Cell：David Baker團隊從頭設計可口服的迷你抗體，治療自身炎癥性疾病
研究表明，口服給藥的從頭設計的微型結合劑能夠穿過腸道上皮屏障到達治療靶點，具有高效能、胃腸道穩定性和易于制造的特點。
近日，人工設計蛋白領域先驅 David Baker 教授團隊在國際頂尖學術期刊 Cell 上發表了題為：Preclinical proof of principle for orally delivered Th17 antagonist miniproteins 的研究論文。
該研究利用計算設計從頭生成了靶向IL-23R和IL-17的迷你蛋白，其具有抗體樣結構、亞皮摩爾級別的親和力，且具有極強的穩定性足以通過口服給藥，在體外和體內實驗中，該迷你蛋白顯示出對結腸炎優異的治療效果。
白細胞介素（IL）-23細胞因子由抗原呈遞細胞產生，促進輔助性T細胞17（TH17細胞）的分化和表型維持。IL-23刺激循環TH17細胞以及組織內固有淋巴樣細胞（ILC）和γδT細胞中促炎細胞因子IL-17的產生。
IL-23和IL-17是在基因和臨床中得到驗證的治療靶點，用于治療幾種TH17細胞介導的自身炎癥性疾病，包括炎癥性腸病（IBD）和銀屑病（俗稱牛皮癬）。然而，現有的抗體療法有一些局限性。在接受烏司奴單抗（ustekinumab，強生公司開發的全人源雙靶向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%的初始應答者由于產生抗藥物抗體而隨著時間的推移失去應答。此外，全身免疫抑制還會使患者患惡性腫瘤和嚴重感染的風險增加。
由于抗體藥分子大，滲透性差，不能口服，只能通過靜脈滴注或皮下注射給藥，這也給患者帶來不便和壓力。全身給藥的抗體通常表現出較差的組織外顯率，全身給藥后僅達到目標組織血清濃度的5%-10%。
此外，抗體藥的制造和分銷成本很高，因為它們通常是在哺乳動物表達系統中產生的，需要復雜的純化過程才能達到適合腸外給藥的純度，并且需要冷藏才能儲存和運輸。
目前，已有許多口服和局部給藥的蛋白質、肽類和小分子正在研發中，作為系統性施用抗體藥的方便、免疫原性更低且價格更低廉的替代品。
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作用部位，這進一步增加了抗體藥本身已經很高的成本。口服的JAK抑制劑已被批準用于包括炎癥性腸病（IBD）在內的許多慢性炎癥病癥，但嚴重的副作用限制了其廣泛應用。
目前正在研發的治療炎癥性腸病和銀屑病的口服肽類藥物，需要使用非規范氨基酸和交聯來賦予其對胃腸道中蛋白酶的抗性，需要通過化學合成這種昂貴的生產方式。而正在研發的治療銀屑病的口服小分子藥物，其與作用靶點IL-17A的結合親和力僅為低微摩爾級別，并且需要每天服用兩次相對較高的劑量才能達到適度的臨床效果。
上述藥物或療法雖然比系統性給藥的單克隆抗體更方便，但它們的安全風險、高昂的生產成本和有限的療效仍是有待解決的顯著缺點。
在這項研究中，研究團隊展示了從頭設計的迷你蛋白，這些微型結合劑具有抗體樣結構、低皮摩爾級別的親和力，能夠靶向抑制IL-23R和IL-17A，且分子大小較小。
這些迷你結合劑在體外實驗（原代細胞以及人類器官）中能有效阻斷細胞信號轉導，并且極其穩定，能夠口服給藥，且成本低廉。口服的IL-23R迷你結合劑在小鼠結腸炎中的療效優于臨床使用的抗IL-23抗體，并在大鼠中具有良好的藥代動力學和生物分布特征。
這項研究表明，口服給藥的從頭設計的微型結合劑能夠穿過腸道上皮屏障到達治療靶點，具有高效能、胃腸道穩定性和易于制造的特點，因此，從頭設計的微型結合劑是口服生物制劑的一種有前途的形式。
