SIGLEC15 在腫瘤微環(huán)境及免疫調(diào)節(jié)中的作用

陳宵鋌 關(guān)中

中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，廣州 510120

腫瘤的發(fā)展和進(jìn)展與周圍基質(zhì)的改變同時發(fā)生。腫瘤細(xì)胞可以通過分泌各種細(xì)胞因子、趨化因子和其他因子來改變其微環(huán)境，從而使周圍細(xì)胞重編程，使它們能夠在腫瘤存活和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。免疫細(xì)胞是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中有至關(guān)重要的作用。越來越多的證據(jù)表明，先天免疫細(xì)胞［巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突細(xì)胞、先天淋巴細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（NK 細(xì)胞）］以及適應(yīng)性免疫細(xì)胞（T 細(xì)胞和B 細(xì)胞）均存在于腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）中。腫瘤細(xì)胞和周圍免疫細(xì)胞之間的互相作用最終會促進(jìn)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。

腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中會產(chǎn)生特定的因子，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)這些因子可作為腫瘤免疫療法的新靶標(biāo)。當(dāng)腫瘤細(xì)胞表達(dá)腫瘤抗原時，抗腫瘤免疫周期開始?？乖蔬f細(xì)胞受到腫瘤抗原的刺激，并將抗原衍生的肽呈遞給免疫細(xì)胞，從而激活免疫細(xì)胞使其在循環(huán)中遷移，進(jìn)入腫瘤部位并殺死腫瘤細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞的死亡誘導(dǎo)了其他腫瘤抗原的釋放，從而引發(fā)了另一個腫瘤免疫周期［1］。免疫系統(tǒng)具有復(fù)雜的負(fù)反饋回路，以控制對病原體的免疫反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞利用這些負(fù)反饋回路逃避抗腫瘤免疫過程。當(dāng)前的抗腫瘤免疫治療方法通過一些靶點(diǎn)并利用各種機(jī)制激活腫瘤免疫，從而達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的。

腫瘤免疫周期激活后，效應(yīng)T 細(xì)胞會進(jìn)入人體全身，滲入腫瘤細(xì)胞部位，識別表達(dá)主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex，MHC）呈遞的腫瘤抗原衍生肽的腫瘤細(xì)胞，并殺死靶腫瘤細(xì)胞。腫瘤細(xì)胞的死亡誘導(dǎo)了其他腫瘤抗原的釋放，從而通過引發(fā)和激活更多的T細(xì)胞來識別和攻擊腫瘤細(xì)胞，進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)［2］。在任何免疫反應(yīng)中，抗腫瘤反應(yīng)的最終階段是由刺激性和抑制性輔助途徑的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)。其中程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）/程序性死亡受體-配體1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）途徑是主要的抑制途徑之一。T 細(xì)胞受體（T cell receptor，TCR）與其相關(guān)抗原-MHC 復(fù)合物的結(jié)合，以及細(xì)胞因子刺激［例如白細(xì)胞介素（IL）-2］，誘導(dǎo)PD-1 的表達(dá)。PD-1 與PD-L1 在靶細(xì)胞上的結(jié)合會抑制T 細(xì)胞增殖和IL-2 的產(chǎn)生，從而減弱免疫反應(yīng)。因此，合理的聯(lián)合免疫療法必須協(xié)同促進(jìn)T 細(xì)胞活化和效應(yīng)子功能，并協(xié)同拮抗抑制性T細(xì)胞。

