Siglec-15抗體在非小細(xì)胞肺癌中的調(diào)控機(jī)制研究

李延康賀鋼楓

(包頭市中心醫(yī)院(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)包頭臨床醫(yī)學(xué)院)心胸外科,內(nèi)蒙古 包頭 014000)

2020年全球統(tǒng)計(jì)新發(fā)肺癌患者近220萬(wàn)例,死亡人數(shù)占比達(dá)18%。肺癌被認(rèn)為是危害人類健康的主要惡性腫瘤之一[1]。手術(shù)行肺段、肺葉乃至全肺切除是IA期至IIIA期可耐受手術(shù)患者的第一選擇。而針對(duì)無(wú)法耐受手術(shù)的患者或臨床分期在IIIB期至IV期的患者,如果同時(shí)具備表皮因子生長(zhǎng)受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)、細(xì)胞間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)換因子(cellular-mesenchymal epithelial transition factor, c-Met)或Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物(kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog, KRAS)等基因位點(diǎn)的陽(yáng)性突變,可以根據(jù)突變結(jié)果選擇針對(duì)性靶向治療藥物[2-3]。但靶向治療藥物的獲益群體僅限于非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)驅(qū)動(dòng)基因突變且有對(duì)應(yīng)藥 物的患者,對(duì)于沒有驅(qū)動(dòng)基因獲益的NSCLC患者群體和小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)患者群體而言,免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors, ICIs)是除去傳統(tǒng)放療、化療治療外,又一可選治療策略(圖1)。腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment, TME)中的程序性死亡受體-1(programmed cell death 1, PD-1)和程序性死亡受體-配體1(programmed cell death-ligand 1, PD-L1)分子過度表達(dá)是部分實(shí)體腫瘤患者的主要免疫逃逸機(jī)制,抗體阻斷PD-1/PD-L1的相互作用可以使受損的免疫功能恢復(fù)正常,且不會(huì)產(chǎn)生其他過多的副作用。部分PD-1/PD-L1已經(jīng)獲批用于NSCLC和SCLC的一線使用[4-6],是目前ICIs治療NSCLC的主要策略。但需要引起注意的是,多中心、多樣本的統(tǒng)計(jì)回顧表明,PD-1/PD-L1在NSCLC中的獲益占比僅約為20%[7]。針對(duì)PD-1/PD-L1無(wú)應(yīng)答或已產(chǎn)生耐藥性的現(xiàn)狀,后續(xù)抗腫瘤治療策略如何選擇陷入困境之中,目前已有眾多相關(guān)試驗(yàn)開展,以尋求抗腫瘤治療新方向。本文將就唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素 -15(sialic acid-binding immunoglobulin-like lectin, Siglec-15)以及其相關(guān)抗體在小鼠與人源NSCLC中的調(diào)控機(jī)制和臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Siglec-15的生物學(xué)特征

Siglec家族是一類免疫球蛋白樣凝集素,其成員多含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM),通過識(shí)別含有唾液酸(sialic acid, SA)的糖鏈結(jié)構(gòu),介導(dǎo)抑制性受體信號(hào),并在人類癌細(xì)胞和腫瘤浸潤(rùn)髓系細(xì)胞中廣泛表達(dá),在免疫調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)平衡方面起著重要作用。Siglec家族總體分為兩類,一類是序列可變的,如Siglec-7、Siglec-9;另一類是序列不可變的,如Siglec-15[8]。Siglec家族作為I型跨膜蛋白,其胞外由兩種免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成,分別為數(shù)個(gè)2型免疫球蛋白恒定區(qū)(immunoglobulin cinstant 2, IgC2)和1個(gè)免疫球蛋白可變區(qū)(immunoglobulin variable, IgV),其間由跨膜結(jié)構(gòu)域連接[9]。Siglec-15作為Siglecs家族的成員是非常獨(dú)特的,僅包含1個(gè)IgC2和1個(gè)IgV;而且其胞質(zhì)內(nèi)并沒有ITIM,在免疫細(xì)胞及組織中普遍缺失,僅選擇性在髓系細(xì)胞和破骨細(xì)胞中表達(dá)[10]。研究指出,當(dāng)Siglec-15發(fā)揮免疫作用時(shí),其跨膜區(qū)賴氨酸274位點(diǎn)可以與DNAX激活蛋白-12(DNAX activation protein-12, DAP-12)結(jié)合;而DAP-12自身?yè)碛幸粋€(gè)ITIM,可以募集酪氨酸激酶并使其磷酸化,進(jìn)而向下游傳遞信號(hào)[11]。研究表明,Siglec-15的IgV結(jié)構(gòu)域中含保守的精氨酸(R143)基序,在與SA結(jié)合的過程中起到關(guān)鍵性作用[12],其可以作為巨噬細(xì)胞受體,識(shí)別在腫瘤中廣泛表達(dá)的SATn抗原。而SA作為一種人體上表達(dá)的糖類,可以用來(lái)區(qū)分自體和非自體,同時(shí)介導(dǎo)細(xì)胞與病原體之間的相互作用[13]。另有研究表示,一些病原體包括惡性腫瘤細(xì)胞,可以通過抑制Siglec家族來(lái)抑制自體免疫反應(yīng),延長(zhǎng)自身的存活周期[14]。

