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上篇: IDO抑制劑背后的故事（上） 腫瘤的免疫逃逸 在上一篇文章中筆者講到了Munn發(fā)現(xiàn)IDO免疫抑制作用的過程。但Munn在進(jìn)行巨噬細(xì)胞/T細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)候就覺得，色氨酸可能并不是一種單純的營養(yǎng)物質(zhì)，而更可能是一種信號分子。 對于很多人來說，這種觀點(diǎn)確實(shí)難以接受。因?yàn)槲覀兤匠３缘氖澄镏芯痛嬖谥芏嗟纳彼?，所以色氨酸怎么可能成為一種抑制T細(xì)胞功能的信號分子呢？ Munn想要說服其他科學(xué)家接受這種觀點(diǎn)確實(shí)并不容易，當(dāng)時(shí)的很多科研工作者只會認(rèn)為Munn實(shí)驗(yàn)室的人是一群瘋子。而且當(dāng)時(shí)只發(fā)現(xiàn)了色氨酸這一種能夠影響T細(xì)胞功能的營養(yǎng)物質(zhì)。 但后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，包括血糖水平在內(nèi)的其他的一些營養(yǎng)物質(zhì)濃度也能夠影響T細(xì)胞活化過程，于是人們才開始接受色氨酸也能夠成為影響T細(xì)胞功能的信號分子。 盡管如此，色氨酸抑制T細(xì)胞功能的整個(gè)信號通路直到六年以后才解析清楚。但與此同時(shí)，研究人員也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多種類型的腫瘤細(xì)胞也能夠表達(dá)不同水平的IDO。 而且更重要的是，科研人員發(fā)現(xiàn)腫瘤中的IDO1過表達(dá)與腫瘤細(xì)胞中的Bin1狀態(tài)相關(guān)。Bin1是腫瘤中最常出現(xiàn)抑制的抑癌基因之一，研究發(fā)現(xiàn)在癌變的細(xì)胞中Bin1的缺乏就足以使癌細(xì)胞僅利用細(xì)胞內(nèi)部的信號通路，通過IDO1來介導(dǎo)免疫反應(yīng)逃逸。 我想現(xiàn)在制藥行業(yè)的多數(shù)人都已經(jīng)很清楚，IDO實(shí)際上只是能夠避免免疫系統(tǒng)攻擊自身抗原或無害抗原的機(jī)制中的一種。在發(fā)現(xiàn)IDO功能的同一時(shí)期，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了其他一些參與免疫耐受過程的蛋白，比如CTLA4，以及PD1/PD-L1。 人的免疫系統(tǒng)確實(shí)非常的復(fù)雜。免疫系統(tǒng)能夠持續(xù)監(jiān)測外來抗原，但包括PD-1在內(nèi)的一些蛋白卻能夠?qū)細(xì)胞的功能產(chǎn)生抑制。PD1和CTLA4能夠在T細(xì)胞生命過程的不同時(shí)期進(jìn)行表達(dá)，抑制免疫反應(yīng)。而腫瘤細(xì)胞表面也能夠表達(dá)PD-1的配體PD-L1來抑制免疫功能。 但這些檢查點(diǎn)對某些特定的正常生理過程至關(guān)重要，而當(dāng)時(shí)的科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)IDO在其他組織中很少表達(dá)，敲除IDO1的小鼠并沒有產(chǎn)生自身免疫病的癥狀，所以科學(xué)家覺得IDO1抑制劑的副作用相比PD-1/L1類藥物可能更低。 也就是在這時(shí)，幾家生物技術(shù)公司意識到了IDO在腫瘤免疫中的重要性，并開始研發(fā)IDO抑制劑。其實(shí)在早期的時(shí)候大型制藥公司只是持觀望態(tài)度，而且長久以來公開IDO研發(fā)項(xiàng)目的公司只有兩家，Incyte以及NewLink Genetics。 制藥公司入場 Incyte在2004年便開始了IDO抑制劑的研究項(xiàng)目。其實(shí)現(xiàn)在來看，從藥物化學(xué)的角度來講開發(fā)IDO1抑制劑并不十分困難。IDO1是一種只包含單鏈的具有催化活性的酶，而且只存在包括IDO2，TDO2以及TPH在內(nèi)的幾種其他類型的色氨酸分解代謝酶，可能不會像激酶抑制劑那樣難以控制化合物選擇性。 而且IDO1的組織表達(dá)特異性高，底物特異性強(qiáng)。至于化合物活性的評價(jià)，測量IDO的底物色氨酸以及產(chǎn)物犬尿氨酸也并不很困難。因此開發(fā)這類抑制劑似乎并不太難。 