EPO

-01-引言缺氧诱导因子（HIFs）是高度保守并受氧气丰度调节的转录因子，对各种生物适应有限的氧气供应至关重要。在缺氧发生时，HIFs可以直接促进靶基因的转录，例如红细胞生成素（EPO）、血管内皮生长因子（VEGFs）或对细胞外腺苷的产生和信号传导至关重要的基因产物。HIF激活的作用包括红细胞生成刺激、缺氧期间的细胞代谢优化以及缺血和炎症期间的适应性反应。相比之下，HIF抑制可以用于治疗各种癌症、视网膜新生血管和肺动脉高压。在过去的十年里，人们已经开发出多种有效调节HIFs功能的药物，并在临床试验中进行了测试。这些药物在治疗癌症、心脏的缺血再灌注损伤、急性肾损伤、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、炎症性肠病、病原体感染、出血性休克和肾贫血等疾病方面展现出良好的应用前景。同时， HIF激活剂或抑制剂的广泛应用也面临着具体的挑战。-02-一、HIFs的分子结构和功能HIF途径的氧依赖性调节是细胞和系统适应低氧水平的核心。HIFs的紧密调节是由几种关键酶介导的，包括因子抑制HIF（FIH）、HIF PHDs和von Hippel–Lindau蛋白（pVHL）。HIFs的活性转录形式由一个α单元（HIFα）和一个β单元（HIF1β）组成。HIFα对调节HIFs的转录活性至关重要。目前，已鉴定出HIFα的三种亚型：HIF1α、HIF2α和HIF3α。所有三种异构体在N末端都含有一个碱性螺旋-环-螺旋和两个Per-Arnt-Sim结构域（bHLH-PAS），在C末端都含有氧依赖性降解结构域，而只有HIF1α和HIF2α含有反式激活结构域。在这三种异构体中，HIF1α被鉴定为与EPO启动子区结合的转录因子。HIF2α和HIF3α后来被发现是基于它们与HIF1α的序列同源性。人HIF1α和HIF2α的氨基酸同源性为53.4%，人HIF1α和HIF3α的氨基酸序列同源性为57.1%。有趣的是，三种HIFα亚型根据组织和细胞的特异性具有不同的功能作用。HIF1α在所有细胞类型中都表达，而HIF2α最初被认为仅在内皮细胞中表达，然而，最近的研究表明HIF2α具有在血管内皮细胞外的功能。HIF1α和HIF2α协同增强共享靶基因如EPO或VEGF的表达。然而，HIF1α和HIF2α可能具有相反的生物学功能。例如，HIF1α特异性调节诱导型一氧化氮合酶（iNOS）基因，而HIF2α控制精氨酸酶1的表达，从而对巨噬细胞极化或癌症转移的调节产生相反的作用。而HIF3α缺乏反式激活结构域，因此，它被认为是一种抑制元件。与HIF1α和HIF2α相比，HIF3α及其各种异构体和剪接变体的功能作用还有待进一步阐明。所有三个HIFα亚基都需要与其异二聚体伴侣HIF1β相互作用才能具有转录活性。HIF1β在N末端含有一个bHLH PAS结构域，用于DNA与HIFα的结合和二聚化。与对氧依赖性降解敏感的HIFα不同，HIF1β在所有哺乳动物细胞中结构性表达，与氧的可用性无关。-03- 二、HIFs的缺氧调节HIF1α或HIF2α的氧依赖性失活是一个由几个关键酶和分子通过羟基化和泛素化控制的多步骤过程。一旦HIFα与HIF1β二聚化，其随后转移到细胞核中以调节基因转录。HIFα和HIF1β上的bHLH PAS结构域对二聚化和DNA结合至关重要。同时，辅因子p300和CBP的募集对反式激活至关重要。进入细胞核后，HIFα–HIF1β–p300–CBP复合物与位于HIF靶基因启动子区的缺氧反应元件（HRE）结合，并激活转录。HIF的调节首先通过FIH——一种氧依赖性天冬酰胺羟化酶——通过在C-末端反式激活结构域（C-TAD）结构域内羟基化Asn803来抑制HIF系统，阻止共激活物、CBP和组蛋白乙酰转移酶p300的结合。HIF途径的中央调控与含有HIF脯氨酰羟化酶结构域的蛋白（HIF-PHDs）的酶活性有关。HIF-PHD有三种亚型：PHD1（也称为EGLN2）、PHD2（也称为EGLN1）和PHD3（也称为EGLN3）。PHD1和PHD2促进Pro402和Pro564在人HIF1α上的羟基化，而PHD3仅羟基化Pro564。羟基化过程高度依赖于氧和α-酮戊二酸作为底物和铁作为催化剂的可用性。