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TNF和TNFR超家族成员在 自免和癌症治疗中的研究进展 Nature Reviews Drug Discovery 文献分享|纯干货 引言 肿瘤坏死因子( tumor necrosis factor，TNF) 是1975年英格兰科学家 Carswell 等在被细菌内毒素感染或接种过卡介苗的小鼠血清中发现的一种物质，这种物质在体外也可以对多种肿瘤细胞产生毒性作用，能使肿瘤发生出血性坏死的同时又对正常细胞不产生伤害，故将之命名为肿瘤坏死因子。 TNF和TNFR超家族成员在免疫调节中扮演关键角色，它们的功能失调与自身免疫性疾病和癌症这两类疾病的发展密切相关。随着对免疫系统认识的不断深入，靶向TNFSF/TNFRSF的治疗策略成为研究热点，旨在通过调节这些分子的活性来恢复免疫平衡，为疾病治疗提供新途径。本文概述了TNF和TNFR超家族成员在自免和癌症治疗中的研究进展，包括已批准的生物制剂、临床研究中的药物、面临的挑战和机遇等内容。 TNF 和 TNFR 的结构与功能 人类的肿瘤坏死因子超家族（TNFSF）由18个人类基因编码产生20多种蛋白质，包括同源三聚体和异聚体等多种形式，与TNF受体超家族（TNFRSF）的29个受体相互作用，通过复杂的信号传导通路参与调节多种免疫和非免疫细胞的增殖、分化、激活及存活。TNFSF和TNFRSF的失调与多种疾病相关，如炎症、自身免疫性疾病以及癌症。 图1 TNFSF和TNFRSF的结构 TNF TNF是一种多效性细胞因子，以同源三聚体形式存在，具有TNF同源结构域。主要由活化的巨噬细胞、单核细胞和T淋巴细胞产生，其基因编码多种蛋白质形式，包括跨膜型和可溶型，通过与受体结合激活下游信号通路。 TNFR TNFR富含半胱氨酸，形成特定的结构域，其与配体结合后可通过不同机制调节细胞功能。TNFR超家族包含多个成员，如TNFR1和TNFR2等。TNFR1广泛表达于多种细胞类型，参与炎症和细胞凋亡等过程；TNFR2主要表达于免疫细胞，特别是调节性T细胞，在免疫调节中发挥重要作用。 TNF 和 TNFR 的相互作用机制 图2 TNF和TNFR的信号传导 信号传导通路 TNF与TNFR结合后，可通过多种信号传导通路发挥作用。例如，TNFR1通过招募TNFR相关因子（TRAF）adaptors形成复合物，激活下游的NF-κB和MAPK信号通路，促进炎症因子的产生；同时，也可通过死亡结构域（DD）adaptors激活细胞凋亡通路，诱导细胞死亡，释放炎症细胞因子如IL-1β等。TNFR2则主要通过激活NF-κB和PI3K-Akt等信号通路，促进细胞存活、增殖和免疫调节功能。 受体的调节机制 TNFR的活性受到多种因素的调节，包括受体的表达水平、受体的预聚集状态以及与其他分子的相互作用等。例如，TNFR1的预配体组装结构域（PLAD）可限制未结合配体的受体的自发激活，而TNFR2的表达在免疫细胞激活后会上调，增强其对TNF的反应性。 TNF和TNFR在疾病中的作用 图3 FDA 批准的 TNFSF - 基疗法 在正常生理状态下，TNFSF/TNFRSF成员参与免疫监视、免疫自稳和组织修复等过程，对维持机体健康至关重要。然而，当这些分子的表达或功能失调时，可能引发过度的免疫反应，导致炎症和自身免疫性疾病的发生；在癌症中，它们既可以促进抗肿瘤免疫反应，也可能被肿瘤细胞利用来逃避免疫监视或促进肿瘤生长、侵袭和转移。 01 在自身免疫性疾病中的异常调节 TNF和TNFR的异常调节在自身免疫性疾病的发生发展中起着重要作用。例如，在类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病、炎症性肠病（如克罗恩病和溃疡性结肠炎）等中，TNF、BAFF、CD40L等TNFSF/TNFRSF成员的异常表达或过度激活，可导致免疫细胞的异常活化和炎症因子的大量释放，进而破坏自身组织器官，引起疾病症状。因此，抑制这些过度活跃的分子成为治疗自身免疫性疾病的潜在策略。 图4 TNF 抑制剂的结构特点和 FDA 批准历程 02 在癌症免疫治疗的潜力与挑战 TNFRSF成员在癌症中的作用较为复杂。一方面，TNF可通过激活TNFR1诱导肿瘤细胞凋亡，具有一定的抗肿瘤作用；另一方面，TNF也可能促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移，以及诱导肿瘤血管生成。此外，TNFR2在肿瘤微环境中的免疫调节作用也备受关注，其激活可能增强免疫细胞的功能，但也可能被肿瘤细胞利用来逃避免疫监视。 