CCR5拮抗劑新藥理作用及機制研究進展

鄭玉貴, 陳 歡, 羅榮華, 鄭昌博

(1昆明醫(yī)科大學(xué)，藥學(xué)院暨云南省天然藥物藥理重點實驗室，云南 昆明 650500；2中國科學(xué)院昆明動物研究所，云南省活性多肽研究與利用重點實驗室/中國科學(xué)院動物模型與人類疾病機理重點實驗室，云南 昆明 650223；3云南中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)分子生物學(xué)重點實驗室，云南 昆明 650500)

C-C趨化因子受體5(C-C chemokine receptor 5，CCR5)屬于β趨化因子家族(也稱C-C亞家族)成員，由352個氨基酸殘基組成，具有典型的G蛋白偶聯(lián)受體家族所特有的7次跨膜螺旋結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)包括胞外N末端區(qū)，3個胞外環(huán)區(qū)，7個跨膜區(qū)，3個胞內(nèi)區(qū)和胞外C末端區(qū)。CCR5的特異性配體是巨噬細胞炎癥蛋白1-α(macrophage inflammatory protein 1α，MIP-1α/CCL3)、巨噬細胞炎癥蛋白1-β(macrophage inflammatory protein 1β，MIP-1β/CCL4)和調(diào)節(jié)活化正常T細胞表達和分泌蛋白(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted，RANTES/CCL5)，CCR5通過與這3個天然配體結(jié)合從而發(fā)揮生物學(xué)作用[1]。

CCR5廣泛表達于免疫相關(guān)細胞上，例如單核/巨噬細胞、活化的T細胞、抗原呈遞細胞、自然殺傷細胞、朗格漢斯細胞、破骨細胞和樹突狀細胞等細胞膜表面。CCR5與3個特異性配體(CCL3、CCL4、CCL5)結(jié)合后，可激活G蛋白傳導(dǎo)信號，引起細胞內(nèi)Ca2+濃度上升及蛋白激酶C的活化而調(diào)控免疫細胞的趨化和增殖，繼而參與不同的免疫反應(yīng)[2]。CCR5也可以在非免疫細胞表面表達，如血管平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、肝星狀細胞以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)的細胞如神經(jīng)元、小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞等細胞膜上。有證據(jù)顯示，CCR5與動脈粥樣硬化的形成和肝纖維化和慢性肝損傷發(fā)生發(fā)展相關(guān)，然而CCR5在CNS的作用尚未完全闡明[3]。最近，國際著名學(xué)術(shù)期刊Cell首次揭示了CCR5與腦卒中及創(chuàng)傷性腦損傷后的恢復(fù)相關(guān)，腦卒中后CCR5在不同類型神經(jīng)細胞的表達存在差異。小鼠實驗發(fā)現(xiàn)CCR5的敲低會使中風(fēng)后快速恢復(fù)，并改善創(chuàng)傷性腦損傷后的認(rèn)知功能。在一項大規(guī)模隊列研究的患者中也發(fā)現(xiàn)天然CCR5缺失個體在腦損傷后，其認(rèn)知功能恢復(fù)和改善表現(xiàn)更佳[4]。在另一項小鼠實驗也證實了CCR5的敲低或敲除可增加小鼠的神經(jīng)可塑性、學(xué)習(xí)和記憶能力。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，在多種腫瘤細胞上均有CCR5表達，并且CCR5/CCL5生物學(xué)軸有助于腫瘤細胞的生長、遷移、新生血管生成以及免疫逃逸等。高表達CCR5與某些惡性腫瘤的預(yù)后不良和易感性密切相關(guān)，因此CCR5/CCL5可能成為預(yù)測某些腫瘤臨床病理分期、疾病進展及預(yù)后評估的重要生物學(xué)指標(biāo)[5]。

CCR5作為HIV輔助受體介導(dǎo)病毒感染而被人們所熟知。CCR5除與HIV感染密切相關(guān)外，還與多種病原微生物、寄生蟲感染或疾病進展相關(guān)，例如乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)、西尼羅河病毒(West Nile virus，WNV)、蜱媒腦炎病毒(tick-borne encephalitis virus，TBEV)、克里米亞-剛果出血熱病毒(Crimean-Congo hemorrhagic fever，CCHF)、登革病毒(dengue virus，DENV)、痘病毒、金黃色葡萄球菌和弓形蟲等[6]。

