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mRNA 疫苗与免疫治疗的临床进展(下)

来源:国际医药商情 发布时间:2022-10-17 500
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与传染病和癌症疫苗相比,这类应用场景要求的蛋白表达量更高,某些甚至需要终生治疗。

mRNA疫苗快速高效地作用于新冠病毒,展现了这种核酸技术的变革潜力。上期《国际医药商情》介绍了mRNA 技术主要集中在传染病的临床进展,本期关注mRNA 在蛋白和细胞疗法中的临床进展,以及基于 mRNA 的药物背后的转化技术的概述和未来展望。

蛋白和细胞疗法中的应用


最近,mRNA的应用研究领域重燃对免疫蛋白或免疫调节蛋白(如抗体或细胞因子)疗法的兴趣。与传染病和癌症疫苗相比,这类应用场景要求的蛋白表达量更高,某些甚至需要终生治疗。


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蛋白免疫疗法的另一挑战是递送,将mRNA送至靶器官或特定细胞类型以达到最佳治疗效果。例如,某些蛋白需要额外的翻译后修饰,如糖基化和蛋白裂解过程,以获得完整功能。但是,翻译后修饰往往是组织特异性的,可能无法由mRNA序列本身直接实现,凸显出组织特异性递送的必要性。


当mRNA与LNP系统给药时,多数选择归巢至肝脏,这是由于LNP表面结合的载脂蛋白E导致受体依赖的干细胞吸收。非肝脏器官选择可通过对脂质组分的修饰实现,包括调整脂质比例和一致性,产生靶向非内皮或肾脏的LNP。最近,LNP表面化学修饰PEG-脂结构使其可以靶向造血干细胞处的骨髓内皮细胞。所以,mRNA蛋白免疫疗法面临递送、表现效率和耐受性等几大挑战,这或许是该应用方向进度滞后的原因。

mRNA编码的单克隆抗体疗法


如何将mRNA经注射直接递送至特定组织或器官是开发的主要障碍,系统给药可以大大简化临床应用,只要过程是安全的且产生足够量的蛋白获得治疗效果。编码单克隆抗体(mAb)就是mRNA的应用之一,如mRNA-1944编码一种病人体内分离到的基孔肯雅病毒中和抗体。健康志愿者中的初步结果显示,在各个剂量(静脉注射0.1、0.3、0.6 mg/kg)下均可检出中和抗体表达。但在最高剂量时,4位受试者中的3位出现注射处反应,其中一位患者出现三级心动过速和白细胞升高,二级恶心、呕吐、发热和动态心电图T波倒置。另一个队列使用相同的剂量,并预先使用类固醇类,未出现三级副反应事件,但抗体水平降低1.7倍。0.3mg/kg剂量接种两次(间隔两周)的队列数据显示,第二次接种后副作用未加重且无脂质聚积。


使用mRNA生产抗体一直受到研究的关注,一些工业合作正在进行中,如CureVac与Genmab的合作(mRNA编码抗体用于抗癌疗法),Neurimmune和Ethris的合作(吸入式mRNA编码新冠单抗),这是基于生产等量的抗体使用mRNA编码的性价比高于传统重组方法的判断。最具前景的方法应当是一个有关剂量、作用时间、PTM类型、递送系统和目标抗体的相对治疗指数的函数。


mRNA编码免疫刺激蛋白用于癌症治疗


编码具有直接治疗效果的蛋白是mRNA抗癌疗法的另一种选择,如OX40配体(OX40L)或者白介素,可激活免疫系统。mRNA-2416就是此类产品,其mRNA编码免疫检查点调节子OX40L,经瘤内注射给药。最初单独使用时,41位患者的数据未能达到实体瘤疗效评价指标,现在与durvalumab联用治疗卵巢癌,正在进行II期临床试验。


