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IL-4和IL-13双重免疫对小鼠慢性过敏性哮喘的保护作用

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发表时间:2021-05-12 10:51作者:武汉新启迪Xinqidibio

摘要

过敏性哮喘的特点是IgE抗体、白细胞介素-4(IL-4)、白细胞介素-13(IL-13)等2型细胞因子、气道高反应性(AHR)、黏液高分泌和嗜酸性粒细胞增多。获得批准的抗IgE或IL-4/IL-13的治疗性单克隆抗体可以减少哮喘症状,但需要花费昂贵的终生治疗。在此,我们研制了抗小鼠IL-4和IL-13的结合疫苗,并证明了它们对降低哮喘模型小鼠IgE水平、AHR、嗜酸性粒细胞和黏液产生的预防和治疗作用,并对接种后15周的小鼠模型进行了分析。更重要的是,我们还在表达人IL-4/IL-13和相关受体IL-4Rα的小鼠身上试验了针对人IL-4/IL-13的类似疫苗,以寻求免疫后至少11周内两种细胞因子的有效中和和IgE水平的降低。我们的结果表明,双重IL-4/IL-13疫苗接种可能是治疗过敏性哮喘的一种成本效益高、长期的治疗策略,正如在小鼠模型中所证明的那样,尽管还需要进一步的研究来评估其安全性和可行性。

导言

哮喘是最常见的慢性肺病,全世界超过3亿人受到影响,每年至少有25万人死于哮喘。1。估计20%的哮喘患者患有不受控制的中重度哮喘。2尽管使用了高剂量的药理学疗法,但仍有持续的症状,肺功能下降和反复恶化。3。哮喘表型的异质性对疾病的充分评估和治疗提出了挑战。4。然而,以肺内产生白细胞介素-4(IL-4)和白细胞介素-13(IL-13)、气道嗜酸细胞增多和高水平IgE抗体为特征的2型炎症发生在约50%的哮喘患者中。1,5.

即使IL-4和IL-13具有相似的结构,并且有一个受体亚单位(IL-4Rα)6,IL-4和IL-13也被认为在过敏和哮喘中具有一些非冗余的功能。7。特别是,IL-4主要通过调节T细胞增殖和存活以及IgE合成而在哮喘发展的早期阶段发挥作用。6。相反,IL-13主要参与过敏反应的晚期,如气道重塑和黏液高分泌。6.

第三阶段的研究表明,Dupilumab-一种抗IL-4Rα的单克隆抗体(MAb)可以阻断IL-4和IL-13的信号传导。8-在降低中重度哮喘患者的严重恶化率和改善肺功能方面是有效的。9。杜匹鲁马在2018年被批准作为2型炎症的中重度哮喘的辅助维持治疗。然而,这种(或任何其他)单克隆抗体在慢性哮喘中的使用受到高成本的限制,而且需要在几年内进行注射至终生。因此,虽然IL-4和IL-13现在是临床验证的治疗哮喘的靶点,但显然需要改进现有的治疗策略,以达到长期有效的治疗效果。

名为激肽的结合疫苗可诱导针对特定细胞因子的内源性、持久的中和抗体应答。10,可作为单抗治疗的一种较好的选择。小鼠白细胞介素-4部分降低IgE水平和嗜酸性粒细胞对小鼠哮喘模型黏液高分泌的影响11。重组小鼠IL-13肽类病毒粒子疫苗对粘液产生有显著影响,但不影响IgE水平。12。基于这些部分结果,以及针对IL-4和IL-13信号(即dupilumab)而不是针对IL-4或IL-13单独靶向治疗人类哮喘的优越的临床疗效。13,14,15我们假设双重接种IL-4和IL-13将特别有效地减轻慢性哮喘的严重程度。

