固有免疫細(xì)胞上Siglec在腫瘤中作用的研究進(jìn)展與展望

郭朝陽(yáng) 綜述，胡鏡宙 審校

1.濰坊醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)院，山東 濰坊 261053；

2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院口腔頜面-頭頸腫瘤科，上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，國(guó)家口腔醫(yī)學(xué)中心，國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200011

近年來(lái)，致力于恢復(fù)免疫系統(tǒng)正常識(shí)別和殺傷腫瘤功能的免疫療法飛速發(fā)展，在多種惡性腫瘤的治療中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在免疫功能中起著制動(dòng)作用的免疫檢查點(diǎn)，例如細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（cytotoxic T lymphocyteassociated antigen-4，CTLA-4）、程序性死亡［蛋白］配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1），已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為相關(guān)的臨床治療手段［1-2］。但是由于免疫系統(tǒng)存在著功能復(fù)雜、相關(guān)標(biāo)志物陽(yáng)性率低等原因，只有少數(shù)晚期癌癥患者能從這些療法中獲益并延續(xù)生命［3］。因此需要尋找新的免疫治療靶點(diǎn)來(lái)提高免疫治療的響應(yīng)率，延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間。

在免疫細(xì)胞表面上的唾液酸結(jié)合免疫球蛋白型凝集素（sialic acid-binding immunoglobulintype lectin，Siglec）家族，通過(guò)與唾液酸的多糖配體相互作用發(fā)揮細(xì)胞黏附、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能［4］。異常糖基化是腫瘤發(fā)生的一個(gè)特征，它影響腫瘤免疫和腫瘤生長(zhǎng)的多個(gè)環(huán)節(jié)［5］。

巨噬細(xì)胞（macrophage）、自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）是主要的固有免疫細(xì)胞，在固有免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。在腫瘤微環(huán)境（tumor-microenvironment，TME）中，巨噬細(xì)胞以腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumorassociated macrophage，TAM）的形式存在，癌細(xì)胞和TME產(chǎn)生的因子驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞成為促進(jìn)腫瘤發(fā)展的表型［6-7］。據(jù)報(bào)道TAM表面上具有多種Siglec，例如Siglec-1（CD169）［8］、Siglec-10［9］、Siglec-15［10］等。NK細(xì)胞接觸癌細(xì)胞時(shí)，其表面受體參與細(xì)胞溶解活性并殺死癌細(xì)胞。NK細(xì)胞高表達(dá)Siglec-7，其某些亞群也表達(dá)Siglec-9［11］。DC細(xì)胞是腫瘤免疫中主要的抗原提呈細(xì)胞（antigen presenting cell，APC），表達(dá)多種抑制性Siglec家族成員，包括Siglec-3、Siglec-5、Siglec-7和Siglec-9等（人類）和Siglec-E、Siglec-G和Siglec-H（小鼠），都被認(rèn)為影響DC成熟、抗原呈遞和激活腫瘤特異性CD8+T細(xì)胞等關(guān)鍵過(guò)程［4，12］。本文主要介紹巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、DC其表面的Siglec和腫瘤表面唾液酸糖蛋白之間的相互作用。

1 Siglec及其生物學(xué)功能

1.1 Siglec的結(jié)構(gòu)

“Siglec”在1998年首次被Alan 和Williams等人共同提出［13］，是免疫球蛋白（immunoglobin，Ig）超家族的跨膜蛋白，主要在免疫細(xì)胞上表達(dá)。由在細(xì)胞外負(fù)責(zé)識(shí)別唾液酸的N端V-set免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域并結(jié)合不同數(shù)量的C2-set免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的尾部組成。大多數(shù)的Siglec家族成員在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的尾部區(qū)包含了數(shù)量不等近膜端的免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosinebased inhibitory motif，ITIM）和遠(yuǎn)膜端ITIM樣基序［4，14-16］，有一小部分缺乏ITIM，通過(guò)跨膜區(qū)帶正電荷的殘基與含有免疫受體酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）的銜接蛋白DAP12相互作用，有效地激活了受體，Siglec提供配體結(jié)合功能，DAP12提供信號(hào)功能［4，14，17］。