2 Siglec-15參與免疫調(diào)節(jié)

Siglec家族成員作為抑制性受體在多種淋巴和髓系來(lái)源的免疫細(xì)胞上表達(dá),通過在抗原呈遞細(xì)胞上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明,Siglec-15的表達(dá)抑制了小鼠T細(xì)胞的增殖,同時(shí)削弱了細(xì)胞因子的分泌以及殺傷力[15],而這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,Siglec-15可能通過某種機(jī)制尚不完全明確的受體,達(dá)到抑制小鼠T細(xì)胞,進(jìn)而可能影響人類的T細(xì)胞的工作(圖1)。由此進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),建立實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)小鼠模型,驗(yàn)證Siglec-15對(duì)T細(xì)胞的體內(nèi)作用。與對(duì)照組相比,Siglec-15基因敲除(knock out, KO)小鼠和注射Siglec-15胞外區(qū)融合蛋白的小鼠中,EAE程度加重明顯,T細(xì)胞反映顯著增強(qiáng)。在另一方面,與PD-L1 KO小鼠表達(dá)類似的是:Siglec-15 KO小鼠在雞卵白蛋白多肽刺激下,在血液中表現(xiàn)出比野生型(wild type, WT)小鼠更多的I型T特異性識(shí)別雞卵白蛋白(ovalbumin T-I, OT-I)細(xì)胞增殖。探究其作用機(jī)制,白介素-10(interleukin-10, IL-10)在其中可能起到關(guān)鍵的作用,因?yàn)镾iglec15 KO小鼠的血清IL-10水平低于WT小鼠,而IL-10單抗消除了WT小鼠和Siglec-15 KO小鼠在OT-I型T細(xì)胞增殖方面的差異[16](圖1)。分析細(xì)胞增殖以及利用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡的實(shí)驗(yàn)可證實(shí)Siglec-15通過調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)抑制T細(xì)胞作用[17]。另有研究指出,Siglec-15的抗體可由核因子κB受體活化因子配體和巨噬細(xì)胞集落刺激因子共同誘導(dǎo)的多核破骨細(xì)胞生成[18]。因腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)中的TNF-α和TNF-β可由多種上皮細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、干細(xì)胞釋放,有理由推測(cè)Siglec-15上調(diào)巨噬細(xì)胞表達(dá)可能是自然免疫以及獲得性免疫的負(fù)反饋調(diào)節(jié)途徑。值得一提的是,一些病原體,例如乙型鏈球菌,甚至已經(jīng)衍生出相關(guān)的蛋白質(zhì),與髓系細(xì)胞上的抑制性Siglec家族成員結(jié)合,從而逃避免疫介導(dǎo)的殺傷[19]。