在TME分類系統(tǒng)中研究腫瘤免疫力可以作為評估抗腫瘤免疫力和確定潛在的腫瘤免疫抵抗機(jī)制的第一步。TME分類基于兩個主要因素：（1）PD-L1在腫瘤中的表達(dá)；（2）免疫細(xì)胞浸潤的存在，主要是腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）［3-5］。相應(yīng)地，TME有4種不同的亞型：T1（PD-L1-TIL-）、T2（PD-L1+TIL+）、T3（PD-L1-TIL+）和T4（PD-L1+TIL-）。目前腫瘤免疫療法主要有兩種方法：（1）增強(qiáng)法，通過增強(qiáng)“正?！笨鼓[瘤免疫機(jī)制從而達(dá)到抑制腫瘤發(fā)展的目的。這類方法的范圍從傳統(tǒng)的IL-2信號非特異性增強(qiáng)到最近的腫瘤特異性嵌合抗原受體T 細(xì)胞免疫療法（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T）。（2）歸一化方法，其目的是在TME中恢復(fù)有缺陷的抗腫瘤免疫力，包括食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)的免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICI）和其他正在開發(fā)的藥物（例如腺苷途徑的抑制劑）［6］。目前在使用ICI 刺激免疫微環(huán)境和抗癌免疫反應(yīng)方面取得的進(jìn)展改善了患者的治療結(jié)果。然而，原發(fā)性和獲得性耐藥顯著降低了ICI的成功率，只有少數(shù)患者受益于目前可用的癌癥免疫療法。

在腫瘤發(fā)生過程中，腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)特定的碳水化合物鏈，這是癌癥免疫治療的新靶點(diǎn)。雖然這些腫瘤相關(guān)碳水化合物（tumor-associated carbohydrates，TACA）可以通過抗體和疫苗接種方法靶向識別，但包括唾液酸聚糖在內(nèi)的TACA 能夠通過與白細(xì)胞上的免疫受體結(jié)合來抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。唾液酸主要存在于與蛋白質(zhì)或糖脂相連的N-連接和O-連接聚糖的非還原端。唾液酸化過度促進(jìn)其與唾液酸結(jié)合受體［如選擇素和唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素（sialic acid-binding Ig-like lectins，SIGLECS）］的相互作用，從而促進(jìn)癌癥進(jìn)展。一系列稱為SIGLECS 的唾液酸識別蛋白（唾液酸+免疫球蛋白超家族+凝集素的縮寫）可在各種白細(xì)胞上表達(dá)，通過其細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域的配體及介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答［7］。大多數(shù)SIGLECS 與蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1相互作用以抑制細(xì)胞活化，而小部分SIGLECS 通過銜接蛋白DAP12（由TYROBP基因編碼）和酪氨酸激酶（SYK）發(fā)出信號，從而激活并使其表達(dá)。其中，SIGLEC15 屬于具有后者作用的亞家族成員。多個研究表明，SIGLEC15 在破骨細(xì)胞分化中具有重要作用，而最近其在腫瘤和微生物感染中的潛在作用也引起了研究者們的注意。本綜述將簡要總結(jié)目前與SIGLEC15 的生物學(xué)功能有關(guān)的工作，旨在為通過化學(xué)生物學(xué)方法鑒定SIGLEC15配體的研究提供理論基礎(chǔ)。

1 SIGLEC15分子性質(zhì)及其在腫瘤免疫中的作用

2001 年Angata 等［8］首次報(bào)道了與SIGLEC15 的N 末端免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域相對應(yīng)的人類基因組DNA 序列。SIGLEC15 具有由兩個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，其后是一個跨膜結(jié)構(gòu)域，其中包含一個賴氨酸殘基（人SIGLEC15中的Lys274），它是與銜接子蛋白DAP12相互作用所必需的。DAP12 的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域非常短（少于20 個氨基酸），其后是跨膜結(jié)構(gòu)域，其中包含天冬氨酸殘基（人DAP12 中為Asp50），胞質(zhì)尾部包含稱為免疫受體酪氨酸的活化基序（immunoreceptor tyrosine activation motif，ITAM）的序列基序，磷酸化后募集SYK。SIGLEC15與DAP12之間的相互作用是基于跨膜結(jié)構(gòu)域上的離子鍵，類似于許多其他與DAP12相關(guān)的受體。

盡管研究中具有作用的聚糖結(jié)構(gòu)非常有限，但有研究表明SIGLEC15優(yōu)先結(jié)合唾液酸Tn（Neu5Acα2-6GalNAcα1）結(jié)構(gòu)［9］。人SIGLEC15的聚糖結(jié)合活性遠(yuǎn)弱于小鼠SIGLEC15的聚糖結(jié)合活性。SIGLEC15與銜接蛋白DAP12相關(guān)，并且在人工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中也顯示與另一銜接蛋白DAP10 弱相互作用；然而，后者發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)相關(guān)性尚不清楚。SIGLEC15 在人脾臟和淋巴結(jié)中表達(dá)DC-SIGN 的細(xì)胞子集中表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)表明SIGLEC15 可能在髓樣細(xì)胞中起作用，但是SIGLEC15的體內(nèi)作用尚不清楚。

