肿瘤坏死因子及其受体超家族的临床靶点

杨鹏综述，李卓娅审校

综述

肿瘤坏死因子及其受体超家族的临床靶点

杨鹏综述，李卓娅1审校

（贵州省骨科医院，贵州贵阳550007；1华中科技大学免疫学系）

肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）抑制剂是最成功的生物制剂药物。它的临床疗效在减轻一些自身免疫性疾病相关的炎症中已经得到充分证明。由此，同TNF超家族结构相关的细胞因子治疗潜力备受关注。这些肿瘤坏死因子相关的细胞因子或它们的同源受体正处于临床前或临床开发作为调节炎性疾病、癌症以及其它适应症可能的靶点。在这篇综述中，我们重点阐述当前用于免疫相关性疾病临床试验的生物制剂，分析它们的疗效、存在的问题以及扩大这个超家族分子调节活性的治疗潜力。

1 TNF及其受体超家族组成

肿瘤坏死因子超家族（tumor necrosis factor superfamily, TNFSF）是由19个结构上相关蛋白（配体）组成，这些蛋白结合一个或多个TNF受体超家族（TNFRSF）分子[1-2]。这些超家族成员能启动多项生理功能，并为调节人体免疫系统、神经系统、骨骼和外胚层器官的发育和稳态提供关键通信系统[1]。该配体膜锚定或群集其同源细胞表面受体启动信号转导的可溶性三聚体。TNFSF分子可以促进存活或炎症信号或诱导细胞死亡，例如，FAS配体（FasL）和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）。TNF驱动免疫细胞炎症活性包括T，B淋巴细胞，以及在非免疫组织驻留的成纤维细胞和上皮细胞；NGF调节神经元生长和感知疼痛。LT（该LTαβ复合体）的膜表达形式对淋巴结发育和维护至关重要，而头发，牙齿和汗腺的正常发育需要EDA；NF-κB配体（RANKL）受体活化在促进骨代谢中发挥重要作用。BAFF，OX40L，CD40L和TNFSF14调控免疫系统众多细胞活化，包括T和B淋巴细胞，而FasL和TRAIL促进多种细胞类型的凋亡，以平息过度活化。

2 TNFSF功能和作用

TNFSF配体和受体独特的结构特点同细胞生长,存活或死亡密切相关。尽管一些分子可以激活炎症和细胞死亡途径,但这种复杂的调节取决于靶细胞类型和外在刺激。配体受体相互作用可能是单价和多价。例如,OX40及其配体（OX40L）形成一对单型的配体受体,而TNF，LTα，LTβ和LIGHT呈现多价交互,并形成一个复杂的网络互联通路[3-7]。TNFSF配体的膜位置限制信号的细胞直接接触,然而,许多蛋白质分子也可以以可溶性形式释放在远处发挥作用。TNFSF成员显示诱导或组成型表达模式,取决于它们对特定细胞类型的调节。例如,当巨噬细胞识别病原体后,可以很快诱导TNF表达，说明它在炎症反应早期发挥作用；然而LTβ在B细胞中属于组成性表达,反映它在淋巴组织内稳态中发挥作用。

许多分子是由免疫细胞分泌产生,这意味着这些分子在自身免疫、炎性疾病以及癌症中发挥重要作用。然而,它们的功能并不局限于免疫细胞,例如神经生长因子和神经生长因子受体之间的相互作用可以调节痛觉敏感性；RANKL和RANK之间的交互作用控制骨代谢。编码与免疫功能相关的TNFSF基因位于主要组织相容性复合染色体及其同源区域[2]。而且,同免疫功能相关的几个TNFRSF与染色体12 p13及其同源基因联系密切,这提示功能活性相似和/或协同调节。此外,许多TNFSF和TNFRSF基因已经被发现显示与人类疾病密切相关的高度多态性,这意味着以这些分子为靶点进行干预可以有效的治疗一些与健康有关的疾病。

3 以TNFSF为靶点治疗策略及常规生物制剂

在1992年，随着一种TNF抑制剂第一次临床实验后,以TNFSF或TNFRSF分子为靶点几种类型的生物制剂一直在临床进行测试。包括鼠源性的、嵌合的、人源的和完全人源化单克隆抗体以及TNFRSF胞外结构域Fc端融合蛋白。同TNF,或TNF和LTα结合的几种类型生物制剂在美国已经被批准使用。嵌合抗体英夫利昔单抗是第一个直接针对TNF定向药物，于1998年8月被批准使用。其次是TNFR2 Fc融合蛋白依那西普，也在1998年11月被批准使用。第一个完全人源化抗体阿达木单抗于2002年12月被批准。赛妥珠单抗，PEG化Fab片段于2008年4月批准使用；另一个完全人源化抗体，戈利木单抗于2009年4月批准使用。这些生物制剂中和TNF作用均能发挥理想效果，但是不同抑制剂分子结构最终显示它们特有的作用机制。

完整的二价抗体和受体Fc融合蛋白都包含一个Fc结构域,这些抗体具有较强的细胞毒性活性包括抗体依赖的细胞毒活性（ADCC），激活补体和Fc受体。通常认为Fc结构域对TNF抑制剂具有协同功效。然而,随后发现服用依那西普具有弱细胞毒性；聚乙二醇化人抗TNF-α抗体属于单价、缺乏Fc结构域与包含Fc端结构域抑制剂显示相同临床疗效，而细胞毒性的作用变得不那么清晰。在某些情况下，并不需要一定排除Fc端结构域的有效性，但它确实表明TNF原有的作用机制是阻断配体和受体结合。

