OX40 は現在、「T細胞共刺激」と呼ばれる分野の最先端に位置しています。免疫共刺激分子は、キラーCD8 T細胞やヘルパーCD4 T細胞の拡大と増殖を促進する信号を提供することで機能します。
免疫チェックポイント療法が「ブレーキを解除」する一方で、共刺激分子は「アクセルを踏む」のです。強力な免疫システムの応答には、両方のメカニズムが必要です。
OX40（CD134、ACT35、TNFRSF4 とも呼ばれます）は50kDのタイプ1膜貫通の糖タンパク質です。OX40 の細胞外アミノ末端部は191のアミノ酸で、腫瘍壊死因子受容体(TNFR)スーパーファミリーの特徴的な3つの完全な CRD (システインに富む領域)と1つの切断されたCRDを含みます。細胞内領域は36のアミノ酸で構成されています。
OX40L（gp34、CD252、TNFSF4 とも呼ばれます）は34kDのタイプII膜貫通の糖タンパク質です。三量体として発現され、TNF相同性ドメインを持っているため、TNF スーパーファミリーの他の分子と構造的に 似ており、いくつかのシーケンス相同性を持っています
OX40 の遺伝子は、TNFR2、4-1BB、HVEM、CD30、GITR、DR3 などのいくつかの他の TNFR ファミリー分子と共にヒト染色体1（マウス染色体4）にクラスター化されます。OX40L 遺伝子は、ヒトおよびマウスの染色体1にあり、FasL と GITRL という2つの他の TNF ファミリーメンバーの遺伝子にクラスター化されます。
OX40 受容体は主に CD8+T 細胞、NK細胞、NKT細胞、および好中球で発現されます。OX40L は、樹状細胞（DC）、B細胞、マクロファージ、炎症部位（例：活性化された内皮）に発現します。
OX40 は、休止ナイーブT細胞には恒常的に発現しない共刺激受容体で、代わりに、二次共刺激免疫チェックポイント分子として機能します。OX40L は休止状態の抗原提示細胞にも発現しませんが、活性化後には存在します。
OX40 とそのリガンドの結合はT細胞活性化とT細胞エフェクター機能を調節します。
OX40 とそのリガンドである OX40L との相互作用は、特に抗原特異的 CD4+ T 細胞でT細胞応答の調節に重要な役割を果たします。この相互作用は重要で、細胞増殖を促進するだけでなく、サイトカイン産生などのエフェクター機能を強化し、細胞生存を改善する共刺激シグナルを提供します。さらに、 OX40 と OX40L の相乗効果は、CD4+ および CD8+ サブセットを含むさまざまな T 細胞のスペクトラムでのエフェクター機能と記憶想起応答の両方を高めるのに役立ちます。
さらに、OX40 と OX40L の動的な関与は、制御性T細胞 (Treg) の制御にまで及びます。OX40 はマウスでは恒常的に発現し、ヒトの Treg では誘導的に発現するため、この軸を介した活性化により、Treg の抑制機能が緩和され、エフェクターT細胞からの発生が妨げられ、転写因子 Foxp3 の発現を減少に導きます。
さらに、OX40 と OX40L の相互作用は、T ヘルパー (Th) 細胞応答、特にアレルギー性気道炎症の重要な前駆細胞である好塩基球によって開始される Th2 応答を誘発する上で重要です。蠕虫感染症のさまざまなマウスモデルにおける好塩基球の役割に関する詳細な調査により、好塩基球が流入領域リンパ節に一時的に動員されてから主に IL-4 分泌物を経由して、Th2 細胞の発達に重要な役割を果たすことが強調されています。これらの洞察にもかかわらず、好塩基球欠損マウスの研究では、好塩基球は長期的には腫瘍の樹立に必須ではないことが強調されています。しかし、実験的な腫瘍内でのそれらの存在は、多くの種類の腫瘍で見られるように、Th2 環境を促進し、マクロファージ表現型 2 (腫瘍関連マクロファージ) の分極化促進することに関連しています。
前臨床研究では、抗 OX40 mAb や OX40L-Fc 融合タンパク質の使用は抗腫瘍免疫を増進させ、腫瘍のない生存を改善することがわかってきました。 OX40 腫瘍免疫は CD8 と CD4T 細胞の増殖が必要で、腫瘍の再誘発時に抵抗力を提供する十分な記憶を持ったマウスの割合がありました。
