GPNMB與腫瘤靶向治療

翟小田，苗慶芳

·綜述·

GPNMB與腫瘤靶向治療

翟小田，苗慶芳

100050 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所國家衛(wèi)生健康委員會(huì)抗生素生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/腫瘤室

非轉(zhuǎn)移性黑色素瘤糖蛋白 B（glycoprotein non-metastatic melanoma protein B，GPNMB）是一種高度糖基化的 I 型跨膜糖蛋白，定位于細(xì)胞膜或貯存于內(nèi)涵體及溶酶體中。膜結(jié)合型 GPNMB 可被金屬蛋白酶如 ADAM 10 裂解，釋放出可溶性形式。該蛋白最初被發(fā)現(xiàn)于非轉(zhuǎn)移性黑色素細(xì)胞而得名，后來還被發(fā)現(xiàn)在其他多種正常組織和癌組織中均有表達(dá)[1-2]。因此，GPNMB 又名造血生長因子誘導(dǎo)的神經(jīng)激肽 1 型（HGFIN）、樹突狀細(xì)胞肝素整合蛋白配體（DC-HIL）以及骨激活素（osteoactivin，OA）[3-7]。相比于正常組織，GPNMB 在癌組織中的表達(dá)量更高。其正常生理功能包括抗炎、神經(jīng)保護(hù)、參與黑色素體合成等；而在腫瘤組織中，GPNMB 可促進(jìn)多種癌細(xì)胞的生長增殖以及轉(zhuǎn)移侵襲，并且還可以促進(jìn)癌組織周邊血管生成[4, 8-11]。因此，GPNMB 已成為黑色素瘤、乳腺癌、骨肉瘤等多種癌癥治療的潛在靶點(diǎn)，但目前針對該靶點(diǎn)在研藥物品種相對較少。本文擬對 GPNMB 的結(jié)構(gòu)、生理及病理功能和相關(guān)藥物的研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行綜述，為以其為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)提供參考和依據(jù)。

1 GPNMB 的結(jié)構(gòu)

GPNMB 是一種跨膜糖蛋白，主要由胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞質(zhì)尾三部分構(gòu)成[12-13]（圖 1）。GPNMB 的胞外區(qū)，主要由整合素識(shí)別區(qū)（integrin-recognition motif，RGD）、多囊腎病結(jié)構(gòu)域（polycystic kidney disease domain，PKD）、脯氨酸富集重復(fù)域（proline-rich repeat domain，PRRD）三種亞結(jié)構(gòu)[14-15]構(gòu)成。RGD 區(qū)能夠與整合素受體結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞間的粘連[4, 10, 16]。PKD 區(qū)的功能目前尚不明確，可能與蛋白間或者蛋白與糖的作用有關(guān)。在黑色素細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞，PKD 的糖基化會(huì)影響 GPNMB 在質(zhì)膜中的表達(dá)[17-18]。胞質(zhì)尾區(qū)現(xiàn)已知的結(jié)構(gòu)有免疫受體酪氨酸激活區(qū)（hemi-immunoreceptor tyrosine-based activation motif，hemITAM）和雙亮氨酸區(qū)（di-leucine motif）。hemITAM 在細(xì)胞內(nèi) Src 介導(dǎo)的信號(hào)通路中有重要作用[19]。雙亮氨酸區(qū)主要與細(xì)胞表面受體的快速內(nèi)化和溶酶體降解相關(guān)[20]。GPNMB 的 ECD 脫落后，成為一個(gè)可溶性結(jié)構(gòu)，作為旁分泌信號(hào)激活一系列信號(hào)通路[21-22]，從而可以調(diào)節(jié) GPNMB 發(fā)揮很多作用，包括促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞的粘連和遷移、促進(jìn)組織修復(fù)、刺激激酶信號(hào)、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化等，使得 GPNMB 在不同器官和組織發(fā)揮重要作用[4, 22-25]。

2 GPNMB 在正常組織的表達(dá)與功能

GPNMB 在腦、皮膚、骨骼等多種組織及免疫細(xì)胞表面均有表達(dá)并發(fā)揮重要作用，下面分別進(jìn)行闡述。

2.1 腦

GPNMB 對受損的腦組織有神經(jīng)保護(hù)作用。GPNMB 表達(dá)于正常腦組織，在中樞系統(tǒng)受損后其表達(dá)量增加。在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，GPNMB 通過 PI3K 和 MEK/ERK 信號(hào)通路在附近的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元誘導(dǎo)生存信號(hào)，改進(jìn)肌萎縮誘導(dǎo)的神經(jīng)退化；反之，由聚泛素化介導(dǎo)的磷酸化 GPNMB 的降解，最終會(huì)引起運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的死亡[26]。在肌萎縮相關(guān)疾病患者的腦組織中，GPNMB 的過表達(dá)對神經(jīng)絲的建立有重要意義[26-27]。在帕金森病患者的大腦黑質(zhì)和動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，GPNMB 會(huì)抑制細(xì)胞因子 IL-6 的分泌，降低神經(jīng)炎癥[28]。在多囊性脂膜樣骨發(fā)育不良并硬化性白質(zhì)腦病患者的大腦中，表達(dá)在小膠質(zhì)細(xì)胞中的 GPNMB可促進(jìn)對髓磷脂碎片的吞噬，保護(hù)受損腦組織[29]。腦組織的損傷會(huì)引起神經(jīng)退化、神經(jīng)炎癥、髓磷脂碎片增加等，而受損后腦組織中 GPNMB 的高表達(dá)，可以改進(jìn)神經(jīng)退化、降低神經(jīng)炎癥并促進(jìn)髓磷脂碎片的吞噬，對腦組織損傷修復(fù)有重要意義。