1.2 Siglec的分類

根據(jù)序列的相似性和進(jìn)化的保守性，Siglec被分為兩種亞群。較為保守第一類Siglec包括唾液酸黏附素（Siglec-1/CD169）、Siglec-2（CD22）、髓鞘相關(guān)糖蛋白（MAG/Siglec-4）和人的Siglec-15，它們都有相當(dāng)遙遠(yuǎn)的親緣關(guān)系（25%～30%的序列同源性)，并且在所有已檢查的哺乳動(dòng)物物種中都有明確的直系同源關(guān)系［4，14-16］。第二類Siglec指的是CD33（Siglec-3）相關(guān)Siglec（CD33-related Siglec，CD33r Siglec），在人類中包括Siglec-3、Siglec-5、Siglec-6、Siglec-7、Siglec-8、Siglec-9、Siglec-10、Siglec-11、Siglec-14和Siglec-16，它們的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域與CD33高度同源（50% ～ 85%），可能通過(guò)基因復(fù)制、外顯子改組、外顯子丟失和基因轉(zhuǎn)換等多種方式快速進(jìn)化［4，14-16，18］。

1.3 唾液酸配體

唾液酸是指一類神經(jīng)氨酸衍生物，經(jīng)過(guò)唾液酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)化到糖蛋白上［19］，廣泛表達(dá)在免疫細(xì)胞和其他細(xì)胞上的糖蛋白糖基化結(jié)構(gòu)最外端、組織和血液中的游離糖蛋白以及組織中的細(xì)胞外基質(zhì)上［20-21］；還是Siglec特異性識(shí)別的配體，其在一定程度上具有序列、結(jié)構(gòu)、修飾方式上的差異［22］，不同的Siglec會(huì)對(duì)不同的唾液酸糖蛋白配體結(jié)合顯示出不同的親和力，從而啟動(dòng)下游重要的分子和細(xì)胞反應(yīng)。Siglec受體可以結(jié)合暴露在同一細(xì)胞上的唾液酸，被稱為順式相互作用，而表達(dá)Siglec的免疫細(xì)胞與另一種細(xì)胞或分泌的糖蛋白上的唾液酸結(jié)合，被稱為反式相互作用［15］。重要的是，唾液酸的復(fù)雜性不僅僅在于唾液酸的結(jié)構(gòu)和唾液酸與基礎(chǔ)糖連接的多樣性，還在于這些糖的同一性、排列和結(jié)構(gòu)特征，以及細(xì)胞表面唾液酸的空間構(gòu)成［21］，這些都為研究人員帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。癌細(xì)胞通常表達(dá)高水平的唾液酸表面抗原［23］，這種抗原可以與免疫細(xì)胞上的Siglec相互作用，從而抑制免疫并促進(jìn)癌細(xì)胞逃逸［9，24-25］。還有一部分Siglec的作用及具體配體尚不清楚。

2 Siglecs與巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞的功能包括吞噬作用、細(xì)胞因子分泌和抗原呈遞。巨噬細(xì)胞表達(dá)各種不同的Siglec，其作用也各不相同。

2.1 呈遞作用

在臨床中發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌［26］、惡性黑色素瘤［27］、子宮內(nèi)膜癌［28］和膀胱癌［29］的相關(guān)區(qū)域淋巴結(jié)中Siglec-1+（CD169+）巨噬細(xì)胞數(shù)目與腫瘤中CD8+T細(xì)胞數(shù)目成正比，并與腫瘤患者較好的預(yù)后有關(guān)，這可能是Siglec-1+巨噬細(xì)胞通過(guò)將腫瘤抗原呈遞給CD8+T細(xì)胞從而增強(qiáng)了機(jī)體抗腫瘤的免疫作用，這種作用已在小鼠模型中得到了驗(yàn)證［30］。而最新的一些研究卻得出相反的結(jié)論。Singh等［31］發(fā)現(xiàn)，在黑色素瘤中，腫瘤細(xì)胞表面的特異性糖蛋白使其到達(dá)被膜下竇時(shí)可以結(jié)合到Siglec-1+巨噬細(xì)胞上，通過(guò)這種方式，黑色素瘤細(xì)胞將自己固定在淋巴結(jié)中并為腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移提供了條件。上述研究提示Siglec-1+巨噬細(xì)胞具有雙重作用：既扮演了APC的角色，也為腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移提供了便利。