OX40 受容体をターゲットとする薬剤は、腫瘍内のT細胞を活性化し、抗腫瘍免疫を強化し、腫瘍のない長寿に貢献する免疫記憶を高めることを前臨床モデルの研究で示唆しています。抗 OX40 モノクローナル抗体や OX40L-Fc 融合タンパク質療法を含むこれらの治療アプローチは、CD4 と CD8T 細胞集団両方の拡大と強化に役立っています。このような進歩は様々なタイプの腫瘍（肉腫、乳がん、大腸がん、神経腫を含む）で観察され、そこでは OX40 が OX40L に結合すると、腫瘍をターゲットとする T リンパ球が活性化されます。
OX40L を発現させる腫瘍細胞の遺伝子操作にアデノウイルスベクトルを使用した in vivo 実験では、肺がん、メラノーマ、大腸がんを含む異なるがんモデルで抗腫瘍効果が確認されています。さらに、マウス肉腫フレームワークでの OX40L-Fc などの OX40 アゴニストの利用は、エフェクターT細胞の活性化と増殖を介して腫瘍微小環境に好ましい変化をもたらしました。Gough とその同僚の研究では、OX40 アゴニストによる治療は、腫瘍内 CD8+T 細胞の有意な上昇と制御性T細胞の同時減少をもたらし、形質転換成長因子-β、骨髄由来抑制細胞、およびマクロファージの減少によって特徴づけられる免疫促進腫瘍微小環境を作成することを明らかにしました。さらに、マウス腫瘍モデルで投与された OX40L 免疫グロブリン複合体などの OX40L 療法は、用量反応性の抗腫瘍作用を実証しています。
Piconese 等の研究によると、OX40 を発現する Tregs は、OX40 の結合後、免疫抑制能力が失われ、抗 OX40 モノクローナル抗体の腫瘍内投与により、適応性免疫応答を通じて腫瘍の完全な拒絶を引き起こすことを示しています。関連研究では、Treg の OX40 をアゴニスト (OX86 モノクローナル抗体) で活性化すると、これらの細胞の免疫抑制機能が低下し、IL-10 の産生が減少し、エフェクター記憶 T細胞の活動が強化されました。Bulliard らの研究結果によると、OX40 アゴニストはFcγ受容体を刺激することで、マウスモデルの腫瘍浸潤Treg細胞を除去し、抗腫瘍効果に貢献することが示されています。
最新の研究では、抗腫瘍応答をさらに強化するため細胞傷害性T細胞の OX4 0刺激と PD-L1 阻害などの複合戦略が検討されています。OX40/OX40L 経路を標的とした前臨床研究から得られたこれらの有望な成果により、様々ながんにおいて OX40 共刺激受容体を活用する新規薬剤の有効性を評価する臨床試験のステージを設定しています。後続のセクションで、このテーマについてさらに詳しく掘り下げます。
前臨床研究では、OX40 アゴニストが、高レベルのOX40を発現する FoxP3+ 制御性T (Treg) 細胞の数を減少させることで抗がん活性を発揮することも示されています。
マウスでは、OX40 は Treg 細胞上で恒常的に発現しますが、これは発現が誘導されるヒトとは対照的です。末梢性の Treg 細胞では発現が低いか、または発現がありませんが、炎症部位 (腫瘍など) から単離されたヒト Treg 細胞では OX40 の発現が高くなります。
しかし、他の研究者は Treg 細胞の増殖を観察しており、刺激の状況とサイトカイン環境に応じて、抗 OX40 が Treg 細胞を両方向に押し出すことができることを示唆しています。
最近、転移性固形腫瘍を持つ患者に OX40 アゴニスト(9B12、マウスモノクローナル抗 OX40 抗体)を使用して、第I相単剤療法試験(NCT01644968)が実施されました。抗腫瘍応答は見られませんでしたが、化合物の強力な生物活性を示す有望な結果が観察されました。30 人の患者のうち 12 人は少なくとも 1 つの転移巣の退縮を示し、薬剤は軽度から中程度の副作用を伴って許容性が良好でした。
抗OX40効果を高めるために、さまざまな併用療法戦略が研究されています。
現在、アゴニストOX40モノクローナル抗体（MOXR0916、PF-04518600、MEDI0562、MEDI6469、MEDI6383 など）が、単剤治療として、または他の免疫調節剤との併用療法として、いくつかの第 I/II 相臨床試験で評価されています。
OX40 ターゲットの刺激性アゴニスト抗体と免疫療法を含む他の抗がんアプローチとの併用は、抑制的腫瘍微小環境を克服し、免疫が介在するがん治療から恩恵を受ける患者のコホートを拡大する有望なアプローチです。
図.1. 抗 OX40 は aCTLA-4 または aPD-1/aPD-L1 との組み合わせにより、腫瘍微環境内の免疫抑制を低下させながら T細胞の増殖、生存、及びエフェクター機能を向上させます。