图5 新型 TNFRSF 癌症疗法 TNF和TNFR在自身和炎症中的临床应用 表1 针对自免和炎症的TNFSF或TNFRSF临床研究 已获批药物及应用情况 TNF抑制剂：英夫利西单抗、阿达木单抗等多种 TNF 抑制剂广泛用于类风湿关节炎等疾病，可有效抑制炎症反应，但疗效因患者和疾病而异，且存在增加感染风险等副作用，在部分自身免疫病中疗效有限。 BAFF/APRIL抑制剂：贝利木单抗是首个获批用于治疗系统性红斑狼疮（SLE）的生物制剂，通过抑制BAFF活性发挥作用，对部分患者有效，但疗效在不同患者中存在差异；TACI-Fc 融合蛋白等也在相关疾病治疗中有一定效果。 RANKL抑制剂：地诺单抗可有效治疗骨质疏松症，其在炎症性疾病中的应用也在研究中，如类风湿关节炎、克罗恩病等。 临床研究中的药物及进展 CD40-CD40L：CD40L与CD40的相互作用在自身免疫性疾病中具有重要作用。早期针对CD40L的中和抗体因血栓栓塞风险而终止开发，新一代无Fc区域或突变的抗体构建体正在研究中，部分药物在类风湿关节炎、干燥综合征等疾病的治疗中显示出一定疗效，但总体临床益处尚不明显，可能需联合其他疗法。 OX40-OX40L：OX40L可驱动共刺激信号，其抑制剂在哮喘、溃疡性结肠炎等疾病的治疗中进行了研究。部分药物在中度至重度特应性皮炎治疗中取得了较好效果，但在其他疾病中的疗效尚需进一步探索。 DR3-TL1A：TL1A与DR3的相互作用与炎症相关，针对TL1A的中和抗体在溃疡性结肠炎和克罗恩病的治疗中显示出良好前景，部分药物已进入III期临床试验。 CD30-CD30L：CD30L与CD30的相互作用与多种免疫反应相关，阻断CD30-CD30L相互作用的药物正在研究中，首个针对CD30L的中和抗体已完成I期安全性试验，计划用于溃疡性结肠炎的治疗。 LTβR/HVEM-LIGHT/LTαβ：LIGHT 抑制剂在类风湿关节炎等疾病试验中未达预期，可能与 LIGHT 表达和作用复杂性有关，其在不同细胞中的功能及相关信号通路影响治疗效果和应用前景。 Fn14-TWEAK：TWEAK 抑制剂在类风湿关节炎和 SLE 治疗试验效果不佳，可能与 TWEAK 表达异质性等因素有关，在其他疾病如银屑病和特应性皮炎中可能有潜在治疗价值。 挑战与机遇 伴随诊断：需结合多种数据选择合适疾病适应症和患者，目前多数TNFSF成员相关数据有限，人工智能或有助于改进治疗策略，但基于生物标志物表达的患者选择至关重要。 联合治疗：单一TNFSF相互作用阻断可能不足以有效治疗疾病，联合治疗是未来方向，如靶向多个共刺激分子或不同免疫调节途径，但需考虑药物组合合理性和潜在风险。 临床试验设计：应根据药物作用机制设计更合理临床试验，包括选择合适终点和考虑治疗时间等因素，以提高针对TNFSF蛋白治疗的成功率。 TNF和TNFR在癌症中的临床应用 表2 TNFRSF 在癌症中的临床靶向作用 已获批药物及应用情况 CD30和BCMA靶向药物：布伦妥昔单抗（brentuximab vedotin）是针对CD30的抗体-药物偶联物，用于治疗淋巴瘤；伊沙妥昔单抗（idecabtagene vicleucel）和西达基奥仑赛（ciltacabtagene autoleucel）等CAR-T细胞疗法靶向BCMA，用于治疗多发性骨髓瘤。 临床研究中的药物及进展 4-1BB-4-1BBL：4-1BB激动剂在癌症免疫治疗中具有潜力，但第一代激动剂如乌瑞鲁单抗（urelumab）因毒性问题受到限制，第二代激动剂如AGEN2373、LVGN6051等正在研究中，显示出较好的安全性和耐受性，其疗效和安全性仍需更多临床试验验证。 OX40-OX40L：OX40激动剂在肿瘤免疫治疗中的疗效尚不一致，部分药物在临床试验中显示出一定的抗肿瘤活性，但也存在毒性和疗效有限的问题，目前正在优化药物设计。 CD27-CD70：CD27激动剂抗体如瓦利鲁单抗（varlilumab）在单药治疗中的疗效有限，联合治疗的效果也有待进一步提高，目前正在研究其他CD27激动剂。 GITR-GITRL：GITR激动剂在癌症免疫治疗中的临床试验结果不一，部分药物显示出一定的活性，但毒性和疗效仍需进一步评估，目前正在探索改进的方法。 CD40-CD40L：CD40激动剂如塞利昔单抗（selicrelumab）在联合治疗中显示出一定的潜力，尤其是与化疗或免疫检查点抑制剂联合使用时，其他CD40激动剂也在研究中。 TNFR2-TNF：TNFR2靶向抗体包括激动剂和拮抗剂/耗竭剂，正在早期临床试验中进行研究，其在癌症治疗中的效果仍需进一步观察。 LTβR/HVEM-LIGHT：LIGHT或HVEM激动剂在癌症治疗中的应用面临一些挑战，如受体广泛表达导致的脱靶效应等，目前正在研究提高靶向性的策略。 TRAILR-TRAIL：TRAIL受体激动剂在癌症治疗中的临床试验结果不理想，可能与肿瘤细胞对TRAIL介导的凋亡抵抗等因素有关，第二代激动剂正在研究中，部分药物在联合治疗中显示出一定的潜力。 