本发明属于生物医药领域,涉及usp1抑制剂在制备增强sting介导的抗肿瘤免疫药物中的应用。
背景技术:
1、肿瘤的放射疗法(radiation therapy,rt)是利用高能射线导致肿瘤细胞dna损伤而对肿瘤细胞产生杀伤的治疗方式,是当前临床上控制、消融实体肿瘤行之有效的治疗方法。据不完全统计,恶性肿瘤病人中约70%在其治疗的不同阶段需要接受放疗,超过50%的肿瘤患者接受放射治疗并获益。因此,放疗在恶性肿瘤的治疗中占有极其重要的地位,尤其是在鼻咽癌、早期喉癌,宫颈癌,乳腺癌及直肠癌的治疗中,放疗可实现其他疗法无法达到的既保存功能又提高生存率,甚至治愈的效果。近年来,肿瘤放射治疗的技术革新日新月异,除了三维适形放疗(3d-crt)等射线定向递送新技术与治疗方案的突破,针对放疗损伤机制与效应规律的研究也取得重要进展。
2、放射治疗所用的x(或γ)射线是致电离辐射射线,这些高能射线具有波粒二象性,能与细胞内的其他原子或分子(主要是水分子)相互作用,产生自由基,这些自由基可以扩散一定的距离,达到并损伤关键靶dna。可以看出,dna损伤是电离辐射主要的生物效应,此外,细胞内产生的大量自由基(例如活性氧自由基)也为其他细胞程序性死亡方式的启动提供了重要的条件。
3、值得注意的是,放疗的效应不仅限于对肿瘤细胞的直接杀伤,最近的研究显示,经照射后的细胞作为细胞因子或者损伤相关分子(damps)分泌源头,对肿瘤微环境的重塑或者全身性的免疫响应均有调控作用,这可能是放射治疗有效性或疗效持续时长(复发情况)的决定性因素。然而,在临床实践中放疗引起免疫响应力总体上处于较低的水平,特别是难以观察到远隔效应(abscopal effect),这就说明由局部照射触发全身性免疫响应的效能不足,究其原因发现由于肿瘤组织与肿瘤细胞内在特性和自身调控,放疗引发免疫响应的关键阶段在大部分情况下均受到抑制。在放疗后免疫抑制性因素的解析中,结合现有技术中的研究成果,发现放射诱导肿瘤细胞基因组dna(gd na)或线粒体dna(mtdna)片段释放,通过dsdna响应激活肿瘤微环境中树突状(dc)细胞或巨噬细胞中i型干扰素通路的能力低下,难以触发抗肿瘤免疫。
4、研究发现,抗肿瘤适应性免疫并不会自发发生,其启动、维持以及整个癌-免疫循环的整合都受固有免疫反应的主导;而肿瘤微环境中固有免疫响应的缺乏,导致在肿瘤抗原的识别、肿瘤抗原处理与提呈、以及树突状细胞(dc)与t细胞交流等关键环节功能异常,是产生“冷”肿瘤表型的重要原因之一。固有免疫是生物体针对外界病原体入侵,或内部压力应激反应而产生的重要免疫保护机制,其通过巨噬细胞等固有免疫细胞所表达的模式识别受体(pattern recogniti on receptors,prrs)感知外来病源体相关或内源损伤相关分子模式(pathogen-or damage-associated molecular patterns,pamps or damps),从而触发机体保护性免疫响应。在肿瘤微环境中,固有免疫响应在肿瘤的侦测、抗原呈递、t细胞活性的启动、维持以及免疫记忆的形成等抗肿瘤免疫过程中起到至关重要的作用。
5、作为感受胞质内dna的主要信号通路,干扰素基因刺激蛋白(stimulator ofinterferon genes,sting)介导的胞质i型干扰素依赖的固有免疫及随之激发的适应性免疫响应被认为是产生放射治疗免疫效应或远隔效应的主要原因。在上游dna损伤释放与感知环节,肿瘤细胞在高能射线作用下,其核内或线粒体内dna断裂并释放到胞质中或被免疫细胞等摄取,被胞质内dsdna感受器环鸟-腺核苷酸合成酶(cyclic gmp-amp synthase,cgas)捕获合成sting天然配体环鸟腺苷酸(cgamp);在中段干扰素释放环节,cgamp激活sting多聚化招募tbk1(tank-binding kinase 1),tbk1磷酸化自身及sting,随即招募干扰素调节因子3(interferon regulatory facto r 3,irf3)并将其磷酸化,磷酸化的irf3二聚体入核诱导i型干扰素释放;在末端免疫激活环节,i型干扰素促进树突状细胞(dc)、自然杀伤性细胞(nk),cd8+t细胞等的成熟、浸润与活化,触发固有免疫及适应性免疫响应,促进肿瘤杀伤。
