风投公司整的IL-12双抗

Third Rock Ventures这家著名的风投公司一直以内部科学驱动，亲力亲为而著称。

也即是：公司内部雇佣了一流的科学家和技术专家，他们的日常工作就是阅读最新的科学文献，与顶尖实验室的科学家交流，寻找有巨大潜力的科学突破。

当发现一个有前景的科学概念后，Third Rock的团队会评估其商业化可行性，然后亲手制定商业计划书，搭建公司框架，并注入启动资金。在公司成立初期，Third Rock的合伙人甚至会亲自担任CEO等关键管理职务，深度参与公司运营，直到公司发展成熟后再引入外部职业经理人。

这不，最近这家公司的科研人员开发了一款逻辑门抗体Switch-IL-12。

IL-12的困境

早在上世纪90年代，科学家们就发现了IL-12惊人的抗癌潜力

与IL-2相似，IL-12是一种多功能的细胞因子，在先天性免疫和获得性免疫中都发挥了作用。IL-12能够诱导IFN-γ的产生，提高NK细胞和T细胞的活性。也能够通过淋巴细胞-内皮细胞的相互作用来抑制新生血管生成。IL-12的免疫调节和抗血管生成作用使得它成为了一个潜在的抗肿瘤靶点。在动物实验中，它能让肿瘤迅速缩小甚至完全消失。

然而，IL-12的开发长期难以取得实质性的突破。IL-12遇到的问题和IL-2类似，广泛的免疫系统激活带来的毒副作用以及相对较短的半衰期这些都限制了IL-12的临床开发。

IL-12一旦进入人体血液循环，便会不分敌我地激活全身免疫系统。患者常常会出现严重的全身性炎症反应，这极大地限制了给药窗口。

无论是单独还是联合使用，IL-12在临床试验中的表现都不甚理想。因此，目前针对IL-12的开发策略的核心也是旨在实现减毒增效。后来相关研究人员也尝试使用过各种办法，比如说：直接将药物注射到肿瘤内部、给IL-12装上长效缓释装置、设计需要肿瘤特异性酶切割才能激活的“前药”。但这些方法要么操作复杂难以推广，要么效果有限，始终未能突破IL-12临床应用的关键瓶颈。

这回，来自波士顿Third Rock Ventures的研究团队给IL-12设计了一种“智能开关”，让这种强效细胞因子只有在肿瘤微环境中才会被激活，而在血液中则保持静默状态。

ON/OFF开关

研究人员设计了一种双特异性抗体片段的开关臂，这种Y形的抗体分子被设计成能结合IL-12将其紧紧束缚，也能抓住肿瘤组织特有的标志物纤连蛋白的EDB变体（FN-EDB），问题是二者是竞争关系，抓住其中一个，就必须松开另一个。

FN-EDB是肿瘤微环境的一个近乎完美的标志物。在正常成年人的健康组织中，几乎找不到FN-EDB的踪影；但在绝大多数实体瘤中，这种蛋白在细胞外基质中大量富集，浓度可高达100纳摩尔。更妙的是，FN-EDB主要分布在肿瘤新生血管周围。

当这个抗体药物进入肿瘤组织时，肿瘤基质中高浓度的FN-EDB（浓度可达100纳摩尔）会诱导开关臂松开IL-12，转而结合FN-EDB。与此同时，该药物还设计了另一个专门结合FN-EDB的靶向臂，它能增强药物在肿瘤内的“锚定”作用。两个臂同时抓住FN-EDB，使得药物牢牢滞留在肿瘤中，而IL-12则被释放出来，自由地激活周围的免疫细胞，发动对肿瘤的攻击。

Switch-IL-12如何诞生的？

研究人员首先从大型噬菌体展示库中筛选出17种能特异性结合FN-EDB的抗体片段，同时确保它们不会结合不含EDB的正常纤连蛋白，以保证肿瘤特异性。

接着，他们把这17个片段按照不同的胚系基因分组，然后在它们的HCDR1和HCDR2区域（抗体上负责识别抗原的关键环状结构）进行随机突变构建出巨大的组合文库。

然后，他们用IL-12和FN-EDB轮流筛选这些文库，逼迫抗体同时保留对FN-EDB的亲和力并学会结合IL-12。经过多轮筛选，他们获得了34个能同时识别两种抗原的“双结合”抗体。其中最出色的一个名为H01，但它结合IL-12的亲和力太弱（解离常数Kd约为微摩尔级），无法在生理条件下有效屏蔽IL-12。于是，研究人员又对H01进行了亲和力成熟改造，将H01的其他互补决定区（LCDR1/2、HCDR3/LCDR3）进行系统性突变，并通过机器学习模型预测哪些突变组合能同时提高对两种抗原的亲和力。

最终，他们筛选出Switch1和Switch2两个候选分子。其中Switch2对IL-12的亲和力达到0.33纳摩尔（比H01提高上千倍），而对FN-EDB的亲和力为250纳摩尔（适中，便于在肿瘤中释放），完美契合了理论模型预测的“最佳平衡点”。

总结

目前研究人员已经在一系列体外实验中验证Switch-IL-12的可行性，不过有介于人类IL-12无法与小鼠IL-12受体相互作用，研究团队无法直接在动物模型中测试Switch-IL-12的体内效果。

研究人员采用了计算机模拟系统来验证Switch-IL-12的可行性，期待未来的临床转化