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临床前ADCs与IO联用治疗肿瘤动物模型-免疫重建人源化小鼠模型
来源:BioMice百奥动物 时间:2023-11-06

在过去的几十年里,大量创新抗癌药物的开发极大地改善了癌症患者的预后,如抗体-药物偶联物(ADCs)和免疫疗法已经引发了癌症治疗的革命。其中,ADCs因其结合了高特异性靶向能力和强效杀伤作用的优势,实现了对癌细胞的精准高效杀灭,已成为抗癌药物研发的热点之一。

截至2023年3月,全球已批准上市15种ADC药物用于治疗各种实体和血液系统恶性肿瘤。然而,与大多数细胞毒性药物一样,由于耐药的出现,ADCs作为单一治疗的客观反应或临床获益的持续时间是有限的。如图1所示,ADCs的耐药机制可能包括:靶点抗原下调、缺失或抗原基因突变;内化途径的缺失;溶酶体蛋白水解功能降低;溶酶体转运蛋白突变;细胞周期停滞;药物外排转运蛋白表达异常;下游信号通路被激活;凋亡失调等等。因此,将ADCs与其他抗癌药物(包括化疗、分子靶向药物和免疫治疗等)的联合应用可能是一种有效的方法,正在临床前模型和临床试验中进行积极研究。

图1. ADCs耐药机制[1]

PD-1/L1单抗作为免疫检查点抑制剂,在一系列肿瘤中取得了阳性临床结果,开启了肿瘤免疫(IO,Immuno-Oncology)时代。FDA先后批准了5款PD-1单抗和3款PD-L1单抗,以及2款CTLA-4单抗。2022年,海外IO疗法总销售额近400亿美元。NMPA批准了11款国产PD-1/PD-L1单抗以及1款PD-1/CTLA-4双抗。尽管PD-1/L1单抗已获批用于20多种癌症治疗,然而仅在少数瘤种(如黑色素瘤)中应答较好,多数实体瘤中PD-1/L1单抗ORR在10-30%之间,能够从PD-1/L1单抗获益的患者始终是少部分。因此,提高PD-1/L1单抗的应答率、延长应答时间,意味着更大的临床和商业价值。

近年来,随着ADC技术的成熟,ADC作为一类“高效、靶向化疗”,正在显示出与IO联用的潜力。Padcev是Seagen研发的Nectin-4 ADC,此前获批用于治疗PD-1经治的尿路上皮癌。2023年4月3日,FDA加速批准了Padcev联合K药用于尿路上皮癌患者的一线治疗,成为首个获批的PD-1+ADC疗法。

Dato-DXd是第一三共和阿斯利康合作研发的TROP2 ADC药物,单药在NSCLC、TNBC和尿路上皮癌后线治疗中展现积极疗效。对于Dato-DXd后续应用场景的拓展,阿斯利康和第一三共计划通过联用在肺癌和乳腺癌中拓展早线适应症。目前已经启动四项临床III期研究,在一线NSCLC和TNBC中探索Dato-DXd联合PD-1/L1单抗的治疗潜力。将ADCs与免疫治疗相结合以克服耐药性的发生并改善患者预后的生物学依据包括以下内容。

ADCs的作用机制是多方面的,不仅仅是细胞毒性荷载直接诱导癌细胞死亡;其它的机制如抗体介导的受体信号阻断、杀死邻近的非靶向癌细胞(即旁观者效应),以及免疫效应细胞参与激发抗肿瘤免疫。这种免疫调节活性可能源于ADCs与癌细胞的相互作用,也可能源于ADCs与免疫细胞相互作用、改变其功能的能力。ADCs 结合了裸抗体的免疫功能和细胞毒性药物的免疫功能(免疫原性细胞死亡和树突状细胞活化),最终增强了抗肿瘤免疫力。虽然这些机制对治疗活性的相对贡献目前还不十分明确,但ADCs与免疫细胞之间的相互作用以及它们在实体瘤中的显著活性,为开发涉及免疫疗法的联合疗法提供了强有力的依据(图2)。

图2. 结合免疫疗法和抗体-药物偶联物(ADCs)的依据[2]

因此,对于临床前验证ADCs+IO联合疗法的动物模型有着极大地需求。百奥动物开发、构建的免疫重建人源化小鼠模型(PBMC重建小鼠模型、CD34+HSC重建小鼠模型)可用于临床前评估此类联合治疗的药效。

在PBMC重建人源化小鼠模型中,使用B-NDG小鼠构建了PBMC重建的人胃癌NCI-N87 CDX肿瘤模型,分别经Keytruda(PD-1单抗)、RC48(HER2 ADC)单独治疗,以及Keytruda+RC48联合治疗,结果显示HER2 ADC+Keytruda联合治疗胃癌NCI-N87的药效好于单一治疗方式(如图3所示);在进行体内药效验证之前,使用流式细胞仪检测方法检测NCI-N87的HER2表达,结果表明NCI-N87细胞是HER2高表达细胞系。

图3. PBMC重建人源化小鼠模型验证HER2 ADC+PD-1抗体药效

(A)肿瘤体积;(B)动物体重变化;(C)小鼠外周血人免疫细胞流式检测结果。

在CD34+HSC重建人源化小鼠模型中,使用B-NDG hIL15新生鼠通过颞静脉注射脐带血来源造血干细胞构建CD34+HSC重建小鼠,小鼠重建16周龄时接种NCI-N87细胞,肿瘤体积约250 mm3时,根据肿瘤体积、小鼠体重、hCD45%以及hCD3%进行分组给药。值得注意的是,我们发现重建小鼠在接种肿瘤细胞系后其外周血人免疫细胞亚群的重建水平会有所变化,这在其它CD34+HSC重建小鼠CDX模型中也有发生。体内药效实验给药组别同PBMC重建模型药效实验相同,分别经Keytruda、RC48单独治疗,以及Kaytruda+RC48联合治疗,结果显示HER2 ADC+Keytruda联合治疗NCI-N87的药效好于单一治疗方式(如图4所示)。

图4. CD34+HSC重建人源化小鼠模型验证HER2 ADC+PD-1抗体药效

(A)接种NCI-N87细胞前小鼠外周血人免疫细胞流式检测结果;(B)分组时小鼠外周血人免疫细胞流式检测结果;(C)肿瘤体积;(D)动物体重变化。

参考资料

[1] García-Alonso S, Ocaña A, Pandiella A. Resistance to Antibody-Drug Conjugates. Cancer Res. 2018 May 1;78(9):2159-2165.

[2] Nicolò E, Giugliano F, Ascione L, et al. Combining antibody-drug conjugates with immunotherapy in solid tumors: current landscape and future perspectives. Cancer Treat Rev. 2022 May;106:102395.