胞外區(qū) 跨膜區(qū) 胞質(zhì)尾 NH2 COOH 信號(hào)肽 整合素 多囊腎病 脯氨酸 免疫受體酪氨酸 雙亮氨酸區(qū) 識(shí)別模塊 結(jié)構(gòu)域 富集重復(fù)域 激活區(qū)

2.2 皮膚

GPNMB 作為黑色素細(xì)胞的標(biāo)志物，參與黑色素體成熟的所有階段[2, 30]。當(dāng)把 GPNMB 基因沉默后，削弱了 UVB 介導(dǎo)的早期黑色素體的形成，也證明了其在黑色素體形成中的重要性[31]。組織染色證明 GPNMB 表達(dá)于正常皮膚的基底層和色素痣，而在白癜風(fēng)的皮膚不表達(dá)，說明 GPNMB 的缺乏是白癜風(fēng)皮損的一個(gè)特征[1, 32-34]。GPNMB 是黑色素體形成的關(guān)鍵蛋白，而黑色素體對皮膚的功能至關(guān)重要。GPNMB 的表達(dá)異常不僅與皮膚異色病樣淀粉樣變、白癜風(fēng)等皮膚病相關(guān)，而且會(huì)引起黑色素瘤，所以更多有關(guān) GPNMB 的研究及靶向治療可以為皮膚相關(guān)疾病提供更有效的治療策略。

2.3 骨骼

在骨組織中，GPNMB 可促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化，是重要的造骨因子，其表達(dá)缺失對破骨細(xì)胞分化以及骨基質(zhì)的礦化造成不良影響[14, 35-36]。有研究表明，在小鼠骨骼發(fā)育中，GPNMB 突變可造成骨質(zhì)缺失[37]。此外，過表達(dá) GPNMB的小鼠，骨質(zhì)明顯增加，造骨細(xì)胞數(shù)量和活性也增加[38]。GPNMB 對骨吸收有重要作用，如果通過調(diào)控啟動(dòng)子來降低 GPNMB 的表達(dá)，則骨吸收增加從而導(dǎo)致骨流失[35, 39]。在破骨細(xì)胞中，通過外源添加靶向 GPNMB 的抗體，發(fā)現(xiàn)破骨細(xì)胞的分化被抑制，而在 GPNMB 的基因被敲除后，其表達(dá)降低，破骨細(xì)胞的活性被抑制，骨基質(zhì)的形成能力降低[2, 36, 40]?？傊?，GPNMB 與破骨細(xì)胞的分化和造骨細(xì)胞的活性密切相關(guān)，也是骨基質(zhì)形成的重要影響因素。

2.4 免疫系統(tǒng)

GPNMB 參與免疫系統(tǒng)的功能，高表達(dá)于多種固有免疫相關(guān)的細(xì)胞中，包括樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞，還可以識(shí)別真菌抗原，增強(qiáng)對皮膚真菌的固有免疫[41-43]。在樹突狀細(xì)胞中，GPNMB 的 RGD 區(qū)介導(dǎo)其與間皮細(xì)胞的粘連，促進(jìn)細(xì)胞間作用[4]。GPNMB 的 PKD 可以與活化 T 細(xì)胞表面的跨膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖 syndecan-4 結(jié)合，抑制 T 細(xì)胞的活化和增殖[3, 6]。GPNMB 通過與一些細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6、IL-10、TGF-β、IL-1β 等作用，在受損組織發(fā)揮抗炎作用，如在牙周炎、腎炎、大動(dòng)脈炎、皮膚異色病樣淀粉樣變及白癜風(fēng)等疾病中，GPNMB 的表達(dá)被抑制會(huì)增加疾病的易感性[32, 41, 43-45]。在免疫系統(tǒng)中，GPNMB 表達(dá)可抑制炎癥作用并同時(shí)促進(jìn)組織的修復(fù)。此外，其對 T 細(xì)胞活性的抑制在黑色素瘤中也有重要的意義。

3 GPNMB 在不同腫瘤中的表達(dá)和功能

3.1 黑色素瘤

在大多數(shù)黑色素瘤細(xì)胞表面以及患者組織樣本中，可檢測到 GPNMB 高表達(dá)[46]。黑色素瘤是死亡率最高的皮膚癌，而傳統(tǒng)抗癌藥并沒有較好的效果，因此 GPNMB 的研究可為黑色素瘤的靶向治療提供新的策略[47]。在體內(nèi)研究中，將黑色素瘤細(xì)胞 B16F10 的 GPNMB 基因敲除后，皮下注射到小鼠，然后檢測其在肺部擴(kuò)散情況，發(fā)現(xiàn)形成的轉(zhuǎn)移灶與對照組相比明顯減小，且小鼠肺部和轉(zhuǎn)移灶的黑色素含量明顯減少[48-49]。此外，還發(fā)現(xiàn)在敲除 GPNMB 后，T 細(xì)胞對黑色素瘤的免疫活性明顯提高；同時(shí)，高表達(dá) GPNMB 的亞細(xì)胞群對 T 細(xì)胞有明顯的抑制作用，該抑制作用由干擾素 γ（IFNγ）和一氧化氮合酶 2（NOS-2）介導(dǎo)[48-50]。說明 GPNMB 有助于黑色素瘤的生長轉(zhuǎn)移和免疫抑制，是黑色素瘤治療的新靶點(diǎn)。

