靶向CD40通路治疗癌症的展望

CD40通过在B淋巴细胞、树突状细胞和单核细胞上的表达而被认为是细胞和体液免疫的关键调节因子(1, 2). CD40也表达于许多其他正常细胞的细胞表面，包括内皮细胞、成纤维细胞、造血祖细胞、血小板和基底上皮细胞；CD40信号通路的全球生理效应是深远的(1–4). CD40配体（CD40L），也称为CD154，是CD40的主要配体，主要由活化的T淋巴细胞和血小板表达(2, 5). 动脉粥样硬化、移植物排斥、凝血、感染控制和自身免疫都受CD40-CD40L相互作用的调节(1, 2). 奇怪的是，许多肿瘤细胞也表达CD40，包括近100%的B细胞恶性肿瘤和高达70%的实体肿瘤。成功开发以CD40为靶点并具有可接受治疗指数的新型癌症治疗方法取决于对CD40复杂生物学的理解。

CD40信号。CD40信号的生理后果是多方面的，甚至是生物学上的对立，取决于表达CD40的细胞类型和提供CD40信号所处的微环境。例如，CD40-CD40L参与诱导B淋巴细胞活化和增殖，但触发癌细胞凋亡。与肿瘤坏死因子（TNF）受体家族的其他一些成员一样，CD40信号在很大程度上是由一系列复杂的下游适配器分子介导的，而不是由CD40胞质尾部的固有激酶或其他信号转导活性介导的(图1). 作为CD40信号转导的结果，许多特征明确的信号转导途径被激活，包括核因子-κB、p38丝裂原活化蛋白激酶、c-Jun-NH₂-激酶、Janus激酶/信号转导子和转录激活子以及磷脂酰肌醇3-激酶途径(6). 这些途径反过来调节基因表达的变化，这些变化本身是广泛的、动态的和可变的。众所周知，CD40与其他细胞外信号协同作用，甚至在某些情况下需要其他细胞外信息，这些信号要么诱导重叠的下游通路，要么整合其他通路(图1). 已经做了一些尝试来描述CD40信号和基因表达的全球整合和调节(6); 然而，总的来说，在系统生物学水平上对CD40电路的全面认识仍然不完整。需要对B淋巴细胞以外的原代细胞、原代恶性细胞而非转化细胞系以及动物模型进行研究。

CD40诱导免疫激活。通过CD40发出信号激活抗原呈递细胞在体外和体内从生理学角度来看，该信号是T细胞“帮助”过程的主要组成部分。例如，树突状细胞上的CD40连接可诱导细胞成熟和活化，表现为共刺激分子和MHC分子的表面表达增加，产生促炎细胞因子，如白介素12，和增强T细胞活化(2, 4). 静止B细胞的CD40结扎也增加抗原提呈功能，此外，还诱导增殖和免疫球蛋白类别转换(2, 4). CD40或CD40L基因发生种系突变的患者具有明显的免疫抑制，易受机会性感染，并且具有不足的T细胞依赖性免疫反应，包括IgG生成、生发中心形成和记忆B细胞诱导(7–9). 在缺乏CD40或CD40L的小鼠中观察到类似的免疫表型(10–13).

在同时出版的三篇文章中自然1998年，激动剂CD40抗体被证明可以模拟CD40L的信号并替代CD4的功能⁺小鼠T细胞介导免疫模型中的淋巴细胞(14–16). 这种作用的一个关键机制是CD40/CD40L介导的宿主树突状细胞活化。这些发现提出了这样一个假设，即CD40激动剂，连同涉及toll样受体的信号，可能拯救肿瘤宿主中抗原呈递细胞的功能，并触发或恢复针对肿瘤相关抗原的有效免疫反应。1999年自然医学为这一假设提供了证据：激动剂CD40抗体克服了荷瘤小鼠的T细胞耐受性，引发了有效的细胞毒性T细胞反应，并增强了抗肿瘤疫苗的效力(17–19).