FAS-FASL：Fas激动剂在癌症治疗中的应用受到限制，而阻断Fas-FasL相互作用可能更有前景，如阿苏纳塞普（asunercept）在胶质母细胞瘤和骨髓增生异常综合征的治疗中显示出一定的效果。 挑战与机遇 优化激动作用：有效激活TNFRSF成员面临挑战，需克服受体聚集和FcR结合等问题，开发更有效激动剂，同时平衡活性与毒性，提高治疗效果。 TNFSF 受体表达：受体在细胞上的表达对免疫治疗成功至关重要，需研究提高受体表达水平的方法，如联合治疗或开发新型药物，以增强免疫细胞对肿瘤的反应。 脱靶活性：防止在健康组织中的毒性是癌症治疗关键问题，需开发更具特异性的药物或联合治疗策略，减少脱靶效应，提高治疗安全性和有效性。 联合治疗：TNFRSF导向的药物试验已与多种标准治疗方法联合进行，但需基于生物学原理选择更合理联合治疗方案，以提高疗效并减少不良反应。 总结 目前已有多种针对TNFSF或TNFRSF成员的生物制剂获批用于自身免疫性疾病和癌症治疗，众多药物正在临床试验中。尽管在靶向这些超家族方面取得了一定进展，但仍面临诸多挑战，如优化药物设计、确定患者亚群、提高治疗效果和减少副作用等。未来需要进一步研究以充分发挥靶向TNFSF/TNFRSF在疾病治疗中的潜力。 关于仁域生物 成都仁域生物成立于2019年1月，是一家专注新抗体分子开发的平台型公司。公司核心团队在抗体发现领域深耕多年，建立了一套高效的基于噬菌体展示技术的全人源抗体和纳米抗体开发平台，以及一个现代化的骆驼和羊驼养殖免疫基地。 截至2024年累计建成了超万亿级全人源scFv抗体库、5000+天然野生骆驼PBMC来源的超万亿级天然骆驼纳米抗体库（VHH），提供14天、100%成功率的优质候选抗体开发服务。能为国内外生物医药公司和科研机构提供更高质量得人源抗体分子和驼源纳米抗体开发服务。 科研专用：万亿级天然抗体库产品 （一步到位，轻松搭建基因工程抗体平台） 2024.10~12月产品限量供应 protocol 获取 / 产品咨询 邮箱｜find@renyubio.com 电话｜19136178673 地址｜成都市经开区科技产业孵化园 参考文献  Croft M, Salek-Ardakani S, Ware CF. Targeting the TNF and TNFR superfamilies in autoimmune disease and cancer. Nat Rev Drug Discov. 2024 Oct 24.  关注我们，持续更新相关内容

摘要：全球超过3亿人饱受哮喘困扰，且发病率逐年增加，作为最常见的慢性疾病之一，哮喘激发机制复杂，异质性强，是一类免疫介导的炎症疾病。随着基于生理、病理等机制深入研究，陆续推出的治疗性小分子和激素药物已实现对大多数患者的控制和治疗，但仍有5%~10%的患者为难控制、难治疗性哮喘，即重度哮喘。近十年来，得益于生物医药的迅猛发展，蛋白、抗体类药物凭借高有效性、高特异性、高安全性成为关键的重度哮喘治疗药物，然而由于生物制剂通常经注射给药，不可无创、快速地递送药物直接入肺迅速吸收起效，故而临床中亟需起效快、便捷、经济、安全的吸入式生物制剂。本综述通过对哮喘发病机制的阐释，概括现行的小分子、激素类和生物类治疗药物，并总结吸入式哮喘生物制剂的研发历程，对其未来前景进行分析，旨在加深对大分子吸入药物研究方向的认知，更新该领域前沿动态，以期为更多吸入式生物制剂的开发提供参考。关键词：哮喘；给药途径；吸入给药；生物制剂_正文_支气管哮喘简称哮喘，以呼吸急促、咳嗽和胸闷等多种症状为特征，与慢性气道炎症，广泛、可逆性呼气性气流阻塞和气道高反应性等症状有关[1]。全球超过3亿人饱受哮喘困扰，且发病率逐年增加。根据全球哮喘指南全球哮喘防治创议（global initiative for asthma，GINA）建议，需对患者采用阶梯式治疗方案，尤其推荐个性化治疗方案。随着生物制剂的发展，抗体类生物制剂已成功应用至哮喘治疗，为中重度哮喘患者带来了更有效、更安全的药物选择，但其注射的给药方式，缓慢的起效速度，频繁的入院用药、高昂的用药成本在很大程度上限制了药物的推广，故而吸入式抗体药物的临床呼声日益高涨。本综述对哮喘机制、现有治疗药物及吸入抗体药物的开发历程进行了调查研究，以期加深对哮喘发病机制及治疗药物的全面认识，同时对吸入式抗体药物的开发必要性、开发难度、研发现状进行汇总更新。1哮喘发病机制哮喘传统上被分为两类，外源性哮喘和内源性哮喘，外源性哮喘又被称为过敏性哮喘，由过敏原引起，主要归因于异常的辅助性T细胞（helper T lymphocyte，Th）2型炎症。内源性哮喘是由多种因素引发的，如阿司匹林、肺部感染、运动、寒冷、压力、肥胖等[2]。根据Th2炎症的状态，哮喘疾病又被分为高Th2和低Th2哮喘[3]。