3.2 乳腺癌

GPNMB 還高表達(dá)在基底型乳腺癌細(xì)胞中[51-52]。在乳腺癌發(fā)展過程中，GPNMB 對癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移有重要作用，其在腫瘤上皮中的表達(dá)與乳腺癌患者的不良預(yù)后有關(guān)。研究表明，GPNMB 通過上調(diào)神經(jīng)纖毛蛋白-1（neuropilin-1，NRP-1）的表達(dá)促進(jìn) VEGF 信號(hào)，從而促進(jìn)乳腺癌的生長。此外，GPNMB 通過其 RGD 區(qū)與纖粘連蛋白受體 α5β1 結(jié)合，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對纖粘連蛋白的黏附，從而促進(jìn)乳腺癌生長和轉(zhuǎn)移。更細(xì)致的研究發(fā)現(xiàn)，GPNMB 的 RGD 區(qū)和胞質(zhì)尾區(qū)對原發(fā)乳腺腫瘤的生長是必需的，而僅有 RGD 區(qū)的突變才可削弱肺轉(zhuǎn)移的形成[25]。GPNMB 的 ECD 部分可以在 ADAM-10 的介導(dǎo)下，從癌細(xì)胞表面脫落[22]。通過收集 GPNMB 陽性的 BT549 細(xì)胞條件培養(yǎng)基，并作為體外培養(yǎng)人肺部微血管內(nèi)皮細(xì)胞的趨化因子，發(fā)現(xiàn)收集的培養(yǎng)基誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移速度增加了 2 倍以上；同時(shí)，重組的 ECD 誘導(dǎo)內(nèi)皮遷移速度增加了 1.5 倍。這證明 GPNMB 脫落的 ECD 可以通過直接促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和血管生成，來提高乳腺癌細(xì)胞的增殖和遷移能力[22]。在 Wnt-1 陽性的乳腺癌細(xì)胞中，GPNMB 可以通過 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路和提高 β-catenin 的活性，增強(qiáng) Wnt-1 對乳腺癌生長的促進(jìn)作用[53]。除此之外，在 GPNMB 的參與下，乳腺癌的惡性程度明顯提高，易向肺、骨、肝等發(fā)生轉(zhuǎn)移[22, 54]。

3.3 前列腺癌

前列腺癌是歐美男性中最常見的癌癥，在所有男性癌癥中死亡率排第二[55]。癌癥初期可以用手術(shù)治療和抗雄激素治療，但是該方案在去勢抵抗性前列腺癌中基本無效，因此需要更多前列腺癌靶向性的治療[56]。在對前列腺癌轉(zhuǎn)移侵襲相關(guān)的基因篩選中，發(fā)現(xiàn)了 GPNMB 的表達(dá)異常[57]。在 GPNMB 高表達(dá)的前列腺癌細(xì)胞 DU145 和 PC3 中，外源添加神經(jīng)生長因子（NGF）后，會(huì)誘導(dǎo) NGF 的受體 P75NGFR的再生，而 P75NGFR與癌細(xì)胞的降解相關(guān)，與此同時(shí)，發(fā)現(xiàn) GPNMB 表達(dá)水平降低[58-60]。這表明在前列腺癌中 GPNMB 可能通過影響 P75NGFR使癌細(xì)胞的降解減少，從而促進(jìn)了其增殖。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GPNMB 基因沉默后，在影響癌細(xì)胞遷移能力的同時(shí)，MMP-2 和 MMP-9 活性明顯被抑制，說明 GPNMB 可能通過調(diào)節(jié) MMP 家族成員的產(chǎn)生和釋放從而促進(jìn)前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[57]。

3.4 肺癌

GPNMB 在肺癌細(xì)胞中高表達(dá)。通過檢測小細(xì)胞肺癌患者的血樣發(fā)現(xiàn)，GPNMB 與總生存率降低密切相關(guān)，可作為小細(xì)胞肺癌患者的預(yù)后指標(biāo)[21, 61]。與前面提到的乳腺癌相類似，在肺癌中 GPNMB 也通過脫落的 ECD 來促進(jìn)癌細(xì)胞的生長[62]。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞 SK-MES-1 中，GPNMB 的 mRNA 水平較高。ELISA 檢測發(fā)現(xiàn)有大量的 ECD 分泌到培養(yǎng)基中，而且 GPNMB 的表達(dá)水平與脫落的 ECD 呈線性相關(guān)，且將其基因敲除后，脫落的 ECD 明顯減少。另外，體外的劃痕實(shí)驗(yàn)表明，高表達(dá) GPNMB 的 SK-MES-1 細(xì)胞遷移至損傷區(qū)域的速率明顯高于 GPNMB 表達(dá)水平較低的 calu-6 細(xì)胞的遷移速率。同樣，在細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)中，野生 SK-MES-1 細(xì)胞培養(yǎng)基中補(bǔ)充外源重組 GPNMB，侵襲效率相比未補(bǔ)充前高出約 4 倍。而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明，GPNMB 可有效地促進(jìn)腫瘤生長。說明 GPNMB 促進(jìn)肺癌細(xì)胞的生長、侵襲和遷移，所以抑制 GPNMB 的表達(dá)和中和脫落的 ECD 可能為肺癌的治療提供新的思路[62]。