既往研究表明，與腫瘤相關(guān)的糖基化可以通過與聚糖結(jié)合受體（也稱為凝集素）結(jié)合而直接影響抗腫瘤免疫力［10］。在各種類型的腫瘤中均發(fā)現(xiàn)了高唾液酸化的聚糖結(jié)構(gòu)［11-12］。某些腫瘤細(xì)胞上的唾液聚糖可與抑制性唾液酸結(jié)合受體SIGLECS結(jié)合［13-14］。SIGLECS屬于免疫球蛋白（I）型凝集素家族［15］。在人類中，有14 種具有功能活性的SIGLECS 受體。一方面，存在進(jìn)化保守的SIGLECS 受體，包括SIGLEC-1、SIGLEC-2（CD22）、SIGLEC-4 和SIGLEC15。另一方面，與CD33相關(guān)的SIGLECS也已在哺乳動物內(nèi)迅速進(jìn)化。SIGLEC-3 （CD33）、SIGLEC-5、SIGLEC-6、SIGLEC-7、SIGLEC-8、SIGLEC-9、SIGLEC-10、SIGLEC-11 和SIGLEC-14 屬于CD33 相關(guān)的SIGLECS，對于它們中的大多數(shù)而言，它們在小鼠和人類中沒有直系同源物。大多數(shù)SIGLECS受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域均含有基于免疫受體酪氨酸的抑制性基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）或類似ITIM 的圖案。這些抑制受體的參與導(dǎo)致含有Src 同源區(qū)域的磷酸酶（SHP）-1 和SHP-2 的磷酸化，從而抑制細(xì)胞活化。大多數(shù)SIGLECS 受體在免疫細(xì)胞上表達(dá)，從而參與抑制免疫細(xì)胞的活化。CD33 相關(guān)SIGLECS 的多樣化可能是由于與病原菌的相互作用，這些病原體利用唾液聚糖覆蓋了抑制性SIGLECS 受體，從而利用抑制性SIGLECS受體［16］抑制細(xì)胞活化。

SIGLECS 受體作為新的靶向免疫檢查點(diǎn)的作用最近得到了深入的研究。先天免疫細(xì)胞上抑制性SIGLECS受體的表達(dá)與抗腫瘤免疫有關(guān)。SIGLEC-7 在腫瘤細(xì)胞上表達(dá)。大多數(shù)NK 細(xì)胞和SIGLEC-9 可以在NK 細(xì)胞的某些亞群中找到。唾液聚糖在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的上調(diào)可以通過與SIGLEC-7 以及在某些情況下與SIGLEC-9［17］結(jié)合來抑制NK 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷。已有研究發(fā)現(xiàn)SIGLEC-9的表達(dá)使巨噬細(xì)胞極化偏向于致瘤性表型，并在巨噬細(xì)胞上增加了PD-L1的表達(dá)［18］。在此實(shí)驗(yàn)組中，SIGLEC-9的參與依賴于STn 修飾的粘蛋白。小鼠中的其他實(shí)驗(yàn)表明，髓系極化受抑制性SIGLECS 受體的影響，包括SIGLEC-E（SIGLEC-9在小鼠中的功能旁系同源物）［19］。

SIGLECS 在包括CD8+T 細(xì)胞在內(nèi)的適應(yīng)性免疫細(xì)胞上的表達(dá)抑制有效的抗腫瘤免疫。SIGLEC-9 在包括非小細(xì)胞肺癌（non small cell lung cancer，NSCLC）、結(jié)腸直腸腫瘤、上皮性卵巢腫瘤和黑色素瘤在內(nèi)的多種腫瘤中的腫瘤浸潤T細(xì)胞上調(diào)［20］。在T細(xì)胞上過表達(dá)SIGLEC-9的轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，腫瘤生長顯著增強(qiáng)。SIGLEC-9主要在腫瘤特異性T細(xì)胞上表達(dá)，表現(xiàn)為浸潤腫瘤的CD8+T細(xì)胞中的TCR成分減少［21］。SIGLEC-9 陽性CD8+T 細(xì)胞代表功能障礙的腫瘤內(nèi)T細(xì)胞亞型，而SIGLEC-9阻斷劑可以使其重新激活。