高Th2哮喘的特征是嗜酸性气道炎症，这与血液中嗜酸性粒细胞数目的增加或呼出一氧化氮（fractional exhaled nitric oxide，FeNO）分数升高有关，而低Th2哮喘包括中性粒细胞哮喘和寡粒细胞性哮喘。哮喘的病理机制是复杂的，新研究表明，哮喘的发病机制也可不依赖于非免疫应答/炎症发生，但相关研究有限[4]。2哮喘标志物由于丰富的异质性外源、内源表型特征，哮喘非常适合精准治疗方案，因而非侵入性生物标志物的鉴别将有助于其诊断和治疗。Th2和2型固有淋巴细胞（innate lymphoid cells，ILC2）通路的激活是2型炎症哮喘发生的核心，Th2型细胞因子主要有一系列白介素（interleukin，IL），如IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、IL-31，而ILC2s产生的2型细胞因子主要有IL-5、IL-9和IL-13，上述因子均为哮喘有效标志物。嗜酸性粒（eosinophil，EOS）细胞、免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）E、表达ILC2s的循环趋化因子受体（cyclic chemokine receptor，CCR）10、血浆CCL（CC chemokine ligand）27水平和Fe-NO是哮喘诊断和预后的常见生物标志物。此外，如图1所示，IgE、IgG亚族，血清IgE抑制活性，嗜碱性粒细胞活化，趋化因子和细胞因子，调节性T（regulatory T，Treg）细胞，调节性B（regulatory B，Breg）细胞和树突状细胞等标记物已被推荐作为跟踪过敏原耐受诱导治疗的生物标记物[5]。3哮喘现有小分子、激素治疗药物GINA指南推荐使用药物种类包括糖皮质激素、β2-受体激动剂、胆碱能受体阻断药物、茶碱类药物、白三烯受体拮抗剂和生物靶向制剂[6]。除上述药物外，基于创新机制的新型小分子药物研发处于临床研究不同阶段，如正大天晴的前列腺素D2受体拮抗剂（又称为CRTH2拮抗剂）TQC3564正在中国临床I期研究阶段；针对磷酸二酯酶4（PDE4）抑制剂的NCT04108377正处于临床I期患者招募阶段。此外，基于蛋白激酶抑制剂（NCT00676572）、选择性糖皮质激素受体调节剂（AZD7594）、他汀类药物（NCT02433535）均以控制哮喘为目标并处于临床开发中[7]。新型小分子哮喘治疗药物的有效开发离不开对哮喘机制以及哮喘的不同表型和内型的理解，但从临床效果上看，针对中重度哮喘，生物制剂展现出更加明确的应用前景，因此在另一方向上，生物靶向药物的发展也在高歌猛进，力求在新维度上实现哮喘疾病的控制及治疗。4哮喘现有靶向治疗药物随着病情严重，在以糖皮质激素为基础治疗后仍会出现控制不佳、反复重症发作等情况，此时患者即可被认定是重度患者，高达10%的成人和2.5%的儿童哮喘群体患有重度哮喘，因固定气流受限、病情恶化、常年就医、住院和死亡风险的增加等因素致使生活质量严重下降。因此，在整个哮喘患者谱系中，重症哮喘患者是临床中最迫切的未满足医疗需求群体，目前推荐的有效控制方案是生物制剂添加疗法。目前共6款针对Th2通路的哮喘治疗性单克隆抗体获批，包括靶向IgE的奥马珠单抗（omali-zumab）、靶向IL-5的瑞替珠单抗（reslizumab）、IL-5受体药物贝那利珠单抗（benralizumab）、针对IL-4Rα的度普利尤单抗（dupilumab）以及靶向TSLP的特泽鲁单抗（tezepelumab）。目前针对低Th2型、中性粒细胞为主的重度哮喘发病机制相关分子靶点的试验性药物非常稀缺，因此，针对不同表型基础生物学机制的深入研究将对临床有关重度哮喘治疗方案的开发起到关键性驱动作用[8]。抗体类生物制剂的获批为重度哮喘病人带来了更新、更安全、更有效的治疗方式，表1对Th2通路相关靶点哮喘治疗药物关键信息进行统计，以期对哮喘生物制品有更为系统的理解。上述靶向药物已在临床试验及疾病用药过程中验证了有效性和安全性，多种潜在疾病治疗靶点药物研发正在进展中，包括细胞因子、膜分子和细胞内信号通路，如IL-37、IL-11，基质相互作用分子1（STIM1），CD200R、OX40L和CD30L、HMGB等[9]。5吸入式大分子哮喘治疗药物发展现状5.1 药物通过吸入途径递送的优势吸入给药（肺给药）可快速、无创地输送至呼吸道并传导至肺部，肺内巨大的表面积和广泛的血管分布能使药物快速吸收并发挥治疗效果，其剂量对身体其他部位的暴露量较低，可最大限度地减少全身性不良反应。吸入给药是一种无创的局部和全身给药方式，在治疗多种疾病方面具有巨大的潜力，已应用于包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病、呼吸道病毒感染和糖尿病、囊性纤维化等多种疾病领域[10]。