3.5 骨肉瘤

骨肉瘤是在兒童和成人中最常見的骨腫瘤，其惡性程度較高、有高侵襲和轉(zhuǎn)移能力，盡管治療方法不斷發(fā)展，但是存活率仍然很低[63-64]。在骨肉瘤中發(fā)現(xiàn) PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路被激活，抑制該通路會(huì)減弱骨肉瘤細(xì)胞的增殖和侵襲[65-66]。該信號(hào)通路還可以調(diào)節(jié)下游酪氨酸激酶受體，比如胰島素樣生長因子-1（IGF-1）受體，影響細(xì)胞的增殖遷移[67]。在骨肉瘤組織中 GPNMB 的 mRNA 和蛋白水平，相比于正常組織，明顯上調(diào)。在骨肉瘤細(xì)胞MG63 和 U2OS 中，GPNMB 基因被敲除后，細(xì)胞增殖和遷移能力明顯降低，而且 p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、p-mTOR 和 mTOR 蛋白水平明顯下調(diào)，說明 PI3K/Akt/mTOR 的信號(hào)通路也被抑制。然后在培養(yǎng)細(xì)胞中外源添加 PI3K/Akt的激活劑 IGF-1，發(fā)現(xiàn)上述蛋白的表達(dá)水平上調(diào)，對 PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的抑制也降低，該通路被激活，對骨肉瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移能力的影響也相應(yīng)恢復(fù)。所以 GPNMB 可以通過 PI3K/Akt/mTOR 通路調(diào)節(jié)骨肉瘤細(xì)胞的增殖和遷移，這也使其成為骨肉瘤治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[68]。

3.6 卵巢癌

上皮性卵巢癌是最常見的卵巢癌，死亡率較高[55]。通過免疫組化分析組織樣本以及實(shí)時(shí)定量 PCR 進(jìn)行活體組織檢查，發(fā)現(xiàn)相比于正常組織，GPNMB 在漿細(xì)胞癌、子宮內(nèi)膜樣癌、亮細(xì)胞癌等多種上皮性卵巢癌中均有高表達(dá)（包括蛋白水平和 mRNA 水平）。研究 GPNMB 的表達(dá)與上皮性卵巢癌的臨床特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)水平與卵巢癌分期密切相關(guān)，而且治療后腫瘤的殘余以及淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移都與 GPNMB 存在聯(lián)系。其中，卵巢癌的分期、腫瘤的殘余以及 GPNMB 的表達(dá)均可作為卵巢癌獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)[69]。提示 GPNMB 可能作為卵巢癌診斷和治療的靶點(diǎn)。

4 以 GPNMB 為靶點(diǎn)的腫瘤治療藥物

4.1 CDX-011

CDX-011 是一種抗體偶聯(lián)藥物，是由高親和力全人源的抗 GPNMB 單克隆抗體CR011 和細(xì)胞毒藥物海兔毒素的衍生物一甲基澳瑞他汀 E（monomethyl auristatin E，MMAE）通過纈氨酸-瓜氨酸連接子（valine-citrulline linker，VC）偶聯(lián)而成。CDX-011 通過與腫瘤細(xì)胞表面的 GPNMB 特異性結(jié)合，然后被內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞到達(dá)溶酶體，VC 被蛋白酶水解斷裂，MMAE 釋放，進(jìn)而破壞微管、抑制有絲分裂并殺傷細(xì)胞[46]。臨床前研究發(fā)現(xiàn)，在人黑色素瘤細(xì)胞 SK-MEL-2 移植模型中，當(dāng) CDX-011 劑量為 2 mg/kg 時(shí)，可以明顯抑制腫瘤生長，當(dāng)劑量為 4.59 mg/kg 時(shí)，可使腫瘤消退[47]。在 6 例 GPNMB 陽性的骨肉瘤移植模型中，CDX-011 給藥后，有 3 例出現(xiàn)持續(xù)完全的響應(yīng)，其中 2 例 GPNMB 的 RNA 水平最高；同時(shí)，GPNMB 表達(dá)水平較低的模型對 CDX-011 的響應(yīng)很低，說明 CDX-011 的體內(nèi)響應(yīng)水平可能和 GPNMB 的表達(dá)水平有關(guān)[70]。

CDX-011 目前在臨床試驗(yàn) II 期階段，主要在黑色素瘤、乳腺癌、骨肉瘤中開展[71-73]。對于黑色素瘤III 期并且對免疫檢查點(diǎn)和特定激酶抑制劑沒有響應(yīng)的患者，CDX-011 每三周注射一次，劑量為 1.9 mg/kg，直到病情有進(jìn)展或者對 CDX-011 產(chǎn)生耐受，研究結(jié)果表明無進(jìn)展生存期（progression-free survival，PFS）和總生存期明顯延長[71]。晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者在化療前，先用 CDX-011 治療，其中有 33% 的患者的 PFS 為 12 周，所有患者的 PFS 的中值為 9.1 周，說明 CDX-011 在乳腺癌患者中響應(yīng)較好[74]。對于預(yù)后較差的復(fù)發(fā)性或難治性骨肉瘤的患者，每 21 天用劑量為 1.9 mg/kg 的 CDX-011 治療一次，結(jié)果表明他們均對該藥有較好的耐受[73]。現(xiàn)階段靶向 GPNMB 的藥物非常有限，目前進(jìn)入臨床階段的只有 CDX-011，相關(guān)的臨床研究主要在黑色素瘤、乳腺癌和骨肉瘤中進(jìn)行。由于 GPNMB 的免疫抑制作用在不同癌種有較大的差異，CDX-011 在其他類型癌癥中的臨床作用也值得開展研究。