在这里,我们设计了抗IL-4和IL-13的结合疫苗,而不是IL-4Rα,以尽量减少这些疫苗诱发能够激活该受体或诱导抗体依赖性细胞毒性的抗体的风险。我们发现,小鼠IL-4和IL-13的预防和治疗双重免疫可以减少小鼠慢性过敏性哮喘的主要特征。我们还证明了一种针对人IL-4/IL-13的疫苗在为IL-4、IL-13和IL-4Rα人源化的新型小鼠中的免疫原性。总之,我们的结果表明双IL-4/IL-13疫苗是治疗过敏性哮喘的一种很有前途的长期治疗策略,在其他临床前模型中有待进一步的安全性和可行性评估。

结果

抗小鼠白细胞介素-4和白细胞介素-13激肽诱导强而持久的中和反应

我们将这些细胞因子与白喉“交叉反应物质197”(Crm)连接起来,研制出小鼠IL-4和IL-13激肽(IL-4-K和IL-13-K)。197,一种无毒的白喉毒素突变体,在许多已批准的结合疫苗中用作载体蛋白。16)用硫醇-马来酰亚胺结合(补充图。12)。小鼠肌肉注射IL-4-K和IL-13-K单独或联合免疫(或载体蛋白crm)。197(单独作为对照),1:1(v:v)与水包油乳剂SWE(角鲨烯油乳剂)联合使用。17(无花果)1A)。我们没有观察到疫苗的明显不良反应,因为小鼠的行为正常,用激肽类疫苗接种对体重没有影响(补充图1)。3)。IL-4-K和/或IL-13-K分别诱导高抗IL-4和/或抗IL-13抗体滴度,在初次免疫后6周即可检测到(补充图)。4A,b)。不出所料,所有的老鼠都暴露在CRM中197或者是类激肽产生了抗crm197抗体(附图)4C)。重要的是,用激肽免疫产生的抗细胞因子抗体对90%以上的小鼠在初次免疫后6周内表现出很强的中和能力。1B,c)。60%以上的小鼠在初次免疫后1年内仍能检测到这种中和能力(附图)。5)。重要的是,细胞因子和载体蛋白之间的结合是有效的抗体反应和中和活性所必需的(补充图)。6)。总之,这些数据表明,有效的长期中和IL-4和IL-13都可以通过接种激肽.

图1:IL-4-K和IL-13-K双重免疫减少了慢性哮喘的特点.
figure1

a协议大纲。小鼠接种IL-4-K和/或IL-13-K(或pbs或crm)。197(作为对照),与辅助SWE联合使用。在第39天,小鼠被致敏和攻击HDM或PBS,如所示。b, c抗IL-4(b)和抗IL-13(c)在指定的时间点采集的血清中和能力。数据显示来自单个老鼠的值(n=12/组),条形图表示中位数,来自三个独立实验的单个实验。d, e肺阻力(d)和弹性(e)最后一次HDM刺激后24h吸入甲基胆碱。数据代表两个独立实验的平均值±扫描电镜(nIL-4-K+IL-13-K/HDM组小鼠=8只;n=9只小鼠在PBS/PBS和CRM中197/HDM组;或n=10只老鼠197/PBS、IL-4-K/HDM组和IL-13-K/HDM组)。f, gBAL液中嗜酸性粒细胞数(f)和肺组织(g)最后一次HDM挑战后24小时。数据显示来自单个老鼠的值(n=7只小鼠用于HDM/CRM197集团和n=8只小鼠),条形图显示平均值±扫描电镜,来自两个独立实验的单一实验。h上一次挑战后24小时BAL液中IL-5的水平。数据显示来自单个老鼠的值(n=8/组由两个独立实验组合而成),条形图显示平均值为±SEM。i, j苏木精和伊红染色的典型肺切片(H&E;显示白细胞浸润)i),或周期性酸性希夫(PAS;在深紫色中显示产生粘液的杯状细胞)(j)。下板ij代表虚空区域的放大。肺切片代表每一组(n=8只小鼠/组)。P中值de采用双向方差分析和TUKEY后测进行计算。d#<0.0001,#=0.0381,*:IL-13-K/hdm为0.003,IL-4-K+IL-13-K/hdm为0.0002,crm<0.0001197/PBS和PBS/PBS;e#<0.0001,**=0.0019,*:<0.0001。P中值fh使用双尾Mann-Whitney进行计算。U试验(fh)与客户关系管理(CRM)197/PBS(f, g)、CRM197/HDM组(h),或指示的组。源数据在源数据档案。