吸入给药作为治疗呼吸系统疾病优选的给药方案，可满足如下几项对给药方式的特殊需求[11]：（1）药物通过系统性给药在肺内很难达到有效富集的药物浓度，生物利用度低，而吸入给药具有肺内高浓度的优势。（2）当以达到肺部有效治疗浓度为目标给药时，药物剂量通常较大并呈现全身性毒性，吸入给药用药量低，规避胃肠降解作用和肝脏首过效应，安全性更好。（3）需要快速起效的肺部疾病治疗药物，吸入给药可快速实现肺部药物沉降，并由于肺部表面积大、血管化丰富、组织通透性好，药物可以快速吸收并起效。（4）在确保肺部疾病治疗药物药效的同时，若对用药成本关注，亦通过吸入给药的方式改进。5.2 吸入制剂的临床应用吸入型产品可分为雾化溶液吸入、干粉吸入和软雾吸入三大种类，吸入制剂被广泛应用于多种呼吸系统疾病领域[11]：如（1）糖皮质激素、β2受体激动剂、毒蕈碱乙酰胆碱受体拮抗剂等激素和小分子类吸入制剂（组合）用于哮喘和慢性阻塞性肺疾病治疗。（2）妥布霉素、氨曲南赖氨酸盐、左氧氟沙星、阿米卡星、多粘菌素、神经氨酸酶抑制剂、利巴韦林、喷他脒等吸入制剂在抗感染领域的应用。（3）吸入重组人脱氧核糖核酸酶在囊性纤维化适应症的治疗应用。（4）吸入甘露醇在气道黏液清除、囊性纤维化及支气管扩张中的应用。（5）吸入前列腺环素发挥血管扩张机制用于肺动脉高压的治疗。（6）吸入肺表面活性剂用于呼吸窘迫综合征的治疗。（7）吸入核酸药物如重组新型冠状疫苗在抗病毒感染领域的开发应用。吸入制剂主要应用在呼吸系统疾病领域，但从口鼻吸入通过呼吸道将药物递送至肺部并交换进入体循环，也为系统性疾病的治疗提供了创新性的方案[11]。在中枢神经系统领域，尼古丁吸入剂（器）已在尼古丁替代疗法中得到成功应用以减轻或摆脱尼古丁依赖。全球首款左旋多巴吸入粉雾剂INBRIJA®已在美国和欧盟获批上市用于帕金森的吸入治疗。糖尿病领域，辉瑞与Mannkind曾先后获批两种吸入胰岛素药物Exu-bera®与Afrezza®，为糖尿病治疗提供了新的治疗选择。5.3 吸入大分子药物在哮喘治疗领域的开发现状抗体具有高特异性、高亲和力和高安全性等优势，已被广泛用于治疗肺部疾病，如肺癌和严重哮喘。目前共有6款针对重度哮喘的单克隆抗体上市，并取得了优异的临床治疗效果。然而，已上市产品均以皮下注射或静脉输注方式递送，其局限性包括侵入性、系统毒性（如细胞因子风暴），需专业医师操作等因素使得大量患者难以院外治疗。因此，吸入给药凭借直接呼吸道给药，无创、局部效应增强、全身暴露最小和易于自我给药等优点，已在多个吸入性单克隆抗体及其衍生物在临床试验中得到治疗潜力的评估[12]，表2汇总了吸入式生物制剂在哮喘领域的简要总结。5.3.1 吸入单克隆抗体/片段诺和诺德及诺华曾在轻度过敏性哮喘患者中开展了奥马珠单抗自我雾化给药疗效研究，虽然33名受试者在分别连续雾化用药2周和8周后血清中均检测到奥马珠单抗，但血清IgE水平无明显变化，变应原诱导的气道反应不受抑制，推测无效的原因是肺组织中覆盖IgE效应细胞的奥马珠单抗浓度不足，无法中和肺部产生的IgE。此外，一名受试者产生了抗奥马珠单抗抗体，这也令人担心吸入单抗可能比注射给药免疫原性更强[13]。2014年，来自比利时的研究团队发表了关于雾化吸入抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）在哮喘小鼠模型（NMRI）中的研究结果[14]，该研究通过聚乙二醇化延长了IL-17A Fab2和IL-13Fab双抗在呼吸道局部停留时间，肺内聚乙二醇化抗体含量在给药后4h达到平台期，而未成功偶联聚乙二醇的抗体则入肺后就开始清除，研究阐释了聚乙二醇化修饰对治疗性蛋白局部递送到肺部后的长效具有显著效果。此后，该团队又相继针对不同分子量聚乙二醇分别对IL-17A Fab和IL-13Fab长效后肺部沉积进行了探索，上述研究主要聚焦肺部药物长效化机制研究，并未对抗体靶点组合的药效及成效性进行深入探索，但初步论证了吸入抗体给药途径的可行性。比利时布鲁塞尔的优时比制药（UCB Pharma）在食蟹猴过敏性哮喘模型中布局了针对雾化吸入IL-13靶点Fab抗体CDP7766的研究，该研究发现通过振动网筛雾化器产生的气溶胶仍保持优异的分子活性及纯度，没有明显的降解和聚体产生，并且在动物模型中表现出良好的耐受性，未观察到局部刺激相关的不良反应，并显著抑制了肺泡灌洗液中过敏原诱导的细胞因子和趋化因子的上调，临床上可快速持久地抑制FeNO，健康和哮喘受试者均表现出良好的耐受性（NCT02473939），证明了吸入性抗IL-13抗体片段药物治疗过敏性哮喘的潜力[15]。