6、放疗后i型干扰素的释放主要包括dna损伤释放与感知,以及sting激活-i型干扰素释放两个关键阶段。在早期dna损伤释放与感知阶段,肿瘤细胞强大的dna损伤修复能力,减少了损伤所致dsdna的生成,sting激动因素缺乏而导致i型干扰素释放受阻。针对dna损伤修复机制与解除已有大量的研究报道,尽管研究主要是针对dna损伤产生的直接肿瘤杀伤效应,相关研究所发展的阻断dna损伤修复的多种治疗手段将有助于解决这一环节中的免疫抑制障碍。
7、sting激活-干扰素释放环节中的抑制性因素的存在,会导致即使放射治疗提供了足够的dsdna,也无法稳定触发i型干扰素释放,因此,相比解决dna损伤修复的问题,如何消除这一环节的免疫抑制尤为重要。当前放疗后的该类研究还鲜见报道,但在sting信号通路研究中已揭示部分信息。一方面,sting介导的i型干扰素释放属于短期响应,在免疫细胞等易感细胞中,sting通路被激活后,会迅速引发负反馈调控抑制免疫响应的持续发生。另一方面,在sting的上游,已发现trex1可通过降解肿瘤来源的dna减少cgas对肿瘤的侦测,而enpp1可降解cgamp而降低sting激活水平,综上,表明免疫细胞中可能存在的影响i型干扰素释放的应激性抑制因子是造成其d sdna响应较低的主要原因。正是因为这些免疫抑制性因素的存在,导致了dsdna-cgas-sting信号通路失能,释放i型干扰素到肿瘤微环境的能力受限,免疫响应从源头上被抑制。而解析sting激活-i型干扰素释放环节失能的内在机制,有助于全面阐明放疗后免疫抑制产生的核心原因,可为稳定触发放疗远隔效应提供科学依据,也因此成为本领域的前沿性关键科学问题与研究难点。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有技术中所存在的问题,从而提供了usp1抑制剂在制备增强sting介导的抗肿瘤免疫的药物中的应用。通过利用usp1抑制剂能够显著机制sting信号通路的激活,增强stin g介导的抗肿瘤免疫效应,为增强放疗后抗肿瘤治疗效果提供了明确的科学依据和方向,具有重要的临床意义。
2、为了解决上述技术问题,本发明是通过如下技术方案得以实现的。
3、本发明第一方面提供了usp1抑制剂在制备增强sting介导的抗肿瘤免疫的药物中的应用。
4、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
5、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323(cas:1572414-83-5)、sjb2-043(cas:63388-44-3)、sjb3-019a(cas:2070015-29-9)、ksq-4279(cas:2446480-97-1)、c527(cas:192718-06-2)、i-138(cas:2098211-50-6)中的一种或多种。
6、本发明第二方面提供了usp1抑制剂在制备提高肿瘤放疗后免疫效应的药物中的应用。
7、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
8、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138中的一种或多种。
9、作为优选地,所述免疫效应具体为与sting信号通路激活相关的免疫效应。放疗属于肿瘤内sting信号通路激活的手段之一,相应地usp1抑制剂可提高放疗后由sting信号通路介导的肿瘤治疗活性。
10、作为优选地,所述sting信号通路为dsdna-cgas-sting-tbk1-irf3信号通路。
11、本发明第三方面提供了usp1抑制剂在制备提高sting激动剂治疗活性的药物中的应用。
12、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
13、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138中的一种或多种。
14、作为优选地,所述sting激动剂选自cgamp(cas:1441190-66-4)、diabzi(cas:2138299-33-7)、msa2(cas:129425-81-6)、s-cdda(cas:2447159-29-5)、双链dna-isd90、dmxaa(cas:117570-53-3)中的一种或多种。