对生存和扩散的影响。影响内源性或外源性途径的促凋亡和抗凋亡基因都可以受到CD40的影响(20). 在正常和某些恶性B细胞中，CD40结扎可迅速将细胞从凋亡中拯救出来，这一作用涉及到bcl-xL、A20和Bfl-1的表达增加，这些都是CD40介导的核因子-κB活化下游的产物(21–24). 在一些细胞中，抗凋亡蛋白survivin也被CD40上调(25). 另一方面，CD40可能通过增加Bax的表达诱导乳腺癌细胞凋亡，也可能通过与TNF家族成员合作诱导其他细胞凋亡(26–30). CD40靶基因也调节某些细胞中的细胞周期进程，至少在B细胞中，这种调节似乎与生存调节截然不同(31). 例如，B细胞中的CD40信号转导增加了细胞周期蛋白D依赖性激酶4和6的表达和激活，并降低了细胞周期素依赖性激酶抑制剂p27kip-1的表达(32, 33). Pim-1、c-myc、Fas和端粒酶是CD40信号调节的其他重要基因产物(34–37)通常与B细胞中的抗原受体结扎等第二信号协同作用。

CD40介导的肿瘤细胞死亡。在缺乏免疫辅助细胞的情况下，许多肿瘤表面的CD40连接介导直接的细胞毒性作用。CD40的表达几乎见于所有B细胞恶性肿瘤和许多实体肿瘤，包括黑色素瘤和肺、乳腺、结肠、前列腺、胰腺、肾脏、卵巢以及头颈部的癌。CD40的参与在体外抑制实体肿瘤细胞和高级B细胞系的生长，这在大多数实验系统中归因于诱导肿瘤细胞凋亡(29, 30, 38–41). CD40介导的肿瘤抑制也被观察到体内，包括在免疫功能受损的小鼠中抑制乳腺癌或B细胞淋巴瘤异种移植物，其中不存在混淆淋巴细胞激活的可能性(26, 38, 42, 43). 一直令人困惑的是，为什么肿瘤，尤其是上皮性肿瘤，表达CD40，除非它是来自个体发育、器官发生或其他正常生长、分化过程或炎症反应的残余物(三). 据报道，在原发性皮肤黑色素瘤中，CD40表达是一个消极的预后因素(44)CD40在转移性黑色素瘤中的表达就地远弱于原发性黑色素瘤(41).

CD40介导的肿瘤细胞死亡似乎至少是相加的，并且可能与化疗两者协同作用在体外和体内(40, 43, 45). 抗CD40激动剂抗体和吉西他滨联合治疗大多数已建立移植性肿瘤的小鼠，治愈的小鼠对肿瘤再激发具有抵抗力(45). 这种作用完全依赖于CD8 T细胞，而不依赖于CD4 T细胞，并且只在体内在肿瘤细胞死亡的背景下。这些发现强调了一个假设，即免疫激活和全身CD40激活后的直接肿瘤细胞毒性可以协同抗肿瘤作用。

针对CD40通路的几种药物制剂已经在晚期癌症患者中进行了第一阶段临床评估，初步结果令人鼓舞(表1). 这些研究药物大多设计为CD40激动剂，其原理有两个方面：首先，CD40激动药可以通过激活宿主抗原呈递细胞触发免疫刺激，从而驱动针对肿瘤的T细胞反应，导致肿瘤细胞死亡。其次，CD40结扎可以对表达CD40的肿瘤产生直接的肿瘤细胞毒性。如果在激活过程中，抗原呈递细胞能够吸收直接细胞毒性攻击后脱落的肿瘤抗原，并赋予由此产生的T细胞反应肿瘤特异性，则会产生协同作用。