羟基化后，HIFα与pVHL结合，并被延伸蛋白B、延伸蛋白C、cullin 2（CUL2）、环盒蛋白1（RBX1）和E3泛素连接酶形成的复合物泛素化，导致随后的蛋白酶体降解。-04-三、HIFs激动剂 目前，临床上开发的激动剂主要通过抑制HIF-PHDs来阻止脯氨酸羟基化和随后的蛋白酶体降解来激活HIF。有五种HIF PHD小分子抑制剂已进入III期临床，包括roxadustat（阿斯利康）、vadaustat（阿科比亚）、daprodustat（葛兰素史克）、molidustat（拜耳）和desidustat（Zydus）。自从发现靶向HIF PHDs的小分子HIF激活剂以来，临床焦点一直集中在肾性贫血上，这主要是由于HIF激动对EPO的大量调节。一些化合物显示出与红细胞生成刺激剂（ESA）相当的治疗效果。日本已经批准了五种HIF PHD抑制剂，此外，roxadustat还在其他国家或地区获得批准，包括欧盟、中国、韩国和智利。2023年2月2日，daprodustat在美国获得了FDA的批准，用于治疗接受透析的成年患者中与慢性肾脏疾病（CKD）相关的贫血。其他HIF PHD抑制剂，如vadadustat已在35个国家获得批准，包括日本、澳大利亚和许多欧洲国家。HIF PHD抑制剂的其他临床适应症，如ARDS，仍处于早期阶段。除了肾性贫血，ARDS是另一个临床适应症，正在进行使用HIF激活剂治疗的临床安全性和有效性试验。ARDS期间的HIF是一种内源性保护途径，可在药理学上进一步用于早期ARDS治疗或预防。在ARDS期间，HIF1α在肺泡上皮细胞中具有优化其碳水化合物代谢和细胞外腺苷信号的功能。HIF2α也有助于ARDS期间的肺部保护，例如，通过维持内皮细胞的屏障完整性。HIF-PHD抑制剂在大型III期临床试验中显示出良好的短期安全性记录，并且与严重的副作用无关。长期使用（3个月以上）HIF PHD抑制剂可能会产生不必要的副作用，包括慢性HIF激活引起的靶向效应和与HIF PHD抑制剂对单个羟化酶的特异性相关的脱靶效应。最重要的一点，由于HIF激活与癌症进展相关，尤其是肾透明细胞癌（ccRCC），长期HIF激活可能导致癌症的发展或进展。HIF PHD抑制剂的另一个潜在靶向副作用涉及过度的红细胞生成和血栓栓塞并发症，重大心血管不良事件（MACE）风险的增加也是与长期使用HIF-PHD抑制剂相关的一个潜在问题。-05-四、HIF抑制剂HIF在许多疾病中可能是有害的，例如某些癌症和肺动脉高压。因此，已经开发出抑制HIFs的药物，正在进行临床测试。早期的药物干预侧重于抑制HIF表达或促进HIF降解。最近的小分子抑制剂，如PT2977，抑制HIF2α和HIF1β转录活性异二聚体的形成。癌症HIFs通常在大多数人类癌症中观察到，特别是在实体瘤中。肿瘤内缺氧和炎症是HIF的主要机制，以及常见于VHL疾病相关癌症（如ccRCC）的基因突变。许多癌症激活途径可以导致HIF激活，包括TP53、PTEN、EGFR和HER2的体细胞突变或表观遗传学改变。癌细胞利用HIF途径通过各种机制驱动癌症进展，如促进血管形成、代谢重编程、免疫逃避、细胞存活以及治疗耐药性。HIF1α在实体瘤中高水平表达，且与预后不良有关。在癌症中HIF1α的治疗靶向已经取得了相当大的努力和进展。例如，PX-478已在癌症患者的I期剂量递增研究中进行了测试（NCT00522652），并显示出有效的HIF1α抑制和合理的安全性。ASO EZN-2968在难治性实体瘤患者中研究HIF1A RNAi的早期努力由于赞助者的兴趣丧失而提前终止。然而，EZN-2968/RO7070179最近在晚期HCC患者中进行了研究；总体而言，EZN-2968/RO7070179在癌症患者中具有良好的耐受性。肺动脉高压肺动脉高压是指平均肺动脉压高于20 mmHg，其特征是由内皮细胞和肺动脉平滑肌细胞的异常增殖、细胞外基质沉积和炎症细胞的募集引起的肺血管阻力增加。在肺动脉高压期间，HIF1α通过诱导细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1B减少内皮集落形成细胞的增殖，并通过驱动miR-9-1、miR-9-3和miR-322的表达促进肺动脉平滑肌细胞增殖。HIF1α还诱导肺动脉平滑肌细胞中CD146的表达，从而导致血管重塑。