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技術文章 / article
IL2細胞篩選模型
原載自：m.huanhen.cn[技術資料頻道] 2023-06-08 瀏覽次數：1079
Background
白介素-2（IL-2）是一種由抗原刺激誘導的T細胞生長因子，也是一種多效性細胞因子，在免疫反應中發揮關鍵性的作用。作為一種細胞毒性T細胞和NK細胞的強效誘導劑，IL-2是最早被獲批用于治療轉移性黑色素瘤和腎細胞癌癥的免疫治療藥物之一。不幸的是，IL-2免疫療法由于其體內半衰期短和治療劑量下的嚴重毒性，因此獲批以后并未得到廣泛應用。此外，IL-2還會通過與IL-2受體α（IL-2Ra）結合誘導調節性T細胞（Tregs）增殖，這是由于IL-2Ra會優先在Tregs上表達，而Treg細胞的耗竭已被證明可以增強IL-2誘導的抗腫瘤免疫，這表明Treg可能是IL-2介導的CTL擴增的主要障礙。
IL2介紹
IL-2通過與各種類型的IL-2受體結合而發揮刺激和調節功能，包括單體、二聚體和三聚體IL-2受體。某些T細胞，如Tregs，表達由CD25（IL-2Ra）、CD122（IL-2Rb）和CD132（常見的細胞因子受體γ鏈）亞基組成的高親和力異源三聚體受體。
相反，初始CD8 T細胞、CD4/CD8記憶性T細胞和NK細胞表達親和力較低的二聚體受體，該受體缺乏CD25亞基。不同類型的IL-2受體與IL-2之間的親和力存在明顯的差異，當CD25（IL-2Ra）、CD122（IL-2Rb）和CD132（常見的細胞因子受體γ鏈）形成完整的異源三聚體受體時其結合IL2的親和力最高，而CD122（IL-2Rb）和CD132（常見的細胞因子受體γ鏈）形成的二聚體受體，其親和則次之，大約只有三聚體的百分之一，而IL-2受體α亞基（IL-2RA）單獨存在時，其親和力低，并且單獨的IL-2RA并不傳導胞內信號，其中下游信號通路激活必需依賴β/γ亞基，α亞基的主要作用是促進IL-2結合。(如下圖所示)
正是由于IL-2與其不同類型受體親和力之間的差異，導致其在腫瘤治療中存在兩面性的作用，一方面IL-2可以通過結合βγ二亞基受體，激活效應T細胞來達到殺傷腫瘤細胞的作用；另一方面IL-2也可以通過結合αβγ的三亞基受體，從而結合并激活其他的非效應T細胞，如調節性T細胞等，這種結合是導致其對正常細胞產生毒副作用以及不利于抗腫瘤的免疫抑制效應的主要原因。
為了降低毒性和防止Treg細胞的靶向效應，一直以來人們都嘗試用各種方法改造IL-2, 絕大多數公司的思路都是降低IL-2與IL-2Rα的結合能力，以期降低其對非效應T細胞的激活。盡管思路類似，但所采取的技術路線則層出不窮：
例如通過在IL-2分子上添加多個聚乙二醇（PEG）分子修飾封閉其活性，這種修飾的IL-2在給患者注射后，在體內PEG分子會逐漸脫落，形成有活性的2-PEG和1-PEG IL-2分子，并且PEG的位置恰好能阻斷受體的α鏈，使該藥物特異性結合β鏈，實現T細胞和NK細胞增殖的同時，不會干擾Tregs。同時，PEG的修飾還有利于增加IL-2的半衰期，使其在體內更長效，這種策略的典型代表是Nectar的NKTR-214以及賽諾菲的THOR-707這兩款藥物。
志道生物開發的LTC002，則通過在IL-2內部引入額外的二硫鍵，使IL-2從結構上更的穩定同時，還能形成屏障，使IL-2分子以盡可能小的改變達到破壞與α受體的結合平面，使突變分子無法與α受體結合，但是可以與β和γ受體亞基結合。
而Alkermes研發的一款藥物Nemvaleukin則采取將IL-2分子的C端融合了IL2Rα亞基的胞外區的策略，通過融合的IL-2Rα亞基胞外區與IL-2之間的結合，來達到阻斷其與高親和力的IL-2Rαβγ亞基結合，同時不影響與IL-2Rβγ亞基結合的目的，從而選擇性的激活效應T細胞。
另一種被嘗試的策略則是將引入特定突變的IL-2并與識別腫瘤特異性抗原的抗體融合，通過識別腫瘤特異性抗原的抗體將IL-2突變體定位到腫瘤部位，偏向性的結合腫瘤微環境中T細胞表面IL-2Rβγ二聚體，從而激活微環境中的抗腫瘤免疫效果，羅氏開發的RO6874281以及RG7813都是這種策略的產物。
除了將IL-2特異性的定位到腫瘤部位，也可以嘗試將IL-2特異性的靶向到特定的免疫細胞，如羅氏開發的RG6279(RO7284755)是一款PD1抗體融合的IL-2突變體，它利用PD-1特異性的靶向T細胞，阻斷PD-1介導的免疫抑制的同時偏向性的激活T細胞，進行腫瘤的殺傷；而Asher Biotherapeutics開發的AB248則是一款靶向激活CD8陽性T細胞的IL-2藥物，它的一部分能夠與細胞表面的IL-2受體相結合，而另一部分與CD8陽性T細胞表面表達的特異性生物標志物結合，只有當這兩部分同時與細胞上的兩種不同分子相結合時，才能夠起到激活細胞的效果。
而隨著近年來生物信息學和AI技術的飛速發展，人們也嘗試用計算機設計的方式來設計偏向性的IL-2藥物，2022年5月Biolojic Design公司宣布該公司開發的AU-007啟動臨床研究，這是一款IL-2抗體，也是一款進入臨床的來自計算機設計的創新抗體藥，這款通過通過計算機設計和體外進化最終得到特定的IL-2抗體可以阻斷IL-2與CD25（即α亞基）的相互作用，從而使內源性IL-2選擇性的誘導效應T細胞激活，而不影響其它非效應T細胞。
IL2細胞篩選模型
為了幫助各種改造的偏向性的IL-2藥物的開發，我們分別開發了IL-2受體αβγ的三亞基以及βγ的二亞基報告基因細胞篩選模型，經測試，具有天然序列的IL-2在這兩種不同受體類型的報告基因模型上均可測出活性，并且可以很好的區分不同受體間的親和力高低（活性差異接近100倍，EC50值：0.16 vs 9.56 nM), 符合真實體內生理狀態下IL-2 與不同受體間的親和力預期差異，表明該細胞模型適合用于IL-2藥物的活性以及不同受體間選擇性的測定。
hIL2/IL15 Dual Effector(hCD122/hCD132) Reporter Cell CBP74170
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
Figure 3. Dose Response of Recombinant Human IL2/IL15 in hIL2/IL15 Dual Effector(hCD25/hCD122/hCD132)Reporter Cells (C26).