用异亮氨酸拉链基序设计的重组人CD40L有助于三聚体化，是第一个接受测试的此类试验药物(46). 我们与其他两个诊所合作，用重组人CD40L s.c.每天治疗32例晚期实体瘤或非霍奇金淋巴瘤患者，每个周期持续5天(46). 血清转氨酶的短暂升高是剂量限制性的，血清半衰期为～24小时。两名患者出现了客观的部分反应，其中一名患者在停止重组人CD40L治疗数月后被发现有完全反应，尽管该患者尚未开始额外的抗癌治疗。

随着抗CD40单克隆抗体（mAb）的开发，针对CD40的临床工作在过去一年中加速了。CP-870893（辉瑞，新伦敦，CT）是一种全人类CD40激动剂单克隆抗体，对肿瘤细胞死亡具有免疫介导和非免疫介导作用(47, 48). CP-870893是一种IgG2免疫球蛋白（与大多数批准的单克隆抗体相比，单克隆抗体是IgG1免疫球素），因此不太可能有效激活补体或结合Fc受体。任何潜在的生物效应都被认为主要与CD40信号有关。我们与斯科特·安东尼亚（Scott Antonia）和莫菲特癌症中心（Moffitt Cancer Center）的同事合作，对29名晚期实体瘤患者进行了首次人体剂量递增试验，单次静脉注射CP-870893(49). 最常见的不良事件是细胞因子释放综合征，表现为输注当天的短暂发冷、僵硬和发烧，并与血清TNF-α和白细胞介素6升高有关。CP-870893–相关细胞因子释放综合征最有可能反映免疫细胞和血管细胞的CD40激活，而不是急性靶点溶解或超敏反应，因为它是全人类IgG2制剂。在第7周重新开始试验时，观察到四种部分反应；所有部分反应均发生在黑色素瘤患者中。每6至8周重复给药一次，一名患者在14个月时持续有反应，与正电子发射断层扫描中异常示踪剂活性的完全消除有关。

药效学研究表明，CP-870893滴注可显著、快速、剂量依赖性地降低B细胞百分比。在残留在血液中的B细胞中，CD86（一种对T细胞活化至关重要的共刺激分子）出现了快速且剂量相关的上调(49). 在最高剂量水平下，CD86的百分比⁺B细胞增加了8倍以上。根据这些和其他发现，我们假设CP-870893输注激活（而不是破坏）外周血B细胞，导致大多数B细胞从血液中外渗。CP-870893输注后，外周血单核细胞和树突状细胞也可能发生类似的作用。CP-870893输注是否与诱导细胞肿瘤特异性免疫相关尚待探讨。正在进行CP-870893重复剂量的研究。

第二种CD40单克隆抗体SGN-40（西雅图遗传学，华盛顿州博特尔）已在复发性或难治性非霍奇金淋巴瘤和多发性骨髓瘤患者的两项1期剂量递增研究中进行了评估，这两种疾病中CD40几乎均匀表达。SGN-40是一种人源化IgG1免疫球蛋白，是血液单个核细胞（包括B细胞）中CD40信号的弱激动剂(50). 然而，针对一组高级B细胞淋巴瘤细胞系，SGN-40介导有效的生长抑制和凋亡，并促进抗体依赖性细胞毒性(50–52). 在一项正在进行的研究中，29名非霍奇金淋巴瘤患者在4-5周内每周接受SGN-40剂量治疗，一些患者接受患者剂量负荷计划治疗(53). 与CP-870893一样，SGN-40与细胞因子释放综合征相关，第一次输注时最为明显，到目前为止所描述的患者在随后的给药中消失。五名非霍奇金淋巴瘤患者取得了客观的肿瘤反应（四名患者在20周进行一个SGN-40周期后出现部分反应，一名患者出现完全反应）。迄今为止，已有16例多发性骨髓瘤患者使用SGN-40治疗的经验被报道，这些患者出现了类似的不良反应，并具有抗肿瘤活性(表1; 裁判。54).