SIGLEC15 可識別的唾液酸-Tn 結(jié)構(gòu)，是一種眾所周知的與腫瘤相關(guān)的碳水化合物抗原。巨噬細(xì)胞在腫瘤免疫中起著主要作用［22］，SIGLEC15 在腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞上表達(dá)，并在TME 中起作用。有研究發(fā)現(xiàn)SIGLEC15 由巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophagocyte colony stimulating factor，M-CSF）誘導(dǎo)，并在與腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞上表達(dá)［23］。唾液酸Tn+腫瘤細(xì)胞系與M-CSF 誘導(dǎo)的人類巨噬細(xì)胞或SIGLEC15+骨髓細(xì)胞系的共培養(yǎng)可增強(qiáng)髓樣細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β 的產(chǎn)生，這取決于DAP12 和SYK 蛋白的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)表明，SIGLEC15 可能在TME 中起作用，但尚需進(jìn)一步行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

一項(xiàng)研究揭示了SIGLEC15在腫瘤中的作用［24］，他們發(fā)現(xiàn)，SIGLEC15 蛋白在體外可抑制T 細(xì)胞增殖和活化，這一點(diǎn)已在體內(nèi)使用SIGLEC15 敲除小鼠進(jìn)行了驗(yàn)證。T 細(xì)胞抑制依賴于IL-10，但目前IL-10 是由髓樣細(xì)胞還是由T 細(xì)胞產(chǎn)生的尚未可知。他們還發(fā)現(xiàn)，SIGLEC15 在非小細(xì)胞肺腫瘤臨床樣本中的腫瘤細(xì)胞和/或與腫瘤相關(guān)的基質(zhì)細(xì)胞（包括與腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞）上表達(dá)，而其與PD-L1 的表達(dá)互斥。在小鼠黑素瘤模型中，SIGLEC15 缺乏促進(jìn)T 細(xì)胞反應(yīng)，因此具有更好的腫瘤控制和總體生存。在野生型小鼠中用單克隆抗體靶向SIGLEC15 可以逆轉(zhuǎn)T 細(xì)胞的抑制作用，從而減弱腫瘤的生長［24］。值得注意的是，盡管SIGLEC15 與免疫調(diào)節(jié)分子的“B7 家族”沒有特別緊密的相似性，但SIGLEC15 的表達(dá)［被干擾素-γ（IFN-γ）抑制］與PD-L1 的表達(dá)負(fù)相關(guān)（后者被誘導(dǎo)）。這表明靶向SIGLEC15治療可能是針對PD-1/PD-L1難以進(jìn)行靶向治療的腫瘤患者的希望。

近年來，腫瘤免疫學(xué)在概念上的重要進(jìn)展是TME 中存在適應(yīng)性耐藥機(jī)制，以防止執(zhí)行腫瘤免疫。例如，B7-H1（CD274，PD-L1）可選擇性地在TME 中被誘導(dǎo)，主要是由腫瘤浸潤性T 淋巴細(xì)胞中的IFN-γ 引起，這又引發(fā)了一系列事件，包括PD-1 與T 細(xì)胞的結(jié)合，細(xì)胞凋亡的傳遞和衰竭信號，這最終導(dǎo)致T細(xì)胞的功能障礙［25］。在TME中，SIGLEC15（在腫瘤細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞上）與其在T 細(xì)胞上的“受體”之間的相互作用是否需要唾液酸是一個懸而未決的問題。在這方面，有關(guān)巨噬細(xì)胞通過CD24和SIGLEC-10之間的相互作用（分別針對腫瘤細(xì)胞和與腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞）抑制腫瘤細(xì)胞吞噬作用的最新報(bào)道可能提供了理論基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究表明，CD24-SIGLEC-10 相互作用顯然不需要唾液酸，而從腫瘤細(xì)胞中除去唾液酸也可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力，而與CD24無關(guān)［26］。因此，通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用實(shí)現(xiàn)不依賴聚糖的SIGLECS功能是可能的。