IL-4和IL-13联合免疫对小鼠慢性哮喘的保护作用

然后我们测试了这些疫苗在慢性哮喘模型中的预防效果。小鼠共接受12只鼻内(I.N.)行政机关[医]粉尘螨室内尘螨(HDM)提取物(人类哮喘的主要过敏原之一)18在6周的时间里,一种已知的复制人类慢性哮喘的关键特征的方案19(无花果)1A)。我们用侵入性肺动脉造影评估哮喘模型的气道反应。20。经hdm治疗的对照组小鼠暴露于雾化吸入的甲基胆碱(一种支气管收缩剂)后,其肺抵抗力和弹性明显增强(一种用于诊断人类哮喘的支气管收缩剂)。21),与PBS处理的对照组小鼠比较(图1)。1D,e)。这两个特征在接种IL-4-K的小鼠中明显减少,在接种IL-13-K或IL-4-K与IL-13-K联合接种的小鼠中则没有。1D,e)。双IL-4/IL-13疫苗对气道高反应性(AHR)的优越性在无创全身容积描记术中更为明显。22(补充图。7)。我们的数据表明,在这种慢性哮喘模型中,AHR可能比IL-4更依赖IL-13,并且可以通过预防IL-4和IL-13双重免疫来预防。

接下来,我们评估了激肽对气道嗜酸性粒细胞和炎症的影响。HDM组小鼠支气管肺泡灌洗液中嗜酸性粒细胞数量增加,分别为接种IL-4-K和IL-13-K的5倍和6倍,而双重免疫则进一步降低(21倍)(如图所示)。1F)。当评估肺组织中减少8倍的嗜酸性粒细胞数量时,双重接种的益处更明显,而单用IL-4-K或IL-13-K单独接种对嗜酸性粒细胞数没有影响(图一)。1g)。与这些结果一致的是,IL-5是一种2型细胞因子,在嗜酸细胞性炎症中起着关键作用。5免疫IL-4-K和/或IL-13-K的HDM小鼠BAL液中IL-4K含量也明显降低(图一)。)。相反,我们观察到类似的低水平的IL-4。+和IL-13+CD4+T细胞(附图)8a,b),以及类似数量的IL-4。+2型先天淋巴样细胞(ILC 2)(附图)8C,d)经HDM处理的对照组和接种疫苗的小鼠的肺内。总之,这些结果表明,接种IL-4-K或IL-13-K并不能抑制哮喘模型中IL-4和IL-13的产生,而是诱导抗体中和这些细胞因子的释放。

然而,无论是单一的还是双重的类激肽接种,都不能改变循环中嗜酸性粒细胞的水平(补充图1)。9A),表明双接种后气道嗜酸性粒细胞减少是嗜酸性粒细胞向肺部吸收减少的结果,而不是对嗜酸性粒细胞数量或祖细胞的全身影响。此外,免疫小鼠肺内的效应细胞嗜酸性粒细胞数量明显减少(图一)。1F,g)我们观察到疫苗对组织内调节性嗜酸性粒细胞的数量没有影响。23(补充图。9B,c)。疫苗对白细胞的影响似乎主要局限于效应性嗜酸性粒细胞和较小程度的B细胞,因为我们观察到免疫IL-4-K和IL-13-K或crm的小鼠BAL液中中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞的水平相似。197作为对照(附图)10).

这种hdm诱导的哮喘模型也会引起明显的细支气管周围炎症和粘液生成。19。单次或双例类激肽疫苗在同样程度上减少了细支气管周围炎症(图1)。1I并在附图中得分。11A而IL-13疫苗接种,而不是IL-4疫苗接种,对大幅度降低粘液产量是必要的(图一)。1J并在附图中得分。11B),确定IL-13在黏液分泌中的关键作用。6.

