一种条件激活的抗PD-L1/IL-15（LH05），它是一种前药，利用位阻来影响IL-15的活性。这种免疫细胞因子的特点是毒性降低，肿瘤靶向性增强。通过将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，从而引发卓越的抗肿瘤免疫。研究结果为下一代免疫细胞因子的开发提供了令人信服的概念证明，为当前的免疫治疗知识和策略做出了重大贡献。
抗体-细胞因子融合蛋白（也称免疫细胞因子），向肿瘤病变提供这些免疫刺激有效载荷，可以大大拓宽细胞因子治疗的治疗窗口。此外，免疫细胞因子中抗体和细胞因子成分的结合将产生协同的抗肿瘤作用。然而，免疫细胞因子在到达靶细胞之前可能会被循环中的同源受体捕获（即所谓的“细胞因子汇”效应）。因此，制定切实可行的策略来克服与免疫细胞因子相关的安全性挑战并加速其临床应用至关重要。
2024年4月25日，上海交通大学路慧丽等团队在CellReportsMedicine上发表了一篇名为“Next-generation anti-PD-L1/IL-15 immunocytokine elicits superior antitumor immunity in cold tumors with minimal toxicity”的研究成果。
研究人员开发了一种条件激活的抗PD-L1/IL-15（LH05），它是一种前药，利用位阻来影响IL-15的活性。这种免疫细胞因子的特点是毒性降低，肿瘤靶向性增强。通过将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，从而引发卓越的抗肿瘤免疫。研究结果为下一代免疫细胞因子的开发提供了令人信服的概念证明，为当前的免疫治疗知识和策略做出了重大贡献。
LH01的特征
IL-15是一种非常有吸引力的免疫刺激细胞因子，以其治疗各种癌症类型的显著活性而闻名。以IL-15为有效载荷的免疫细胞因子在临床应用中显示出巨大的潜力，包括靶向PD-L1的KD033和靶向整合素的BJ-001。先前开发了一种抗PD-L1/IL-15免疫细胞因子（LH01），可以克服抗PD-L1抗性并引发先天和适应性免疫反应，然而LH01也诱导类似IL-15的全身毒性。
（数据来源 Shi W, et al. Mol Ther. 2023）
抗PD-L1/IL-15（LH05）的设计
在之前的研究中已经证明抗PD-L1/IL-15免疫细胞因子（LH01）在同基因和异种移植模型中具有强大的抗肿瘤功效。但是研究发现剂量限制性毒性阻碍了LH01治疗冷肿瘤的疗效。为了提高疗效和降低毒性，通过柔性连接器将IL-15融合到抗PD-L1的C端和su-shi结构域的N端来设计LH03降低IL-15的活性，发现LH03的安全性提高了但是没有明显的抗肿瘤效果。于是设计了LH05，通过在抗体和ILR之间加入蛋白酶可切割的连接物，该连接物可以利用Fc片段和sushi结构域引起的空间位阻来掩盖IL-15的活性。
LH05活性开关
可切割连接子作为IL-15活性的开关,在其裂解之前，IL-15被Fc片段和su-shi结构域的联合作用力所屏蔽，ILR裂解后释放，恢复抗肿瘤活性。与LH01相比，LH05在体外诱导的增殖活性显著降低，但经过尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）裂解后，其活性恢复了30倍以上。此外，LH05在体外与人类PD-L1的结合亲和力与抗PD-L1抗体还有LH01相似，证明了LH05的抗PD-L1部分未受影响，ILR部分将在TME内优先释放以恢复IL-15活性。
LH05体内安全性
为了证明与LH01相比，LH05是否具有显著提高的安全性，使用PBS，LH01，LH05分别治疗小鼠后发现，经过两次LH01治疗后，所有小鼠体重急剧下降，最终在6天内死亡，但是接受LH05治疗的小鼠即使注射6次后也未发现死亡和体重减轻。与PBS治疗相比，LH05治疗并没有导致脾脏CD8+T比例或外周血CD8+T细胞计数的显著增加。与LH01不同，LH05没有显著触发细胞因子，如IFN-g和IL-6，进一步表明LH05诱导的全身毒性风险大大降低。
LH05半衰期延长并改善肿瘤靶向分布
免疫细胞因子由于其同源受体的普遍表达，可能在到达肿瘤组织之前迅速从循环中消失。LH05对IL-15的亲和力降低，但是它的动力学特征优于LH01，LH05的半衰期延长。研究发现，LH05主要在肿瘤组织中切割，正常组织中切割较少，LH05在肿瘤组织中浓度较高。
LH05诱导先天性和适应性免疫反应
通过流式细胞术分析，发现LH05显著诱导肿瘤内效应记忆CD8+T细胞的产生，而中枢记忆CD+8T细胞在脾脏中更为普遍。此外脾脏中的初始CD8+T细胞的比例高于肿瘤。与LH01相比，LH05治疗导致CD8+肿瘤浸润性淋巴细胞（TILs）增加。LH05治疗导致肿瘤相关的活化NK细胞显著升高。这可能是LH05抗肿瘤功效增强的原因。LH05可以激活CD8+T细胞和NK细胞来抑制肿瘤。
LH05抗肿瘤作用
研究者使用RM-1（典型的“冷肿瘤”模型）荷瘤小鼠模型，发现NK细胞和CD+8细胞是抗肿瘤所必须的。使用FTY720药物，发现抑制淋巴结的输出完全消除了LH05的疗效。LH05的抗肿瘤活性主要依赖于CD8+T和NK细胞，这些细胞从循环中渗透到TME中。此外，LH05可能通过改变趋化因子和受体信号平衡来调节TME，从而达到抗肿瘤免疫反应。CXCL9和CXCL10是促进免疫细胞向TME迁移并给肿瘤带来“热量”的关键因子，LH05治疗导致Cxcl9和Cxcl10表达显著增加。IL-15通过涉及XCL1、IFN-g、CXCL9和CXCL10的细胞因子网络促进肿瘤内免疫细胞功能。综上所述，在到达TME后，LH05通过ILR释放激活免疫反应，导致CD8+T和NK细胞的募集，促进其扩张和细胞毒性，并诱导th-1型细胞因子的分泌，从而发挥强大的抗肿瘤免疫作用。
同时，研究者使用了另外一种“冷”肿瘤模型U251胶质母细胞瘤，用LH05治疗，结果发现它抑制肿瘤生长，肿瘤增殖和转移能力降低。与此同时研究者通过使用MMP-2/14底物连接物代替LH05中的尿激酶底物连接物生成LH06。通过LH06和溶瘤痘病毒V200的联合治疗，在晚期B16-F10冷瘤模型中具有较强的协调抗肿瘤作用。与IgG治疗相比，LH06增加了肿瘤中的CD8+T细胞，但不增加调节性T细胞（Tregs）。LH06和抗PD-1单药治疗显著抑制肺肿瘤转移，效果水平相似，联合治疗显示出协同效应优于单一治疗。LH06在治疗晚期和转移性肿瘤方面具有相当大的潜力。
总结
本研究开发了一种抗PD-L1/IL-15的前药（LH05），LH05创新性地通过位阻作用掩盖IL-15，减轻IL-15的“细胞因子汇”效应，降低野生型抗PD-L1/IL-15相关的全身毒性。此外，在肿瘤微环境中特异性蛋白水解裂解后，LH05释放出一种活性IL-15超级激动剂，发挥强大的抗肿瘤作用。LH05的抗肿瘤作用依赖于通过刺激趋化因子CXCL9和CXCL10增加CD8+T和自然杀伤细胞的浸润，从而将冷肿瘤转化为热肿瘤。