但事實(shí)卻并非如此，至少Incyte一開始在做IDO1項(xiàng)目的時(shí)候并不十分順利。其實(shí)Incyte在開始IDO項(xiàng)目的時(shí)候，人們對于IDO1的作用機(jī)制了解的并不是很多，當(dāng)時(shí)也沒有很好的小分子探針來研究IDO1的功能 (Munn使用的探針1-MT存在很大的問題)。 此外如何建立化合物評價(jià)體系，活性優(yōu)化到何種程度都不清楚。他們當(dāng)時(shí)篩了三十萬個(gè)化合物才找到了一個(gè)適合藥物化學(xué)家研究的先導(dǎo)化合物。 一年半之后，該公司的藥物化學(xué)家基于該先導(dǎo)化合物合成了大約兩千個(gè)化合物。通過篩選和優(yōu)化臨床前以及臨床前實(shí)驗(yàn)最終將其中一個(gè)化合物Epacadostat推進(jìn)了臨床研究。 但Munn當(dāng)初在使用1-MT作為探針研究IDO功能的時(shí)候，并沒有對1-MT進(jìn)行全面的研究，至少他沒有分別測試D構(gòu)型和L構(gòu)型的化合物活性。對藥物化學(xué)領(lǐng)域比較熟悉的人應(yīng)該很清楚，這種類型的異構(gòu)體其藥理活性有時(shí)候會差別很大，甚至活性作用相反。 后來的研究發(fā)現(xiàn)，D構(gòu)型的1-MT并不能夠結(jié)合IDO1或者抑制其功能。而L構(gòu)型與IDO1有比較弱的結(jié)合活性，因此當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為L構(gòu)型的1-MT才是其IDO1抑制活性產(chǎn)生的原因。 但隨著研究的深入，科研人員又發(fā)現(xiàn)雖然1-MT對腫瘤細(xì)胞的生長具有微弱的抑制作用，但1-MT實(shí)際上并不是真正的IDO1抑制劑。 之后的抗腫瘤活性研究最終確定了其抗腫瘤活性其實(shí)是由D構(gòu)型介導(dǎo)的，而其作用機(jī)制也比較獨(dú)特，因?yàn)檠芯咳藛T發(fā)現(xiàn)D構(gòu)型的1-MT雖然不能夠直接抑制IDO1的酶活性，但是能夠解除T細(xì)胞功能抑制。 這其實(shí)是D構(gòu)型的1-MT解除由于色氨酸缺失導(dǎo)致的mTORC1活性下降所產(chǎn)生的作用。其實(shí)D構(gòu)型的1-MT也正是我們后來所熟知的化合物indoximod。 由于indoximod并不是真正的IDO抑制劑，因此Newlink之后又找到了一個(gè)選擇性更好的化合物navoximod。Navoximod細(xì)胞水平的EC50值為75 nM，對于IDO1/TDO的選擇性只有10到20倍。因此從這個(gè)角度來看，對于同時(shí)表達(dá)IDO1/TDO的腫瘤來說，navoximod可能會出現(xiàn)一些不同于 epacadostat 的，比較獨(dú)特的抗腫瘤作用。 而Incyte的epacadostat的活性更強(qiáng)，為12nM，而且選擇性更高。因此epacadostat以及Navoximod這兩個(gè)化合物無論在臨床前還是臨床實(shí)驗(yàn)中，都可能會出現(xiàn)一些比較明顯的差異。 也正是因?yàn)閚avoximod相比indoximod活性和選擇性都更好，Genentech在2014年與Newlink達(dá)成合作協(xié)議，通過支付1.5億美金首付款以及大約10億美金里程碑付款的方式與Newlink合作，共同開發(fā)該化合物。 除了以上這兩家公司，在2013年Terry Rosen和Juan Jaen兩人共同成立的Flexus也是該領(lǐng)域的有力競爭者。他們當(dāng)時(shí)成立這家公司的原因其實(shí)很簡單，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為腫瘤免疫領(lǐng)域雖然出現(xiàn)了類似PD-1/L1這樣的靶點(diǎn)，但是該領(lǐng)域依然有很多潛力的，而且被嚴(yán)重低估的靶點(diǎn)。 而他們在剛開始涉足IDO領(lǐng)域的時(shí)候，其實(shí)就已經(jīng)有了很清晰的研發(fā)思路。因?yàn)橐呀?jīng)有數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)該類抑制劑需要很大程度地抑制IDO1活性，才能產(chǎn)生抗腫瘤作用。而Incyte公司開發(fā)的藥物劑量很高，在下一次服藥前血藥濃度就已經(jīng)大幅降低了，所以他們需要尋找半衰期更長的藥物。 