補(bǔ)體C5a/C5aR在腫瘤發(fā)生中作用的研究進(jìn)展

趙 潔,李容慶 綜述,楊 晶 審校

0 引 言

據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)2021年發(fā)布的2020年全球最新癌癥負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)顯示,2020年全球新發(fā)癌癥病例1930萬(wàn)例,死亡病例1000萬(wàn)例,而其中,我國(guó)的癌癥發(fā)病和死亡人數(shù)均居首位[1]。近年來,免疫療法在腫瘤的臨床治療中取得了顯著進(jìn)展,如CAR-T療法、針對(duì)免疫檢查點(diǎn)程序性死亡受體1(programmed death 1,PD-1)和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)的抗體療法等,這些療法在多種腫瘤治療中顯示出持久的臨床療效。然而,這些免疫療法價(jià)格昂貴,并且易受到免疫抵抗的影響,存在很大的局限性,很難在腫瘤患者中大規(guī)模中普及。最新研究指出C5a/C5aR是一類新的免疫檢查點(diǎn),臨床數(shù)據(jù)也表明靶向C5a/C5aR可能是腫瘤免疫治療的有效策略。本文就補(bǔ)體C5a/C5aR在腫瘤發(fā)生發(fā)展中研究作一綜述,以期為C5a/C5aR在惡性腫瘤中的后續(xù)研究提供新的思路。

1 C5a和C5aR的概述

補(bǔ)體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。補(bǔ)體系統(tǒng)包括50多種膜結(jié)合蛋白和可溶性蛋白。補(bǔ)體系統(tǒng)不僅能夠在防御病原體以及維持機(jī)體動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用,同時(shí)也參與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[2]。一方面,補(bǔ)體通過激活機(jī)體免疫反應(yīng)和直接殺傷作用等,在抑制腫瘤方面發(fā)揮著重要作用[3-4],另一方面,補(bǔ)體在腫瘤微環(huán)境中被過度激活,促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。補(bǔ)體還可通過干擾免疫信號(hào)通路,促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境的形成,導(dǎo)致腫瘤發(fā)生免疫逃逸[5]。

補(bǔ)體C5a是人類補(bǔ)體系統(tǒng)最關(guān)鍵的激活產(chǎn)物之一。C5a通過其受體C5aR1和C5aR2發(fā)揮作用。C5a結(jié)合并激活C5aR后,在體內(nèi)引起多種免疫效應(yīng),如趨化和活化細(xì)胞、激活炎癥信號(hào)等,在哮喘、關(guān)節(jié)炎、膿毒癥中發(fā)揮重要作用。此外,C5a/C5aR在阿爾茨海默癥[6]和癌癥[4, 7-9]中也發(fā)揮重要作用。

1.1C5aR1第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的C5a的主要受體被命名為C5aR1,是一種典型的G蛋白偶聯(lián)受體(G Protein-Coupled Receptors,GPCR)。C5aR1表達(dá)于多種細(xì)胞,包括髓系來源的細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞亞群)、某些淋巴細(xì)胞等[10]。C5a/C5aR1信號(hào)是炎癥產(chǎn)生的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力[11],與多種炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。因此,C5a/C5aR1是治療炎癥疾病的潛在靶點(diǎn)。與抑制C5或C5a相比,靶向C5aR1有許多理論上的優(yōu)勢(shì),單獨(dú)抑制C5aR1將保留補(bǔ)體形成的膜攻擊復(fù)合物(membrane attack complex,MAC)的殺菌活性,減少潛在的免疫抑制引發(fā)的負(fù)面效果[12]。此外,直接抑制C5aR1后也不影響C5a/C5aR2信號(hào)繼續(xù)產(chǎn)生作用。

1.2C5aR2第二個(gè)C5a受體C5aR2在2000年由Ohno等發(fā)現(xiàn)[13]。C5aR2既作為C5aR1信號(hào)的負(fù)向調(diào)節(jié)因子,干擾C5aR1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制炎癥,同時(shí)也可以獨(dú)立抑制促炎細(xì)胞因子的釋放。目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)C5aR2在治療脊髓損傷、過敏性哮喘和膿毒癥方面可以發(fā)揮重要作用[13]。研究表明,與C5a/C5aR1軸促腫瘤作用不同,高濃度的C5a能夠通過C5aR2拮抗C5aR1的作用,抑制腫瘤生長(zhǎng)[13-14]。目前對(duì)C5aR2的研究還處在初始階段,關(guān)于C5aR2的具體作用機(jī)制還需要進(jìn)一步探討。