4.2 F6V-PE38

F6V-PE38是由 F6V 的高親和力單鏈抗體（scFV）片段和銅綠假單胞菌外毒素 A 兩部分組成的免疫毒素[75]。在表達(dá) GPNMB 的膠質(zhì)瘤和惡性黑色素瘤中，F(xiàn)6V-PE38通過抑制蛋白質(zhì)合成來抑制腫瘤的生長，半數(shù)抑制濃度（IC50）為 0.5 ng/ml，而且對裸鼠的皮下惡性膠質(zhì)瘤模型有很強(qiáng)的抑制作用[75]。F6V-PE38 的研究停留在臨床前階段，可能是因?yàn)橹亟M免疫毒素在體內(nèi)有較強(qiáng)的免疫原性，因此這類藥物在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能降低免疫原性，才能更好地在體內(nèi)發(fā)揮抗腫瘤作用并減少毒副作用。

5 展望

近年來，隨著對 GPNMB 的研究進(jìn)展，人們了解到其既在不同的組織、器官發(fā)揮不同的生理功能，又在多種腫瘤中有促進(jìn)生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的作用。但是，有關(guān) GPNMB 還有很多問題需要深入研究。例如，GPNMB 可以與 T 細(xì)胞表面的 sydecan-4 結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用，這種結(jié)合是否僅需 GPNMB 的 ECD 部分參與，而被釋放后的游離 ECD 又能否發(fā)揮這種免疫抑制作用仍不清楚。GPNMB 在癌細(xì)胞的免疫抑制作用使其可作為免疫檢查點(diǎn)，靶向 GPNMB 的抗體是否能通過對其進(jìn)行抑制來恢復(fù)免疫活性，進(jìn)而發(fā)揮較強(qiáng)的抑癌作用，還需要進(jìn)一步的研究來證明。GPNMB 雖然高表達(dá)在黑色素瘤和乳腺癌中，但其通過免疫抑制促進(jìn)癌癥進(jìn)展的功能在表達(dá)量相對較低的直腸癌、胰腺癌和前列腺癌中更明顯，這種表達(dá)水平與免疫抑制作用的關(guān)聯(lián)性尚不清楚。

在藥物方面，雖然 GPNMB 在多種腫瘤中均有高表達(dá)，但以 GPNMB 為靶點(diǎn)的藥物，目前進(jìn)入臨床階段的僅有 CDX-011 一種，這可能與以下兩方面因素有關(guān)。首先，GPNMB 在多種正常組織均有表達(dá)，以其為靶點(diǎn)的藥物可能會(huì)損傷正常組織和細(xì)胞，造成較強(qiáng)的副作用；其次，GPNMB 的 ECD 部分在 ADAM10 的作用下會(huì)從腫瘤細(xì)胞表面脫落，造成藥物與脫落的 ECD 結(jié)合，不能進(jìn)入腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用。針對以上兩種情況，我們在設(shè)計(jì)以 GPNMB 為靶點(diǎn)的抗體藥物時(shí)，可根據(jù)其在腫瘤組織及正常組織的表達(dá)差異，篩選中等親和活性的抗體，使其僅與 GPNMB 高表達(dá)的腫瘤組織結(jié)合，從而減少藥物對正常組織的損傷。此外，在設(shè)計(jì)藥物的給藥方案時(shí)，可以先給予部分單獨(dú)的 GPNMB 抗體中和血液中脫落的 ECD，然后再給予抗體偶聯(lián)藥物殺傷腫瘤細(xì)胞，從而避免 ECD 造成的脫靶效應(yīng)?？傊珿PNMB 作為一個(gè)抗腫瘤靶點(diǎn)，有優(yōu)點(diǎn)也有不足，隨著人們對其研究的不斷深入和相關(guān)藥物的巧妙設(shè)計(jì)，相信會(huì)有更多以其為靶點(diǎn)的藥物進(jìn)入臨床并最終問世。

[1] Weterman MA, Ajubi N, van Dinter IM, et al. nmb, a novel gene, is expressed in low-metastatic human melanoma cell lines and xenografts. Int J Cancer, 1995, 60(1):73-81.

[2] Taya M, Hammes SR. Glycoprotein non-metastatic melanoma protein B (GPNMB) and cancer: a novel potential therapeutic target. Steroids, 2018, 133:102-107.

[3] Chung JS, Dougherty I, Cruz PD Jr, et al. Syndecan-4 mediates the coinhibitory function of DC-HIL on T cell activation. J Immunol, 2007, 179(9):5778-5784.

[4] Shikano S, Bonkobara M, Zukas PK, et al. Molecular cloning of a dendritic cell-associated transmembrane protein, DC-HIL, that promotes RGD-dependent adhesion of endothelial cells through recognition of heparan sulfate proteoglycans. J Biol Chem, 2000, 276(11):8125-8134.

[5] Carter PJ, Senter PD. Antibody-drug conjugates for cancer therapy. Cancer J, 2008, 14(3):154-169.

[6] Chung JS, Sato K, Dougherty II, et al. DC-HIL is a negative regulator of T lymphocyte activation. Blood, 2007, 109(10):4320-4327.

