Cell：David Baker團(tuán)隊(duì)從頭設(shè)計(jì)可口服的迷你抗體，治療自身炎癥性疾病
研究表明，口服給藥的從頭設(shè)計(jì)的微型結(jié)合劑能夠穿過(guò)腸道上皮屏障到達(dá)治療靶點(diǎn)，具有高效能、胃腸道穩(wěn)定性和易于制造的特點(diǎn)。
近日，人工設(shè)計(jì)蛋白領(lǐng)域先驅(qū) David Baker 教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為：Preclinical proof of principle for orally delivered Th17 antagonist miniproteins 的研究論文。
該研究利用計(jì)算設(shè)計(jì)從頭生成了靶向IL-23R和IL-17的迷你蛋白，其具有抗體樣結(jié)構(gòu)、亞皮摩爾級(jí)別的親和力，且具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性足以通過(guò)口服給藥，在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，該迷你蛋白顯示出對(duì)結(jié)腸炎優(yōu)異的治療效果。
白細(xì)胞介素（IL）-23細(xì)胞因子由抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生，促進(jìn)輔助性T細(xì)胞17（TH17細(xì)胞）的分化和表型維持。IL-23刺激循環(huán)TH17細(xì)胞以及組織內(nèi)固有淋巴樣細(xì)胞（ILC）和γδT細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子IL-17的產(chǎn)生。
IL-23和IL-17是在基因和臨床中得到驗(yàn)證的治療靶點(diǎn)，用于治療幾種TH17細(xì)胞介導(dǎo)的自身炎癥性疾病，包括炎癥性腸病（IBD）和銀屑病（俗稱牛皮癬）。然而，現(xiàn)有的抗體療法有一些局限性。在接受烏司奴單抗（ustekinumab，強(qiáng)生公司開發(fā)的全人源雙靶向IL-12和IL-23抑制劑）治療的IBD患者中，只有約30%的患者獲得緩解，約20%的初始應(yīng)答者由于產(chǎn)生抗藥物抗體而隨著時(shí)間的推移失去應(yīng)答。此外，全身免疫抑制還會(huì)使患者患惡性腫瘤和嚴(yán)重感染的風(fēng)險(xiǎn)增加。
由于抗體藥分子大，滲透性差，不能口服，只能通過(guò)靜脈滴注或皮下注射給藥，這也給患者帶來(lái)不便和壓力。全身給藥的抗體通常表現(xiàn)出較差的組織外顯率，全身給藥后僅達(dá)到目標(biāo)組織血清濃度的5%-10%。
此外，抗體藥的制造和分銷成本很高，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ窃诓溉閯?dòng)物表達(dá)系統(tǒng)中產(chǎn)生的，需要復(fù)雜的純化過(guò)程才能達(dá)到適合腸外給藥的純度，并且需要冷藏才能儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
目前，已有許多口服和局部給藥的蛋白質(zhì)、肽類和小分子正在研發(fā)中，作為系統(tǒng)性施用抗體藥的方便、免疫原性更低且價(jià)格更低廉的替代品。
一些已獲批的TNF-α抗體的口服版本有望在具有相同細(xì)胞效力的情況下提供更大的用藥便利性，但需要專有配方才能完整到達(dá)作用部位，這進(jìn)一步增加了抗體藥本身已經(jīng)很高的成本?？诜腏AK抑制劑已被批準(zhǔn)用于包括炎癥性腸?。↖BD）在內(nèi)的許多慢性炎癥病癥，但嚴(yán)重的副作用限制了其廣泛應(yīng)用。
目前正在研發(fā)的治療炎癥性腸病和銀屑病的口服肽類藥物，需要使用非規(guī)范氨基酸和交聯(lián)來(lái)賦予其對(duì)胃腸道中蛋白酶的抗性，需要通過(guò)化學(xué)合成這種昂貴的生產(chǎn)方式。而正在研發(fā)的治療銀屑病的口服小分子藥物，其與作用靶點(diǎn)IL-17A的結(jié)合親和力僅為低微摩爾級(jí)別，并且需要每天服用兩次相對(duì)較高的劑量才能達(dá)到適度的臨床效果。
上述藥物或療法雖然比系統(tǒng)性給藥的單克隆抗體更方便，但它們的安全風(fēng)險(xiǎn)、高昂的生產(chǎn)成本和有限的療效仍是有待解決的顯著缺點(diǎn)。
在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)展示了從頭設(shè)計(jì)的迷你蛋白，這些微型結(jié)合劑具有抗體樣結(jié)構(gòu)、低皮摩爾級(jí)別的親和力，能夠靶向抑制IL-23R和IL-17A，且分子大小較小。
這些迷你結(jié)合劑在體外實(shí)驗(yàn)（原代細(xì)胞以及人類器官）中能有效阻斷細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并且極其穩(wěn)定，能夠口服給藥，且成本低廉。口服的IL-23R迷你結(jié)合劑在小鼠結(jié)腸炎中的療效優(yōu)于臨床使用的抗IL-23抗體，并在大鼠中具有良好的藥代動(dòng)力學(xué)和生物分布特征。
這項(xiàng)研究表明，口服給藥的從頭設(shè)計(jì)的微型結(jié)合劑能夠穿過(guò)腸道上皮屏障到達(dá)治療靶點(diǎn)，具有高效能、胃腸道穩(wěn)定性和易于制造的特點(diǎn)，因此，從頭設(shè)計(jì)的微型結(jié)合劑是口服生物制劑的一種有前途的形式。
