白介素-33(IL-33)是白介素-1(IL-1)家族的成员,在内皮细胞和屏障组织上皮细胞的细胞核中表达,在组织或细胞受伤时释放,被称为“警报”细胞因子(alarmin)。许多炎症细胞和免疫细胞都是IL-33的靶细胞,如肥大细胞、2型固有淋巴样细胞(ILC2s)、巨噬细胞、树突状细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、CD4-T细胞等。IL-33在II型固有免疫反应和过敏性炎症的启动和扩增中发挥了中心作用。根据组织环境的不同,IL-33在寄生和病毒宿主防御、组织修复和内稳态中发挥着广泛的作用。IL-33已经进化出多种复杂的调控机制来控制其活性,包括核隔离和蛋白水解过程。它涉及许多疾病,包括过敏性、炎症性和感染性疾病,是治疗严重哮喘的一个有前景的靶点。
IL-33是一个30kDa(270aa)的蛋白,存在于暴露于环境中的血管、粘膜和许多其他组织中,构成抵御病原体的第一道防线。IL-33的C端部分(112–270aa)有一个由12条β股组成的三维结构,构成一个β-三叶折叠,具有IL-1/FGF家庭成员特征。IL-33是孤儿受体IL-1RL1b/ST2的细胞外配体,具有细胞因子活性,但IL-33与其他IL-1家族成员没有共同祖先,这使得IL-33成为IL-1细胞因子超家族的非典型成员。
在稳定状态下,IL-33作为全长蛋白储存在细胞核中,多种内源性炎症蛋白酶通过裂解IL-33参与其激活成熟过程。例如,在炎症过程中,由中性粒细胞释放的丝氨酸蛋白酶,组织蛋白酶G和弹性蛋白酶,可以切割人全长IL-331-270,并产生IL-3395-270、IL-3399-270和IL-33109-270的成熟形式,保留完整的IL-1样细胞因子域,且比全长IL-33的生物活性高10倍;在同一研究中,发现小鼠IL-33也被组织蛋白酶G和中性粒细胞弹性酶切割,产生IL-33102-266片段。
在细胞受损时,IL-33被迅速释放到细胞外空间,作为内源性危险信号。以过敏性炎症为例,气道上皮和内皮细胞在受到空气中的过敏原、病毒、香烟烟雾和污染物等刺激后释放IL-33,一旦IL-33与ST2受体结合,二聚复合体招募IL1RAcP(IL-1受体附属蛋白)共受体,形成新的结合体。ST2和IL1RAcP受体的TIR结构域的二聚化导致MyD88结合,从而激活TRAF6,从而激活下游的NFκB和MAPK通路。
IL-33/ST2在过敏性炎症中的信号通路
IL-33/ST2作为细胞间信号系统出现,参与抗原/过敏原反应,涉及许多疾病,包括过敏性、炎症性和感染性疾病,是治疗严重哮喘的一个有前景的靶点。IL-33还与影响各种器官的许多慢性炎症和/或纤维化病理有关,如溃疡性结肠炎或COPD(慢性阻塞性肺疾病)。它还涉及传染病(败血症、蠕虫、病毒或细菌感染)、心血管疾病(动脉粥样硬化)、肾脏疾病、代谢性疾病和肿瘤,在这些病理中起保护或有害作用。因此,IL-33/ST2通路可能是治疗某些疾病的首选药物靶点,赛诺菲、阿斯利康、礼来、三生国健、迈威生物等国内外药企已展开布局。
例如,2021年10月28日《新英格兰医学杂志》(NEJM)发表了抗IL-33单抗Itepekimab治疗中重度哮喘的2期临床试验结果。结果显示Itepekimab有望为患有中度至重度哮喘的患者提供替代治疗,Itepekimab在2期临床试验中显示出良好的安全性和有效性。Itepekimab是由赛诺菲与再生元合作开发的一种抗IL-33单克隆抗体。
阿斯利康靶向IL-33的单抗MEDI3506正处于临床三期阶段。12月30日,中国国家药监局药品审评中心(CDE)网站公示,MEDI3506注射液已获得治疗COPD患者的附加维持治疗的临床试验默示许可。更多药物临床进展如下表所示。
靶向IL-33/ST2的药物研发进展(药渡数据)
2021年12月29日,迈威生物宣布其抗ST2抗体(研发代号:9MW1911)I期临床研究在中国完成首组健康受试者入组。9MW1911机制在于阻断IL-33/ST2相互作用,用于治疗哮喘、慢阻肺和特应性皮炎等自身免疫性疾病,为国内首个靶向IL-33/ST2的创新药。目前全球尚无同靶点抗体药物上市。
迈威生物联合创始人、CEO刘大涛博士表示“9MW1911是国内首个应用于人体临床研究的抗ST2抗体。这体现了迈威生物在做‘中国首创’方面的能力和决心。我们将持续强化源头创新能力,迈威生物的目标是做‘全球首创’,为更多患者提供新的治疗选择。”(迈威生物官网)
