ATG-101 是一种四价 PD-L1×4-1BB 双特异性抗体,通过 PD-L1 阻断和 PD-L1 导向的 4-1BB 激活刺激抗肿瘤免疫

ATG-101 Is a Tetravalent PD-L1×4-1BB Bispecific Antibody That Stimulates Antitumor Immunity through PD-L1 Blockade and PD-L1-Directed 4-1BB Activation

作者信息Hui Yuwen, Huajing Wang, Tengteng Li, Yijing Ren, Yun-Kai Zhang, Peng Chen, Ao Sun, Gang Bian, Bohua Li, David Flowers, Marc Presler, Kalyanasundaram Subramanian, Jia Xue, Jingjing Wang, Kevin Lynch, Jay Mei, Xiaowen He, Bo Shan, Bing Hou
PMID38501978
发布时间2024-05-15
DOI10.1158/0008-5472.CAN-23-2701

实验完整度

包括体外结合、报告基因、原代 T 细胞功能、多种小鼠肿瘤模型、单细胞测序和 NHP 毒性研究,层级完整且含机制验证。

主要模型

MC38 结肠癌荷瘤 h4-1BB 敲入小鼠模型 B16F10 黑色素瘤荷瘤 h4-1BB 敲入小鼠模型 Pan02 胰腺癌荷瘤 h4-1BB 敲入小鼠模型 MC38 肿瘤进展后转用 ATG-101 的获得性耐药模型

重点核对

h4-1BB 敲入小鼠的品系来源(北京百奥赛图或上海南方模式生物) MC38 模型中肿瘤起始体积(60 mm3 或 239 mm3)及给药方案(剂量和频率) 体外 4-1BB 激活实验中 PD-L1 阳性细胞的存在及 PD-L1 表达水平 NHP 毒性研究中 ATG-101 的给药剂量(10、50、100 mg/kg) 计算模型中预测的最佳生物剂量约 2 mg/kg

摘要

免疫检查点抑制剂(ICI)已经改变了癌症治疗。然而,只有少数患者获得深度反应。许多患者先天耐药,而其他患者对 ICI 产生获得性耐药。此外,肝毒性和次优疗效阻碍了 4-1BB(一个有前途的免疫刺激靶点)激动剂的临床开发。为了有效靶向 4-1BB 并治疗对 ICI 耐药的疾病,我们设计了 ATG-101,一种四价“2+2”PD-L1×4-1BB 双特异性抗体。ATG-101 同时结合 PD-L1 和 4-1BB,对 PD-L1 具有更高的亲和力,并在与 PD-L1 阳性细胞交联时有效激活 4-1BB+ T 细胞。ATG-101 在 PD-L1 结合后激活耗竭的 T 细胞,表明其在逆转 T 细胞功能障碍中可能发挥作用。ATG-101 在多种体内肿瘤模型中显示出有效的抗肿瘤活性,包括对 ICI 耐药或难治的模型。ATG-101 大大增加了 CD8+ T 细胞的增殖、效应记忆 T 细胞的浸润以及肿瘤微环境(TME)中 CD8+ T/调节性 T 细胞的比例,使免疫学“冷”肿瘤变为“热”。使用单细胞 RNA 测序对 ATG-101 治疗后的 TME 进行全面表征,进一步揭示了反映抗肿瘤免疫力增强的改变了的免疫景观。ATG-101 在非人灵长类动物中耐受性良好,未诱导肝毒性。根据计算半机制药理学建模,4-1BB/ATG-101/PD-L1 三聚体形成和 PD-L1 受体占有率均在约 2 mg/kg 的 ATG-101 时达到最大,为临床试验的最佳生物学剂量提供了指导。总之,通过定位于富含 PD-L1 的微环境并以 PD-L1 交联依赖性方式激活 4-1BB+ 免疫细胞,ATG-101 安全地抑制 ICI 耐药和难治性肿瘤的生长。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
研究旨在开发一种能够安全有效地治疗免疫检查点抑制剂耐药肿瘤的 PD-L1×4-1BB 双特异性抗体。
核心机制
ATG-101 通过 PD-L1 交联依赖性方式激活 4-1BB 信号,同时阻断 PD-1/PD-L1 相互作用,从而增强 T 细胞抗肿瘤免疫。
主要证据
体外实验显示 ATG-101 依赖 PD-L1 交联激活 4-1BB 信号,体内模型(MC38、B16F10、Pan02)显示肿瘤生长抑制,scRNA-seq 显示 TME 中 T 细胞和 DC 的激活。
研究意义
ATG-101 可能为 ICI 耐药肿瘤提供一种新的治疗选择,并已进入 I 期临床试验。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ATG-101 的分子构建和结合特性验证

