Joan Bathon、MD（ジョンズホプキンス関節炎センターおよびジョンズホプキンス関節炎センターのウェブサイトの創設者兼ディレクター、 1999-2010;現在の所属、コロンビア大学）

ウェブサイトディレクターのメモ：バソン博士は、ERA研究と呼ばれる関節リウマチにおけるその有効性を実証するエタネルセプトの独創的な研究の1つを主導しました。彼女のRAの分野への貢献は、臨床試験からRAの心血管疾患の理解を深めることにまで及びます。この特定の記事で利用可能なTNFに関するいくつかの情報は古くなっている可能性がありますが、現在私たちの治療装備の標準的な部分であるこれらの薬剤の重要な歴史的展望を提供するために、この「古典的な」記事をアーカイブの一部として保持しています。

• はじめに
• TNFおよびTNF受容体
• TNF阻害剤の開発
• 動物実験
• ヒト臨床試験
• 潜在的な副作用と注意事項
• 結論

はじめに

腫瘍壊死因子（TNF）の阻害剤の開発基本的な病態生理学的研究から学んだ教訓を衰弱性慢性炎症性疾患、特に関節リウマチ（RA）の患者でテストする、ターゲットを絞ったベンチツーベッドアプローチから発展しました。RAの以前のすべての治療が主に偶然の観察から発展した限り、 TNF阻害剤は、最初の「合理的な」治療であり、f RAの治療のための最初のFDA承認の組換えタンパク質（「生物学的」）。

T細胞を介した、抗原特異的プロセスは間違いなくRAの開始に重要ですが、持続性炎症は少なくとも同等に依存していますオートクリンまたはパラクリン様式で互いに作用する可能性のある滑膜マクロファージおよび線維芽細胞によるサイトカイン産生について。腫瘍壊死因子-a（TNF-a）とインターロイキン-1（IL-1）は、リウマチ性関節に存在する主要なマクロファージ由来サイトカインであり、両方ともマトリックス分解プロテアーゼ、プロスタノイド、インターロイキンの滑膜線維芽細胞からの合成と分泌を誘導します-6（IL-6）、インターロイキン-8（IL-8）および顆粒球-マクロファージコロニー刺激因子（GM-CSF）。その結果、注目はTNFの阻害に焦点を当てています-RAを治療する方法です。

TNFおよびTNF受容体

腫瘍壊死因子-移植された壊死を引き起こす能力にちなんで名付けられました。マウスの腫瘍細胞。その後、慢性疾患で消耗を引き起こす「カケクチン」と呼ばれる分子の精製とクローニングは、TNF-αと同一であることが判明しました。TNFは主にマクロファージによって産生され、程度は低いですがリンパ球によって産生されます。対応する受容体ファミリーに結合するポリペプチドファミリーの17の既知のメンバー。ポリペプチドリガンドは、10個のbシート形成配列を含むと予測される共通のコア配列を特徴とし、TNF-α、リンパ球毒素-aおよび-b、Fasを含むリガンド、CD40リガンドなど（以下の表I）。TNF-は最初に合成され、膜貫通分子として発現され、その後、その細胞外部分がTNF変換酵素（TACE）によって切断され、可溶性17kDa分子を放出します。可溶性TNF -ホモトリマーとして循環し、細胞表面の同族受容体と結合します。

表I TNFリガンド/受容体スーパーファミリーの選択されたメンバー*。
リガンド	受容体
Lymphotoxin-a TNF-a Lymphotoxin-b OX40L CD40L FasL CD27L CD30L 4-1BB	TNF-R1および-RII TNF- RIおよび-RII LT-bR OX40 CD40 Fas CD27 CD30 4-1BB
*これは完全なリストではありません。 TNFリガンドと受容体の完全なリスト、および更新された命名法については、参考文献4を参照してください。