2.2 TAM的極化

黏蛋白（mucin，MUC）1是一種高度糖基化的跨膜蛋白，在腫瘤中異常表達(dá)［32］。有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)MUC1-ST（唾液酸修飾的MUC1）與表達(dá)Siglec-9的未分化巨噬細(xì)胞結(jié)合時(shí)，將使其產(chǎn)生TAM相關(guān)表型，表現(xiàn)為具有CD8+T細(xì)胞增殖的抑制作用以及吲哚胺2，3-雙加氧酶（indoleamine 2，3-dioxygenase，IDO）、CD163、CD206和PD-L1表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)發(fā)生免疫逃逸［24］。同樣在胰腺導(dǎo)管腺癌中有相似的發(fā)現(xiàn)，腫瘤中α2，3唾液酸的表達(dá)增加并分泌到TME中，隨后通過(guò)激活Siglec-7和Siglec-9受體驅(qū)動(dòng)單核細(xì)胞極化和分化為免疫抑制性TAM；此外，巨噬細(xì)胞中Siglec-9的觸發(fā)減少了炎癥程序，同時(shí)增加了PD-L1和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-10的表達(dá)［33］。相關(guān)實(shí)驗(yàn)都表現(xiàn)出Siglec-9的激活趨化巨噬細(xì)胞向TAM轉(zhuǎn)化，并誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)增加，說(shuō)明Siglec-9與PD-L1之間具有微妙的關(guān)系。

2.3 新的免疫檢查點(diǎn)

Barkal等［10］通過(guò)阻斷Siglec-10與CD24之間的作用，使巨噬細(xì)胞顯示出對(duì)腫瘤吞噬作用增強(qiáng)的趨勢(shì)，這說(shuō)明CD24傳遞了“不要吃我（Don’t eat me）”信號(hào)，能夠直接保護(hù)癌細(xì)胞免受表達(dá)Siglec-10的巨噬細(xì)胞的攻擊。Siglec-15與B7-H1（PD-L1）以及許多其他B7家族成員具有相似的結(jié)構(gòu)域組成和高度同源性，但其在人肺癌組織中的表達(dá)與B7-H1一定程度上表現(xiàn)出“非此即彼”的相互排斥，這有可能是巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）與IFN-γ相互作用的結(jié)果［10］。雖然研究者還沒(méi)有找到Siglec-15確切的配體，但研究表明Siglec-15分子也具有類似PD-L1的免疫檢查點(diǎn)作用。上述研究都提示Siglec有可能是全新的免疫檢查點(diǎn)。

巨噬細(xì)胞表達(dá)多種Siglec，有抗原呈遞、誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞亞型等多種作用，當(dāng)其與腫瘤細(xì)胞相互作用會(huì)改變相關(guān)因子和基因，從而利于腫瘤的發(fā)展［31，34］。據(jù)報(bào)道Siglec相關(guān)巨噬細(xì)胞的技術(shù)已應(yīng)用到腫瘤治療當(dāng)中［35］，相信未來(lái)會(huì)有更多的研究來(lái)揭示巨噬細(xì)胞上Siglec與腫瘤細(xì)胞間的相互作用及其機(jī) 制。

3 Siglecs與NK細(xì)胞

NK細(xì)胞是天然的免疫細(xì)胞，在遇到癌細(xì)胞時(shí)，通過(guò)其表面受體的參與，表現(xiàn)出細(xì)胞溶解活性并殺死癌細(xì)胞。NK細(xì)胞高度表達(dá)Siglec-7、Siglec-9在其亞群CD56dimCD16+中表達(dá)［25］。在臨床中，患有急性髓性白血?。?6］或原發(fā)性肝細(xì)胞癌［37］患者的外周血中Siglec-7+NK細(xì)胞數(shù)量與患者NK細(xì)胞功能障礙成正比，而在膀胱癌［38］中較高的Siglec-7+NK細(xì)胞數(shù)量則代表了不良的臨床預(yù)后。