验证 ATG-101 能够同时结合 PD-L1 和 4-1BB,且对 PD-L1 具有更高亲和力。

通过 ForteBio 和 Biacore 测定 ATG-101 与 PD-L1 和 4-1BB 的结合动力学;流式细胞术检测与过表达 PD-L1 或 4-1BB 的细胞结合;竞争实验评估 PD-1/PD-L1 阻断能力。

2

体外 4-1BB 激动活性和 T 细胞功能验证

验证 ATG-101 是否通过 PD-L1 交联依赖方式激活 4-1BB 信号并增强 T 细胞功能。

使用 NF-κB 荧光素酶报告基因实验检测 4-1BB 信号激活;将 ATG-101 与 PD-L1 阳性细胞和 T 细胞共培养,检测 IL2、IFNγ 和 TNFα 释放;用反复刺激诱导 T 细胞耗竭并测试 ATG-101 的恢复作用。

3

体内抗肿瘤疗效评估

评估 ATG-101 在多种同系小鼠肿瘤模型中的抗肿瘤活性,包括对抗 PD-L1 耐药或难治的模型。

在 h4-1BB 敲入小鼠中建立 MC38、B16F10、Pan02 和 EL-4 肿瘤模型,给予 ATG-101 或其他对照抗体,监测肿瘤生长和生存期。

4

肿瘤微环境免疫细胞分析

分析 ATG-101 治疗对肿瘤微环境中免疫细胞组成和功能的影响。

通过流式细胞术分析肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)中 CD8+ T 细胞、Treg、效应记忆 T 细胞等;使用单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)分析 TIL 的转录组。