小分子HIF2α抑制剂，如belzutifan，可减轻VhlR200W小鼠的肺动脉高压，这些小鼠在Vhl中具有功能缺失突变。然而，HIF抑制剂尚未进入临床试验，以评估其治疗人类肺动脉高压的疗效。视网膜新生血管视网膜新生血管是许多视网膜疾病的发病机制，包括糖尿病视网膜病变和视网膜静脉阻塞。在眼部新生血管形成过程中，新生成的血管缺乏紧密连接，导致血浆渗漏、玻璃体出血和牵引性视网膜脱离，导致严重的视网膜功能障碍和视力丧失。临床前研究以及对缺血性视网膜疾病患者的研究表明，HIF1α和HIF2α在视网膜新生血管形成过程中发挥重要作用。HIF抑制剂地高辛抑制视网膜中的HIF1α和HIF2α，并且在视网膜病小鼠模型中使用减少了视网膜新生血管。此外，在氧诱导的缺血性视网膜病变中，HIF抑制剂阿哌拉韦的治疗减少了小鼠的视网膜新生血管并改善了视力。此外，眼内注射HIF抑制剂32-134D改善了糖尿病眼病小鼠模型中的视网膜新生血管形成。总之，这些研究证明了HIF1α和HIF2α的药理学抑制在各种类型视网膜病变的视网膜新生血管形成中的潜在有益作用，未来有必要进行这方面的临床研究。-06-结语从20世纪90年代初首次发现HIF到最近FDA批准HIF激活剂和HIF抑制剂用于治疗人类疾病，这是一段非凡的旅程。这一成功源于对HIF调节途径的广泛研究，对HIF和PHD功能作用机制的深入理解。未来还需要很多努力来确定如何将这些药物最佳地用于其他疾病条件或其他潜在的药理学策略，以实现更特异的靶向。参考资料：1.Targeting hypoxia-inducible factors: therapeutic opportunities and challenges. Nat Rev Drug Discov.2023 Dec 20.公众号内回复“ADC”或扫描下方图片中的二维码免费下载《抗体偶联药物：从基础到临床》的PDF格式电子书！公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。

近年来，以免疫检查点阻断（ICB）疗法为代表的肿瘤免疫疗法已在多种癌症中展现出显著疗效，但其效果高度依赖于肿瘤的免疫微环境（TME）。肿瘤可分为T细胞富集的“炎性”热肿瘤和T细胞缺乏的“非炎性”冷肿瘤两种类型。其中，炎性肿瘤患者通常对ICB治疗敏感、能够从治疗中获益；而大多数非炎性肿瘤患者则对治疗无响应。后者的肿瘤往往含有大量免疫抑制性的巨噬细胞和中性粒细胞，阻碍了T细胞的激活与浸润。不过长期以来，肿瘤免疫表型的形成机制仍不明确。早在100多年前，就有科学家提出，血浆中存在某种能刺激红细胞生成的成分，这种成分在40多年后被命名为促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）。此后，经过数十年的研究，科学家们成功提纯出人源EPO并完成测序，随后借助基因重组技术获得了重组人源EPO。终于，1989年，首款EPO产品获得美国FDA批准上市，用于治疗特定的贫血。不过，在此后的临床应用中，人们逐渐发现：给贫血的癌症患者服用EPO来刺激红细胞生成，会导致肿瘤加速生长的副作用。研究人员还发现，肿瘤中的EPO及其受体水平越高，患者的预后往往更差。基于这些发现，美国FDA在2007年添加黑框警告标签，警告癌症患者避免使用EPO类药物。尽管科学界早已发觉EPO与肿瘤进展的关联，但EPO在免疫抑制中的具体作用机制尚不清楚。现在，在《科学》期刊的一项新研究中，斯坦福大学Edgar Engleman教授领导的研究团队揭开了EPO对抗肿瘤免疫的关键影响。研究发现，肿瘤细胞分泌的EPO决定了肿瘤免疫表型，EPO及其受体充当了抗肿瘤免疫的免疫抑制开关。由此，研究团队提出了靶向EPO/EPOR的癌症治疗新策略。在这项研究中，研究团队首先利用体细胞基因编辑技术，分别构建了具有炎症与非炎症肿瘤微环境的肝细胞癌小鼠模型。与肿瘤微环境中充满T细胞的热肿瘤相比，冷肿瘤中的EPO水平显著升高。这种升高很可能是由冷肿瘤中普遍存在的缺氧微环境引起的——缺氧会诱导癌细胞生成蛋白质，促进EPO的生成，从而产生更多的红细胞来对抗低氧水平。对患者数据库的分析也表明，EPO高表达与更低的肝细胞癌患者生存率相关。研究团队推测，EPO可能在促进免疫抑制性的肿瘤微环境中发挥关键作用。