TNF是26kDa的II型跨膜蛋白，可组装成一个同源三聚体分子(tmTNF)，可以通过基质金属蛋白酶(MMP)TNFa转化酶(TACE/ADAM17)进行蛋白裂解，从而产生可溶性TNF同型三聚体(sTNF；51kDa)。TNF与两种I型跨膜受体TNFR1和TNFR2结合。这两个TNF受体在其细胞外结构域中都包含四个富含半胱氨酸的结构域(CRD)。膜远端CRD包含前配体结合组装结构域(PLAD)，这对配体介导的活性受体复合物的形成很重要。在没有配体的情况下，PLAD介导受体同源多聚化，处于失活自交联状态。TNFR1在几乎所有的有核细胞上都有组成部分的表达。相比之下，TNFR2的表达更受限，在免疫系统的各种细胞上受到高度调节，在血管系统、肌肉和脑组织的细胞中起着重要作用。TNFR1属于包含死亡结构域(DD)的受体家族，而TNFR2是一个没有DD的TRAF相互作用的受体。sTNF和tmTNF通过TNFR1和TNFR2，激活不同信号。尽管sTNF与受体有亚纳摩尔亲和力，但TNFR2仍需要tmTNF来进行强烈激活。TNF与TNFR1有更高的亲和力（比TNFR2），这种对TNFR1的高亲和力依赖于TNF/TNFR1复合物的稳定，而sTNF与TNFR2只有瞬时结合，形成的短寿命信号失效复合物。仅仅机械固定TNF就足以激活TNFR1，而不能激活TNFR2。而稳健的TNFR2激活依赖于 TNF cluster形成的稳定。tmTNF介导的tmTNF/TNFR2复合物的Cluster形成，对TNFR2的稳健激活是必要的。
TNFR1/TNFR2信号通路及功能(J Leukoc Biol. 2020;1–13.)
膜-近端细胞外茎区域被确定为控制对STNF反应性的一个关键决定因素，TNFR2的茎区域，与TNFR1的相应部分相反，有效地抑制了TNFR2在特定的细胞膜区域和与配体无关的PLAD介导的同型受体预组装，从而废除了sTNF，而不是TmTNF诱导的信号。TNF参与适应性和先天免疫系统，在感染性和非感染性炎症性疾病有关键作用。TNF在免疫系统中诱导相反的作用，即对炎症的启动和协调起着关键作用，同时也抑制免疫细胞活性。TNFR1主要是促炎症作用，而TNFR2的表达主要存在于激活的T细胞上，特别是通过调节T细胞(Tregs)参与免疫反应的调节，并且稳定CD4 Foxp3 Treg表型。并且大多数CD8 抑制性T细胞也表达TNFR2.TNFR2对天然的Treg（nTregs）功能及其重要，TNFR2缺陷，会阻碍iTregs的分化、增殖和功能。相反，TNFR1的缺乏导致了炎症性T细胞的分化的减少，而iTregs的功能不受影响。TNFR1是CIA（collagen-induced arthritis）模型中TNF介导的促炎作用的主要传感器。然而，关节炎疾病的进展（组织破坏）与TNFR1无关。TNFR1的可溶性PLAD(sPLAD)在体外阻断TNF诱导的反应，并在动物模型中明显抑制关节炎。相比之下，TNFR2的sPLAD抑制实验性关节炎方面的作用弱。在EAE模型，TNFR1起关键作用，但是Treg-TNFR2-缺陷小鼠发展为加重的EAE，这表明Tregs的内在TNFR2信号为中枢神经系统自身免疫提供了保护。在EAE模型，TNF中和起到了治疗效果。但是在二期随机、多中心、安慰剂对照临床试验中，anti-TNF lenercept不得不终止，原因是病情恶化（文献3）。类似地，一项开放标签I期安全试验显示，两名快速进展的MS患者在接受英夫利昔单抗治疗后表现出MRI活性和免疫激活的增加，在抗TNF治疗期间，一些青少年RA患者出现了类似多发性硬化的脱髓鞘病变。心力衰竭模型的临床前数据表明，中和TNF是有益的。然而，TNF拮抗剂的临床试验矛盾地是阴性的，甚至导致抗患者死亡，呈时间和剂量依赖关系。心肌梗死后，TNFR1的激活加重了左心室重构，而TNFR2信号则改善。TNF的全部阻断，会阻断TNFR2的保护性作用。在1型糖尿病病人，TNFR2能够促进自身反应性T细胞凋亡，但是对于正常T细胞无此类作用。小结：TNFR1促进炎症，TNFR2增强Treg活性，抑制炎症。炎症性疾病，非选择性阻断TNF-TNFR，可能起到相反作用。