抗IL-4和IL-13双重免疫降低IgE和肥大细胞数量

IgE抗体在过敏性哮喘中起重要作用24,25我们接下来评估IL-4-K和IL-13-K对HDM所致哮喘模型IgE水平的影响.与pbs治疗的小鼠相比,crm的免疫控制。197在以角鲨烯为基础的佐剂导致低,但可检测的IgE水平在循环中,但没有,如预期,可检测到HDM特异性IgE(图一)。2A,b)。HDM组小鼠总IgE水平较高,血液中HDM特异性IgE水平显著升高.单次接种IL-4和双激肽疫苗显著降低了总IgE和HDM特异性IgE水平,其效果比抗IL-13疫苗更为明显。2A,b),强调IL-4在IgE生产中的突出作用。6。值得注意的是,HDM治疗的小鼠也有较高水平的HDM特异性IgG抗体,不受单一或双激酶疫苗的影响(图一)。2C和补充图。12).

图2:双重预防接种IL-4-K和IL-13-K可防止HDM挑战后IgE水平和肺肥大细胞数量的升高。
figure2

ac总IgE水平(a),HDM特异性IgE(b)和HDM特异性IgG(c)最后一次HDM挑战后24小时。结果显示个别老鼠的值,显示平均±扫描电镜。n=12只小鼠(PBS/PBS组),n=16只小鼠(CRM)197/PBS组),n=19只小鼠(IL-13-K/hdm组),或n=20只小鼠(IL-4-K组和IL-4-K+IL-13-K组)。d代表肺切片甲苯胺蓝染色,显示肥大细胞(箭头)后24小时的HDM攻击。插入表示虚线区域的放大。e甲苯胺蓝阳性肺肥大细胞的定量研究。结果显示个别老鼠的值,显示平均±扫描电镜。n=8只小鼠。f最后一次HDM攻击后24h,用亲和素(染色肥大细胞,红色)、抗IgE(绿色)和DAPI(蓝色)染色典型的肺切片。g粘附素阳性肺肥大细胞IgE水平的定量研究。检测结果显示,从耳皮肤切片中检测到的单个粘附素阳性肥大细胞的值。n=4只小鼠/组,条形图表示平均值为±SEMS。P数值是用双尾Mann-Whitney计算的。U测试组与PBS/PBS组(见a)、CRM197/PBS组(见b, e,和g)或相对于指定的组。源数据在源数据档案。

肥大细胞是肺内主要的IgE效应细胞24。在过敏性哮喘患者中,吸入空气过敏原会导致膜结合过敏原特异性IgE交联,导致肥大细胞介质(如组胺和类胰蛋白酶)迅速释放。24。就像预期的那样,慢性静脉滴注。我们使用的哮喘模型暴露于hdm导致肺肥大细胞的数量明显增加,与pbs处理的动物相比(图1)。2D,e)19。这种肥大细胞的招募在IL-4-K或双激酶疫苗接种后被取消,并且在IL-13-K疫苗接种后减少了2.5倍(如图所示)。2D,e)。重要的是,除了恢复HDM治疗后小鼠肺中肥大细胞的基本数量外,类激肽疫苗还显著降低了肥大细胞的IgE水平(图一)。2F,g),表明两种疫苗均能诱导肥大细胞“脱敏”。这种免疫诱导的脱敏是在系统水平上观察到的,因为膜结合的IgE水平也明显降低了血嗜碱性粒细胞(也表达高亲和力的IgE受体FCεRI)和腹腔肥大细胞在接种激肽(补充图)。13A,b).