15、作为优选地,所述治疗活性为肿瘤治疗活性。
16、作为优选地,所述肿瘤治疗活性为放疗后肿瘤治疗活性。
17、本发明第四方面提供了一种用于增强抗肿瘤免疫的药物组合物,包括usp1抑制剂、sting激动剂。
18、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
19、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138中的一种或多种。
20、作为优选地,所述sting激动剂选自cgamp、diabzi、msa2、s-cdda、双链dna-isd90、dmxaa中的一种或多种。
21、作为优选地,所述药物组合物中任选地包括有药学上可接受的载体。
22、作为优选地,所述药学上可接受的载体选自填充剂、崩解剂、润滑剂、粘合剂、防腐剂、抗氧化剂、螯合剂、着色剂、矫味剂、芳香剂、溶剂中的一种或多种。
23、本发明第五方面提供了usp1抑制剂在制备促进i型干扰素释放的产品中的应用。
24、作为优选地,所述i型干扰素选自infα、infβ、infκ中的一种或多种。
25、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
26、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138中的一种或多种。
27、本发明第六方面提供了usp1抑制剂在制备促进sting信号通路激活的药物中的应用。
28、作为优选地,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
29、作为优选地,所述小分子化合物选自ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138中的一种或多种。
30、作为优选地,所述sting信号通路为dsdna-cgas-sting-tbk1-irf3信号通路。
31、应理解的是,在没有特别说明的情况下,在本发明上下文中,所述usp1抑制剂是指能够特异性抑制usp1活性和/或表达水平的物质,本领域技术人员可根据实际需要通过市售或者自行合成有关小分子u sp1抑制剂,亦可以通过分子生物学手段设计并合成能够对usp1产生抑制活性的核酸或蛋白等,只要是能够实现usp1的水平和/或活性降低均可。本发明上下文中所列举的ml323、sjb2-043、sjb3-019a、ksq-4279、c527、i-138等小分子化合物均为本领域常用的usp1抑制剂类型,其能够特异性的抑制usp1的活性和/或降低其表达水平。本领域技术人员能够明确上述特定usp1抑制剂的选择仅是为了对本发明的技术方案进行展示,以便于本领域技术技术人员能够更加充分、完整地理解本发明的基本发明构思,所列举的具体usp1抑制剂并不作为对本发明技术方案和保护范围的限制。本发明的基本构思和主要贡献在于明确了usp1抑制剂对于sting介导的抗肿瘤免疫的效应增强作用,即只要能够实现对usp1的抑制,即能够实现对sting介导的抗肿瘤免疫效应增强,因此除了本发明所列举的特定usp1抑制剂之外,本领域技术人员能够知晓任意其他能够抑制usp1活性和/或表达水平的成分同样能够实现对sting介导的抗肿瘤免疫效应增强。
32、现有研究发现,在移植瘤内注射合成的cgamp类sting激动剂后,其肺部转移瘤连同移植瘤一并消失了,证明激活sting通路可以通过引发级联反应启动适应性免疫产生抗肿瘤免疫记忆,产生远隔治疗效应。尽管如此,由于免疫细胞的全身分布特征,使用sting激动剂可能引发全身性的免疫副作用,因此当前多数sting激动剂的使用不得不采用肿瘤内注射方式。作为一项重要的局部治疗手段,放疗在cga s-sting激活的过程中具有明显的优势,它能够实现对肿瘤区域的精准覆盖,同时避免了全身性副作用的产生,因而不需要使用可能引发全身性不良反应的sting激动剂。