TNF-abyマクロファージおよびT細胞の比較的制限された合成とは対照的に、TNF受容体（TNF-R）はほぼすべての哺乳動物細胞によって発現されます。この遍在する発現は、TNF-Rによって引き起こされる細胞特異的エフェクター分子と併せて、アポトーシス、タンパク質および脂質炎症性分子の合成、および転写因子を含むTNFのさまざまな効果を説明している可能性があります。単一の受容体に結合するTNF-Rファミリーの他のリガンドとは異なり、TNFおよびリンホトキシン-aは、TNF-RI（またはp55）およびTNF-RII（またはp75）と呼ばれる2つのTNF-Rのそれぞれに結合することができます。 。 TNFとその受容体との相互作用は、コンフォメーション変化と受容体の二量体化またはクラスター化を引き起こし、それが次に細胞応答を引き起こします。 TNF-Rは、それらのリガンドと同様に、TACEによって細胞表面から切断されますが、可溶性TNF-Rは、膜結合型TNF-Rに比べて少量しか存在しないと考えられています。

TNF阻害剤の開発

これまでに最も広く研究されてきたTNF阻害の2つの戦略は、モノクローナル抗TNF抗体と可溶性TNF受容体（sTNF-R）で構成されています（表II）。どちらのコンストラクトも理論的には循環するTNF-αに結合するため、細胞膜に結合したTNF受容体と結合して炎症経路を活性化する能力が制限されます。可溶性TNF-Rは、抗TNF抗体ではなく、リンホトキシンに結合すると予想されます。

モノクローナル抗TNF抗体について最もよく研究されているのは、元々cA2と呼ばれていたインフリキシマブ（レミケード®）です。インフリキシマブは、ヒト（Hu）IgG1κの定常領域と、高親和性中和マウス抗HuTNFa抗体のFv領域との結合で構成される、キメラヒト/マウスモノクローナル抗TNFa抗体です。この抗体は、組換えおよび天然のhuTNFaに対して高い親和性（Ka 1010 / mol）を示し、invitroでTNFを介した細胞毒性およびその他の機能を中和します。キメラ抗体のマウスタンパク質成分に対する免疫反応の可能性があるため、代替戦略は完全ヒト抗TNFモノクローナル抗体を開発することでした。アダルミマブとしても知られているD2E7として知られているそのような抗体の1つは、ファージディスプレイ技術によって生成されました。高親和性マウス抗TNFモノクローナル抗体をガイド付き選択のテンプレートとして使用しました。これには、マウスの重鎖と軽鎖をヒトの対応物で完全に置換し、続いて抗原結合親和性を最適化することが含まれます。 D2E7（HumiraTM）は、2002年12月にFDAの承認を受けました。

TNF阻害への2番目のアプローチでは、可溶性TNF-Rは、huTNF-の細胞外リガンド結合部分が融合タンパク質として設計されています。 RIまたはhuTNF-RIIは、ヒト免疫グロブリン様分子に結合しています。 TNF-RIはインビボでのTNFの生物学的効果のほとんどを媒介すると考えられていますが、操作されたsTNF-RIおよびsTNF-RIIコンストラクトは両方ともTNFの効果的なインビボ阻害剤であるように思われます。エタネルセプト（sTNF-RII：Fc;Enbrel®）は、sTNF-Rの中で最もよく研究されており、成人および小児の関節リウマチの治療に承認されています。これは、2つのsTNF-RII（p75）がヒトIgG1のFc部分に結合している二量体コンストラクトです。二量体受容体は、単量体受容体よりもTNF-αに対して有意に高い親和性を有し（50〜1000倍高い）、Fc構造への結合は、インビボでの構築物の半減期を有意に延長する。また、不自然な結合部位がありますが、抗エタネルセプト抗体はまれです。単量体受容体の半減期を延長するための別のメカニズムは、ポリエチレングリコールとの結合によるものです。そのような構築物の1つであるPEG-sTNF-RI（p55）は、関節炎のいくつかの動物モデルで有効性を示しており、現在初期の臨床試験中です（以下を参照）。

動物実験

動物モデルには、ヒトRAの病因におけるTNF-αの重要性を裏付けるいくつかの証拠があります。炎症性関節炎の動物モデルがヒトのRAを完全に模倣するとは考えられていませんが、動物での研究により、炎症性メディエーターとヒトの疾患の治療標的としての可能性に関する重要な情報が提供されています。最も説得力のある所見は次のとおりです。

• コラーゲン誘発関節炎（CIA）のマウスの関節におけるTNF-αレベルの上昇
• 抗CIAによるCIAの改善または予防-TNF遮断抗体
• TNF-αを過剰発現するトランスジェニックマウスにおける炎症性関節炎の自然発症