由于双抗IL-4-K/IL-13-K预防或强烈降低了HDM所致小鼠哮喘的所有主要特征,而单独接种IL-4-K或IL-13-K只影响这些特征的一小部分(图五)。12我们评价了单用IL-4-K/IL-13-K双疫苗接种治疗性哮喘小鼠的疗效。3A和补充图。14)。小鼠在第一次注射激肽前预先暴露于HDM中3周,然后每周接触HDM一次,共15周(如图所示)。3A)。无论小鼠是否预先接触HDM,双重接种都会导致抗IL-4和IL-13的中和抗体水平升高(见图)。3B,c和补充图。15),暗示在治疗环境中的潜在疗效。事实上,双重治疗疫苗显示哮喘的主要特征大幅度降低,包括总IgE和HDM特异性IgE水平下降了2倍(图一)。3D,e),吸入性甲胆碱(图1)。3F,g),气道嗜酸性粒细胞。3H),粘液产量减少6倍(图1)。3i,j).

图3:IL-4-K和IL-13-K双重治疗疫苗治疗慢性哮喘.
figure3

a协议大纲。如所示,用HDM提取物(或PBS作为对照)对小鼠进行致敏和攻击。第三次挑战后,小鼠接种IL-4-K和IL-13-K(或crm)。197(作为对照),与佐剂SWE联合使用。b, c抗IL-4(b)和抗IL-13(c)在指定的时间点采集的血清中和能力。d, e。总IgE水平(d)和HDM特异性IgE(e)最后一次HDM挑战后24小时。f, g肺阻力(f)和弹性(g)最后一次HDM刺激后24h吸入甲基胆碱。h最后一次HDM攻击后24h,BAL液中嗜酸性粒细胞数。i典型的周期性酸性希夫(PAS)染色肺切片,显示粘液产生杯状细胞(深紫色)。j粘液产生杯状细胞的定量研究。数据显示中位数(b, c)或平均±SEM(dh, j)来自n=4(j), 7 (f, g),或12(be)PBS组的小鼠,以及n=8(j)或14(be)HDM组的小鼠由两个独立的实验组合而成。每个符号代表单个老鼠(be, h, j). P数值是用双尾Mann-Whitney计算的。U试验be, h,和j,或者是双向的方差分析,然后是一次图基后测。fg。源数据在源数据档案。

人IL-4/IL-13疫苗诱导小鼠中和反应的研究

小鼠与人之间IL-4(~44%)和IL-13(~55%)的低种间相似性使小鼠IL-4-K和IL-13-K具有较高的免疫原性,而产生中和反应的能力较弱。因此,我们开发并表征了激肽对人IL-4和IL-13的免疫应答(HIL-4-K和HIL-13-K;补充图)。16),并将IL-4、IL-13和它们共同的受体链IL-4Rα(Hil-4/Hil-13)人源化。Hil-4Rα(小鼠)通过同步替换两个小鼠位点:编码IL4/IL13和第二次编码伊尔4拉,与相应的人类DNA片段。这些希尔-4/希尔-13Hil-4Rα小鼠在小鼠基因的位置上表达人类基因,因此这些动物的细胞因子受体相互作用建立了人类蛋白质的模型(补充图)。17)。我们证实来自Hil-4/Hil-13的脾细胞Hil-4Rα小鼠,但不是来自WT小鼠,释放人白细胞介素-4刺激后,PMA和离子霉素(图一)。4A)。我们得到了与人白细胞介素-13相似的结果,并进一步表明在hil-4/hil-13的bal液中也能检测到显著水平的人IL-13。Hil-4Rα慢性静脉注射后的小鼠。宣传和挑战(图1)。4B,c)。我们通过免疫组织学进一步证实人IL-4Rα(以及小鼠IL-4Rα缺乏表达)在hil-4/hil-13皮肤组织中的表达。Hil-4Rα老鼠(图1.4D,e)。最后,我们证明了I.N.重组人白细胞介素-4或人白细胞介素-13的攻击导致Hil-4/Hil-13的嗜酸性粒细胞增多、肺部炎症和粘液产生。Hil-4Rα老鼠(图1.4F-j)。总之,这些数据表明这个新的Hil-4/Hil-13Hil-4Rα人源化小鼠株对Hil-4和Hil-13既产生又有反应.

