髓系免疫細(xì)胞表面唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸*

王藝穎，劉海鷗*

(復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院，上海市女性生殖內(nèi)分泌相關(guān)疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200011)

唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素(sialic acidbinding immunoglobulin-like lectins,Siglec)是免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily,IgSF)中的一類(lèi)成員。髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 家族成員可通過(guò)識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面唾液酸的糖鏈結(jié)構(gòu)，在腫瘤發(fā)生發(fā)展和腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮免疫調(diào)控作用，但其調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的機(jī)制尚不完全明確，而進(jìn)一步研究Siglec 分子對(duì)腫瘤的臨床診療具有重要意義。本文就目前以巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞為代表的髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 分子在調(diào)節(jié)腫瘤免疫逃逸的作用機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

1 髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 家族生物學(xué)特征

1.1 髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 分子組成 人類(lèi)基因組包含14 種不同的Siglec，根據(jù)它們?cè)诓溉閯?dòng)物物種中的遺傳同源性，可將其分為兩組。第一組存在于所有哺乳動(dòng)物中，由Siglec-1(sialoadhesin)、Siglec-2(CD22)、Siglec-4(MAG)和Siglec-15 組成。第二組由CD33 相關(guān)的Siglec 組成，這些Siglec 進(jìn)化迅速，因此它們的功能在不同物種之間有所不同。在人體內(nèi)CD33 相關(guān)的Siglec 有10 個(gè)，分別為Siglec-3(CD33)、-5、-6、-7、-8、-9、-10、-11、-14 和-16[1]，鼠類(lèi)5 個(gè)Siglec 分為Siglec-3、-E、-F、-G、-H。其中人類(lèi)Siglec-9 與Siglec-7 結(jié)構(gòu)序列高度相似，人Siglec-9 與鼠Siglec-E 具有高度的同源性。

在髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 的表達(dá)差異取決于細(xì)胞分化狀態(tài)和細(xì)胞種類(lèi)。單核細(xì)胞、單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞具有基本相同的Siglec 表達(dá)特征，高表達(dá)Siglec-3、-7、-9，低表達(dá)Siglec-10，Siglec-1 經(jīng)由α 干擾素(interferon-α,IFN-α)刺激后也可表達(dá)。與單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞類(lèi)似，經(jīng)典樹(shù)突狀細(xì)胞表達(dá)Siglec-3、-7 和-9，同時(shí)表達(dá)低水平的Siglec-2 和Siglec-15；漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞的Siglec 表達(dá)與之不同，表達(dá)Siglec-1 和Siglec-5[2-3]。體外使用脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)刺激單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞48 h 后，Siglec-7 和Siglec-9 表達(dá)下調(diào)[2]。巨噬細(xì)胞主要表達(dá)Siglec-1、-3、-8、-9、-11、-15、-16[4-5]，改變細(xì)胞成熟狀態(tài)的微環(huán)境可能影響Siglec 表達(dá)的丟失或獲得。體外使用LPS 刺激單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)M1 亞型經(jīng)典巨噬細(xì)胞分化時(shí)，巨噬細(xì)胞上Siglec 表達(dá)沒(méi)有改變[2]。

1.2 髓系免疫細(xì)表面代表性Siglec 結(jié)構(gòu)和功能 在哺乳動(dòng)物中結(jié)構(gòu)保守的Siglec-1 和Siglec-15 特異性表達(dá)于巨噬細(xì)胞。Siglec-1(唾液酸黏附素/CD169)具有17 個(gè)免疫球蛋白樣胞外結(jié)構(gòu)域，因此Siglec-1可以通過(guò)較長(zhǎng)的胞外結(jié)構(gòu)避免與唾液酸順式結(jié)合[6-7]；同時(shí)，Siglec-1 胞內(nèi)段較短，缺少免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)，因而Siglec-1 作為非信號(hào)分子不參與胞質(zhì)內(nèi)外的信號(hào)傳導(dǎo)，而是通過(guò)參與網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將唾液酸結(jié)合的分子轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中[8]。Siglec-15不含胞質(zhì)段ITIM 基序，其與跨膜賴(lài)氨酸殘基結(jié)合活化銜接蛋白12 結(jié)合后可誘導(dǎo)激活級(jí)聯(lián)活化信號(hào)[5]。