Faghihi等通过喷雾干燥将肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα，TNFα）单克隆抗体Infliximab开发成干燥粉剂，用于局部炎症性哮喘治疗，探讨通过吸入给药途径抑制肺部分泌TNFα的可行性，但其粉剂分子与TNFα结合降低了21%，在卵清蛋白刺激小鼠哮喘模型中表现出的TNFα分子抑制活性相对于单抗降低了2个数量级，虽然抗体干粉开发成功与否主要取决于喷雾干燥条件、配方成分及抗体雾化稳定性，但该研究初步提示了单克隆抗体并不合适用于吸入制剂开发[16]。CSJ117是诺华布局的一款针对TSLP靶点的Fab拮抗剂（Ecleralimab），CSJ117采用粉雾剂药物开发方式用以治疗成人轻度特应性哮喘，在其I期临床研究（NCT03138811）中，CSJ117耐受性良好，并减轻过敏原激发后的支气管收缩[17]。2020年诺华启动了一项II期试验，目的是研究CSJ117治疗未得到控制的重度哮喘的药效和安全性研究（NCT04410523），II期临床研究已完成，但暂未数据揭盲，并且由于诺华产业战略调整，该项目暂停了后续开发，正在积极寻求合作转让。安进及阿斯利康在携手成功推出TSLP单克隆抗体Tez-epelumab商业化上市后，快速对上市药物分子进行工程化改造将单克隆抗体皮下注射液开发成为Fab干粉吸入剂型，项目代码为AMG104/AZD8630，该项目已于2022年启动临床I期研究，以评估安全性、耐受性和药代动力学（NCT05110976）。5.3.2 吸入纳米抗体除了单克隆抗体及抗体片段外，诸如Nanobodies®、Anticalin®、Affibody®等新型蛋白骨架类型在基于蛋白质的吸入治疗领域引起了轰动。与全长单克隆抗体相比，新型蛋白骨架体积较小、结构简单，更容易结合隐蔽结合位点、组织渗透面积更大、药物聚集更方便、热稳定性更强[18]。纳米抗体是由驼科动物体内重链抗体（95kDa）可变区扩增而来的单域抗体，又称为VHH抗体（variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody，VHH），从属于基因工程抗体范畴。纳米抗体晶体尺寸直径2.5nm，长4nm，是目前可与抗原结合的最小片段。2018年，首创的Nano-body®caplacizumab（Cablivi®）获得欧洲药品管理局的首个上市许可，用于治疗获得性血栓性血小板减少性紫癜，虽然caplacizumab是肠外用药，但吸入型Nanobody®平台及产品一直在临床开发中。吸入型抗合胞病毒纳米抗体药物ALX-0171的安全性和耐受性已在一项首次婴儿I/IIa期临床试验中得到证实，并观察到抗病毒活性[19]。尽管IIb期剂量范围研究已经完成（NCT02979431），但在下呼吸道感染和炎症发生的基础上，继续雾化ALX-0171并不能改善临床治疗结果，所以该项目未达预期而被搁置研究，但该研究表明ALX-0171在早期的使用干预可产生重要的临床抗病毒作用。随着新冠疫情爆发，许多纳米抗体也被开发成吸入制剂以对抗SARS-CoV-2感染，如洛启生物的Nb11-59表现出强效的体外真病毒中和活性[20]。在哮喘类领域，目前有两款来自洛启生物的纳米抗体吸入产品处于中国临床I期开发阶段，洛启生物靶向IL-4Rα的LQ036产品适应症为嗜酸性粒细胞哮喘，LQ043H靶向TSLP，其适应症为非嗜酸性粒细胞哮喘。LQ036与LQ043H是目前全球推进速度最快的同靶点吸入纳米抗体产品。LQ036及LQ043H均具有优异的体外阻断活性，并按照吸入制剂开发标准进行了完整的空气动力学研究，具有雾化后粒径均匀、生物活性完整保留、药物纯度稳定等优势，同时两款产品均采用毕赤酵母生产系统表达，产量高，工艺简单，药物成本优势明显。LQ036已完成针对安全性、耐受性、免疫原性和药代动力学的澳洲临床I期研究（NCT04993443），安全性、耐受性优异，无药物相关免疫原性发生；目前该项目正处于中国临床I期开发阶段，评价雾化经口吸入LQ036在中国健康受试者体内的耐受性、安全性、免疫原性和药代动力学（CTR20223011）。洛启LQ043H项目同期处于中国临床I期研究阶段，评价LQ043H单域抗体雾化液在中国健康受试者中单次给药后的耐受性、安全性、药代动力学和免疫原性（CTR20230092）。此外，LQ036的慢性阻塞性肺疾病适应症IND申请获得国家药监局药品审评中心（CDE）受理（受理号：CXSL2300435）。LQ036和LQ043H的顺利推进将为纳米抗体在吸入给药方向上的临床应用提供有力支持，并创新性地为哮喘和慢性阻塞性肺疾病患者提供更有效、更安全、更便捷、更经济的治疗方案。5.3.3 吸入类抗体骨架蛋白Anticalin®是Astra Zeneca与Pieris公司蛋白研发平台推出的一类基于丰富血浆及体液来源脂质运载蛋白骨架修饰开发而成的工程化蛋白，通过对脂质运载蛋白1进行定向蛋白质突变，经过系统性修饰推出了Elarekibep项目（PRS-060），Elarekibep是一款靶向IL-4Rα的高亲和力、缓慢解离、长效拮抗剂，用于治疗中度至重度哮喘。