33、理论上,放疗产生的dna损伤可通过上述dsdna-cgas-sting信号通路实现放疗后免疫激活或远隔效应,但在临床实践中能产生全身性免疫效应的病例极为罕见,这是因为在肿瘤病理条件下,dsdna-cgas-sting免疫通路失调,导致i型干扰素释放受到抑制。因此,要稳定触发放疗的免疫响应,需要针对性地克服dsdna-cgas-sting信号通路上中下游三个环节中的抑制性因素,相关机制的解析不可或缺。但当前有关如何触发放疗远隔效应的研究主要集中在i型干扰素释放后的末端免疫响应环节。如放疗后免疫信号的激活会诱导免疫检测点以及细胞因子tgf-β1等抑制性因素的表达,而放疗联合免疫检测点抑制剂、tgf-β1抗体等多种临床试验也取得了积极的效果。虽然如此,放疗联合使用免疫治疗方案仅在免疫信号活跃的“热肿瘤”中才能产生明确的效果,而在免疫信号不活跃的“冷肿瘤”中并非行之有效。逻辑上,放疗后免疫响应的缺失除了可能由诸如免疫检测点等后期免疫抑制性因子导致,也有可能是上游i型干扰素释放受阻,导致免疫通路没有激活的原因。因此触发i型干扰素释放对实现肿瘤组织中的免疫活化尤为重要。
34、usp1(ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 1)是泛素-特异性水平酶家族成员之一,属于巯基水解酶类。usp1可通过去泛素化维稳dna结合抑制蛋白(id1/id2/id3);通过剪除fancd2与pcna的单泛素化等来调控dna损伤修复。此外,usp1还可通过去泛素化维持ulk1,max,mast1及taz稳态来实现对肿瘤进展和化疗耐受等过程的调控。然而,usp1对dsdna-cgas-sting-irf3信号通路的调控机制尚未被揭示。
35、对此,本发明通过大量研究,基于化学干预表型-活性化合物发现-病理/药理机制的基本研究思路,针对影响肿瘤微环境的关键因素展开深入系统的挖掘,对涵盖去泛素化酶(dubs)、激酶(kinases)、磷酸二酯酶(pdes)及其他靶点抑制剂在内的1000余种不同结构的活性分子库进行两类方案的筛选,一是放疗相关的体外共孵育实验筛选,这是基于经放射后的肿瘤细胞与肿瘤微环境内树突状细胞或成纤维细胞共孵育建立交互关系,对thp1细胞摄取肿瘤细胞分泌dsdna后i型干扰素通路激活情况的考察;二是直接使用sting激动剂考察各类活性分子协同激活sting的能力。结果发现,usp1抑制剂在两种筛选方案种均表现出优异的活性,可大幅度地提升树突状细胞或成纤维细胞细胞中isg响应,并在dc2.4细胞中验证发现敲除usp1可大幅度提升细胞dsdna或sting激动剂的响应能力,同时usp1抑制剂的协同效果丧失,由此可以获知,usp1所介导的去泛素化调控是抑制免疫细胞中i型干扰素信号响应的关键因素之一。
36、总的来说,本发明发现了通过抑制去泛素化酶usp1能够大幅度增强dc等免疫细胞对dsdna的响应,有效地提升sting介导的i型干扰素通路激活程度,明确了usp1通过去泛素化调控介导了sting从高尔基体逆向转运到内质网的过程,进而阻碍了sting的激活,该机制与usp14影响的irf3活化环节截然不同。本发明详尽地揭示us p1的作用机制,并且在细胞与动物模型上评价了usp1抑制剂在增强放疗后抗肿瘤免疫的重要作用,为具有创新作用机制的放疗治疗方案与肿瘤免疫药物研发提供必要的、坚实的基础,为实现临床转化提供充足的科学依据,具有重要的科学意义。
1.usp1抑制剂在制备增强sting介导的抗肿瘤免疫的药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
3.usp1抑制剂在制备提高肿瘤放疗后免疫效应的药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的应用,其特征在于,所述免疫效应具体为与sting信号通路激活相关的免疫效应。
6.usp1抑制剂在制备提高sting激动剂治疗活性的药物中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
8.一种用于增强抗肿瘤免疫的药物组合物,其特征在于,包括usp1抑制剂、sting激动剂。
9.根据权利要求8所述的药物组合物,其特征在于,所述usp1抑制剂选自小分子化合物、基于usp1设计的shrna、sgrna、sirna中的一种或多种。
10.usp1抑制剂在制备促进sting信号通路激活的药物中的应用。