有一類特殊人群被稱為CCR5Δ32純合子個體，他們攜帶缺失了32對堿基的ccr5缺陷型基因，其體內(nèi)無法表達CCR5受體。研究發(fā)現(xiàn)攜帶有CCR5Δ32的個體免疫功能正常，且對HIV-1感染幾乎完全抵抗。CCR5Δ32純合子個體對蜱媒傳播的CCHF感染也同樣具有很高的抵抗力[7]。但與HIV-1感染相反的是，攜帶CCR5Δ32純合子個體會增加WNV[8]與TBEV[9]感染風(fēng)險。CCR5能夠幫助DENV在體內(nèi)外復(fù)制并促進病程進展[10]。此外，痘病毒也需要借助CCR5為受體感染某些細胞亞群，但其感染機制均不同于HIV-1[11]。值得注意的是，CCR5表達缺乏的小鼠對金黃色葡萄球菌感染有較強的抵抗力，而野生型小鼠卻存在很高的易感性，這突出了CCR5在金黃色葡萄球菌感染機制中的重要性[12]。弓形蟲在感染宿主時，會刺激宿主細胞產(chǎn)生趨化因子類似物，使之與CCR5結(jié)合，這可能是用來保證弓形蟲在宿主中存活的機制[13]。

由此可知，CCR5能夠在多種細胞表面表達并參與許多生理或病理過程，其生物學(xué)功能逐漸被闡明。因此，針對以CCR5為靶點的拮抗劑也在不斷研發(fā)，期望挖掘CCR5拮抗劑在非HIV/AIDS相關(guān)領(lǐng)域的新適應(yīng)癥的巨大潛力。

1 CCR5拮抗劑的抗腫瘤作用

CCL5/CCR5生物學(xué)軸在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮的重要作用已受到越來越多的關(guān)注。目前的研究表明其對腫瘤的作用主要集中于促轉(zhuǎn)移、促血管生成及免疫逃逸等方面。CCR5拮抗劑可通過調(diào)節(jié)與改善腫瘤周圍的炎性微環(huán)境、抑制腫瘤細的侵襲與轉(zhuǎn)移以及抑制腫瘤血管生成等作用機制來發(fā)揮其抗腫瘤效應(yīng)。

1.1 CCR5拮抗劑可促進殺傷性巨噬細胞增多，改善腫瘤炎性微環(huán)境CCR5/CCL5生物軸能促進腫瘤相關(guān)巨噬細胞由M1型轉(zhuǎn)換成M2型，M2型巨噬細胞會釋放出大量趨化因子來促進腫瘤生長。當(dāng)使用CCR5拮抗劑來阻斷CCR5/CCL5生物學(xué)軸后，使得具有殺傷作用的M1型巨噬細胞增多，調(diào)節(jié)并改善腫瘤周圍的炎性微環(huán)境，從而抑制腫瘤生長[14]。2016年發(fā)表在Cancer Cell雜志一項研究[15]表明，通過阻斷CCL5/CCR5能改善轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌細胞周圍炎性微環(huán)境，并且I期臨床試驗結(jié)果也證實了CCR5拮抗劑馬拉維諾(Maraviroc, MVC)對轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的有效性。

1.2 CCR5拮抗劑可抑制腫瘤細胞的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移霍奇金淋巴瘤細胞上能表達功能性CCR5受體，在霍奇金淋巴瘤患者腫瘤組織中，高表達CCL5的患者預(yù)后往往較差。在攜帶腫瘤異種移植物的小鼠中，MVC可使腫瘤生長減少超過50%，同時抑制單核細胞積聚，表明MVC可能作為一種免疫調(diào)節(jié)劑用以輔助治療霍奇金淋巴瘤[16]。

Tan等[17]建立了一種CCR5low Pan小鼠模型(即CCR5低表達的胰腺腫瘤小鼠模型)，發(fā)現(xiàn)CCR5low Pan組的胰腺腫瘤的生長明顯較野生型緩慢，提示CCL5與CCR5結(jié)合減少后，其介導(dǎo)的腫瘤免疫解除，使得機體的抗腫瘤免疫應(yīng)答發(fā)揮作用。再給予實驗組小鼠CCR5拮抗劑TAK-779后的5～7 d發(fā)現(xiàn)，實驗組的腫瘤生長慢于對照組，并發(fā)現(xiàn)用藥后有效地減少了實驗組的Treg細胞的浸潤程度。

唾液腺腺樣囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma，SACC)是一種較罕見的惡性腫瘤，嗜神經(jīng)性侵襲是其主要特征之一，易導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)和預(yù)后不良。Shen等研究證明[18]，CCR5的表達量與SACC的嗜神經(jīng)性侵襲程度顯著相關(guān)，并且外源性的CCL5能顯著促進SACC-83細胞的體外遷移、侵襲活性。MVC可明顯抑制SACC-83的增殖、趨化能力及轉(zhuǎn)移能力，這預(yù)示著MVC可成為治療SACC的有效抗嗜神經(jīng)性侵襲藥物。相類似的，CCR5在人膠質(zhì)母細胞瘤中也呈現(xiàn)高表達，且與預(yù)后不良有關(guān)，Laudati等[19]實驗發(fā)現(xiàn)，MVC能夠有效地降低小膠質(zhì)細胞的遷移，這種效應(yīng)通過抑制AKT途徑介導(dǎo)。