Siglec-3、-7、-9、-10 同為CD33 相關(guān)Siglec 家族的成員，與其他CD33 相關(guān)的Siglec 分子共同位于19 號(hào)染色體[9-11]。其中，Siglec-7 和Siglec-9 的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域含有3 個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，而細(xì)胞質(zhì)尾在ITIM 區(qū)有1 個(gè)可結(jié)合SH2 結(jié)構(gòu)域酪氨酸殘基[9-12]。因此，膜近端的ITIM 為表達(dá)Siglec-7 和-9 的細(xì)胞提供了傳導(dǎo)抑制信號(hào)的能力[13]。另外，由于ITIM序列結(jié)構(gòu)不同，在ITIM 酪氨酸磷酸化后，Siglec-7招募含SH2 結(jié)構(gòu)域的SHP-1 和SHP-2 酪氨酸磷酸酶的效率低于Siglec-9[14]。Siglec-3 的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域僅含有兩個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，胞質(zhì)尾含有與ITIM 基序或ITIM 樣基序。Siglec-10 細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域含有5 個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，胞質(zhì)尾在Siglec-3的基礎(chǔ)上多1 個(gè)GRB2 結(jié)合區(qū)域[15]。上述Siglec 抑制性受體的ITIM 被Src 激酶磷酸化，并募集含有Src-SH2 的磷酸酶SHP-1 和SHP-2[16]。當(dāng)ITIM 和(或)ITIM樣基序結(jié)合SHP-1/2 后，可以實(shí)現(xiàn)下游靶點(diǎn)的去磷酸化，且可調(diào)節(jié)受體的泛素化、內(nèi)化和磷酸化[13,17]，繼而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。

2 髓系細(xì)胞與Siglec 介導(dǎo)的腫瘤免疫逃逸

2.1 巨噬細(xì)胞吞噬作用調(diào)節(jié)和免疫表型改變 巨噬細(xì)胞表面的Siglec-1 對(duì)腫瘤細(xì)胞起免疫調(diào)節(jié)作用。一方面，肝細(xì)胞癌患者的Siglec-1+巨噬細(xì)胞與更好的臨床預(yù)后相關(guān)[18]。Siglec-1+巨噬細(xì)胞可以吞噬死亡的腫瘤細(xì)胞并向細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞交叉遞呈抗原，提高抗腫瘤免疫反應(yīng)[19]。另一方面，Siglec-1+巨噬細(xì)胞可促進(jìn)腫瘤免疫逃逸，如乳腺癌和結(jié)直腸癌患者中的Siglec-1+巨噬細(xì)胞與腫瘤進(jìn)展相關(guān)[20]。

Siglec-3+巨噬細(xì)胞可以促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。位于脂質(zhì)體或人Jurkat T 淋巴細(xì)胞上的唾液酸配體可與Siglec-3 結(jié)合，分別抑制人和小鼠肥大細(xì)胞以及人骨髓THP-1 細(xì)胞的活化[21-22]。S100 鈣結(jié)合蛋白A9與Siglec-3 的相互作用可促進(jìn)免疫抑制細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β 和白細(xì)胞介素-10 的分泌，并可促進(jìn)髓源抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cell,MDSC)擴(kuò)增[23-24]。

Siglec-9+巨噬細(xì)胞可通過(guò)與影響CD8+T 細(xì)胞增殖和巨噬細(xì)胞表型改變影響抗腫瘤免疫反應(yīng)[25-26]。唾液酸化的MUC1(MUC1 with short,sialylated core 1 glycans,MUC1-ST)在上皮細(xì)胞癌(腺癌)中的表達(dá)普遍上調(diào)，是Siglec-9 的配體[26]。MUC1-ST 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞表達(dá)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志并抑制CD8+T 細(xì)胞增殖[26]。同時(shí)，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果[25-26]證實(shí)巨噬細(xì)胞通過(guò)Siglec-9 受體與腫瘤細(xì)胞表面配體結(jié)合后促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 型巨噬細(xì)胞偏轉(zhuǎn)。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，在皮下注射致癌物質(zhì)3-甲基膽蒽到Siglec-E 缺陷的小鼠體內(nèi)雖有一過(guò)性短暫的免疫監(jiān)視增強(qiáng)，但皮下腫瘤形成后Siglec-E 缺陷小鼠即可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 極化[25]，與前述體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互印證。

Siglec-10+及Siglec-15+巨噬細(xì)胞均可促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。巨噬細(xì)胞表面的Siglec-10 通過(guò)與腫瘤細(xì)胞表面的CD24 相互作用，抑制巨噬細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的吞噬作用[27]。巨噬細(xì)胞相關(guān)的Siglec-15 優(yōu)先結(jié)合腫瘤細(xì)胞中的唾液酸Tn 抗原(sialyl-Tn antigen,STn 抗原)，通過(guò)DAP12-Syk 途徑誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境的TGF-β 分泌和腫瘤進(jìn)展[28]。