3 Siglec-15參與腫瘤相關(guān)表達(dá)

不可手術(shù)的NSCLC的治療策略一直是困擾臨床醫(yī)生抉擇的難題。不同病理類型的NSCLC、不同患者的自身個(gè)體差異等諸多因素,使得腫瘤治療策略的個(gè)體化制定尤為重要。盡管PD-1/PD-L1為主要代表的免疫治療在全世界范圍內(nèi)取得了優(yōu)良的治療效果,但并不是所有患者都具備PD-1/PD-L1陽(yáng)性獲益,而且免疫治療后期的耐藥現(xiàn)象也不可避免[20]。在一項(xiàng)入組291例患者的胰腺導(dǎo)管腺癌的隊(duì)列研究中表明,Siglec-15和PD-L1的單獨(dú)陽(yáng)性表達(dá)率分別為18.6%和30.3%,Siglec15和PD-L1共同陽(yáng)性表達(dá)率為6.1%,而PD-L1陰性表達(dá)同時(shí)Siglec-15陽(yáng)性表達(dá)率則為18%[21]。Siglec-15作為近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的腫瘤免疫逃逸途徑,有研究指出,PD-L1的主要誘導(dǎo)劑干擾素-γ(interferon-γ, IFNγ)顯著抑制了巨噬細(xì)胞中Siglec-15的表達(dá),使得Siglec-15與PD-L1的表達(dá)互斥[22](圖1)。換而言之,Siglec-15會(huì)出現(xiàn)與PD-L1互補(bǔ)的表達(dá)譜,使其可能成為解決免疫抑制的新靶點(diǎn)。與各自正常組織相比,Siglec-15mRNA在肺癌、結(jié)腸癌以及腎癌等多種腫瘤中表達(dá)顯著上調(diào),通過定量免疫熒光對(duì)200余例NSCLC標(biāo)本進(jìn)行免疫組化分析的進(jìn)一步細(xì)化研究表明,共有25.7%的樣本表達(dá)Siglec-15蛋白[15]。而一項(xiàng)多中心的針對(duì)超過600余例NSCLC標(biāo)本的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),與KRAS突變相比,EGFR突變的腫瘤中Siglec-15表達(dá)更高,且與其它病理學(xué)特征無(wú)關(guān)[23]。具體到NSCLC中不同的病理分型而言,腺癌中的Siglec-15表達(dá)量顯著高于鱗癌,而鱗癌中的PD-L1表達(dá)量卻又高于腺癌[24]。不同病理類型腫瘤中TME的免疫逃逸機(jī)制高度不同,其中TME由腫瘤細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血管細(xì)胞、腫瘤浸潤(rùn)性淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocytes, TILs)等組成。而TILs含有不同的細(xì)胞亞群,并在TME中發(fā)揮不同的作用,擁有正向免疫調(diào)節(jié)的細(xì)胞中則包含樹突細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell, NK)和CD8+T細(xì)胞(cluster of differentiation 8 positive cell, CD8+T)等。這類細(xì)胞可以識(shí)別腫瘤細(xì)胞,并達(dá)到殺傷和清理的目的。Hao等[24]實(shí)驗(yàn)證明了Siglec-15在肺腺癌的表達(dá)與TILs中CD8+T細(xì)胞的密度呈正相關(guān),但值得注意的是,Siglec-15表達(dá)含量多寡并不能用來(lái)判斷NSCLC預(yù)后,與TME中的TILs關(guān)系也尚不完全明了(圖1)。與人患腫瘤相對(duì)的是,常見的小鼠肺癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤的模型中,均未檢測(cè)到Siglec-15 mRNA的表達(dá)。但在含有豐富的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage, TAM)浸潤(rùn)的B16-粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(B16-granulocyte macrophagecolony stimulating factor, B16-GMCSF)模型(PD-1不敏感)中,可以檢測(cè)到Siglec-15mRNA的表達(dá)[25]。Siglec-15 KO小鼠在移植了B16-GMCSF后,利用質(zhì)譜流式細(xì)胞儀分析提示TILs中CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞和部分髓系細(xì)胞顯著增加,而TAM減少;對(duì)比WT小鼠,KO小鼠的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)速度減緩,其生存時(shí)間延長(zhǎng)。上述相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,巨噬細(xì)胞以及Siglec-15在腫瘤免疫中具有重要的抑制作用。雖然在功能上與PD-1/PDL1相似,但Siglec-15介導(dǎo)的免疫抑制機(jī)制卻是與PD-1/PD-L1途徑不同,這兩條途徑代表了各自獨(dú)立的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制,因此,阻斷Siglec-15通路可以為PD-1/PD-L1途徑失敗的患者提供一個(gè)新的免疫治療方向。