乳腺癌是女性?；嫉膼盒阅[瘤之一，其惡性程度與骨、肺、肝等轉(zhuǎn)移程度有關(guān)，骨轉(zhuǎn)移患者的5年生存率很低。Pervaiz等[20]發(fā)現(xiàn)CCR5拮抗劑可抑制轉(zhuǎn)移性乳腺癌細胞的增殖、克隆形成和遷移，誘導(dǎo)細胞凋亡和停滯，MVC治療后能顯著地抑制植入MDA-MB-231乳腺癌細胞的裸鼠骨轉(zhuǎn)移。

急性淋巴細胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)是兒童最常見的惡性血液病之一。Zi等[21]報道了MVC能顯著地抑制ALL細胞系SUB-B15細胞的生長和遷移，誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡。動物實驗結(jié)果顯示，MVC也可抑制裸鼠SUB-B15體內(nèi)異種移植瘤的生長，提示MVC具有治療人ALL的潛力。

1.3 CCR5拮抗劑可抑制腫瘤血管生成實體瘤在生長和轉(zhuǎn)移過程中會分泌血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)來促進血管生成，并促進激活宿主內(nèi)皮細胞，招募內(nèi)皮祖細胞[5]。研究發(fā)現(xiàn)，CCL5促進了VEGF在人骨肉瘤細胞中的表達和生成，而且CCL5 處理的骨肉瘤細胞條件培養(yǎng)液可顯著誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細胞的微管形成和遷移。用CCR5拮抗劑預(yù)處理細胞后，可阻斷CCL5誘導(dǎo)的VEGF表達和血管生成[14]。

總的來說，雖然CCR5拮抗劑對腫瘤并不是起直接殺傷作用，但是可通過多種途徑來抑制腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移。因此，CCR5拮抗劑可能將有助于化療藥物發(fā)揮抗腫瘤作用，為某些腫瘤患者提供了新的治療思路和方法。

2 CCR5拮抗劑的抗炎和抗排異作用

CCR5及其配體在許多炎癥性疾病中上調(diào)表達，包括移植物抗宿主病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肺動脈高壓和炎性肝纖維化等。CCR5Δ32純合子可改善類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的預(yù)后、HCV感染引起的肝炎以及腎移植中同種異體移植物的存活率。在實驗動物模型中，小鼠體內(nèi)CCR5缺乏可減輕肝纖維化和動脈粥樣硬化程度。以上現(xiàn)象顯示CCR5與炎癥性疾病關(guān)系密切。

2.1 CCR5拮抗劑抗腸炎性疾病炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種慢性非特異性腸道炎性疾病，免疫反應(yīng)異常為其重要發(fā)病特征。IBD會使CCL5的表達量增加。在一項急性和慢性結(jié)腸炎小鼠動物模型中發(fā)現(xiàn)，通過給予MVC治療會減少炎癥細胞的募集并改善小鼠的結(jié)腸炎嚴(yán)重程度[22]。

2.2 CCR5拮抗劑抗肝臟炎癥Cenicriviroc(CVC)是由日本武田制藥公司研發(fā)的新型CCR2/CCR5雙受體拮抗劑。在動物纖維化模型中，CVC被證明具有抗炎和抗纖維化特性，能夠調(diào)節(jié)肝臟炎癥反應(yīng)和肝纖維化之間的相互作用，減輕了雙氯芬酸鈉引起的肝損傷[23]。在一項為期2年的國際多中心隨機雙盲安慰劑對照的Ⅱb期臨床試驗中(NCT02217475)，CVC治療289例成年非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)患者，第1年的初步結(jié)果顯示該藥能改善肝纖維化程度，并且安全性良好，不良反應(yīng)少[24]。除此之外，CVC在治療HIV相關(guān)神經(jīng)認(rèn)知障礙和原發(fā)性硬化性膽管炎的臨床試驗處于志愿者招募期。

2.3 CCR5拮抗劑抗排異作用CCR5拮抗劑的抗排異作用主要針對在造血干細胞移植引起的移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)。大量動物實驗證實，CCR5及其配體介導(dǎo)了效應(yīng)T細胞向GVHD靶器官的遷移與募集。在臨床研究中，免疫抑制劑聯(lián)合CCR5拮抗劑，能夠降低GVHD的嚴(yán)重程度，同時不增加感染和預(yù)期復(fù)發(fā)率，也不影響移植后造血功能的恢復(fù)，有助于GVHD的預(yù)防和治療。

