五大国际巨头火拼NLRP3，国内企业又将错失良机？

NLRP3作为广泛研究的靶点，是一长串炎症相关疾病的罪魁祸首，包括糖尿病、痛风、老年痴呆症、NASH、炎症性肠病、动脉粥样硬化等。 

然而NLRP3没有清晰的蛋白结构，涉及疾病众多，这难免让药企无从下手。自从二十世纪初发现以来，迄今为止只有区区五个NLRP3候选药物进入临床阶段，其开发难度可见一斑。

正因为是块难啃又香的大肉骨头，国际药企近几年内已收购四个NLRP3靶向疗法初创公司，也就是说60%临床阶段的候选药物已名花有主。

不得不感叹，这蓄势待发的竞技场，国内企业又一次姗姗来迟。 

一、什么是NLRP3？

人体先天免疫系统是抵抗微生物入侵的第一道防线，而NLRP3正是这道防线上的关键蛋白。当NLRP3被入侵微生物激活后，能够改变蛋白构象，引发称为炎性小体（inflammasome）大型蛋白结构的产生，激活caspase 1介导的IL-1β等细胞因子，并引起炎性及细胞凋亡。

▲NLRP3激活机制

图片来源：Nat Rev Drug Discov.2018 Sep;17(9):688.

然而，过度活跃的NLRP3蛋白可能对身体有害，过去10年里，科学家们通过动物模型及患者NLRP3功能性突变研究发现它可能和多种疾病有关。

因此NLRP3也自然而然成为药物开发最具吸引力的靶点之一。

▲NLRP3相关疾病研究进展

图片来源：Nat Rev Drug Discov.2018 Sep;17(9):688.

二、NLRP3立项复盘：生物技术公司和国际药企的精彩博弈

上文提到NLRP3虽然是热门靶点，但靶向药物的开发却是困难重重，在这里以MCC950的立项历程作为案例分析，即小见大，也许对国内企业新靶点立项有所启发。

因为没有高分辨率的晶体结构，激活机制也不确定，现有的NLRP3抑制剂大部分是通过表型筛选(Phenotypic drug discovery, PDD)，其中便包括MCC950。

1、第一阶段

1990年代后期，辉瑞科学家克里斯·加贝尔（Chris Gabel）试图寻找能够阻止免疫细胞分泌IL-1β的化合物，在研究过程中Gabel发现糖尿病药物格列本脲(glyburide)可阻止IL-1β释放。

当时的辉瑞寄希望IL-1β抑制剂能成为类风湿性关节炎等疾病的重磅药物，因此给予了很大的研究支持，结果发现了一种名为CRID3的药物。可惜的是，CRID3不但半衰期短、药效弱，高剂量服用时还会引起肝脏损害，因此被辉瑞打入了冷宫。 

立项考虑：格列本脲和IL-1β的具体作用机理并不清晰，又存在副作用等硬伤，此阶段立项还不成熟。 

2、第二阶段

直到2007年，基因泰克的博士后Mohamed Lamkanfi在寻找IL-1β抑制物时又重新发现了格列本脲。可谓天时地利人和，2007年前后刚好IL-1β和炎症小体的关系慢慢浮出水面，并且有研究表明痛风、肺纤维化等炎症都和NLRP3炎症小体的激活有关。

趁热打铁，2009年基因泰克快速证实格列本脲阻止IL-1β释放是通过抑制NLRP3（PMID:19805629）。

立项考虑：作用机理进一步清晰，这个时候立项似乎是一个很好的时机，但最大的痛点是格列本脲是弱抑制剂（在BMDM细胞中IC50大约∼10 μM）。 

3、第三阶段

受基因泰克研究启发，爱尔兰IL-1β专家奥尼尔（O'Neill）和澳大利亚马修·库珀(Matthew Cooper)不谋而合，决定把辉瑞搁置的CRID3重新捡起来，测试了CRID3抑制NLRP3的能力。到2012年，充分证实了CRID3（已经改名为MCC950，Matt Cooper Compound 950）是一种具有纳摩尔效价的高特异性NLRP3抑制剂（在BMDM细胞中IC50约为7.5 nM）。