CIAを有するマウスでの研究。

コラーゲン誘発性マウスの関節炎（CIA）は、感受性の高いマウス株をネイティブII型コラーゲンで免疫することによって誘発されます。肉眼的に明らかな関節炎は、免疫後28日から35日の間に発生し、関節が強直するまで数か月続きます。CIAは、単核細胞浸潤および滑膜細胞過形成を含むいくつかの組織病理学的特徴をRAと共有し、骨および軟骨の破壊を伴うパンヌス形成をもたらします。 RAとCIAの両方で、疾患感受性はMHCクラスII対立遺伝子によって制限されており、VbT細胞受容体の使用が制限されている関節では自己反応性T細胞が顕著です。これらの類似性のため、CIAはRAの広く使用されている実験モデルです。

RAと同様に、CIAマウスを使用したいくつかの研究では、関節炎の関節のTNFレベルが上昇していることが示されています。最近、CIAの経過中のサイトカイン発現のレベルを評価するために、CIAマウスを臨床関節炎の発症前の21日目から毎週犠牲にしました。関節組織のサイトカインmRNAレベルは、高度に定量的なRNA保護アッセイによって測定されました。 TNF-αのレベルはCIA疾患経過の初期に上昇し、後の段階まで高レベルで持続しました。 TNF-amRNAレベルの上昇は、肉眼的および顕微鏡的に関与していない関節にも見られました。関節炎の発症前にTNF-αに対する中和ハムスターモノクローナル抗体でCIAマウスを毎週治療すると、関節炎の発生率は変化しなかったものの、組織学的および臨床的に疾患の重症度が改善されました。関節炎の発症直後に開始された抗体治療は、関節炎の重症度を軽減する上で同様の効果がありましたが、それほど顕著ではありませんでした。関節炎の発症から7日後に投与した場合、抗TNF療法は効果がありませんでした。興味深いことに、初期および後期疾患の両方でCIAに有効なIL-1aおよびIL-1bwasに対するポリクローナル抗体の使用。マウスCIAの初期疾患におけるのみの抗TNF療法の有効性は、初期および長期のRAの両方を有するヒトにおけるTNF阻害剤の有効性とは著しく対照的です（以下の臨床試験を参照）。

同様の結果もありました。 sTNF-R1-IgG1融合タンパク質コンストラクトを使用して得られます。関節炎の発症前に開始するsTNF-R1-IgG1の投与は、関節炎の重症度を減少させましたが、関節炎の発生率も減少させるという点でモノクローナル抗体研究とは異なりました。遺伝子ターゲティングによりTNF-R1を欠損したマウスは、CIAの発症に耐性があり、おそらくTNF誘導接着分子の発現と関節腔への単核細胞の浸潤を媒介することにより、TNF-R1の重要性を確認しました。

トランスジェニックマウスの過剰発現ヒトTNF-α。

改変ヒトTNF-αトランスジーンを発現するトランスジェニックマウスは、慢性多関節炎を自発的に発症し、ヒトRAの病因にTNFが直接関与していることのさらなる証拠を提供します。ヒトグロビン遺伝子の3 ’領域が改変されたヒトTNF導入遺伝子を保有するマウスは、ヒトTNF発現の調節が解除され、関節やその他のさまざまな臓器でTNFの発現レベルが低下します。対照的に、野生型ヒトTNF導入遺伝子を保有するマウスは、適切に調節されたTNF発現を示した。規制緩和されたTNF発現を有するマウスは、ヒトRAと同様の組織学的特徴を有する慢性対称性多発性関節炎を発症した。このプロセスでは、標的マウスに特定の遺伝的背景は必要ありませんでした。

ヒトRAとの違いにもかかわらず、これらの動物モデルは、治療的介入の重要な標的としてTNFを強く支持しています。

ヒト臨床試験

ヒトにおけるTNF阻害剤の安全性は不明であったため、RAを対象とした初期の試験では、メトトレキサート、金塩、免疫抑制剤、その他。最近では、これらの薬剤の安全性が明らかになるにつれて、若年性RAの患者と早期RAの成人が標的にされています。研究結果の選択の進化は、以前の試験がエンドポイントとしての臨床パラメーターに焦点を合わせていたのに対し、最近の試験は構造的（放射線）エンドポイントに焦点を合わせていたという点でも発生しました。