为了验证这一猜想，作者接下来通过功能获得和功能丧失两种途径，分别改造了肿瘤细胞产生EPO的能力，结果发现了令人意外的现象：当炎症性的热肿瘤经过改造过表达EPO时，免疫系统无法同往常一样清除肿瘤，相反癌症迅速发展；而当冷肿瘤经过改造、敲除了EPO时，它们变得像热肿瘤一样能够被顺利清除。进一步的研究表明，肿瘤细胞分泌的EPO决定了肿瘤的免疫表型：EPO与肿瘤相关巨噬细胞表面的同源受体EPOR结合，形成非炎症的肿瘤微环境，此时巨噬细胞将发挥免疫抑制作用，抑制杀伤性T细胞的肿瘤杀伤活性，促进免疫逃逸。图片来源：123RF在肝细胞癌小鼠模型中，使用基因敲除或药物阻断巨噬细胞的EPOR信号后，冷肿瘤的生长受到显著抑制，部分肿瘤甚至完全消退。而在联合抗PD-1治疗时，EPOR阻断进一步增强了T细胞的抗肿瘤活性，显著提高小鼠生存率——斯坦福大学的新闻报道指出，相比于存活期均未超过8周的对照组小鼠，在巨噬细胞EPOP被阻断的小鼠中，有40%成功存活至第18周实验终止；而联合了抗PD-1治疗的EPOR缺失小鼠，则全部在实验期间存活了下来。研究还发现，EPO信号传导通过NRF2（核因子相关因子2）介导的血红素耗竭促使肿瘤微环境发挥免疫调节作用。EPO通过EPOR信号诱导巨噬细胞内NRF2的核转位，后者进一步上调血红素加氧酶1（HMOX1）等基因，促进细胞内的血红素分解。作为巨噬细胞产生促炎因子的关键物质，血红素的缺失最终导致巨噬细胞转向抗炎表型，无法有效激活T细胞。▲在巨噬细胞中，EPO/EPOR信号导致非炎性的肿瘤免疫表型（图片来源：参考资料[1]）根据该研究，通过抑制肿瘤相关巨噬细胞的EPO或其受体，均会导致炎性的肿瘤微环境、启动抗肿瘤免疫反应。因此，EPO/EPOR 轴充当了抗肿瘤免疫的免疫抑制开关，成为肝细胞癌治疗的潜在靶点。此外论文指出，由于EPO的高表达与多种实体瘤的不良预后相关，靶向该轴或许还能对更多类型的癌症产生治疗效果。参考资料：[1] David Kung-Chun Chiu et al., Tumor-derived erythropoietin acts as an immunosuppressive switch in cancer immunity. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr3026[2] Blocking a surprising master regulator of immunity eradicates liver tumors in mice. Retrieved on Apr. 25th, 2025 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1081221欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。更多推荐点个“在看”再走吧~

—各奖项申报陆续启动，欢迎关注—4月25日，最新发表在Science杂志上的一项研究中，来自斯坦福大学的一个科学家团队发现，近40年前发现的一种能够刺激红细胞生成的蛋白质——促红细胞生成素 （EPO）——在抑制抗癌免疫反应方面发挥着令人惊讶的关键作用。阻断EPO信号可将小鼠的免疫“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”。当与抗PD-1治疗联合时，可导致大多数小鼠肝脏肿瘤完全消退。来源：Science十多年前的研究表明，给患有贫血的癌症患者使用促红细胞生成素（EPO）来刺激红细胞的形成，会加速肿瘤的生长。2007年，FDA对这类药物加上黑框警告。同时，还有研究人员发现，患者预后与肿瘤中自然产生的EPO及其受体水平之间存在明显的相关性（肿瘤中EPO或EPOR越多，患者的情况就越糟），但这背后的机制并不清晰。在这项研究中，通过使用具有不同免疫特性的肝细胞癌（HCC）临床前模型，科学家们发现，与免疫“热肿瘤”相比，“冷肿瘤”显示出较高的EPO水平。EPO水平增加很可能是“冷肿瘤”中普遍存在的缺氧微环境引起的。注：一些突变组合会导致“冷肿瘤”，肿瘤中T细胞很少（通常充满免疫抑制性巨噬细胞和中性粒细胞，它们阻碍T细胞的启动、激活和归巢），无法响应抗PD-1治疗；与之相反的，一些突变会导致“热肿瘤”，肿瘤中充满T细胞，对抗PD-1治疗高度敏感。