3.1 免疫抑制作用

研究［39］表明，NK細(xì)胞表面CD33和Siglec-7可以發(fā)揮抑制性免疫檢查點(diǎn)的作用。通過(guò)消除NKL細(xì)胞的順式相互作用，發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞表面的CD33參與干擾Vav1，并可能干擾NKG2D/DAP10途徑觸發(fā)的P55/PI3K磷酸化從而發(fā)揮抑制性受體的作用。Nicoll等［40］的研究發(fā)現(xiàn)，靶細(xì)胞上的神經(jīng)節(jié)苷脂GD3可作用于NK細(xì)胞表面Siglec-7分子，對(duì)NK細(xì)胞的殺傷作用產(chǎn)生抑制。這種抑制性調(diào)節(jié)作用會(huì)因?yàn)镾iglec-7順式作用被屏蔽，但在唾液酸酶處理后這種屏蔽又可被消除。用唾液酸酶處理NK細(xì)胞后，解除順式相互作用屏蔽的Siglec-7分子可以與腎細(xì)胞癌細(xì)胞上表達(dá)的DSGb5相互作用，降低NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性［41］。這些都說(shuō)明NK細(xì)胞上的順式作用可以通過(guò)遮蓋Siglec而避免免疫抑制，從而增強(qiáng)NK細(xì)胞殺傷力。

腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)的唾液酸化糖蛋白可以與Siglec結(jié)合［14，23］，這些唾液酸化的糖蛋白也可能與NK細(xì)胞表面Siglec相互作用。Siglec-7和Siglec-9的配體在不同組織類型的人類癌細(xì)胞上都有表達(dá)，來(lái)自人類血液的NK細(xì)胞上的Siglec-7和Siglec-9與人類癌細(xì)胞上的唾液聚糖的相互作用抑制了它們?nèi)芙膺@些癌細(xì)胞的能力。Jandus等［25］使用唾液酸酶處理K562（白血病細(xì)胞系，懸浮細(xì)胞）和HeLa細(xì)胞系去唾液酸化，增強(qiáng)了NK細(xì)胞對(duì)其的殺傷作用。用唾液酸處理多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）也得到了相同的結(jié)果［42］。提示腫瘤表面的唾液酸作為其保護(hù)屏障，避免其受到NK細(xì)胞的殺傷，從而發(fā)生免疫逃逸。

3.2 配體多樣性

有報(bào)道稱CD43［43］和P-選擇蛋白的糖蛋白配體-1（P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1）［42］是Siglec-7的配體。也有學(xué)者從微生物角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)B組鏈球菌β蛋白不依賴唾液酸直接與NK細(xì)胞上的Siglec-7結(jié)合，抑制NK細(xì)胞焦亡，從而阻斷更廣泛的先天免疫反應(yīng)的募集［44］。這些說(shuō)明除了唾液酸外，Siglec由于靶細(xì)胞的不同會(huì)具有多種配體。

此外，有研究［42，45-46］試圖從敲除Siglec、去除腫瘤唾液酸、構(gòu)建高親和力順式配體3個(gè)方面來(lái)進(jìn)一步研究Siglec及其作用。但是在構(gòu)建的高親合順式配體高濃度和低濃度下發(fā)生了意料之外的結(jié)果，高濃度水平時(shí)抑制了NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷；低濃度水平時(shí)，誘導(dǎo)NK細(xì)胞表面的Siglec-7釋放到培養(yǎng)上清液中，從而完全恢復(fù)NK細(xì)胞的殺傷活性［46］，這在某種程度上說(shuō)明了順式配體的含量對(duì)于NK細(xì)胞的殺傷力具有重要的影響，機(jī)體通過(guò)某種動(dòng)態(tài)平衡從而保持NK細(xì)胞的殺傷力，但當(dāng)Siglec的唾液酸配體升高，破壞了這種動(dòng)態(tài)的平衡，就會(huì)抑制NK細(xì)胞的殺傷力。而癌癥中控制唾液酸-Siglec通路的作用機(jī)制尚不清楚。關(guān)于腫瘤唾液酸的增加有人從NKG2D信號(hào)出發(fā)給出了一定的解釋，這可能是免疫系統(tǒng)固有的機(jī)制，代表了生理性負(fù)反饋調(diào)節(jié)［46］。也有學(xué)者從乙酰化角度給出發(fā)出了一定的解釋［47］。