图4:Hil-4/Hil-13的表征Hil-4Rα人性化的老鼠。
figure4

a小鼠脾细胞上清中HIL-4的表达n=2 WT或n=4 Hil-4/Hil-13Hil-4RαPMA(20 Nm)体外刺激小鼠bHil-4/Hil-13脾细胞上清液中Hil-13的表达Hil-4Rα卵白蛋白(OVA)致敏小鼠,OVA体外刺激小鼠(n=5只老鼠)。cHil-4/Hil-13在BAL液中的Hil-13水平Hil-4RαOVA致敏小鼠n=5只老鼠)。最后一次OVA攻击后24h采集标本。数据ac显示单个老鼠的值,条形图表示平均值±SD(在ac). d, eWT或Hil-4/Hil-13皮肤标本的代表性染色Hil-4Rα抗小鼠IL-4Rα小鼠(d)或抗人IL-4Rα单抗dupilumab(e)和DAPI。染色皮肤样本分别来自3个WT和6个Hil-4/Hil-13。Hil-4Rα来自两个不同实验的老鼠。f协议大纲。希尔-4/希尔-13Hil-4Rα以10μg重组HIL-4、HIL-13或PBS为对照,在鼻内对小鼠进行9次攻击。g最后一次HIL-4或HIL-13刺激后24h,BAL液中嗜酸性粒细胞数。h有代表性的肺切片用苏木精和伊红染色(H&E;显示白细胞浸润),最后一次攻击HIL-4或HIL-13后24h。iH&E染色肺组织切片白细胞浸润评分。j典型的周期性酸性希夫(PAS)染色肺切片,显示粘液产生杯状细胞(深紫色)。k粘液产生杯状细胞的定量研究。数据g, i,和k显示单个老鼠的值,显示平均值±扫描电镜。n=8只小鼠,每组8只,来自两个独立实验。P数值是用双尾Mann-Whitney计算的。U测试一下。源数据在源数据档案。

双HIL-4-K/HIL-13-K疫苗可诱导免疫小鼠对人IL-4和IL-13的中和反应(图1)。5A-C和补充图。18)。证实人双重疫苗的有效性,小鼠表现出超过2.5倍的循环IgE容易检测到5周后首次接种(图一)。5D),以及嗜碱性细胞膜结合IgE的下降(图一)。5E)。以前没有接触过过敏原的小鼠肺中肥大细胞数量和IgE水平非常低。然而,我们可以有效地检测来自对照hil-4/hil-13的大多数皮肤肥大细胞中的IgE。Hil-4Rα用HIL-4-K和HIL-13-K双重免疫小鼠后,这种IgE水平降低了2.5倍(见图).5F,g).

图5:人白细胞介素-4及白细胞介素-13激肽在IL-4/IL-13中的有效免疫。IL-4Rα人性化的老鼠。
figure5

a疫苗接种方案大纲。希尔-4/希尔-13Hil-4Rα小鼠接种Hil-4-K和Hil-13-K联合(或crm)。197(作为对照),与佐剂SWE联合使用。b, c抗人IL-4(b)和抗人白细胞介素-13(c)在指定的时间点采集的血清中和能力。结果显示单个小鼠的值(n=7/group),条形表示中间值。d, e总IgE水平(d)在血清或血友病表面(e)在指定的时间点。结果显示单个小鼠的值(n=7/群),条形表示平均值±SEMS。*、**或*:P < 0.05, 0.01 or 0.001 (two-tailed Mann–Whitney U测试)。f在最后一次HDM攻击后24h,用亲和素(染色肥大细胞,红色)、抗IgE(绿色)和DAPI(蓝色)染色的典型耳廓皮肤切片。g粘附素阳性肥大细胞IgE水平的定量研究。检测结果显示,从耳皮肤切片中检测到的单个粘附素阳性肥大细胞的值。n=7只小鼠注射CRM197n5只小鼠注射Hil-4-K和Hil-13-K,条形图为±SEMs.P数值是用双尾Mann-Whitney计算的。U测试一下。源数据在源数据档案。