圖1 Siglec-15對(duì)非小細(xì)胞肺癌的調(diào)控作用Figure 1 Regulatory effect of Siglec-15 in non-small cell lung cancer

4 Siglec-15作為免疫抑制分子的意義

Siglec-15通路的發(fā)現(xiàn)在部分程度上解釋了現(xiàn)階段免疫治療的困境:為什么PD-1/PD-L1治療只對(duì)約20%NSCLC患者有效。這些研究從側(cè)面證實(shí)PD-1/PD-L1是腫瘤免疫逃逸機(jī)制之一,而并非唯一通路。對(duì)于PD-1/PD-L1治療失敗或無(wú)應(yīng)答的患者而言,抗Siglec-15可以作為一個(gè)新的治療靶點(diǎn):作為單藥應(yīng)用在臨床抗實(shí)體腫瘤當(dāng)中,亦或是尋求與PD-1/PD-L1聯(lián)合使用,尋求雙單抗聯(lián)用的協(xié)同效應(yīng)。Siglec-15在體內(nèi)的高表達(dá)提示在部分患者的TME中,Siglec-15免疫抑制通路發(fā)揮主要作用[16]。因?yàn)槠渑cPD-1/PD-L1天然的表達(dá)互斥,意味著此時(shí)PD-1/PD-L1通路并不是免疫抑制的主要因素,進(jìn)而可以用Siglec-15的表達(dá)作為生物標(biāo)記物,來(lái)預(yù)估PD-1/PD-L1的治療效果。繼PD-1/PD-L1信號(hào)通路獲得成功之后,針對(duì)Siglec-15通路的發(fā)現(xiàn)及目前臨床應(yīng)用反饋而言,腫瘤免疫逃逸的潛在機(jī)制值得更深入的研究。利用免疫組化定量分析為進(jìn)一步研究TME提供工具基礎(chǔ),積極尋找TME免疫調(diào)控的新方向,用以指導(dǎo)NSCLC的精準(zhǔn)免疫治療。

5 Siglec-15抗體治療NSCLC的探索

基于對(duì)Siglec-15的通路特征和表達(dá)模式的臨床前研究,一款靶向Siglec-15的單克隆抗體NC318被投入到I/II期臨床試驗(yàn)(NCT03665285)當(dāng)中。NC318通過B淋巴骨髓細(xì)胞雜交瘤制備,可以與人/鼠的Siglec-15特異性結(jié)合。此單抗可以在體外環(huán)境下與Siglec-15結(jié)合并破壞TAM介導(dǎo)的活動(dòng),例如促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與轉(zhuǎn)移、抑制T細(xì)胞作用以及刺激腫瘤血管生成,進(jìn)而直接影響疾病的進(jìn)展[26]。對(duì)于人實(shí)體腫瘤而言,它可以阻斷Siglec-15信號(hào)通路,使免疫環(huán)境正常化,恢復(fù)免疫系統(tǒng)對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞的殺傷能力[26]。在非隨機(jī)、開放標(biāo)簽、多中心的I/II期臨床試驗(yàn)中,主要以NSCLC、乳腺癌、卵巢癌、結(jié)直腸癌以及黑色素瘤患者為入組對(duì)象,而針對(duì)于PD-1耐藥的NSCLC患者群體,則單獨(dú)分組治療觀察。根據(jù)公布的前期給藥方式及劑量顯示[27],NC318采用靜脈注射的方式應(yīng)用給所有入組的晚期實(shí)體腫瘤的患者,劑量為8～1600 mg,每周2次(quaque 2 weekly, q2w)。值得注意的是,所有入組患者均未檢測(cè)體內(nèi)PD-1或Siglec-15的表達(dá)水平,而所有入組的NSCLC患者均曾接受過PD-1/PD-L1的單藥或聯(lián)合治療。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在NSCLC患者群體中應(yīng)用NC318后,有1例患者完全緩解,1例患者部分緩解、3例患者疾病穩(wěn)定、7例對(duì)PD-1/PD-L1治療無(wú)效的受試者中,有5例觀察到單藥的抗腫瘤活性;統(tǒng)計(jì)分析其客觀緩解率(objective response rate, ORR)為29%,疾病控制率為71%。在藥物毒副作用方面,NC318在多種劑量水平中表現(xiàn)出了良好的耐受性,沒有涉及劑量限制性毒性的相關(guān)問題。常見的治療不良事件包括了腹瀉、淀粉酶升高、脂肪酶升高和瘙癢等;而免疫相關(guān)不良事件包括了葡萄膜炎、肺炎和白癜風(fēng)等。在第2階段臨床試驗(yàn)中,調(diào)整NC318的應(yīng)用劑量為400 mg,q2w。2021年8月,對(duì)NC318 II期臨床試驗(yàn)做出調(diào)整,更改治療方案為800 mg,q1w。目前臨床患者招募仍在進(jìn)行中,更多的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果有待進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析。