2.2 中性粒細(xì)胞殺傷作用減弱 Siglec-9+中性粒細(xì)胞可促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。許多癌癥(如前列腺癌和結(jié)直腸癌)上調(diào)凝集素半乳糖苷結(jié)合可溶性3 結(jié)合蛋白(LGALS3BP)的細(xì)胞外基質(zhì)表達(dá)或分泌。這一高度糖基化的蛋白質(zhì)含有人CD33 相關(guān)Siglec 分子的唾液酸配體[29]。在體外試驗(yàn)中，LGALS3BP 顯示出抑制中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤殺傷能力，而該抑制活化作用可在Siglec-9 阻斷抗體存在的情況下得以恢復(fù)[29]。在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Siglec-E 缺陷小鼠的中性粒細(xì)胞可殺傷癌細(xì)胞，而轉(zhuǎn)基因表達(dá)Siglec-9 的小鼠抑制中性粒細(xì)胞的殺傷作用[25]。

2.3 單核細(xì)胞活化抑制 Siglec-7+單核細(xì)胞可通過(guò)交聯(lián)Siglec-7 分子抑制粒單核細(xì)胞活化，與慢性髓細(xì)胞白血病細(xì)胞存活時(shí)間縮短和增殖的減弱相關(guān)[30]。單核細(xì)胞表面的Siglec-9 與巨噬細(xì)胞表面Siglec-9發(fā)揮相似作用，即可與腫瘤細(xì)胞表達(dá)的MUC1-ST結(jié)合繼而激活腫瘤進(jìn)展中Siglec 相關(guān)通路。其中，Siglec-9 與MUC1 相互作用可促進(jìn)β-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生[31]。然而，研究[32-34]表明，人Siglec-9 不與黏蛋白上的O-聚糖結(jié)合，而更偏好糖蛋白上的N-連接聚糖。因此，Siglec-9 在與黏蛋白相關(guān)髓細(xì)胞中的作用仍有待進(jìn)一步闡明。

3 Siglec 作為腫瘤免疫治療靶點(diǎn)的研究進(jìn)展

特異性單克隆抗體靶向Siglec受體從而通過(guò)提高抗腫瘤免疫反應(yīng)或使腫瘤免疫正?；难芯總涫荜P(guān)注。早在2000 年，抗CD33 抗體已被批準(zhǔn)用于治療急性髓系白血病?？笴D22 抗體治療B 細(xì)胞白血病或淋巴瘤雖還未批準(zhǔn)上市，但已進(jìn)入前期臨床試驗(yàn)[35]。近來(lái)有研究[27]表明，使用單克隆抗體阻斷Siglec-10可以增強(qiáng)人巨噬細(xì)胞的吞噬作用和腫瘤細(xì)胞清除作用。在肺癌體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中使用二價(jià)抗Siglec-9 抗體可二聚化激活Siglec-9 信號(hào)繼而抑制T 細(xì)胞活化。相反，單價(jià)Fab 片段的抗體與含配體的抗原互補(bǔ)決定區(qū)結(jié)合后可抑制唾液酸與Siglec-9 相互作用，繼而導(dǎo)致了T 細(xì)胞活性的增加[36]。Siglec-15 特異性單克隆抗體可在多個(gè)腫瘤模型中逆轉(zhuǎn)Siglec-15 對(duì)T 細(xì)胞活性的抑制作用，使得腫瘤免疫正?；耐瑫r(shí)抑制已建立腫瘤的生長(zhǎng)。目前，該人源化單克隆抗體(NC318)的人類(lèi)第一階段的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行[37]。

4 結(jié)語(yǔ)

在哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)中Siglec 存在廣泛表達(dá)，腫瘤來(lái)源的唾液酸糖蛋白可與受體結(jié)合繼而觸發(fā)其功能，以調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境不同免疫細(xì)胞亞型的功能。唾液酸糖蛋白配、受體間的相互作用具有不同的功能，這取決于物種、腫瘤類(lèi)型、所表達(dá)的免疫細(xì)胞亞群、信號(hào)分子家族成員發(fā)揮激活或抑制作用、腫瘤免疫微環(huán)境中其他激活或抑制信號(hào)等諸多因素。闡明髓系免疫細(xì)胞表面Siglec 分子的表達(dá)情況，可了解其與唾液酸糖蛋白相互作用后對(duì)免疫調(diào)節(jié)的影響，繼而可對(duì)特定癌癥設(shè)計(jì)出有針對(duì)性的免疫療法。動(dòng)物研究[25,27,36]已經(jīng)表明了靶向唾液酸-Siglec 軸的治療潛力，因而唾液酸糖蛋白和Siglec 作為可以逆轉(zhuǎn)免疫抑制腫瘤免疫微環(huán)境的關(guān)鍵糖免疫“檢查點(diǎn)”，值得進(jìn)一步探索。綜上所述，髓系免疫細(xì)胞與唾液酸糖蛋白間相互作用的不同功能結(jié)果描述將有助于完善新的治療策略，應(yīng)用于臨床。