讨论

最近的临床资料显示IL-4和IL-13是哮喘的重要治疗靶点。9。然而,通过使用治疗性单克隆抗体来靶向这些细胞因子或它们的受体是与高成本相关的,并且需要进行频繁的再灌注以维持临床效果。我们目前的研究提供了一个概念的证明,即长期中和IL-4和IL-13可以通过免疫激肽来实现,因此可以成为治疗性单克隆抗体的一种具有成本效益的替代方案。我们证明,抗IL-4和IL-13疫苗具有良好的耐受性,并对预防或治疗性接种方案后小鼠慢性哮喘的主要特征,包括AHR、嗜酸性粒细胞增多和粘液过度产生有保护作用。

我们观察了白介素-4或白细胞介素-13预防接种对哮喘特征的不同影响,强调白细胞介素-4和白细胞介素-13在哮喘中可能具有重要的不重叠功能。15。特别是,接种IL-4疫苗比接种IL-13疫苗对IgE水平和肺肥大细胞数的影响更为显著。相反,IL-13疫苗在很大程度上减少了AHR和粘液的过度生产.这些结果与以前对缺乏IL-4或IL-13的小鼠的观察结果完全一致。6,26,27,28。这种不重叠的功能至少在一定程度上可以通过对这两种细胞因子的不同的受体需求来解释。1型IL-4受体只识别IL-4,是IL-4Rα和普通γ链(γc)的异源二聚体。6,29,30。2型IL-4受体与IL-4和IL-13同时结合,是IL-4Rα和IL-13Rα1的异源二聚体。6,29,30。此外,IL-13(但不是IL-4)也与IL-13Rα2结合,长期以来人们一直认为它是一种诱饵受体,限制了IL-13的活性。6,29,30。然而,有证据表明,通过IL-13Rα2的IL-13信号转导可以诱导转化生长因子-β1的产生。31.

根据我们在小鼠体内的数据,IL-13在控制人类哮喘气道反应性方面也起着重要的作用。事实上,在抗IL-13 mAb的临床试验中观察到FEV 1(1s用力呼气量)的增加。14,32,33尤其是在有2型哮喘生物标志物证据的患者身上(例如,由IL-4和IL-13诱导的高血嗜酸性粒细胞计数或周围素浓度,参考文献)。34)。然而,LaVolta和Stratos这两项大型临床试验,未能证明lebrikizumab和tralokinumab(两种抗IL-13 mAb)对哮喘恶化的作用。14,35。因此,我们推测,联合阻断IL-4和IL-13通路可能也是为了有效地减少人类哮喘的大部分特征,我们在这里观察到的IL-4和IL-13疫苗小鼠模型。这为Dupilumab(阻断IL-4和IL-13信号传导)治疗哮喘的抗IL-4或IL-13单克隆抗体的临床疗效提供了一个潜在的解释。13,14,15,并促使我们将注意力集中在双重疫苗上,以便在治疗方案中进行进一步的评估。

抗IL-4和IL-13治疗哮喘的保护作用在多大程度上反映了肺细胞因子对全身效应的局部阻断,目前尚不完全清楚。有趣的是,在猴过敏性哮喘模型中,雾化吸入抗IL-13 fab片段已被测试。36。Fab对BAL嗜酸性粒细胞有中度作用,但能显著降低BAL IL-5水平,这与用IL-13-K接种HDM小鼠的结果完全一致。然而,即使抗IL-13 Fab是通过雾化方式传递的,也可以在循环中检测到大量的抗体片段。通过推广,人们可能会认为抗IL-13-K治疗的全身效应是可以想象的,即使我们没有检测到任何明显的系统性影响。