Elarekibep的小尺寸和稳定性使其可以被直接吸入肺部，其临床I期以雾化液方式开展，试验显示轻度哮喘患者的FeNO水平显著降低（NCT03384290，NCT03574805）。在其干粉吸入制剂临床II期向3mg及1mg更低剂量组进行药效探索时，其非人类灵长类动物长期毒性研究出现了非药物剂量依赖的炎症介导的肺组织损伤，随即其合作方阿斯利康终止了该项目后续临床开发（NCT04643158）。该项目的失败原因更多指向于Anticalin®平台分子自身结构毒性问题，这一结论为类抗体支架蛋白Anticalin®的未来研发应用蒙上了阴影[21]。Affibody®是Affibody公司推出的一类新型抗体模拟物，该类药物是由58个氨基酸残基组成的新型亲和配体，相对分子质量约为6500，由3个螺旋结构组成，功能与抗体相似，但具备相对分子质量小、折叠速度快、选择性和亲和力高、结构稳定等优势。Affibody最近宣布接受Chiesi投资，使用Affibody专有技术布局开发呼吸系统疾病吸入性创新疗法，根据公司最新官网更新，ABY-062作为一种靶向TSLP的候选药物，很有可能是按照吸入式治疗药物方向开发，这也意味着吸入大分子药物开发行列迎来了新抗体骨架Affibody®的加入，我们期待其在吸入性创新疗法上的表现。5.3.4 吸入重组蛋白除吸入抗体类药物之外，重组蛋白也曾尝试开发成吸入制剂。拜耳医药曾尝试过IL-4蛋白突变体雾化吸入开发方向，Pitrakinra（AER-001，BAY-16-9996）是IL-4蛋白的变体，具有2个氨基酸变化，使其能够结合IL-4Rα链并抑制IL-4Rα与γC或IL-13Rα1的相互作用。在Pitrakinra的一项II期临床研究中，吸入Pitrakinra可减弱过敏原激发后哮喘受试者的晚期哮喘反应和气道炎症，但对哮喘患者应对过敏原挑战的肺功能没有显著影响[22]。虽然在一项药物遗传学研究中，在携带IL-4Rα基因特异性单核苷酸多态性的患者中，Pitrakinra显著降低哮喘急性发作的频率，但最终其临床III期不明原因并未继续推进。Altrakincept是一款通过雾化给药开发的竞争性重组人可溶性IL-4Rα蛋白，已在临床试验中进行了测试，并证明可预防中重度哮喘患者因停用皮质类固醇而导致的肺功能恶化，但进一步的长期研究结果令人失望，该项目也未再进一步推进[23]。6小结在过去的15年里，生物制剂的开发和临床应用显著扩大，但这些药物的给药途径仍主要以局部或系统性注射为主，吸入抗体是一种明显的无创替代方案，为多种疾病的局部治疗提供了机会，尤其对于呼吸系统疾病治疗，同时也尝试应用于系统性疾病的治疗。但由于抗体三维结构复杂，三级结构是其作用的核心，在吸入给药过程中遭受各种应力下容易产生降解和聚体，这种结构的破坏严重影响产品有效性和安全性等性能的评估，所以维持其结构完整性和生物活性对于成功开发吸入性生物制剂至关重要，这无疑对分子特性、配方设计、辅料选择、加工工艺和吸入装置等方面提出了系统性挑战。后续基础研究对上皮细胞转运机制的理解，辅助抗体稳定性、吸收和雾化性能的相容性赋形剂的开发，适配性更高、便携性更好、操作更便捷吸入装置的开发等都会对吸入抗体药物的开发提供更坚实的开发基础。并且随着纳米抗体、抗体片段、抗体骨架等新形式生物制剂的诞生为更多创新药物的开发提供了保障，未来我们期待更多吸入相关创新技术的诞生。总而言之，吸入型生物制剂的开发是一个系统过程，需要全面、充分考虑发病机理、患者群体、药物分子类型选择及其与肺内生物屏障的相互作用等因素，并合理地选择制剂、赋形剂和装置，同时也涉及上述学科和领域的共同发展。我们希望未来会有治疗效果更佳、安全数据更好、自行用药更便捷、药物价格更低廉的吸入生物制剂产品的诞生以满足日渐复杂、日益壮大的临床未满足需求。参考文献详见《中国临床药理学与治疗学》 2024 Apr; 29(4)识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