2 C5a和C5aR與腫瘤免疫

在腫瘤微環(huán)境中,補(bǔ)體系統(tǒng)對(duì)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展起著雙重調(diào)控的作用。一方面補(bǔ)體能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用,促進(jìn)免疫監(jiān)視;另一方面,過度激活的補(bǔ)體可以通過多種途徑影響宿主免疫反應(yīng),影響腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

2.1C5a和C5aR在腫瘤相關(guān)免疫中的作用C5a作為一種有效的炎癥介質(zhì),最近被發(fā)現(xiàn)可激活C5aR1+的巨噬細(xì)胞和肥大細(xì)胞,促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境的產(chǎn)生,進(jìn)而促進(jìn)鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)展[15]。也有研究表明,腫瘤分泌的C5a通過與髓源抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)上的C5aR1結(jié)合,將MDSCs募集到腫瘤微環(huán)境中,抑制CD8+T細(xì)胞功能,進(jìn)而促進(jìn)移植瘤的生長(zhǎng)[16]。此外,細(xì)胞內(nèi)C5在組織蛋白酶D的作用下被切割激活產(chǎn)生活性片段C5a,與內(nèi)體/溶酶體膜的C5aR1結(jié)合后,進(jìn)一步與KCTD5/Cullin3/Roc1/β-catenin相互作用形成穩(wěn)定復(fù)合體,從而增強(qiáng)β-catenin穩(wěn)定性,促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生[17]。

C5a和C5aR可通過誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中的生物活性分子而導(dǎo)致腫瘤相關(guān)炎癥。比如,C5aR1信號(hào)增強(qiáng)星形細(xì)胞瘤細(xì)胞中IL-6的表達(dá),當(dāng)使用藥物阻斷C5aR1時(shí),小鼠肺癌腫瘤微環(huán)境中IL-6的水平明顯下調(diào)[18-19]。此外,與腫瘤相關(guān)的炎癥介質(zhì),如IL-1和TNF,也可以被C5a上調(diào)[20]。研究發(fā)現(xiàn),C5a與TLR2/6、TLR4和TLR9的結(jié)合可促進(jìn)TNF-β、IL-6和IL-1β的分泌,而IL-12的水平明顯被抑制[21]。C5aR1的敲除或藥理阻斷都會(huì)減少小鼠宮頸癌模型中腫瘤的生長(zhǎng)。阻斷C5aR1也能降低肺癌小鼠脾臟中MDSCs的百分比[18]。在小鼠結(jié)直腸癌模型中,腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage, TAM)高表達(dá)C5aR1,敲除或阻斷C5aR1能夠抑制CRC等腫瘤的發(fā)展[15]。此外,C5a和C5aR1也能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。在小鼠乳腺癌模型中的C5aR1通過抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能促進(jìn)轉(zhuǎn)移[22]。C5a也可通過單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)介導(dǎo)的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)促進(jìn)結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移[23]。由此可見,C5a/C5aR在腫瘤免疫中發(fā)揮了重要作用。

2.2C5a和C5aR在腫瘤血管生成中的作用腫瘤血管生成是腫瘤發(fā)展進(jìn)程中的關(guān)鍵要素[24-25],目前關(guān)于C5a和C5aR在腫瘤血管生成中的作用的研究較少。有文獻(xiàn)指出,C5a在體外能夠誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞趨化及血管形成[26]。然而,阻斷C5aR1后并不影響小鼠肺癌或?qū)m頸癌模型中的腫瘤血管生成。相反,C5aR1的基因消融通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞功能和血管生成而抑制卵巢腫瘤的生長(zhǎng)[27]。雖然這些研究提供了一些關(guān)于C5a和C5aR參與腫瘤血管生成的見解,但它們?cè)谀[瘤血管生成中的具體作用還有待進(jìn)一步研究。