用激肽免疫获得的IL-4和IL-13中和水平很可能永远达不到在人体内注射高剂量治疗性单抗后直接观察到的水平,也不可能在小鼠体内基因消融IL-4或IL-13时达到观察到的水平。这一点在治疗性疫苗接种方案中很明显,其中IgE水平在所有接种的小鼠中都被降低,但仍然可以检测到。除IgE外,完全缺乏IL-4或IL-4Rα的小鼠均显著降低了IgG 1水平。37。此外,用dupilumab治疗IL-4和IL-4Rα人源化小鼠后,IgG 1水平也显著降低。38。然而,我们发现接种IL-4-K和IL-13-K或crm的小鼠hdm特异性IgG 1水平没有差异。197独自一人。提示用类激肽免疫小鼠体内残留的细胞因子活性可维持IgG的产生,同时降低IL-4和IL-13在哮喘发病中的作用。STAT 6的激活是IL-4/IL-13信号传递的关键步骤。6。但是,需要注意的是,STAT 6也可以被包括TSLP在内的其他调解人激活。39或切割纤维蛋白原40。这也可能是致敏性炎症、IgE和IgG 1水平在接种IL-4-K/IL-13-K小鼠后残留的原因之一。

我们还证实了针对人IL-4和IL-13的类激肽对这些细胞因子及其受体IL-4Rα的人源化小鼠的作用。这些有希望的结果现在需要在临床研究中得到证实。在这方面,虽然IL-4和IL-13疫苗从未在人身上进行过试验,但最近在一项2b阶段的研究中,对185个系统性红斑狼疮患者进行了一项2b阶段的研究。41。这种干扰素-α类激肽在91%的接受治疗的患者中诱导了对干扰素-α的中和反应,其安全性是可以接受的。41。在一项对i/ii阶段试验的后续研究中,注意到大多数患者在第一次注射疫苗一年后,抗IFN-α抗体水平降低了10倍。42。29%(6/21)接受干扰素-α激酶样的患者在随访时仍可检测到中和抗体(持续时间为0.45~4.2年)。虽然人IL-4/13激肽诱导的抗体反应强度和持续时间需要在临床试验中确定,但它们可能类似于干扰素-α激肽所观察到的反应。在我们的临床前模型中,我们观察到60%的持续免疫后1年。

IL-4和IL-13在过敏中起着重要的保护和免疫调节作用。特别是,这些细胞因子可以诱导宿主对蠕虫感染的防御反应,并参与促进巨噬细胞的抗炎和组织修复表型。43,44,45。因此,尽管在为期一年的小鼠随访研究中,我们没有观察到疫苗的明显副作用,但现在还需要进一步的工作来评估注射激肽疫苗后残留的IL-4和IL-13活性是否足以维持2型保护性免疫反应。特别重要的是,评估单独或联合接种IL-4和IL-13疫苗对蠕虫感染模型是否有任何影响是很重要的。这个问题特别重要,因为在人体内使用IL-4-K/IL-13-K可能会引起一种持久的抗体应答,需要通过临床试验来确定其持续时间,这可能是不可取的。虽然针对人白细胞介素-4、白细胞介素-13或其他2型细胞因子的药物长期作用的数据仍然有限,但值得注意的是,目前已有几项大型临床研究可用于治疗哮喘和特应性皮炎的抗IL-4Rα单抗,治疗时间为52至96周。9,46,47,48,49,50。总的来说,这些研究显示了良好的安全性,这有利于长期靶向IL-4和IL-13疫苗策略的可行性。有趣的是,注意到的最常见的副作用是结膜炎,尽管这似乎仅限于特应性皮炎患者,因为在中度至重度哮喘患者中没有观察到。9,46,47,48,51.

总之,我们的结果表明,小鼠和人的白细胞介素-4和白细胞介素-13的长期中和可以通过接种激肽.预防或治疗性免疫方案后,双重免疫可预防慢性哮喘的主要特征。这些结果为临床开发有效的长期疫苗治疗哮喘和其他以IL-4和IL-13介导的过敏性疾病(如食物过敏、特应性皮炎或慢性荨麻疹)铺平了道路。


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