2 SIGLEC15配體

Takahata 等［27］的研究小組在發(fā)現(xiàn)SIGLEC15 之前就證明了唾液酸參與破骨細(xì)胞的分化。Chang 等［28］開發(fā)了一種使用酪酰胺自由基化原理將生物素標(biāo)記引入SIGLECS的蛋白配體中的方法。簡而言之，將表達(dá)SIGLEC15配體的細(xì)胞與過氧化物酶偶聯(lián)的重組SIGLEC15探針孵育，該探針會生成短壽命的生物素-酪酰胺自由基，該自由基與附近的酪氨酸殘基反應(yīng)以產(chǎn)生穩(wěn)定的加合物。使用這種方法，研究確定CD44（一種高度糖基化的蛋白質(zhì)）是RAW264.7 細(xì)胞上SIGLEC15 的配體。在RAW264.7 細(xì)胞中敲除CD44 減少SIGLEC15 結(jié)合并減弱細(xì)胞融合。這一發(fā)現(xiàn)還表明CD44 可能是SIGLEC15 的腫瘤細(xì)胞相關(guān)配體，因?yàn)镃D44 在許多類型的實(shí)體瘤中高度表達(dá)［29］。但是，在TME 中，CD44 是否作為SIGLEC15 的T 細(xì)胞配體（或更確切地說是“受體”）從而起作用尚未可知，所以需要進(jìn)一步深入的研究來探討其作用。

如上所述，盡管唾液酸基Tn 是SIGLEC15 的優(yōu)選配體，但該研究中使用的聚糖探針受到限制。據(jù)報(bào)道，類似這些寡糖的唾液酸化和硫酸化的寡糖配體（Neu5Acα 2-3-3［HSO3-6］Galβ1-4GlcNAcβ1）是SIGLEC15 的優(yōu)選配體，并且這種結(jié)構(gòu)可能存在于軟骨中的硫酸角質(zhì)素上［30］。測試該唾液酸化的和硫酸化的聚糖結(jié)構(gòu)是否被SIGLEC15 識別具有重要意義。然而，目前仍未完全理解SIGLEC15所優(yōu)先識別的生物學(xué)相關(guān)聚糖的確切結(jié)構(gòu)。

Macauley 和Wu 也用一種名為“基于細(xì)胞的聚糖陣列”的新方法來尋找SIGLEC15 優(yōu)先識別的聚糖。他們通過唾液酸轉(zhuǎn)移酶（ST6Gal-1 或ST3Gal-Ⅳ）將具有炔基的唾液酸衍生物（即被N-炔丙氧基羰基取代的C5-）引入唾液酸缺陷型細(xì)胞系的細(xì)胞表面糖綴合物中［31］。通過點(diǎn)擊化學(xué)，唾液酸結(jié)構(gòu)通過帶有疊氮化物基團(tuán)的小型化學(xué)化合物的庫而多樣化。他們發(fā)現(xiàn)一些唾液酸衍生物是SIGLEC15 的配體。這些研究在一起證明了化學(xué)生物學(xué)如何指導(dǎo)SIGLEC15 的特異性和高親和力抑制劑的發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步研究以鑒定SIGLEC15 優(yōu)先識別的聚糖結(jié)構(gòu)，以及此類聚糖的結(jié)構(gòu)多樣化，再結(jié)合結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析，最終可能會產(chǎn)生具有翻譯潛力的有效SIGLEC15抑制劑。

3 總 結(jié)

研究表明，SIGLEC15在TME中具有生物學(xué)作用。盡管尚不清楚SIGLEC15調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫的確切機(jī)制，但已發(fā)表的數(shù)據(jù)表明SIGLEC15 可能與T 細(xì)胞上的某些蛋白質(zhì)“受體”結(jié)合并抑制T 細(xì)胞反應(yīng)。未來的研究顯示使用化學(xué)生物學(xué)工具揭示SIGLEC15 的T 細(xì)胞上的相互作用伴侶，將進(jìn)一步增進(jìn)我們對SIGLEC15的作用原理的了解，并且增加通過利用這些知識從而取得治療獲益。