2.3C5a和C5aR對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用除免疫調(diào)節(jié)的作用外,C5a和C5aR還參與多種非免疫相關(guān)的腫瘤發(fā)生過程。多項(xiàng)研究表明,C5a和C5aR能夠激活腫瘤細(xì)胞內(nèi)的致瘤信號(hào)通路。C5aR1在食管癌、胃癌、膽管癌、肝癌、結(jié)腸癌等多種原發(fā)腫瘤細(xì)胞中異常高表達(dá)[28]。同時(shí)C5aR1的高表達(dá)水平與腫瘤患者預(yù)后不良有關(guān)[17]。C5a可促進(jìn)細(xì)胞骨架重排,增強(qiáng)高表達(dá)C5aR1的腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性和侵襲性[29]。在腎癌細(xì)胞中,C5a和C5aR能夠激活ERK和PI3K通路,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖[30]。同樣,C5aR1也能夠通過激活ERK和p38/MAPK通路增強(qiáng)白血病細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力[31]。在肝癌細(xì)胞中,C5aR1通過激活ERK1/2誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[32]。此外,C5a和C5aR還可以激活抗凋亡途徑促進(jìn)腫瘤的發(fā)展。

3 C5a和C5aR在癌癥治療中的應(yīng)用

3.1 C5a和C5aR作為腫瘤生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展研究指出,腫瘤患者體內(nèi)存在補(bǔ)體的異常激活,在血液或組織中檢測(cè)補(bǔ)體有助于腫瘤的診斷。肺癌患者的血漿中C5a水平顯著高于對(duì)照組[18]。非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中C5aR1的高表達(dá)預(yù)示預(yù)后不良[33]。在乳腺癌中,C5aR1的表達(dá)與腫瘤體積、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和臨床分期有關(guān)[34],C5aR1高表達(dá)的乳腺癌患者的生存率明顯低于C5aR1低表達(dá)患者[34]。C5aR1水平也與胃,卵巢或尿路上皮細(xì)胞癌患者的預(yù)后相關(guān)[35]。因此,C5a/C5aR1被認(rèn)為是判斷腫瘤患者臨床診斷的潛在生物標(biāo)志物[36]。

3.2C5a和C5aR抑制劑在腫瘤治療中的應(yīng)用補(bǔ)體C5a和C5aR激活可以誘導(dǎo)慢性炎癥、免疫抑制微環(huán)境、血管生成和癌癥相關(guān)的信號(hào)通路,靶向C5a和C5aR正在成為腫瘤免疫治療中的研究熱點(diǎn)。目前已經(jīng)研發(fā)出多種C5a和C5aR的抑制劑,然而只有一種名為eculizumab的抑制劑被批準(zhǔn)用于人類臨床治療[37]。Eculizumab是一種人源化的針對(duì)C5的單克隆抗體,通過抑制末端補(bǔ)體級(jí)聯(lián)的形成和C5轉(zhuǎn)化酶阻止C5活化。Eculizumab目前用于治療陣發(fā)性夜間血紅蛋白尿和非典型溶血性尿毒癥綜合征,也可用于靶向腫瘤微環(huán)境內(nèi)C5a的形成。環(huán)狀六肽PMX53是一種靶向C5aR1的小分子抑制劑,目前在多種小鼠腫瘤模型中已經(jīng)顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤效果。在B16-F10黑素瘤模型中,用PMX53阻斷C5aR1能夠抑制黑色素瘤的生長(zhǎng)[38]。此外,用PMX53治療也可以減少小鼠胰腺內(nèi)分泌腫瘤模型中的腫瘤轉(zhuǎn)移[39]。另一種藥物AON-D21可以競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合C5a阻斷C5a/C5aR軸,使用AON-D21治療后,腫瘤組織中CD8+T細(xì)胞增加,而MDSCs的數(shù)量明顯下降[3]。此外,在小鼠肺癌模型中,聯(lián)合抑制C5a和PD-1具有協(xié)同抗腫瘤作用,能夠抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移并延長(zhǎng)小鼠的生存期[40]。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

C5a/C5aR在腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移過程中都起到了非常重要的作用,C5a/C5aR不僅能夠促進(jìn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成,而且還參與腫瘤的血管生成,甚至激活腫瘤細(xì)胞內(nèi)的致瘤信號(hào)通路。目前靶向C5a/C5aR各種新藥不斷推出,單獨(dú)或聯(lián)合其他免疫療法治療腫瘤的各項(xiàng)研究逐漸成為熱點(diǎn),取得了非常多的成果。補(bǔ)體受體C5aR是腫瘤免疫治療中的一類新的免疫檢查點(diǎn)受體。總體來說,靶向C5a/C5aR治療腫瘤的潛力巨大,但具體作用機(jī)制以及安全性還需要進(jìn)一步深入探討和研究。