[7] Bandari PS, Qian J, Yehia G, et al. Hematopoietic growth factor inducible neurokinin-1 type: a transmembrane protein that is similar to neurokinin 1 interacts with substance P. Regul Pept, 2003, 111(1-3): 169-178.

[8] van der Lienden MJC, Gaspar P, Boot R, et al. Glycoprotein non-metastatic protein B: an emerging biomarker for lysosomal dysfunction in macrophages. Int J Mol Sci, 2018, 20(1):66.

[9] Ripoll VM, Irvine KM, Ravasi T, et al. Gpnmb is induced in macrophages by IFN-γ and lipopolysaccharide and acts as a feedback regulator of proinflammatory responses. J Immunol, 2007, 178(10): 6557-6566.

[10] Sheng MH, Wergedal JE, Mohan S, et al. Osteoactivin is a novel osteoclastic protein and plays a key role in osteoclast differentiation and activity. FEBS Lett, 2008, 582(10):1451-1458.

[11] Ripoll VM, Meadows NA, Raggatt LJ, et al. Microphthalmia transcription factor regulates the expression of the novel osteoclast factor GPNMB. Gene, 2008, 413(1-2):32-41.

[12] Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. Generation and initial analysis of more than 15,000 full-length human and mouse cDNA sequences. Proc Natl Acad Sci U S A, 2002, 99(26):16899-16903.

[13] Budge KM, Neal ML, Richardson JR, et al. Glycoprotein NMB: an emerging role in neurodegenerative disease. Mol Neurobiol, 2018, 55(6):5167-5176.

[14] Abdelmagid SM, Barbe MF, Rico MC, et al. Osteoactivin, an anabolic factor that regulates osteoblast differentiation and function. Exp Cell Res, 2008, 314(13):2334-2351.

[15] Rezania A, Healy KE. Integrin subunits responsible for adhesion of human osteoblast-like cells to biomimetic peptide surfaces. J Orthop Res, 1999, 17(4):615-623.

[16] Tomihari M, Hwang SH, Chung JS, et al. Gpnmb is a melanosome-associated glycoprotein that contributes to melanocyte/ keratinocyte adhesion in a RGD-dependent fashion. Exp Dermatol, 2009, 18(7):586-595.

[17] Maric G, Rose AA, Annis MG, et al. Glycoprotein non-metastatic b (GPNMB): A metastatic mediator and emerging therapeutic target in cancer. Onco Targets Ther, 2013, 6:839-852.

[18] Ibraghimov-Beskrovnaya O, Bukanov NO, Donohue LC, et al. Strong homophilic interactions of the Ig-like domains of polycystin-1, the protein product of an autosomal dominant polycystic kidney disease gene, PKD1. Hum Mol Genet, 2000, 9(11):1641-1649.

[19] Bradshaw JM. The Src, Syk, and Tec family kinases: Distinct types of molecular switches. Cell Signal, 2010, 22(8):1175-1184.

[20] Bonifacino JS, Traub LM. Signals for sorting of transmembrane proteins to endosomes and lysosomes. Annu Rev Biochem, 2003, 72:395-447.

[21] Furochi H, Tamura S, Mameoka M, et al. Osteoactivin fragments produced by ectodomain shedding induce MMP-3 expression via ERK pathway in mouse NIH-3T3 fibroblasts. FEBS Lett, 2007, 581(30): 5743-5750.

[22] Rose AAN, Annis MG, Dong Z, et al. ADAM10 releases a soluble form of the GPNMB/Osteoactivin extracellular domain with angiogenic properties. PLoS One, 2010, 5(8):e12093.

[23] Rose AAN, Grosset AA, Dong Z, et al. Glycoprotein nonmetastatic B is an independent prognostic indicator of recurrence and a novel therapeutic target in breast cancer. Clin Cancer Res, 2010, 16(7): 2147-2156.

[24] Li B, Castano AP, Hudson TE, et al. The melanoma-associated transmembrane glycoprotein Gpnmb controls trafficking of cellular debris for degradation and is essential for tissue repair. FASEB J, 2010, 24(12):4767-4781.

[25] Maric G, Annis MG, Dong Z, et al. GPNMB cooperates with neuropilin-1 to promote mammary tumor growth and engages integrin α5β1 for efficient breast cancer metastasis. Oncogene, 2015, 34(43):5494-5504.

[26] Tanaka H, Shimazawa M, Kimura M, et al. The potential of GPNMB as novel neuroprotective factor in amyotrophic lateral sclerosis. Sci Rep, 2012, 2:573.

[27] Oeckl P, Weydt P, Thal DR, et al. Proteomics in cerebrospinal fluid and spinal cord suggests UCHL1, MAP2 and GPNMB as biomarkers and underpins importance of transcriptional pathways in amyotrophic lateral sclerosis. Acta Neuropathol, 2020, 139(1):119-134.

[28] Neal ML, Boyle AM, Budge KM, et al. The glycoprotein GPNMB attenuates astrocyte inflammatory responses through the CD44 receptor. J Neuroinflammation, 2018, 15(1):73.

[29] Satoh JI, Kino Y, Yanaizu M, et al. Microglia express GPNMB in the brains of Alzheimer's disease and Nasu-Hakola disease. Intractable Rare Dis Res, 2019, 8(2):120-128.