在完成了3800萬美金的融資之后，F(xiàn)lexus的科學(xué)家就很快獲得了一系列的IDO1抑制劑，這其中就包括作用機(jī)制比較獨(dú)特的BMS-986205。該化合物是IDO1的不可逆抑制劑，而且相比epacadostat以及navoximod，其藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)確實(shí)更好。 而這也使他們成了很多制藥公司收購的目標(biāo)。在經(jīng)過激烈的角逐之后，在2015年2月，BMS以驚人的12億5千萬美金的價(jià)格收購了這家剛成立才18個(gè)月的公司。 但Flexus公司的IDO項(xiàng)目其實(shí)存在很多爭議。2015年9月，Incyte起訴了Flexus，Rosen以及Jaen。原因是Incyte認(rèn)為Flexus的核心員工Jordan Fridman曾是Incyte的首席科學(xué)家，而Fridman曾是知曉Incyte的IDO臨床試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果的為數(shù)不多的幾位員工之一。 Incyte曾與Fridman簽訂過保密協(xié)議，但他們依然認(rèn)為Fridman曾利用這些商業(yè)機(jī)密幫助Flexus進(jìn)行IDO項(xiàng)目的研究，最終使該公司在成立短短18個(gè)月之后便被BMS以天價(jià)收購。 除了BMS-986205，iTeos的 PF-06840003 (EOS200271)也是一個(gè)很有意思的化合物，因?yàn)檫@個(gè)化合物相比BMS-986205，epacadostat以及navoximod也存在著很大的作用機(jī)制差異：PF-06840003是色氨酸非競爭性抑制劑，而且不會結(jié)合IDO1中的血紅素 (heme)。 其實(shí)從血紅素的角度來講，BMS的IDO抑制劑BMS-986205也是一種作用機(jī)制很獨(dú)特的化合物，因?yàn)樵摶衔锝Y(jié)合的是apo-IDO1，而非heme-IDO1。 部分在研的IDO抑制劑 由于存在活性，藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，以及作用機(jī)制等方面的不同，在研的IDO抑制劑可能會相應(yīng)地存在臨床前/臨床數(shù)據(jù)的差異。 但無論是indoximod的非IDO1直接抑制活性，epacadostat的高選擇性，navoximod的TDO/IDO1的雙重抑制，還是BMS-986205的不可逆抑制以及非血紅素結(jié)合活性，又或者是PF-06840003的非競爭性，非heme結(jié)合活性，其療效是否存在差異，差異有多大，甚至退一步講，IDO1到底是不是一個(gè)有效的腫瘤免疫靶點(diǎn)，這些問題從臨床前研究是很難得出確定性的結(jié)論的，只能通過大規(guī)模臨床試驗(yàn)才能驗(yàn)證。 Incyte的 IDO1抑制劑 epacadostat (上)能夠與IDO1中的血紅素 (下)產(chǎn)生相互作用。而BMS的BMS-986205能夠結(jié)合非血紅素型的apo-IDO1。Source: ACS Med.Chem. Lett. 謎團(tuán) 其實(shí)早在發(fā)現(xiàn)IDO1與腫瘤相互作用之后不久，科員人員就很清楚單純抑制IDO1活性并不能有效解除免疫系統(tǒng)的抑制。而臨床研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，比如epacadostat的一項(xiàng)隨機(jī)二期臨床研究中發(fā)現(xiàn)，epacadostat雖然耐受性良好，但相比tamoxifen并沒有療效上的優(yōu)勢。 在2013年，腫瘤免疫學(xué)家James Allison的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為IDO1與CLTA4或者PD1抑制劑的聯(lián)用奠定了基礎(chǔ)。檢查點(diǎn)抑制劑通常只對很少一部分的黑色素瘤患者有效，而Allision發(fā)現(xiàn)在使用Yervoy之后，腫瘤細(xì)胞能夠通過IDO1來逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)視。而CTLA4抑制劑與IDO1抑制劑聯(lián)用則能夠有效縮小黑色素瘤小鼠的腫瘤，使其生存期延長。 Allison之后發(fā)現(xiàn)，IDO抑制劑聯(lián)用PD1或者PD-L1也會產(chǎn)生類似的抗腫瘤作用。