并不传导胞内信号,其中下游信号通路激活必需依赖β/γ亚基,α亚基的主要作用是促进IL-2结合。(如下图所示)

 

图片2新.jpg

 

正是由于IL-2与其不同类型受体亲和力之间的差异,导致其在肿瘤治疗中存在两面性的作用,一方面IL-2可以通过结合βγ二亚基受体,激活效应T细胞来达到杀伤肿瘤细胞的作用;另一方面IL-2也可以通过结合αβγ的三亚基受体,从而结合并激活其他的非效应T细胞如调节性T细胞等,这种结合是导致其对正常细胞产生毒副作用以及不利于抗肿瘤的免疫抑制效应的主要原因。

 

 


 

为了降低毒性和防止Treg细胞的靶向效应,一直以来人们都尝试用各种方法改造IL-2, 绝大多数公司的思路都是降低IL-2与IL-2Rα的结合能力,以期降低其对非效应T细胞的激活。尽管思路类似,但所采取的技术路线则层出不穷:

 

 

例如通过在IL-2分子上添加多个聚乙二醇(PEG)分子修饰封闭其活性,这种修饰的IL-2在给患者注射后,在体内PEG分子会逐渐脱落,形成有活性的2-PEG和1-PEG IL-2分子,并且PEG的位置恰好能阻断受体的α链,使该药物特异性结合β链,实现T细胞和NK细胞增殖的同时,不会干扰Tregs。同时,PEG的修饰还有利于增加IL-2的半衰期,使其在体内更长效,这种策略的典型代表是Nectar的NKTR-214以及赛诺菲的THOR-707这两款药物。

 

志道生物开发的LTC002,则通过在IL-2内部引入额外的二硫键,使IL-2从结构上更的稳定同时,还能形成屏障,使IL-2分子以尽可能小的改变达到破坏与α受体的结合平面,使突变分子无法与α受体结合,但是可以与β和γ受体亚基结合。

 

而Alkermes研发的一款药物Nemvaleukin则采取将IL-2分子的C端融合了IL2Rα亚基的胞外区的策略,通过融合的IL-2Rα亚基胞外区与IL-2之间的结合,来达到阻断其与高亲和力的IL-2Rαβγ亚基结合,同时不影响与IL-2Rβγ亚基结合的目的,从而选择性的激活效应T细胞。

 

另一种被尝试的策略则是将引入特定突变的IL-2并与识别肿瘤特异性抗原的抗体融合,通过识别肿瘤特异性抗原的抗体将IL-2突变体定位到肿瘤部位,偏向性的结合肿瘤微环境中T细胞表面IL-2Rβγ二聚体,从而激活微环境中的抗肿瘤免疫效果,罗氏开发的RO6874281以及RG7813都是这种策略的产物。

 

除了将IL-2特异性的定位到肿瘤部位,也可以尝试将IL-2特异性的靶向到特定的免疫细胞,如罗氏开发的RG6279(RO7284755)是一款PD1抗体融合的IL-2突变体,它利用PD-1特异性的靶向T细胞,阻断PD-1介导的免疫抑制的同时偏向性的激活T细胞,进行肿瘤的杀伤;而Asher Biotherapeutics开发的AB248则是一款靶向激活CD8阳性T细胞的IL-2药物,它的一部分能够与细胞表面的IL-2受体相结合,而另一部分与CD8阳性T细胞表面表达的特异性生物标志物结合,只有当这两部分同时与细胞上的两种不同分子相结合时,才能够起到激活细胞的效果。

 

而随着近年来生物信息学和AI技术的飞速发展,人们也尝试用计算机设计的方式来设计偏向性的IL-2药物,2022年5月Biolojic Design公司宣布该公司开发的AU-007启动临床研究,这是一款IL-2抗体,也是一款进入临床的来自计算机设计的创新抗体药,这款通过通过计算机设计和体外进化最终得到特定的IL-2抗体可以阻断IL-2与CD25(即α亚基)的相互作用,从而使内源性IL-2选择性的诱导效应T细胞激活,而不影响其它非效应T细胞。

 

IL2细胞筛选模型

 

为了帮助各种改造的偏向性的IL-2药物的开发,我们分别开发了IL-2受体αβγ的三亚基以及βγ的亚基报告基因细胞筛选模型,经测试,具有天然序列的IL-2在这两种不同受体类型的报告基因模型上均可测出活性,并且可以很好的区分不同受体间的亲和力高低(活性差异接近100倍,EC50值:0.16 vs 9.56 nM), 符合真实体内生理状态下IL-2 与不同受体间的亲和力预期差异,表明该细胞模型适合用于IL-2药物的活性以及不同受体间选择性的测定。

 

hIL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cell CBP74170 

 

CBP74170.jpg

 

Figure 2. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hlL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cells (C9).

 

CBP74192 hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132) Reporter Cell

 

CBP74192-3.jpg

Figure 3. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132)Reporter Cells (C26).

 

 

 

 

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