RAの治療のための2つの抗TNF療法のFDA承認が提示されます。議論される薬剤は次のとおりです。

• インフリキシマブ–マウス-ヒトキメラ抗ヒトTNF抗体
• エタネルセプト–IgGのFc部分に結合した可溶性p75TNF受容体

RAの潜在的な治療法の臨床試験で評価される関連する結果には、個々の臨床パラメーター、複数の臨床パラメーターを統合する複合スコア、および放射線スコアが含まれます。

個々の臨床パラメーターの例含まれるもの：

• 圧痛関節数
• 腫脹関節数
• 赤血球沈降速度（ESR）またはC反応性タンパク質（CRP）
• 痛み、機能、全体的な評価のための視覚的なアナログスケール

複合スコアの例は、ACR20スコアです。

ただし、関節リウマチの治療の有効性を評価するための「ゴールドスタンダード」は、疾患のX線写真の進行を遅らせるか停止させる能力です。つまり、治療は新しい関節の発達を遅らせるか停止する必要があります。関節リウマチのこれらの放射線学的症状を定量化するために、いくつかのスコアリングシステムが開発されています。

インフリキシマブとエタネルセプトの両方がヒト被験者で広く研究されており、両方とも現在、RAの治療についてFDAが承認しています。当初、これらの治療の実験的性質により、長期にわたる重度のRAの患者のみが評価され、特定された結果は臨床的（放射線学的ではない）改善でした。ただし、これらの患者の多くはRAの複数の従来の治療法（メトトレキサート、金など）に失敗した場合、TNF阻害剤に対する臨床反応は満足のいくように頑強で迅速でした。早期疾患は研究の対象となっており、それらの反応も同様に強力です。さらに説得力のあるのは、初期および後期の両方の疾患患者の放射線データであり、大多数の患者の放射線損傷を遅らせるまたは止める抗TNF剤の能力を示しています。

これらのデータは、 TNFは確かにRAの関節損傷の重要な病原性メディエーターであるという人間。おそらくこれらの研究で最も興味をそそるのは、単一のサイトカインを標的とする（阻害する）ことがこの疾患の自然史を大きく変える可能性があることです。

潜在的な副作用および注意事項

TNFは、宿主の防御、特にリステリアやマイコバクテリアなどの細胞内微生物の死滅、および一部の腫瘍細胞のアポトーシスの誘導において重要な役割を果たします。その結果、長い間、いくつかの懸念がありました。 TNFの長期阻害は、感染症や悪性腫瘍の発生率の増加につながる可能性があります。さらに、これらの病原体は遺伝子操作されたタンパク質であるため、cの治療のために長期間にわたって繰り返し投与されます。慢性疾患、免疫原性の問題、注射反応には精査が必要です。

• 注射部位反応
• 感染症
• 悪性腫瘍
• 免疫原性

注射部位反応

エタネルセプトとインフリキシマブの両方で、注射反応は最も頻繁で一貫した副作用を表しますが、薬物の投与を制限することはめったにありません。反応は治療開始後早期に発生し、一般に軽度で自己制限的であり、減少し、繰り返し投与すると完全に解消します。

感染症

ヒトと動物での複数の研究により、TNFの重要性が示されています-リステリア菌やマイコバクテリア菌などの細胞内生物による感染に対する防御策であり、慢性TNF阻害による感染症の増加の可能性について懸念を引き起こしています。 TNFは、エンドトキシンまたは細菌の投与後に体循環で増加し、TNFはIL-1とともに、敗血症性ショックで見られる生理学的変化の原因となります。遺伝子ターゲティングによるTNF-a >を欠損したマウスは、初代B細胞濾胞を欠き、T依存性抗原とT非依存性抗原の両方に対する体液性免疫応答の障害を示します。 TNF-α、TNFR1（p55）、またはTNFR2（p75）を欠損したマウスは、リステリア・モノサイトゲネスによる感染に非常に敏感です。人間の臨床試験では、敗血症性ショックをエタネルセプトで治療すると、グラム陽性菌の患者の死亡率が増加しました。