立项考虑：能够达到纳摩尔效价已经是很好的起点，此阶段的挑战主要来自辉瑞等大国际药企的竞争。 

4、第四阶段

设计高特异性NLRP3抑制剂非常困难，深知无法和国际药企拼资源，为了争取到研发窗口，Cooper按兵不动并没马上公开MCC950结果，而是让首席化学家Avril Robertson低调地创建了数百种MCC950类似物。

经过三年的厚积薄发，2015年2月，O'Neill和Cooper在《自然医学》杂志上发表了MCC950的研究，并同时申请了两项专利。2016年马不停蹄创立了Inflazome，四年后便收获了巨头罗氏抛来的橄榄枝。

2019年，两项重要研究均表明（PMID:31086327和PMID:31086329）MCC950直接和NLRP3 NACHE区域的Walker B结合，从而阻止ATP水解并抑制NLRP3激活和炎症小体的形成。

立项考虑：到这个阶段，NLRP3开发已全面开花，再加上几大国际药企的强势背书，相信fast follower已经蠢蠢欲动。 

三、诺华积极布局NLRP3的商业逻辑？

▲靶向NLRP3免疫小体策略

图片来源：Nat Rev Drug Discov.2018 Sep;17(9):688.

除了直接靶向NLRP3，IL-1β作为炎症小体通路的下游，似乎也是不错的选择。迄今为止，至少已经有三个靶向IL-1β的药物已经获批，包括Anakinra、Canakinumab和Rilonacept。

这三个药物的东家又是谁呢？原来Canakinumab就是归属诺华旗下，这样也就不难解释，为何诺华15.75亿美元重金收购IFM Tre。

因为从多个角度来说，和NLRP3比较，IL-1β都是退而求其次的选择：

（a) 阻断与IL-1相关的信号传导不会抑制NLRP3激活后产生的其他促炎因子（例如IL-18和HMGB1）等，会限制其有效性。

（b) 获批药物都需注射给药，并且在注射部位会引发炎症，增加患者不适，而NLRP3抑制剂可口服。

（c) IL-1β信号传导的阻断可能会增加感染的风险。

（d) 穿透血脑屏障方面相对较差，针对中枢神经等相关疾病是个短板。 

所以对于诺华来说，虽然Canakinumab去年的销售额为6.7亿美元，增值为21%，也不能不未雨绸缪，守住山头的同时另拓天地。 

四、国内企业路在何方？

虽然已错过早期布局窗口，毕竟NLRP3抑制剂的开发还处在临床二期，在现有化学支架上做进一步的优化，依旧是很好的切入时机。

现有NLRP3抑制剂作用原理大多和MCC950类似，即阻止ATP水解，如果NLRP3晶体结构明确后会有更多的靶向思路。同时，参考IFM Therapeutics战略思路，设计针对人体特定区域（例如大脑，胃肠道）的NLRP3抑制剂也是值得借鉴的研发方向。

除此之外，业内不少专家，比如Case Western大学的华人教授Tsan Sam Xiao，建议药企也关注NLRP3的下游分子gasdermine-D。开发gasdermine-D靶向疗法的初创公司近期也取得不错融资成绩。

临床期产品外，国内中国药科大学等科研机构也申请了NLRP3抑制剂专利，感兴趣的同仁可以关注《美柏企业服务》公众号，回复“NLRP3”获取中国NLRP3专利材料；对海外NLRP3临床前项目感兴趣的欢迎直接和笔者联系探讨。 

NLRP3如火如荼的淘金热才刚刚开始。

【参考文献】

【1】公司官网、美柏医健数据库

【2】 Could an NLRP3 inhibitor be the one drug to conquer common diseases?

【3】Eur J Med Chem.2020 Jan 1;185:111822.

【4】 Nat Rev Drug Discov.2018 Sep;17(9):688.

【5】 The NLRP3 Inflammasome as a promising target for Coronary Artery Disease: Current and Pipeline NLRP3 Inhibitors

【6】 Nat Rev Immunol.2019 Aug;19(8):477-489