總體而言，在NK細(xì)胞上的Siglec-7/Siglec-9作為免疫檢查點(diǎn)，幫助腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。值得注意的是由于小鼠NK細(xì)胞不表達(dá)Siglec-7或Siglec-9［15］，利用常規(guī)的小鼠模型可能難以進(jìn)行這方面的研究。未來(lái)利用免疫系統(tǒng)人源化小鼠模型也許能夠推進(jìn)相關(guān)研究［48-49］。

4 Siglec與樹突狀細(xì)胞

樹突狀細(xì)胞（dentric cell，DC）在誘導(dǎo)抗腫瘤反應(yīng)中起著重要作用，它們能夠?qū)⒖乖徊鎮(zhèn)鬟f給CD4+和CD8+T細(xì)胞。多種Siglec在腫瘤相關(guān)DC表面表達(dá)，可能參與細(xì)胞的調(diào)節(jié)［50-51］。

4.1 免疫抑制作用

在人單核細(xì)胞向DC發(fā)育過(guò)程中，MUC2與Siglec-3相互作用會(huì)誘導(dǎo)其凋亡［52］。后來(lái)發(fā)現(xiàn)腫瘤MUC與未成熟DC細(xì)胞的Siglec-9相結(jié)合將抑制IL-12產(chǎn)生［53］，IL-12表達(dá)降低會(huì)影響機(jī)體對(duì)腫瘤的免疫抑制作用。后續(xù)的研究將致力于發(fā)現(xiàn)腫瘤MUC與Siglec的相互作用如何影響腫瘤免疫，從而造成免疫逃逸。

在動(dòng)物模型中也證實(shí)相關(guān)Siglec受體對(duì)腫瘤免疫的抑制作用，在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，Siglec-G通過(guò)招募SHP-1，然后去磷酸化p47PHOX以抑制NOX2的激活，這促進(jìn)了吞噬小體酸化，導(dǎo)致外源性抗原過(guò)度水解從而損害DC上MHC-Ⅰ-肽復(fù)合體的形成，抑制了DC交叉提呈［54］。小鼠瘤內(nèi)DC上的Siglec-E表達(dá)上調(diào)，敲除Siglec-E的DC被刺激時(shí)，會(huì)使許多免疫相關(guān)因子和炎癥反應(yīng)上調(diào)，這表明Siglec-E可以調(diào)節(jié)DC的激活，并潛在影響抗原提呈［50］。以上研究說(shuō)明了Siglec的存在影響了DC的各種免疫效應(yīng)。近些年對(duì)于DC上Siglec的關(guān)注度并不是很高，但是DC作為最主要的APC細(xì)胞對(duì)腫瘤免疫具有很大影響，目前已有學(xué)者運(yùn)用DC研制出疫苗增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞殺傷力來(lái)治療腫瘤［55］，相信未來(lái)會(huì)有更多這方面的研究報(bào)道。

5 結(jié)語(yǔ)

Siglec在多種免疫細(xì)胞上表達(dá)，由于不同的腫瘤、免疫細(xì)胞類型和Siglec種類的不同，導(dǎo)致唾液酸聚糖-Siglec相互作用的結(jié)果各不相同。Siglec對(duì)免疫系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)作用，在不同的固有免疫細(xì)胞上發(fā)揮促進(jìn)或抑制腫瘤的作用。Siglec與微生物之間的作用同樣影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展［56］。這些都證明Siglec很可能成為未來(lái)免疫治療中新靶點(diǎn)，具有良好的研究前景和潛力。

但是Siglec家族中許多成員還未找到明確的配體，這其中唾液酸對(duì)糖蛋白的修飾很有可能是關(guān)鍵。多種糖蛋白配體需要唾液酸的修飾加工從而才能與Siglec相結(jié)合，但是免疫細(xì)胞本身的唾液酸引發(fā)的順式作用可能掩蓋Siglec而影響兩者的結(jié)合，進(jìn)而影響細(xì)胞的免疫相關(guān)生物學(xué)行為。未來(lái)我們需要更進(jìn)一步了解唾液酸聚糖-Siglec之間的作用及其機(jī)制，從而推進(jìn)腫瘤的免疫治療。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。