尽管衰老在肿瘤抑制、伤口愈合以及可能的胚胎发育中发挥着有益的作用，但衰老细胞在组织中的异常积累会导致与年龄相关的慢性疾病和退行性疾病。为了解决这个问题，已经开发了senolytics，主要使用针对衰老细胞的化学药物。这些senolytics已被证明可以使衰老的组织恢复活力并延长小鼠的寿命。然而，由于衰老细胞的异质性，仍有必要开发更多的senolytics。细胞衰老以稳定的细胞周期停滞为特征，在衰老和年龄相关病理中发挥着重要作用。消除衰老细胞使衰老组织恢复活力，并改善与年龄相关的疾病。2023年8月16日，四川大学赵旭东及明尼苏达大学邓义斌共同通讯在Science Translational Medicine 在线发表了题为“NKG2D-CAR T cells eliminate senescent cells in aged mice and nonhuman primates”的研究论文，该研究揭示NKG2D-CAR T细胞消除衰老小鼠和非人灵长类动物的衰老细胞。该研究发现，在体外衰老细胞中，无论诱导细胞衰老的刺激如何，以及在体内衰老小鼠和非人灵长类动物的各种组织中，自然杀伤细胞2族成员D配体（NKG2DL）都会上调。该研究开发并证明了靶向人NKG2DL的嵌合抗原受体（CAR）T细胞在体外选择性且有效地减少由致癌应激、复制应激、DNA损伤或P16INK4a过表达诱导的衰老的人类细胞。用小鼠NKG2D-CAR T细胞靶向衰老细胞减轻了多种衰老相关的病理，并改善了辐照和衰老小鼠的身体表现。携带人NKG2D CAR的自体T细胞有效地删除了老年非人类灵长类动物中自然存在的衰老细胞，没有任何观察到的不良反应。总之，研究结果表明，NKG2D-CAR T细胞可以作为衰老和衰老引起的年龄相关疾病的有效和选择性的促衰老剂。特异性靶向细胞表面抗原的免疫疗法在治疗逃避内源性免疫监测的疾病（如癌症）方面显示出有希望的结果。使用这种方法，一种潜在的破坏衰老细胞的免疫治疗策略是通过疫苗接种。例如，一种靶向糖蛋白非转移性黑色素瘤蛋白B（GPNMB）的疫苗已被证明可以清除动脉粥样硬化小鼠的衰老血管内皮细胞和白细胞。一种针对CD153的疫苗也被发现可以耗尽高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠的衰老T细胞。最近的一项研究使用senolytic嵌合抗原受体（CAR）T细胞靶向表达尿激酶型纤溶酶原激活物受体（uPAR）的衰老细胞。uPAR-CAR T细胞治疗通过选择性消除丝裂原活化蛋白激酶（MEK）和细胞周期蛋白依赖性激酶4/6（CDK4/6）抑制剂治疗诱导的衰老肿瘤细胞，延长了携带肺腺癌的小鼠的生存期。CAR T细胞还通过去除四氯化碳或饮食诱导的表达uPAR的衰老细胞来减轻小鼠的肝纤维化。尽管NKG2DL在衰老细胞中高度表达，而在正常细胞中不表达，但表达NKG2DL的衰老细胞逃脱了内源性自然杀伤（NK）细胞介导的先天免疫清除。因此，研究者进行了一项研究，以确定NKG2D-CAR T细胞的过继转移是否可以选择性和有效地消除表达NKG2DL的衰老细胞，并探索它们在靶向表达NKG2DLs的天然衰老细胞中的促衰老作用，潜在地延缓或阻断体内衰老表型。该研究登上本期Science Translational Medicine 杂志封面该研究表明，NKG2D-CAR T细胞可以通过选择性和有效地消耗衰老小鼠和非人类灵长类动物体内表达NKG2DL的衰老细胞，安全地用作促衰老剂。此外，在两个独立的衰老小鼠模型中使用小鼠NKG2D-CAR T细胞逆转了衰老相关表型，突出了它们在治疗衰老和年龄相关疾病方面的潜力。mNKG2D-CAR T 细胞清除自然衰老小鼠体内表达 NKG2DLs 的衰老细胞（图源自Science Translational Medicine ）目前，基于NKG2D的CAR T细胞已经在各种类型的癌症中进行了临床试验，并在人类中显示出良好的安全性和耐受性。未观察到剂量限制性毒性、细胞因子释放综合征或自身免疫反应，直到每2周将剂量增加到每次注射3×108个CAR T细胞，持续三次给药，所有这些都通过标准治疗解决。在该研究中，NKG2D-CAR T细胞在辐射诱导和自然衰老的小鼠中有效地消除了衰老细胞，并改善了与年龄相关的器官功能下降，而没有明显的副作用。当用1×106/kg的剂量治疗时，非人类灵长类动物只经历了短暂的体重减轻，但此后在没有任何额外治疗的情况下恢复了。总之，研究者基于细胞的研究和动物实验有力地支持了工程化NKG2D-CAR T细胞作为选择性、有效和安全的senolytics的功能。尽管NKG2D-CAR T细胞在癌症临床试验中显示出良好的安全性，但通过临床研究彻底研究其在老年人中的安全性和潜在毒性至关重要。NKG2DLs在老年人的衰老细胞中高度表达，该研究表明，NKG2D-CAR T细胞在老年小鼠和非人灵长类动物中没有表现出明显的毒性。这些发现表明，携带 NKG2D-CAR的工程化T细胞的过继转移，特别是靶向表达NKG2DLs的天然衰老细胞，可能会对老年医学领域产生影响。文章来源“iNature”责编|文竞择校对|文竞择End往期精选围观历史性突破！不需卵子和精子就可以合成人类胚胎热文富豪用儿子血浆“回春”科学吗？Science：血液牛磺酸缺乏驱动衰老热文世界首例！35岁的她，通过机器人操刀移植的子宫，成功诞下宝宝热文为了避免心脏骤停，53岁的他成为“第一个”植入开创性除颤器的心脏病患者热文首次披露！175家生物制药公司的薪资数据：薪资中位数达20万美元点击“阅读原文”，了解更多~