IL-33在细胞核表达,又有IL-1样细胞因子结构域,所以它被认为是一种双功能蛋白质,既是一种细胞因子,又是一种核因子。IL-33/ST2作为一对配体受体,在多种疾病的保护和恶化方面都发挥作用,是治疗包括严重哮喘等多种疾病的靶向途径。
越来越多的研究表明,除了在2型和1型免疫中发挥作用外,IL-33调节过多的生理过程,取决于环境和调控ST2受体在靶细胞上分布的微环境。IL-33超出了它的警报功能,表现为一个多效细胞因子。IL-33蛋白的表达必须得到精细的调控,才能在危险的情况下充分发挥其警报功能,参与各种急性或慢性病理的发展。IL-33生物学的许多方面还没有很好地了解,一些基本的重要的生物学问题仍然存在,特别是:IL-33的的mRNA和蛋白表达水平在不同生理和病理生理环境下是如何调控的?IL-33何时以及如何释放到细胞外环境?IL-33释放的分子机制是什么?毫无疑问,科学界对IL-33日益增长的兴趣应该会让这些问题迅速得到回答。
ACROBiosystems开发了一系列高品质的IL-33及IL-33受体蛋白ST2及IL1RAcP,助力IL-33相关药物研发。IL-33的表达区间为109-270,包含完整的IL-1样细胞因子域。
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> 高纯度(>90%,质控标准)经SDS-PAGE及SEC-MALS验证
经SDS-PAGE验证,生物素化Human IL-33, His, Avitag (Cat.No. IL3-H82H5)纯度高于 90%;经SEC-MALS验证,生物素化Human IL-33, His, Avitag(Cat.No. IL3-H82H5)纯度于90%,该蛋白分子量在25-40 kDa左右。
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经细胞水平实验验证,Human IL-33, His Tag (Cat.No.IL3-H52H7) 可以诱导HUVECs分泌 IL-8,EC50为193.0-311.8 ng/mL。
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经ELISA验证,固定Human IL-1RL1, Fc Tag (Cat.No. IL1-H5250)可以特异性结合生物素化Human IL-33, His, Avitag (Cat.No. IL3-H82H5),线性区间为0.1-2 ng/mL。
经BLI验证,装载到Protein A传感器上的Human IL-1RL1, Fc Tag (Cat.No. IL1-H5250)可以特异性结合Human IL-33, His Tag (Cat.No. IL3-H52H7),亲和力常数为1.31 nM (ForteBio Octet Red96e)。
参考文献
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CorinneCayrol.IL-33, an Alarmin of the IL-1 Family Involved in Allergic
and Non AllergicInflammation: Focus on the Mechanisms of Regulation of
Its Activity. Cells. 2022, 11(1),107. https://doi.org/10.3390/cells11010107
2. Kakkar, R., Lee, R. The IL-33/ST2 pathway: therapeutic targetand novel biomarker. Nat Rev Drug Discov.2008, 7: 827–840.https://doi.org/10.1038/nrd2660
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Nawijn. The central role of IL-33/IL-1RL1 pathway in asthma:From
pathogenesis to intervention. Pharmacology & Therapeutics. 2021,225. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2021.107847.
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