Kürzlich wurden die neuesten Forschungsergebnisse von Chunhong Ma, Chunyang Li und Xinyin Liu vom Qilu Medical College der Shandong University in der Zeitschrift Science Translational Medicine veröffentlicht.
Nach dem Screening von mehr als 200,000 Verbindungen konnte das Forschungsteam erfolgreich eine niedermolekulare Verbindung, ML-T7, identifizieren, die auf TIM-3 abzielt. Ergebnisse von In-vivo- und Ex-vivo-Experimenten zeigten, dass ML-T7 die Anti-Tumor-Aktivität von CD8-positiven T-Zellen und CAR-T-Zellen steigern konnte und dass die Behandlung allein das Tumorwachstum bei Mäusen direkt hemmte und eine synergistische Wirkung mit PD-1-Inhibitoren hatte.
TIM-3 ist ein Membranprotein mit einer einzigartigen Struktur in seiner IgV-Strukturdomäne, die als FG-CC'-Spalte bekannt ist und eine hochkonservierte Bindungsstelle für seinen Liganden Phosphatidylserin (PtdSer) und das karzinoembryonale Antigen-assoziierte Zelladhäsionsmolekül 1 (CEACAM1) darstellt.
TIM-3 ist ein Membranprotein mit einer einzigartigen Struktur in seiner IgV-Strukturdomäne, die als FG-CC'-Spalte bekannt ist und eine hochkonservierte Bindungsstelle für seinen Liganden Phosphatidylserin (PtdSer) und das karzinoembryonale Antigen-assoziierte Zelladhäsionsmolekül 1 (CEACAM1) darstellt.
In dieser Studie identifizierte das Team ML-T7 aus 204.380 kleinen Molekülverbindungen in der Specs-Datenbank durch ein virtuelles Screening in Kombination mit einer funktionellen Screening-Strategie.
Mithilfe von Techniken wie Oberflächenplasmonenresonanz (SRP) und Molekulardynamik- und Kristallstrukturanalysen bestätigte das Team, dass ML-T7 spezifisch auf den FG-CC'-Spalt von TIM-3 abzielen kann und eine höhere Affinität zu TIM-3 aufweist als PtdSer und CEACAM1. ML-T7 stabilisiert seine Bindung an TIM-3 durch den FG-CC'-Spalt und unterbricht die Bindung von TIM-3 an PtdSer, CEACAM1-Bindung und -Interaktion.
Screening und Charakterisierung von ML-T7
Die Ergebnisse von In-vitro-Experimenten und Experimenten an Mausmodellen zeigten, dass ML-T7 durch gezieltes Angreifen von TIM-3 das Überleben, die Proliferation und die Antitumoraktivität von CD8-positiven zytotoxischen T-Zellen fördern und einen funktionellen Abbau verhindern konnte. Die Behandlung mit ML-T7 führte zur Hochregulierung des IL-2/STAT5-Signalwegs, zur Hochregulierung von Effektorfaktoren wie IFN-, TNF- und IL-2 und zur Erhöhung der Expression von Aktivierungsmarkern (CD25 und CD69) sowie der Expressionsniveaus von mit der Stammzellcharakterisierung verbundenen Zytokinen (TCF1); im Gegenteil, die Expression von Abbaumarkern wie PD-1 und CTLA-4 wurde verringert und der Anteil der terminal erschöpften T-Zellen wurde herunterreguliert.
Natürliche Killerzellen des angeborenen Immunsystems, dendritische Zellen und ihre Funktionen wurden in ähnlicher Weise negativ durch TIM-3 reguliert. Insbesondere in dendritischen Zellen gibt es auch eine spezifisch hohe Expression von TIM-4. Das Forschungsteam fand heraus, dass ML-T7 nicht nur die Tötungsaktivität natürlicher Killerzellen steigert, sondern auch die Reifung dendritischer Zellen fördert und ihre Antigen-präsentierende Fähigkeit steigert, indem es auf TIM-3 und TIM-4 einwirkt.
Anhand verschiedener Mausmodelle mit primärem hepatozellulärem Karzinom beobachteten sie die therapeutischen Wirkungen von ML-T7. Die Ergebnisse zeigten, dass die Behandlung mit ML-T7 in Dosen von 20 mg/kg oder 50 mg/kg, die alle zwei Tage intraperitoneal injiziert wurden, das Tumorwachstum signifikant hemmte, die Überlebenszeit der Mäuse verlängerte und die immunsuppressive Natur der Tumormikroumgebung im Vergleich zur Kontrollgruppe abschwächte.
Weitere Studien zeigten, dass eine Behandlung mit 20 mg/kg ML-T7 allein eine ähnliche Antitumoraktivität wie eine Behandlung mit 100 mg/kg PD-1-Inhibitor allein hatte. In Kombination hatten die beiden eine synergistische Wirkung, indem sie CD8-positive T-Zellen und natürliche Killerzellen in der Tumormikroumgebung reaktivierten. 120 Tage nach der Behandlung mit der Kombination überlebten 50 % der Mäuse (3/6 Mäuse), während Mäuse, die nur mit ML-T7 oder PD-1-Inhibitor allein behandelt wurden, kaum überlebten (0/6 Mäuse oder 1/6 Mäuse überlebten).
Wirkung der Kombinationstherapie mit PD-1-Inhibitoren
Darüber hinaus konnte die Behandlung mit ML-T7 die Zytotoxizität von CAR-T-Zellen gegenüber Tumorzellen deutlich steigern und gleichzeitig eine verringerte Apoptose und eine verstärkte Proliferation von CAR-T-Zellen nach offenkundiger Metastasierung bewirken. Darüber hinaus konnte durch die Behandlung mit ML-T7 das schwierige Problem der CAR-T-Zelltherapie, nämlich die Verhinderung des Funktionsverlusts, wirksam überwunden und so die Wirksamkeit der CAR-T-Zellen verbessert werden. Dabei war 10 μM ML-T7 bei der Umkehrung des CAR-T-Zellverlusts am wirksamsten.
Zur Verstärkung von CAR-T-Zellen
In Bezug auf die Sicherheit wurde ML-T7 gut vertragen, und die Behandlung mit einer alle zwei Tage intraperitoneal injizierten Dosis von 50 mg/kg ML-T7 führte bei Mäusen zu keinen nennenswerten Nebenwirkungen.
Insgesamt hat diese Studie das große Potenzial von ML-T7, einem niedermolekularen Inhibitor von TIM-3, für den Einsatz in der Tumorimmuntherapie aufgezeigt. ML-T7 eignet sich nicht nur gut für den alleinigen Kampf, sondern kann auch die Antitumoraktivität der CAR-T-Zelltherapie und der PD-1-Inhibitortherapie verstärken. Es ist sicher und wirksam und verdient eine Weiterentwicklung für die klinische Umsetzung.