[30] Hoashi T, Sato S, Yamaguchi Y, et al. Glycoprotein nonmetastatic melanoma protein b, a melanocytic cell marker, is a melanosome-specific and proteolytically released protein. FASEB J, 2010, 24(5):1616-1629.

[31] Zhang P, Liu W, Zhu C, et al. Silencing of GPNMB by siRNA inhibits the formation of melanosomes in melanocytes in a MITF-independent fashion. PLoS One, 2012, 7(8):e42955.

[32] Biswas KB, Takahashi A, Mizutani Y, et al. GPNMB is expressed in human epidermal keratinocytes but disappears in the vitiligo lesional skin. Sci Rep, 2020, 10(1):4930.

[33] Le Borgne R, Planque N, Martin P, et al. The AP-3-dependent targeting of the melanosomal glycoprotein QNR-71 requires a di-leucine-based sorting signal. J Cell Sci, 2001, 114(Pt 15):2831- 2841.

[34] Theos AC, Watt B, Harper DC, et al. The PKD domain distinguishes the trafficking and amyloidogenic properties of the pigment cell protein PMEL and its homologue GPNMB. Pigment Cell Melanoma Res, 2013, 26(4):470-486.

[35] Rose AAN, Biondini M, Curiel R, et al. Targeting GPNMB with glembatumumab vedotin: Current developments and future opportunities for the treatment of cancer. Pharmacol Ther, 2017, 179:127-141.

[36] Selim AA, Abdelmagid SM, Kanaan RA, et al. Anti-osteoactivin antibody inhibits osteoblast differentiation and function in vitro. Crit Rev Eukaryot Gene Expr, 2003, 13(2-4):265-275.

[37] Abdelmagid SM, Belcher JY, Moussa FM, et al. Mutation in osteoactivin decreases bone formation in vivo and osteoblast differentiation in vitro. Am J Pathol, 2014, 184(3):697-713.

[38] Frara N, Abdelmagid SM, Sondag GR, et al. Transgenic expression of osteoactivin/gpnmb enhances bone formation in vivo and osteoprogenitor differentiation ex vivo. J Cell Physiol, 2016, 231(1): 72-83.

[39] Sheng MHC, Wergedal JE, Mohan S, et al. Targeted overexpression of osteoactivin in cells of osteoclastic lineage promotes osteoclastic resorption and bone loss in mice. PLoS One, 2012, 7(4):e35280.

[40] Abdelmagid SM, Barbe MF, Arango-Hisijara I, et al. Osteoactivin acts as downstream mediator of BMP-2 effects on osteoblast function.J Cell Physiol, 2006, 210(1):26-37.

[41] Zhou L, Zhuo H, Ouyang H, et al. Glycoprotein non-metastatic melanoma protein b (Gpnmb) is highly expressed in macrophages of acute injured kidney and promotes M2 macrophages polarization. Cell Immunol, 2017, 316:53-60.

[42] Gutknecht M, Geiger J, Joas S, et al. The transcription factor MITF is a critical regulator of GPNMB expression in dendritic cells. Cell Commun Signal, 2015, 13:19.

[43] Kong X, Sawalha AH. Takayasu arteritis risk locus in IL6 represses the anti-inflammatory gene GPNMB through chromatin looping and recruiting MEF2-HDAC complex. Ann Rheum Dis, 2019, 78(10): 1388-1397.

[44] Yang CF, Lin SP, Chiang CP, et al. Loss of GPNMB causes autosomal-recessive amyloidosis cutis dyschromica in humans. Am

J Hum Genet, 2018, 102(2):219-232.

[45] Song R, Lin L. Glycoprotein nonmetastatic melanoma protein B (GPNMB) ameliorates the inflammatory response in periodontal disease. Inflammation, 2019, 42(4):1170-1178.

[46] Tse KF, Jeffers M, Pollack VA, et al. CR011, a fully human monoclonal antibody-auristatin e conjugate, for the treatment of melanoma. Clin Cancer Res, 2006, 12(4):1373-1382.

[47] Pollack VA, Alvarez E, Tse KF, et al. Treatment parameters modulating regression of human melanoma xenografts by an antibody–drug conjugate (CR011-vcMMAE) targeting GPNMB. Cancer Chemother Pharmacol, 2007, 60(3):423-435.

[48] Chung JS, Tamura K, Cruz PD, et al. DC-HIL-expressing myelomonocytic cells are critical promoters of melanoma growth.J Invest Dermatol, 2014, 134(11):2784-2794.

[49] Tomihari M, Chung JS, Akiyoshi H, et al. DC-HIL/glycoprotein Nmb promotes growth of melanoma in mice by inhibiting the activation of tumor-reactive T cells. Cancer Res, 2010, 70(14):5778-5787.

[50] Turrentine J, Chung JS, Nezafati K, et al. DC-HIL+ CD14+ HLA-DR no/low cells are a potential blood marker and therapeutic target for melanoma. J Invest Dermatol, 2014, 134(11):2839-2842.

[51] Rose AAN, Biondini M, Curiel R, et al. Targeting GPNMB with glembatumumab vedotin: Current developments and future opportunities for the treatment of cancer. Pharmacol Ther, 2017, 179:127-141.

[52] Trail PA, Dubowchik GM, Lowinger TB. Antibody drug conjugates for treatment of breast cancer: Novel targets and diverse approaches in ADC design. Pharmacol Ther, 2018, 181:126-142.