2.4 CCR5拮抗劑抗血管系統(tǒng)疾病Veillard等在心臟異體移植血管病變小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，在使用CCR5拮抗劑Met-RANTES處理后可減少內(nèi)膜生長和血管壁單核細胞浸潤。Met-RANTES也延緩高脂血癥大鼠粥樣硬化的發(fā)展[25]。D′Antoni等[26]實驗證明，CVC可以通過降低E-選擇素的表達來抑制單核細胞向內(nèi)皮遷移的能力，這種能力表明CVC可以作為動脈粥樣硬化形成的干預(yù)措施。Maggi等[27]評估了MVC聯(lián)合其他抗病毒藥物治療對HCV/HIV共感染者中頸動脈內(nèi)膜中層厚度和動脈粥樣硬化斑塊的影響，發(fā)現(xiàn)通過阻斷CCR5可減少HCV/HIV共感染者動脈粥樣硬化的發(fā)展，特別是在非鈣化階段，這意味著MVC對阻斷動脈粥樣硬化斑塊形成發(fā)揮一定作用。

3 CCR5拮抗劑的抗微生物作用

金黃色葡萄球菌是最常見病原體之一，可引起多種嚴(yán)重的感染性疾病，其中雙組分成孔殺白細胞素(leukotoxin ED，LukED)是金黃色葡萄球菌介導(dǎo)的宿主細胞殺傷性核心武器。Alonzo等[12]研究表明，LukED 可與多種免疫細胞表面的CCR5受體結(jié)合后形成穿孔膜復(fù)合物結(jié)構(gòu)，引起相應(yīng)靶細胞裂解，從而促進感染發(fā)生。還證明了CCR5拮抗劑MVC在藥物濃度較低水平就可以有效地阻斷LukED引起的細胞殺傷作用。同時，另外2種CCR5拮抗劑VVC和TAK-779中也有相似的效果。

日本腦炎(Japanese encephalitis，JE)是由流行性乙型腦炎病毒(Japanese encephalitis virus，JEV)引起的一種感染性疾病。Liu等[28]使用6～8周SPF級的C57BL/6小鼠作為動物模型，對JEV炎癥相關(guān)基因和JEV感染后趨化因子動態(tài)變化、病理學(xué)特征進行研究，并分析了腦內(nèi)JEV感染的分布情況。然后再進一步使用CCR2和CCR5拮抗劑對JE感染進行治療，經(jīng)藥物治療后的小鼠的存活率提高，且降低了JEV相關(guān)炎癥反應(yīng)。

登革熱是DENV經(jīng)蚊媒傳播引起的急性蟲媒傳染病。Marques等[10]的體外實驗證明了CCR5是DENV復(fù)制和疾病發(fā)展所需的宿主因子。動物模型研究發(fā)現(xiàn)CCR5-/-小鼠 對致死性感染具有抵抗性，靶器官病毒載量減少至少100倍，并顯著降低了疾病的嚴(yán)重程度。并且在用CCR5拮抗劑進行預(yù)處理后，小鼠也可免于DENV-2感染。因此，應(yīng)用CCR5拮抗劑可能是治療登革熱新策略。

4 結(jié)語與展望

隨著對CCR5結(jié)構(gòu)和功能的不斷深入研究發(fā)現(xiàn)，CCR5不僅僅是HIV-1的重要輔助受體，還參與了多種疾病的生理或病理過程。以CCR5為治療靶點的拮抗劑被確證能夠減緩許多疾病的嚴(yán)重程度或進展，CCR5拮抗劑的新藥理作用也不斷被挖掘?；贑CR5為靶點的拮抗劑應(yīng)用于抗炎、抗腫瘤和抗排異的治療策略具有較大的應(yīng)用前景和潛力，值得人們深入研究和開發(fā)。目前唯一批準(zhǔn)上市的CCR5拮抗劑馬拉維諾在治療艾滋病之外的治療多種疾病新適應(yīng)癥的臨床試驗也在進行中(Tab 1)[29]。目前我國的CCR5拮抗劑研發(fā)也取得重大突破，我們與中國科學(xué)院上海藥物研究所合作開發(fā)的1.1類新藥CCR5拮抗劑塞拉維諾(Thioraviroc)已于2019年5月獲得國家藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的臨床試驗批件，即將開展臨床試驗。塞拉維諾將是國內(nèi)首個獲批進入臨床研究具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的CCR5受體拮抗劑，其生物利用度和治療指數(shù)均優(yōu)于馬拉維諾且副作用小，目前塞拉維諾在抗腫瘤新適應(yīng)癥的研究也正在進行之中。

Tab 1 Clinical trials off-label use of Maraviroc in non-HIV-infected patients

GVHD：graft versus host disease；aGVHD：acute graft versus host disease；SCT：stem cell transplantation

(致謝：感謝中國科學(xué)院昆明動物研究所鄭永唐研究員對本文的審閱和修改！)