GARP(LRRC32)是I型跨膜蛋白,其中胞外区有两组10 LRRs (leucine-rich repeats) 区,通过富含脯氨酸的结构域(proline domain)连接。非活性状态(Latent)TGF-β 通过其LAP上的半胱氨酸与GARP形成二硫键的连接(图1A)。
图1. GARP的结构(A)和功能(B)[1]
GARP对TGF-β的成熟和活化起作用(图1B)。TGF-β最开始以同源二聚体的方式合成,被蛋白酶切割后形成非活性状态的TGF-β。GARP可以增强酶切及latent TGF-β的形成。在细胞膜表面,GARP/latent TGF-β复合物与整合素互作,进而释放成熟的TGF-β。成熟的TGF-β可与细胞表面的TGF-β受体互作引发下游信号通路。
GARP在活化的Treg细胞上选择性表达,调控TGF-β的分泌。TGF-β具有广泛的细胞活性。在肿瘤内部,TGF-βs,尤其是TGF-β1,会刺激基质细胞增生、新血管形成、癌细胞转移及抑制免疫细胞浸润。新研究发现,TGF-β是免疫检查点抑制剂在肿瘤微环境中耐药的主要原因。基于此,GARP/TGF-β是Treg细胞具有免疫抑制功能的核心机理之一。抑制Treg细胞表面的GARP功能,或靶向清除GARP+ Treg细胞,是此靶点的主要的成药机制。
目前,针对GARP没有上市药物。处于临床阶段的GARP药物有以下三款。
药物 | 成药形式 | 靶点 | 研发公司 | 开发阶段 | |
1 | DS-1055a | 单抗 | GARP | 第一三共 | Phase I |
2 | ABBV-151 | 单抗 | GARP/TGF-β1 | Abbvie | Phase I |
3 | HLX-60 | 单抗 | GARP | 复宏汉霖 | Phase I |
DS-1055a是一款去岩藻糖的IgG1抗体,具有增强的ADCC效应,主要通过去除GARP+调节性T细胞(Treg)来发挥抗肿瘤作用[2]。目前正在实体瘤患者中开展I期临床试验(NCT04419532)。
ABBV-151是一款GARP/TGF-β1 IgG4抗体抑制剂,阻止TGF-β1的释放,从而减小TGF-β1的免疫抑制作用[3]。2018年,argenx将ARGX-115独家授权给AbbVie(ABBV-151)。目前ABBV-151正在进行单药及与PD-1单抗(ABBV-181)联用于实体瘤患者的I期临床试验(NCT03821935)。
HLX-60是一款GARP单抗,可阻断TGF-β1的释放,从而减小TGF-β1的免疫抑制作用;同时,还可以引发ADCC效应,清除GARP+ Treg。2022年8月26日,HLX-60与PD-1单抗联用于实体瘤患者的I期临床试验于澳大利亚获批[4]。
百奥赛图自主研发了GARP人源化小鼠B-hGARP,用于靶向GARP的药物药效研究,助力新药研发。
B-hGARP mice
人GARP的种属特异性表达
图2. RT-PCR分析纯合B-hGARP小鼠的种属特异性GARP mRNA的表达。鼠GARP mRNA只在野生型小鼠中检测到,人GARP mRNA只在纯合B-hGARP小鼠中检测到。
图3. 利用流式细胞仪分析纯合B-hGARP小鼠的种属特异性GARP蛋白的表达。取野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hGARP小鼠(H/H)的脾组织,用种属特异的抗GARP抗体进行流式分析。鼠GARP只在野生型小鼠中检测到,人GARP只在纯合B-hGARP小鼠中检测到。
GARP人源化不影响白细胞各亚群比例
图4. 脾脏白细胞亚群的流式分析。分离野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hGARP小鼠(H/H) (n=3, 6周龄)的脾细胞并进行白细胞亚群流式分析。(A)代表性单活CD45+细胞的流式分析;(B)图A的统计分析。B-hGARP小鼠的T, B, NK, DC和单核/巨噬细胞的比例与野生型小鼠相似,证明人源化GARP不影响脾脏中这些细胞集群总体的发育、分化和分布。数值:平均值 ± SEM。
图5. 脾脏T细胞亚群的流式分析。分离野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hGARP小鼠(H/H)(n=3, 6周龄)的脾细胞并进行T细胞亚群流式分析。(A)代表性CD3+ T细胞的流式图分析;(B)图A的统计分析。B-hGARP小鼠的CD4+, CD8+ 和Treg细胞的比例与野生型小鼠相似,证明人源化GARP不影响脾脏中这些T细胞集群总体的发育、分化和分布。数值:平均值 ± SEM。
人源化GARP同样也不影响血液中白细胞亚群和T细胞亚群总体的发育、分化和分布。(数据未展示)
GARP人源化不影响小鼠血常规
图6. B-hGARP小鼠血常规检测。采集野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hGARP小鼠(H/H)(n=6, 6周龄)的血液进行血常规分析(CBC, complete blood cell count),所有检测项目均没有发现区别,说明GARP人源化并没有改变血细胞组成。数值:平均值 ± SEM。
GARP人源化不影响小鼠血生化
图7. B-hGARP小鼠血生化检测。采集野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hGARP小鼠(H/H)(n=6,6周龄)的血清进行血生化分析,所有检测项目均没有发现区别。说明GARP人源化并没有改变血生化。数值:平均值 ± SEM。
B-hGARP小鼠模型用于药效分析
图8. mPD-1单抗和hGARP/latent-TGFβ1单抗联用在B-hGARP鼠中的抗肿瘤活性。(A)mPD-1单抗和自制hGARP/latent-TGFβ1单抗(ABBV-151)联用可抑制B-hGARP鼠中MC38肿瘤的生长。鼠结肠癌细胞系MC38(5E5)皮下植入纯合B-hGARP鼠(n=6,7周龄)中。当肿瘤长到50~70 mm3的时候对鼠进行分组,同时用mPD-1单抗和hGARP/latent-TGFβ1单抗联用治疗,治疗的剂量和时间如图所示。(B)治疗期间的体重变化。数值:平均值 ± SEM。
图8A显示,mPD-1单抗和hGARP/latent-TGF-β1单抗联用可有效控制B-hGARP中肿瘤的生长,证明B-hGARP是一个强大的临床前模型,可用于抗人GARP抗体的体内药效评估。
除B-hGARP小鼠外,在研品系还有B-hGARP/hTGF-β1双靶点人源化小鼠,敬请期待。
参考资料
[1] Metelli, Alessandra et al. “Immunoregulatory functions and the therapeutic implications of GARP-TGF-β in inflammation and cancer.” Journal of hematology & oncology vol. 11,1 24. 20 Feb. 2018, doi:10.1186/s13045-018-0570-z
[2] Satoh, Kazuki et al. “Novel anti-GARP antibody DS-1055a augments anti-tumor immunity by depleting highly suppressive GARP+ regulatory T cells.” International immunology vol. 33,8 (2021): 435-446. doi:10.1093/intimm/dxab027
[3] Cuende, Julia, et al. "Monoclonal antibodies against GARP/TGF-β1 complexes inhibit the immunosuppressive activity of human regulatory T cells in vivo." Science translational medicine 7.284 (2015): 284ra56-284ra56.
[4] 复宏汉霖官网:https://www.henlius.com/en/NewsDetails-3737-26.html