[53] Maric G, Annis MG, MacDonald PA, et al. GPNMB augments Wnt-1 mediated breast tumor initiation and growth by enhancing PI3K/AKT/mTOR pathway signaling and beta-catenin activity. Oncogene, 2019, 38(26):5294-5307.

[54] Rose AAN, Pepin F, Russo C, et al. Osteoactivin promotes breast cancer metastasis to bone. Mol Cancer Res, 2007, 5(10):1001-1014.

[55] Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2020. CA Cancer J Clin, 2020, 70(1):7-30.

[56] Mouraviev V, Mayes JM, Polascik TJ. Pathologic basis of focal therapy for early-stage prostate cancer. Nat Rev Urol, 2009, 6(4): 205-215.

[57] Fiorentini C, Bodei S, Bedussi F, et al. GPNMB/OA protein increases the invasiveness of human metastatic prostate cancer cell lines DU145 and PC3 through MMP-2 and MMP-9 activity. Exp Cell Res, 2014, 323(1):100-111.

[58] Sigala S, Faraoni I, Botticini D, et al. Suppression of telomerase, reexpression of KAI1, and abrogation of tumorigenicity by nerve growth factor in prostate cancer cell lines. Clin Cancer Res, 1999, 5(5):1211-1218.

[59] Sigala S, Tognazzi N, Rizzetti MC, et al. Nerve growth factor induces the re-expression of functional androgen receptors and p75(NGFR) in the androgen-insensitive prostate cancer cell line DU145. Eur J Endocrinol, 2002, 147(3):407-415.

[60] Arrighi N, Bodei S, Zani D, et al. Nerve growth factor signaling in prostate health and disease. Growth Factors, 2010, 28(3):191-201.

[61] Onaga M, Ido A, Hasuike S, et al. Osteoactivin expressed during cirrhosis development in rats fed a choline-deficient, l-amino acid-defined diet, accelerates motility of hepatoma cells. J Hepatol, 2003, 39(5):779-785.

[62] Oyewumi MO, Manickavasagam D, Novak K, et al. Osteoactivin (GPNMB) ectodomain protein promotes growth and invasive behavior of human lung cancer cells. Oncotarget, 2016, 7(12):13932-13944.

[63] Vasquez L, Tarrillo F, Oscanoa M, et al. Analysis of prognostic factors in high-grade osteosarcoma of the extremities in children: a 15-year single-institution experience. Front Oncol, 2016, 6:22.

[64] Gordon N, Kleinerman ES. Aerosol therapy for the treatment of osteosarcoma lung metastases: targeting the Fas/FasL pathway and rationale for the use of gemcitabine. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv, 2010, 23(4):189-196.

[65] Song R, Tian K, Wang W, et al. P53 suppresses cell proliferation, metastasis, and angiogenesis of osteosarcoma through inhibition of the PI3K/AKT/mTOR pathway. Int J Surg, 2015, 20:80-87.

[66] Yuan TL, Cantley LC. PI3K pathway alterations in cancer: variations on a theme. Oncogene, 2008, 27(41):5497-5510.

[67] Ludwig JA, Lamhamedi-Cherradi SE, Lee HY, et al. Dual targeting of the insulin-like growth factor and collateral pathways in cancer: combating drug resistance. Cancers (Basel), 2011, 3(3):3029-3054.

[68] Jin R, Jin YY, Tang YL, et al. GPNMB silencing suppresses the proliferation and metastasis of osteosarcoma cells by blocking the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway. Oncol Rep, 2018, 39(6):3034- 3040.

[69] Ma RQ, Tang ZJ, Ye X, et al. Overexpression of GPNMB predicts an unfavorable outcome of epithelial ovarian cancer. Arch Gynecol Obstet, 2018, 297(5):1235-1244.

[70] Kolb EA, Gorlick R, Billups CA, et al. Initial testing (stage 1) of glembatumumab vedotin (CDX-011) by the pediatric preclinical testing program. Pediatr Blood Cancer, 2014, 61(10):1816-1821.

[71] Ott PA, Pavlick AC, Johnson DB, et al. A phase 2 study of glembatumumab vedotin, an antibody-drug conjugate targeting glycoprotein NMB, in patients with advanced melanoma. Cancer, 2019, 125(7):1113-1123.

[72] Yardley DA, Weaver R, Melisko ME, et al. EMERGE: A randomized phase ii study of the antibody-drug conjugate glembatumumab vedotin in advanced glycoprotein NMB-expressing breast cancer. J Clin Oncol, 2015, 33(14):1609-1619.

[73] Kopp LM, Malempati S, Krailo M, et al. Phase II trial of the glycoprotein non-metastatic B-targeted antibody-drug conjugate, glembatumumab vedotin (CDX-011), in recurrent osteosarcoma AOST1521: a report from the Children's Oncology Group. Eur J Cancer, 2019, 121:177-183.

[74] Bendell J, Saleh M, Rose AA, et al. Phase I/II study of the antibody-drug conjugate glembatumumab vedotin in patients with locally advanced or metastatic breast cancer. J Clin Oncol, 2014, 32(32):3619-3625.

[75] Kuan CT, Wakiya K, Keir ST, et al. Affinity-matured anti-glycoprotein NMB recombinant immunotoxins targeting malignant gliomas and melanomas. Int J Cancer, 2011, 129(1):111-121.

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目（2016-I2M-3-013）；北京市自然科學(xué)基金（7202133）

苗慶芳，Email：miaoqf@sina.com

2020-09-22

10.3969/j.issn.1673-713X.2021.01.010