还有一些mRNA产品编码数种不同的免疫调节蛋白,如ECI-006,包含TriMix(编码DC活化分子CD40L、CD70、caTLR4)及编码黑色素瘤特异TAA(酪氨酸酶、gp100、MAGE A3、MAGE C2、PRAME)的mRNA。目前正在I期临床试验,治疗切除后的黑色素瘤。另一个例子是mRNA-2752,三条mRNA分别编码OX40L、IL-23和IL-36γ,目前正在进行剂量测试,治疗实体瘤和淋巴瘤。此外还有BNT131,编码IL-12sc、IL-15sushi、IFN-α和GM-CSF,正在测试瘤内注射是否可以改变肿瘤微环境。


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曾经或正在进行/ 正进行临床II/III 期试验的mRNA 蛋白替代疗法


另一类产品表达免疫调节融合蛋白,如MEDI1191,编码一个单链融合蛋白,包含IL-12α和IL-12β亚基,两者由linker连接,采用瘤内注射以提高耐受性。


mRNA在过继免疫疗法中的应用


过继细胞转输是一种相对新颖的治疗方法,涉及收集病人自身免疫细胞治疗自身肿瘤。该方法已在乳腺癌患者中试验过,通过向瘤内注射转化有编码嵌合抗原受体(CAR)的mRNA的T细胞,耐受性良好,可在肿瘤组织内诱导产生炎症反应。4位患者接受自身T细胞治疗间皮瘤,其中电转入编码鼠源单抗CAR的mRNA。其中一位受试者在第三次输入后数分钟内出现过敏反应和心脏骤停,作者将其归因于人体中IgE的产生。更近期,转化编码靶向间皮素CAR的mRNA的T细胞已用于治疗前列腺癌,其临床I期研究中未出现细胞因子释放综合征,也未出现神经系统症状。


CAR-T细胞曾通过逆转录病毒基因转移产生,并取得实质性进展。近期引入CRISRP-Cas9介导的基因整合系统,而使用mRNA和核蛋白介导递送的成功案例也已出现。正如前面讨论的,需要关注CAR T细胞在体内产生的潜力。尽管核蛋白的体内功能性递送尚未报道,最终mRNA应比病毒递送更具优势,表现在装载能力、反复给药、安全性、有效递送等多方面。


纳米制剂有利于促进在体递送至多种类型的免疫细胞,包括巨噬细胞、B细胞、T细胞,因此在多种免疫疗法中极具前景。例如,通过靶向T细胞的mRNA递送,可以实现在体的CAR T细胞生成,从而为癌症治疗创造出新的疗法类型。对LNP修饰特定脂结构,可使其重定向T细胞。而且,抗体靶向的mRNA纳米颗粒可以获得免疫细胞特定受体的亲和力,如CD4。


mRNA可以提供(基因组编辑)核酸酶或碱基编辑器的瞬时表达,用于免疫细胞的在体编辑,随着RNA的降解表达很快终止。尽管到目前为止,mRNA仅在体外实现对T细胞中绿色荧光蛋白信号的破坏,通过系统性递送mRNA对肝细胞进行基因编辑,已在人体中用于治疗TTR淀粉样变性,其mRNA编码的是Cas9蛋白,与一条靶向TTR的gRNA一起由LNP递送。病人血液中的TTR蛋白浓度出现剂量依赖的降低,仅出现轻微的副作用,这一积极结果显示出mRNA在系统性基因编辑中的应用潜力。

结论和展望


mRNA在基因疗法和蛋白疗法间开辟出一个独特的位置,具有多种优势,同时也面临诸多挑战。相较于多聚体蛋白的生物反应器生产中难以克服的技术问题,通过一条或多条mRNA可在病人体内自行产生目的蛋白,其灵活性已经在CMV疫苗、癌症疫苗开发中初露峥嵘。当前,新冠病毒突变株不断涌现,对疫苗设计灵活的需求更加迫切。随着技术的发展,mRNA的未来应用不会仅限于传染病和癌症治疗。


mRNA疗法表达的目标蛋白持续时间短,特别适于应用在仅需表达一种或少数几种蛋白的场景,如传染病疫苗。通过反复给药、调整剂量和间隔时间,可使其应用于病人的个性化治疗。