选择性TNFR药物开发
通过结合TNFR1及配体TNF，阻断TNF-TNFR1，是抗炎症治疗的重要策略。
现在获批上市的药物主要针对配体TNF，如抗体：infliximab, adalimumab, golimumab，PEG化Fab 片段(certolizumab-pegol)，这些抗体药物对于TNFR1和TNFR2的阻断是没有选择性的，且不影响淋巴毒素a（LTa）。
TNFR2-Fc（etanercept）可以阻断LTa和TNF结合其受体。
选择性抑制TNFR１，激活TNFR２，是TNF-TNFR药物开发的新思路。使用TNFR1特异性抗体或修饰配体，可以实现对TNFR1的选择性抑制。而TNFR2的选择性激活需要(i)与TNFR2的特异性结合，(ii)通过clustering激活受体。近年来，已经发展出了各种TNFR1选择性的中和分子，包括单克隆抗体、抗体衍生物和TNF突变蛋白。Atrosab是一种来自小鼠单克隆抗体H398的人源化IgG1，然而，第一个临床研究显示，在相当低剂量下出现了剂量限制副作用。原因IgG分子双价TNFR1结合，在体外观察到的小浓度出现边缘激动活性。之后开发单价抗体Atrosimab（Baliopharm Pty Ltd），是一种Fv-Fc融合蛋白，约抗体的一半大小。Fv片段为H398人源化，CDR进一步成熟，使用噬菌体显示进行随机突变。与Atrosab相比，提高了结合和中和活性。1期临床尚未开始招募（NCT04650126，Safety, Tolerability, Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Atrosimab (ATM001) in Healthy Volunteers）
纳米抗体GSK1995957/GSK1995057，使用抗体的VH，分子量只有12.5KD，但是这个抗体可以和人体内存在的针对VH的自身抗体（HAVH）结合，发生率高达50%。GSK2862277将这种发生率降低到7%，但是1期临床（ NCT01818024）发现，其与其他自身抗体结合。TROS（TNF Receptor One Silencer）是使用白蛋白结合的人重组可溶性TNFR1免疫羊驼而来的纳米抗体，在EAE模型显示出抗炎效果，半衰期延长至24小时。XPro1595（Xencor）是携带两个突变（A145R和 Y87H）的TNF，突变在TNF-TNFR结合的交界面，故破坏了TNF和TNFR的结合。Inmune Bio, Inc.正在进行阿尔兹海默病（NCT03943264）和新冠（NCT04370236）的临床研究。靶向激活TNFR2，除了选择性结合TNFR2外，还需要促使TNFR2形成clustering。常用的方法有突变的TNF，及TNFR2激动型抗体。突变TNF较为常用D143N和A145R的双突变，使之不能与TNFR1结合。可溶性、包含受体结合TNF同源结构域(aa80-233)的TNF分子，由甘氨酸和丝氨酸组成的柔性连接器连接起来，形成同源三聚体TNF分子，进一步改造增加其与TNFR2的结合能力。筛选抗TNFR2单克隆抗体，鉴定出激动抗体。拮抗型TNFR2抗体，阻断TNF和受体结合，受体形成antiparallel 二聚体，使受体处于静止状态（而非信号状态）；激动型TNFR2抗体，交联在一起，稳定parallel TNF-TNFR2复合物，抗体通过Fc-FcγR交联，模拟膜型TNF，对TNFR2产生配体非依赖性激活。当然TNFR2的拮抗剂，可以抑制Treg，可以被开发为抗肿瘤药物。
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