5

在抗 PD-L1 治疗进展模型中的疗效验证

验证 ATG-101 在获得性耐药肿瘤模型中的抗肿瘤活性。

MC38 荷瘤小鼠先用 atezolizumab 治疗,当疾病进展后改用 ATG-101,评估肿瘤生长和生存期,并通过多重免疫组化分析 TIL。

6

非人灵长类动物安全性评估

评估 ATG-101 在食蟹猴中的安全性和耐受性,特别是肝毒性。

进行 4 周重复给药毒性研究,设置 0、10、50、100 mg/kg 剂量组,检测血清 ALT/AST、细胞因子水平,并进行组织病理学检查。

7

计算半机制药理学建模

预测 ATG-101 的最佳生物学剂量,指导临床试验设计。

建立三室药理学模型,模拟 ATG-101 在体内的分布、结合和受体占有率,预测三聚体形成和 PD-L1 占有率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM 培养基GIBCO--
F12K 培养基GIBCO--
胎牛血清GIBCO--
NK92MI 专用培养基ProcellCM-0533
ExpiCHO 表达系统Invitrogen--
蛋白 A 层析GE--
生物素标记试剂盒Thermo Fisher ScientificA39257
脱盐柱Thermo Fisher Scientific89890
BCA 蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific (Pierce)23225
人 PD-L1-Fc 融合蛋白Sino Biology10377-H05H
人 4-1BB-Fc 融合蛋白ACROBiosystems41B-H5258
Biacore 系统GE Healthcare--
HBS-EP+ 缓冲液GE HealthcareBR-1006-69
抗人 IgG Fc 抗体GE HealthcareBR-1003-50
CM5 芯片GE Healthcare29-1496-03
人 PD-L1 单体蛋白ACROBiosystemsPD1-H5229
人 4-1BB 单体蛋白ACROBiosystems41B-H5227
甘氨酸 pH 1.5GE HealthcareBR-1003-54
人 Fc 受体阻断液BioLegend422302
PE 标记抗人 IgG 二抗Abcamab98596
APC 标记抗人 IgG 二抗BioLegend410712
链霉亲和素-藻红蛋白BioLegend405204
CD3+ T 细胞分选磁珠Stemcell17951
CD3/CD28 磁珠Gibco11161D
PD-1 抗体BioLegend367412
LAG3 抗体BioLegend369312
Tim3 抗体BioLegend345052
TOX 抗体eBioscience12-6502-82
人 IL2 ELISA 试剂盒BD Pharmingen555190
人 IFNγ ELISA 试剂盒BD Pharmingen555142
人 TNFα ELISA 试剂盒BD Pharmingen555212
h4-1BB 敲入小鼠----
CD45 抗体BioLegend103188
CD3 抗体BioLegend100210
CD4 抗体BioLegend100438
CD8 抗体BioLegend100759
CD25 抗体BioLegend102008
Foxp3 抗体eBioscience25-5773-82
人 CD45 抗体BioLegend103138
CD3 抗体 (BD)BD Biosciences740268
CD8 抗体 (BioLegend)BioLegend100705
CD25 抗体 (BioLegend)BioLegend102012
CD69 抗体BioLegend104536
CD44 抗体BioLegend103032
CD62L 抗体BioLegend104440
Ki67 抗体eBioscience56-5698-82
CD335 抗体BioLegend137619
CD8 抗体 (CST)Cell Signaling Technology98941
CD4 抗体 (CST)Cell Signaling Technology25229
F4/80 抗体Cell Signaling Technology70076
MHCII 抗体Invitrogen14-5321-82
FoxP3 抗体 (CST)Cell Signaling Technology12653
PD-L1 抗体 (Abcam)Abcamab174838
DAPISigma28718-90-3
山羊抗兔 IgGLeicaDS9800
山羊抗兔 IgGVectorMP-7444
Vectra Polaris 自动成像系统Akoyabio--
gentleMACS C 管Miltenyi Biotec--
酶混合物Miltenyi Biotec130-096-730
死细胞去除试剂盒Miltenyi Biotec130-090-101
CD45 (TIL) 磁珠Miltenyi Biotec130-110-618
0.9% 氯化钠注射液----
日立-7180 自动临床分析仪Hitachi--
U-PLEX TH17 Combo 1 (NHP) SECTOR (25PL)----
AF647 标记的 YN035----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞系来源
细胞系(如 MC38、B16F10、Pan02、EL-4、MCF7、RKO、NCI-H358)的来源和培养条件
阅读提示:Materials and Methods 中的 Cell line 部分
ATG-101 的构建与生产
ATG-101 的基因序列(来自专利 WO2019196309A1)、表达系统(ExpiCHO)和纯化方法(蛋白 A 层析)
阅读提示:Materials and Methods 中的 Antibody 部分
体外 4-1BB 激活实验
报告基因细胞系(293T-h41BB-NFκB-Luc)和 PD-L1 阳性细胞(CHO-hPDL1)的构建和培养条件,以及 ATG-101 的浓度范围
阅读提示:Results 中“ATG-101 potently activates 4-1BB signaling”部分及相应图注
T 细胞功能实验
人 PBMC 供体、T 细胞分离方法、CD3/CD28 刺激条件、PD-L1 阳性细胞类型及 ATG-101 处理浓度
阅读提示:Materials and Methods 中的 Exhausted T-cell induction and reactivation 部分
体内肿瘤模型
h4-1BB 敲入小鼠的品系来源(Biocytogen 或 Model Organisms Center)、肿瘤细胞接种数量、起始治疗时肿瘤体积、给药剂量和时间表
阅读提示:Materials and Methods 中的 In vivo efficacy study 各个模型的具体描述
免疫细胞分析
流式细胞术所用抗体克隆号、荧光标记、以及细胞亚群的圈门策略;scRNA-seq 的数据处理参数和参考基因组
阅读提示:Materials and Methods 中的 Drug pharmacodynamic effect 部分和 scRNA-seq data analysis 部分
非人灵长类毒性研究
食蟹猴的品系、每组动物数(5 公 5 母)、给药途径、剂量(0, 10, 50, 100 mg/kg)、给药频率和恢复期长度
阅读提示:Materials and Methods 中的 Toxicity study of ATG-101 in cynomolgus monkeys 部分
计算建模
模型参数(如靶点浓度、内化率、交叉连接速率等)的校准数据来源
阅读提示:Materials and Methods 中的 Computational semimechanistic pharmacology modeling 部分