例如，在单次输注研究中，静脉注射CP-870893后的24小时内可在血清中检测到IgG1或IgG2免疫球蛋白分子，SGN-40和CP-87089的清除速度似乎异常迅速，这可能反映抗体与正常细胞上广泛表达的靶点结合(49). SGN-40研究人员建议可能存在SGN-40的快速消除途径或在特定剂量下未饱和的再分配体积(54). 有趣的是，CP-870893单次输注的最大耐受剂量估计为0.2 mg/kg，但患者对SGN-40的耐受剂量至少高达4 mg/kg(49, 53). 这些发现可能反映了给药方案的差异或影响药理学或药效学的两种单克隆抗体的激动性或结构特性的差异。

第三种CD40 mAb，HCD 122（以前称为CHIR-12.12；加利福尼亚州伯克利诺华/XOMA），是一种全人IgG1 mAb，介导抗体依赖性细胞毒性，阻断CD40L诱导的正常和恶性B细胞的细胞存活和增殖(55). 与CP-870893或SGN-40不同，HCD 122在细胞增殖试验中不显示任何激动剂活性。HCD 122正在进行晚期B细胞恶性肿瘤患者的第一阶段临床试验。¹

其他针对癌症中CD40的临床方法包括在自体肿瘤细胞中实现CD40L表达的基因治疗。CD40L的参与增强了恶性B细胞的抗原提呈功能，并使这些细胞产生抗肿瘤免疫反应(56). 在一项研究中，慢性淋巴细胞白血病患者被给予经腺病毒编码重组CD40L转导的自体白血病细胞，且无严重毒性(57). 一些患者的白血病负担降低与白血病特异性T细胞的诱导和血清白细胞介素12的升高有关。在另一项研究中，用编码人白细胞介素2和CD40L的腺病毒载体转导的皮肤成纤维细胞接种白血病母细胞，在反复注射后诱导白血病特异性T细胞和抗体(58). 也可以使用基因治疗和其他手段体外用CD40L激活抗原呈递细胞(59, 60). CD40激活的树突状细胞或B细胞携带肿瘤抗原有效载荷，有望成为新型癌症疫苗(61).

这些初步临床试验中最令人鼓舞的是，鉴于对CD40介导的系统性炎症和自身免疫的潜在性的担忧，没有出现重大毒性(62). 在我们对激动剂CD40单克隆抗体的研究中，我们没有观察到与其他免疫调节剂一起观察到的小肠结肠炎、皮炎或垂体炎，特别是阻断抗CTLA4单克隆抗体(63). 虽然使用激动剂CD40单克隆抗体观察到细胞因子释放综合征，但其效果是中等和暂时的，与最近在接受单剂量抗CD28激动剂单克隆抗体治疗的受试者中观察到的多器官衰竭在临床和机制上都是不同的(64).

虽然CD40激动剂的第一阶段研究已经取得了客观的肿瘤反应，但这些药物的最大潜力可能是与其他药物联合使用。其中包括化疗、肿瘤疫苗、toll样受体激动剂、细胞因子和其他TNF受体家族激动剂，如DR5和CD137mAb。来自多个临床前模型的数据表明，使用这些组合可以协同增强免疫激活的前景(18, 19, 43, 45, 65, 66). CD40激动剂也可以与阻断阴性免疫检查点的药物（例如，抗CTLA4单克隆抗体）结合。测试这些假设的临床试验设计需要仔细考虑所涉及的基本免疫学以及所研究药物的药理学和药效学。

2006年12月，美国血液学会年会上报告了SGN-40和HCD 122的其他临床试验数据。特别值得注意的是，HCD 122研究人员报告了24名慢性淋巴细胞白血病或多发性骨髓瘤可评估患者中的两个部分反应(77, 78). HCD 122治疗与短暂输液反应相关。

我感谢詹姆斯·莱利、卡罗琳·克拉克和理查德·胡恩的有益讨论。