肿瘤分泌的EPO自主建立非炎性肿瘤微环境（缺乏T细胞）（来源：Science）“肿瘤缺氧已经研究了几十年，但所有人都没有意识到，在这种情况下，EPO除了作为红细胞生长因子之外，还能起到其他作用。”领导该研究的Edgar Engleman教授说道。通过对现有数据库的研究，科学家们证实，EPO水平升高与肝癌、肾癌、乳腺癌、结肠癌和皮肤癌患者较差的生存情况有关。然后，他们对肿瘤细胞产生EPO的能力进行了调控，并获得了令人惊讶的结果。研究发现，当肿瘤经改造不能产生EPO后，原本导致冷肿瘤的突变会导致“热肿瘤”的形成。相反，先前能够被免疫系统成功清除的“热肿瘤”，当经过工程改造产生高水平的EPO后，肿瘤“茁壮发展”。这些结果表明，肿瘤细胞分泌的EPO决定了肿瘤的免疫类型。进一步研究显示，在“冷肿瘤”中，肿瘤来源的EPO通过与肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）上的同源受体EPOR相互作用，自主产生非炎性肿瘤微环境（缺乏T细胞）。去除巨噬细胞中的EPOR促进T细胞活化并增强对抗PD-1免疫治疗的反应（来源：Science）接着，研究人员调查了阻断EPO信号通路与抗PD-1治疗的联合效应。实验显示，以对照或PD-1抑制剂单药治疗的携带冷肿瘤的小鼠，在肿瘤诱导后没有存活超过8周。相比之下，40%的巨噬细胞不能产生EPO受体的小鼠在肿瘤诱导后存活了18周（然后实验终止）。当缺乏EPO受体的小鼠接受抗PD-1治疗后，所有动物在实验期间都存活了下来。综上，该研究发现，肿瘤细胞需要分泌EPO来逃避免疫攻击。在肝癌模型中，肿瘤来源的EPO水平增加与免疫抑制肿瘤微环境有关。阻断肿瘤分泌的EPO或巨噬细胞上的EPO受体均可促进T细胞浸润，改善肝癌的控制。这些发现表明，EPO/EPOR轴是一个有希望的癌症免疫治疗靶点。鉴于EPO高表达与多种实体肿瘤的不良预后相关，靶向EPO/EPOR轴可能对多种肿瘤有效。Edgar Engleman教授及其同事们正在设计靶向人类癌症中EPO信号的疗法。非特异性靶向EPO蛋白可能导致贫血，Engleman教授推测，对于一种有效的癌症疗法来说，这可能是一种可以接受的权衡。另一种方法是选择性阻断肿瘤微环境中巨噬细胞表面的EPO受体。肿瘤来源的EPO与肿瘤相关巨噬细胞上的EPOR结合，阻止其分化为驱动效应T细胞（绿色）激活和募集的免疫刺激巨噬细胞。EPO刺激的巨噬细胞还会促进reg细胞（蓝色）激活，维持非炎性（T cell–deprived）的肿瘤微环境（TME）。靶向巨噬细胞中的EPO/EPOR轴可将非炎性TME转化为炎性TME。（来源：Science）“我仍然对这项研究的发现感到惊讶。这是我们理解免疫系统如何在癌症中开启和关闭的一个根本性突破。我非常乐观地认为，这一发现将导致强大的新型癌症疗法，希望基于该研究开发的相关疗法能够迅速推进人体试验。”Edgar Engleman教授说道。值得一提的是，Edgar Engleman教授与共同领导该研究的David Kung-Chun Chiu博士已经联合创办ImmunEdge，两人也是名为“EPO receptor agonists and antagonists.”（PCT/US2023/063997）的专利的发明人。参考资料：[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3026[2]https://med.stanford.edu/news/all-news/2025/04/epo-tumors.html推荐阅读Nature：自免药物靶点格局2024年，十大制药巨头看上的AI制药公司医药魔方Pro洞察全球生物医药前沿趋势赋能中国源头创新成果转化媒体合作：15895423126Copyright © 2025 PHARMCUBE. All Rights Reserved.欢迎转发分享及合理引用，引用时请在显要位置标明文章来源；如需转载，请给微信公众号后台留言或发送消息，并注明公众号名称及ID。免责申明：本微信文章中的信息仅供一般参考之用，不可直接作为决策内容，医药魔方不对任何主体因使用本文内容而导致的任何损失承担责任。