これらの懸念にもかかわらず、エタネルセプト単独またはメトトレキサートとの併用による対照臨床試験では増加は見られませんでした。感染の頻度、種類、重症度のいずれかで。しかし、インフリキシマブを用いたある研究では、研究者らは結核とコクシジオイデス症が原因でそれぞれ1人が死亡したと報告しました。インフリキシマブとエタネルセプトはFDAの承認を受けて市販されているため、予想よりも多くの結核と真菌感染症の原因が報告されています。これらは、おそらく化学量論の違いとエタネルセプトと比較したインフリキシマブの遅い「オフレート」のために、インフリキシマブでより頻繁に見られます。抗TNF療法の開始前に潜在性および活動性TBについて患者を注意深くスクリーニングすることが現在推奨されています。TNF阻害剤で治療された患者の感染を注意深く監視することも示されています。

悪性腫瘍

免疫系は、悪性腫瘍の監視、特にTNFの役割において重要な役割を果たします。 、いくつかの腫瘍細胞タイプのアポトーシスを誘発することはすでに指摘されています。したがって、悪性腫瘍のリスクの増加は、慢性的な長期のTNF阻害に関して理論的に懸念されます。残念ながら、短期の臨床試験ではこの問題に適切に対処できません。3年後臨床試験でTNF阻害剤で治療された患者のフォローアップは、しかしながら、悪性腫瘍の割合またはタイプの明らかな増加はまだ表面化されていません。しかし、悪性腫瘍のリスクに対する決定的な答えは、より広い集団での長期治療データを待っています。これらのデータを収集するためのレジストリが確立されています。

免疫原性

インフリキシマブは、TNFの結合部位に25％のマウス配列を含むキメラモノクローナル抗体です。懸念されるのは、治療効果を制限するであろう抗インフリキシマブまたはヒト抗キメラ抗体応答を誘発するマウス配列の可能性である。そのような抗体は確かに発見されていますが、メトトレキサートを併用することで抑制できます。治療効果に対するこれらの抗体の効果は不明なままです。

エタネルセプトは完全にヒトの配列で構成されていますが、TNF受容体と免疫グロブリンFc領域の結合領域でネオエピトープが生成され、抗エタネルセプト抗体反応。これは関係がないようです。公開された2つの試験では、非ブロッキング抗エタネルセプト抗体は2人の患者でのみ検出され、有効性に顕著な影響はありませんでした。

病因と臨床的意義が不明なのは、低力価の抗エタネルセプトの開発です。 -インフリキシマブとエタネルセプトで治療された患者における二本鎖DNA（抗ds-DNA）抗体。抗ds-DNA抗体は全身性エリテマトーデスに特異的であると考えられています。ただし、一般的に、これらの抗体を開発したインフリキシマブまたはエタネルセプトで治療された患者は、狼瘡のような病気を示しません。

結論

In vitro研究では、TNFが重要かつ近位のメディエーターであることが示唆されました。リウマチ性関節の炎症経路。この仮説の概念実証は、現在、動物実験と臨床試験によって提供されています。 TNF阻害は炎症のマーカーを劇的に減少させるだけでなく、構造的損傷を遅らせたり止めたりします。これらの効果は、後期疾患と同様に初期疾患でも強力であるように見えます。人間の言葉で言えば、これらの有効性は、機能障害の減少と生活の質の向上につながるはずです。

関節リウマチおよび炎症性腸疾患におけるTNF阻害剤による治療に対する強力な反応は、氷山の一角である可能性があります。主にマクロファージによって引き起こされる慢性（非感染性）炎症性疾患は、抗TNF療法の潜在的な標的となる可能性があります。たとえば、ウェゲナー肉芽腫症、乾癬性関節炎、うっ血性心不全、その他の病気におけるTNF阻害剤の有効性を評価するためのパイロット試験が現在進行中です。

TNF-αとは独立したインターロイキン-1の潜在的な寄与慢性炎症状態ではまだ解明されていませんが、両方のモノカインを阻害するための組み合わせたアプローチは、どちらかの単独のアプローチよりもさらに強力になる可能性があります。最後に、抗TNF療法の中止後に発生する疾患活動性のリバウンドは、炎症カスケードがTNFの中和によって中断されたが、疾患自体の根本的な原因は対処されていないことを冷静に思い出させるものです。

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