4 在炎症性疾病TNFSF靶点

4.1 BAFFR,TACI,BCMA–BAFF

BAFF和它的受体BAFFR，TICI以及BCMA控制着原始B细胞和自身反应性B细胞分化[8-9]，由此，出现以BAFF作为原始靶点治疗B细胞驱动的炎性疾病。过表达BAFF的转基因鼠可以出现系统性红斑狼疮症状，并具有类风湿性关节炎和修格兰氏症的特征。相比之下，BAFF的基因缺陷鼠类风湿关节炎模型，用TACI或BAFFR-Ig治疗又可以缓解疾病症状。TACI-Ig可以阻断BAFF及TNFSF13同TACI与BCMA的结合。BAFFR-Ig仅仅只能阻断BAFF。在系统性红斑狼疮，类风湿性关节炎，多发性硬化症和修格兰氏症患者的病变部位及其血清样本BAFF水平显著升高。尽管认为TACI和BCMA可以调节生发中心B细胞和浆细胞存活，但是BAFFR、TACI或BCMA任何一个基因缺陷鼠研究显示BAFFR是控制BAFF介导的外周血多数原始细胞存活最原始受体[10-11]。

基于这些数据，BAFF拮抗剂经历了临床开发，针对BAFF的特异性抗体贝利木单抗于2011年在美国、欧洲及加拿大被批准用于治疗系统性红斑狼疮[9]。然而，只有循环抗核抗体异常为标志的B细胞功能障碍病人对药物有反应，甚至在III期临床试验中这一人群40%～60%个体并没有显著的效果[12-13]。BAFF的表达可以反映B细胞功能障碍，以它为生物标记来选择患者作为治疗对象是必需的，并且同其它炎症因子为靶点生物制剂联合应用可以增加BAFF拮抗剂治疗效果。其它抗体在SLE的临床试验中已经得到验证，包括以BAFF为靶点的抗体和阻断BAFF和APRIL TACI–Ig二聚体融合蛋白[14-15]。

4.2 CD40–CD40L

CD40主要是调节树突状细胞、巨噬细胞和B细胞的活化刺激受体，CD40信号可以促进这些细胞存活，还可以诱导巨噬细胞和树突状细胞分泌炎症因子[16-17]。CD40还可以参与上调抗原提呈和T细胞刺激分子的表达包括TNF家族配体例如OX40L和4-1BBL。此外，CD40促进免疫球蛋白类别转换及调节生发中心反应。因此，CD40可直接影响依赖于B细胞活性，抗体的产生以及依赖于T细胞介导的免疫活化疾病表型。CD40组成性表达于B细胞，树突状细胞和巨噬细胞，因此可能不是一个有用的生物标志。然而可以诱导T细胞以及上皮细胞CD40L表达，并且在SLE患者，修格兰氏综合征，炎性肠病，急性冠状动脉疾病，类风湿性关节炎，多发性硬化症和其它适应症病人血清可溶性CD40L水平和炎症组织CD40L表达是上调的[17]。

4.3 OX40–OX40L

OX40是一类表达在活化的T细胞、NK细胞及NKT细胞刺表面的激受体。通过OX40或OX40L基因缺陷鼠或OX40L阻断研究显示，这些分子在促进自身免疫或结肠炎、GVHD、糖尿病、多发性硬化及类风湿关节炎等疾病发展中发挥着重要作用[18]。临床数据提示哮喘作为一个主要症状，一种中和OX40L完全人源化抗体已经在轻度过敏性哮喘二期临床实验测试[19]。遗憾的是，未能满足主要终点实验，可能是由于实验的长短和选择的测试病人疾病分期所致。最近有关哮喘患者研究显示，在急性哮喘发作时血清中可溶性OX40L升高，特别是某些特别严重的反应的患者，大幅提升[20]。这些结果提示，为了提高疗效，对OX40L中和需要同活动性哮喘发作一致，并且治疗对象主要针对中度至重度哮喘患者，而不是轻度过敏性哮喘。

4.4 CD30-CD30L

CD30是表达在活化的T细胞和促炎免疫细胞重要刺激受体。CD30/CD30L敲出或中和后，鼠的糖尿病，哮喘，结肠炎和移植物抗宿主反应减轻[21]。CD30和OX40在驱动免疫应答中有较强的协同作用。在全身性硬化症、IBD、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、移植物抗宿主反应等患者组织样本和血清中，可溶性CD30或CD30L明显升高，而且同疾病严重性密切相关。到目前为止，仍然没有开展CD30或CD30L特异性拮抗剂的临床研究，但是同CD30特异性抗体结合的药物（SGN-35）正计划用于GVHD治疗。由此，以沉默CD30阳性效应T细胞为靶点，应该可以抑制GVHD并且可以延长对抑制物耐受。

5 结语

总之，针对一些TNFSF和TNFRSF分子为靶点干预疾病的治疗已成为现实，并且对于这个家族另一些分子为靶点的治疗大有希望。目前面临的主要挑战是无需脱靶效应便可以实现特异性和有效治疗。已获得批准的TNF抑制剂在治疗类风湿关节炎和银屑病或银屑病关节炎有效。然而，已经注意到Fc段-受体抑制剂（如依那西普）和抗体抑制剂（如英夫利昔单抗，阿达木单抗等等）之间的临床差异。依那西普同时结合TNF和LTα，而抗体只识别TNF。这里，在依那西普与基于抗体的TNF抑制剂临床疗效的差异预示着LTα未确定的生理学活性。另外，某些特定的疾病（例如，类风湿性关节炎）大约三分之一的患者对抗TNF治疗无疗效，甚至对于某些疾病（例如，多发性硬化），TNF抑制剂是禁忌症。出现这一现象的原因仍然是未知的，因而，对患者发病基本机制的深入了解，无疑是当前最重要和急需解决的研究课题。

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

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