2022年,美國(guó)癌癥研究協(xié)會(huì)年會(huì)上報(bào)告了有關(guān)Siglec-15抗體的最新研究,表明另一款Siglec-15的單克隆抗體BSI-060T在體外及小鼠實(shí)驗(yàn)中獲得了良好的數(shù)據(jù),作為一款全人源的單克隆抗體,BSI-060T與NC-318相比其在親和力、生物活性和半衰期方面具有良好的數(shù)據(jù)回報(bào)[27]。臨床前研究指出,BSI-060T與Siglec-15結(jié)合,在體外阻斷了Siglec-15與其受體之間的相互作用;在體外T細(xì)胞反應(yīng)測(cè)定中,BSI-060T可減輕Siglec-15介導(dǎo)的CD8+T細(xì)胞的增殖抑制和IFNγ的釋放;在人源化Siglec-15小鼠腫瘤模型中,BSI-060T表現(xiàn)出對(duì)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的顯著抑制作用且耐受性良好;在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的研究中,BSI-060T展現(xiàn)出良好的藥代動(dòng)力學(xué)[27]。目前BSI-060T正在申請(qǐng)開始I期臨床試驗(yàn),更多的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果仍需進(jìn)一步回報(bào)。期待Siglec-15抗體在NSCLC治療中獲得突破性進(jìn)展。

6 Siglec-15抗體治療NSCLC的展望

確定哪些患者可以從Siglec-15單抗的治療中獲益最大,是目前臨床相關(guān)研究中爭(zhēng)論最多的一環(huán)。結(jié)合沒有采用任何生物標(biāo)志物檢測(cè)的NC318 I期臨床試驗(yàn)結(jié)果分析,在全部入組的實(shí)體瘤患者當(dāng)中,NSCLC的治療效果最為明顯[28],而具體的反應(yīng)機(jī)制尚未明確,初步分析可能與腫瘤內(nèi)部Siglec-15表達(dá)水平有關(guān)。在對(duì)NSCLC的Siglec-15檢測(cè)表明,有25%的樣本呈現(xiàn)Siglec-15陽(yáng)性表達(dá)[15],而這一數(shù)據(jù)又與NC318在NSCLC中的ORR相近,結(jié)合Siglec-15與PD-1/PD-L1相反的表達(dá)模式特性,確定哪些生物標(biāo)志物可以指導(dǎo)患者的治療選擇,以及預(yù)測(cè)Siglec-15單抗的療效,仍需更多的臨床數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析。Siglec-15作為具有與PD-1/PD-L1不同表達(dá)及功能的新一代腫瘤相關(guān)免疫抑制因子,可能在未來(lái)為NSCLC免疫治療提供新的選擇方向。進(jìn)一步深入研究Siglec-15抗體的作用機(jī)制,探討可能的治療策略,將有助于設(shè)計(jì)雙特異性抗體以及探索聯(lián)合治療方案,提高腫瘤患者的自身免疫力,完善對(duì)PD-1/PD-L1治療不敏感的腫瘤免疫治療。