随着工程化改造的人工蛋白的构建,mRNA疗法的潜力还将进一步扩展。在蛋白疗法中,可通过工程化改造(如融合Fc结构域)延长半衰期。mRNA疗法也可借鉴类似策略。或许在未来胞内疗法实现时,结果会更令人振奋。mRNA瞬时表达基因编辑器似乎可以减轻持续性表达产生的副作用。此外,胞内表达的抗体、抗体片段或蛋白结合基序可以提供一种崭新的治疗策略,如通过结合亚细胞定位结构域定位至核内,以提高编码蛋白的效果。


mRNA的最初应用涉及免疫系统的刺激,无论是传染病疫苗还是癌症疫苗。传染病疫苗已迈出成功第一步,癌症疫苗方向尚无特别成功的案例,但BNT111的初步结果提示,通过结合高蛋白表达量和免疫激活通路可以克服早期蛋白疫苗遇到的某些技术瓶颈。


RNA自身固有的免疫激活能力使其应用更具优势,且不依赖于编码序列,例如CV8102就是作为佐剂的非编码RNA,其免疫刺激特征的确定是在回顾mRNA候选药物临床安全性和耐受性中发现的。mRNA类药物最频繁出现的副反应是炎症反应,如肌肉或皮下注射中的局部反应(局部疼痛、红肿、酸痛),而静脉、肌肉或吸入式接种更经常出现发热综合征或流感样症状。上述症状可通过抗炎药物进行治疗,如前述mRNA编码基孔肯雅单抗的试验中,预先使用类固醇可有效缓解副作用。该方法成功缓解副作用,但也带来蛋白表达量降低的问题。


上面的例子为mRNA的未来应用提出新的思路:类固醇类是否可有效消除炎症副反应且是必需的?如果是,代价是否是蛋白表达量降低?更进一步,低蛋白表达量带来副反应减少的现象是否暗示一定水平的炎症反应是理想蛋白表达量的前提?若果真如此,临床试验中就应该允许出现一定程度的炎症反应以保证足够的目标蛋白产量,但又不至于威胁到重复给药时个体的承受能力。但多数mRNA产品使用的并非裸mRNA,而是包裹于LNP或PNP中,它们均会影响耐受性,这使问题更加复杂化。有研究者提出应在临床中使用空LNP作对照,评估mRNA和LNP对耐受性的贡献率。但当不含mRNA时,空LNP的理化特征会改变,参考价值存疑。尽管在单剂疫苗注射或致病性疾病治疗中瞬时的炎症反应是可以接受的,但在需要长期治疗的应用中,尤其静脉滴注时,应尽可能选择耐受性好、安全的脂质和剂型。


此外,脂质聚积也是一个长期存在的问题。如果产生的蛋白半衰期短,剂次间隔会很短,导致脂质来不及清除,在目标组织内部或其他组织中聚积,其长期风险无法预测。因此,未来的mRNA疗法研究中,制剂科学的重要性等同于mRNA生物学研究。


mRNA疗法非凡的潜力还在于不同的给药途径:肌肉注射、皮内注射、皮下注射、淋巴节内注射、瘤内注射、静脉滴注、心内注射、吸入式。此外,还可探索其他给药方式,如滴鼻、眼内或鼻内液滴、皮肤软膏、栓剂、膀胱灌注装置、颅内注射。作者认为mRNA疗法将受益于递送纳米颗粒,越来越多的证据显示LNP和PNP可经工程化改造递送至特定体内组织,包括肝脏、内皮、肺部、骨髓、免疫系统。递送效率和组织靶向性的提高、更多可递送目标的出现,无疑会促进mRNA疗法的进一步发展。

作者:Ann J. Barbier,Allen Yujie Jiang,Peng Zhang,Richard Wooster,Daniel G. Anderson
期刊:Nature Biotechnology, volume 40, pages 840–854 (2022)


来源:荣格-《国际医药商情》

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