熟悉腫瘤免疫療法領(lǐng)域的人應(yīng)該會很清楚，提高檢查點(diǎn)抑制劑的有效率一直是腫瘤免疫領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 去年6月，Incyte在ASCO大會上公布了一項(xiàng)epacadostat聯(lián)用pembrolizumab的臨床試驗(yàn)的結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示該聯(lián)用方案治療晚期NSCLC可使ORR和疾病控制率分別達(dá)到35% (14/40) 和63% (12/40)。從療效數(shù)據(jù)上看，該聯(lián)用方案治療晚期NSCLC的療效似乎優(yōu)于檢查點(diǎn)抑制劑單藥應(yīng)用。但該項(xiàng)研究為非隨機(jī)研究，而且樣本量比較小。 去年9月，Incyte又在ESMO2017大會上公布了epacadostat聯(lián)用pembrolizumab治療晚期黑色素瘤的數(shù)據(jù)。ECHO-202研究評估了epacadostat聯(lián)合默沙東的pembrolizumab對晚期黑色素瘤患者的安全性和療效。數(shù)據(jù)顯示患者的ORR達(dá)到了56%（35/63）。 但是仔細(xì)看一下臨床試驗(yàn)的PFS數(shù)據(jù)的話，其實(shí)很難發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中的三類病人PFS有什么差別。單臂試驗(yàn)很難看清楚藥物的療效，而藥物聯(lián)用的單臂試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析起來就更困難了。 前幾天公布的III期臨床ECHO-301的數(shù)據(jù)可能更有說服力，epacadostat聯(lián)合pembrolizumab治療不可手術(shù)切除或轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，相比單獨(dú)使用pembrolizumab未能明顯改善PFS。而且預(yù)計(jì)該研究預(yù)計(jì)也無法達(dá)到改善總生存期的主要終點(diǎn)。這確實(shí)是一個(gè)非常危險(xiǎn)的信號，因?yàn)槿绻谏亓龅寞熜Р缓茫渌愋湍[瘤成功的概率可能會很低。 Navoximod以及iTeos的EOS200271的命運(yùn)同樣坎坷。去年6月，因?yàn)閚avoximod與atezolizumab聯(lián)用在所有類型腫瘤中的總體應(yīng)答率只有10%，Genentech選擇將該藥物退還給Newlink。今年一月，由于療效存疑，輝瑞也選擇終止與iTeos合作開發(fā)IDO抑制劑EOS200271。 以上臨床試驗(yàn)的失敗可能會有很多種解釋。首先化合物可能本身就存在缺陷。但對于化合物本身而言，其實(shí)在研的這些藥物作用機(jī)制各不相同，PK性質(zhì)也存在差異。比如indoximod是非直接IDO1抑制作用，而EOS200271能夠透過血腦屏障 (這也是輝瑞選擇與其合作的主要原因之一)，navoximod則對TDO/IDO1選擇性作用較弱，BMS-986205為IDO1的不可逆抑制且不結(jié)合heme-IDO1。這些不同都很有可能引起其療效/副作用方面的差異。 其次，合理的臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)也非常的關(guān)鍵。比如通過有效的生物標(biāo)志物來篩選潛在的能夠產(chǎn)生應(yīng)答的患者。這方面的內(nèi)容可以參考筆者之前關(guān)于PARP抑制劑的文章（見：新藥研發(fā)有多難？看PARP抑制劑四十年開發(fā)沉浮史）。 但臨床試驗(yàn)失敗還有一個(gè)非常重要的原因，那就是靶點(diǎn)本身存在問題。這其實(shí)也是大家最擔(dān)心的。關(guān)于這個(gè)問題我也沒有答案，因?yàn)楝F(xiàn)在遠(yuǎn)沒有到蓋棺定論的時(shí)候。 可能很多人現(xiàn)在對于IDO的態(tài)度已經(jīng)變得很悲觀。其實(shí)新藥研發(fā)本質(zhì)上就是一種科研的探索，我們沒法預(yù)知未來如何，即使大概率會失敗，也同時(shí)會存在成功的可能性，還是那句話，always hope for the best。 |
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