免疫檢查點(diǎn)CD276蛋白參與腫瘤發(fā)生發(fā)展作用機(jī)制的研究進(jìn)展

陳忠婕，黃嘉如，胡 清，趙珍琴，陳俏俏，孫浚源，賈 靜

杭州醫(yī)學(xué)院 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院、生物工程學(xué)院，浙江 杭州 310053

免疫檢查點(diǎn)CD276分子,B7同源體3, 屬于B7家族成員蛋白。人CD276基因是從樹突狀細(xì)胞的cDNA文庫(kù)克隆出來(lái),基因座位于15號(hào)染色體長(zhǎng)臂,蛋白由534個(gè)氨基酸殘基組成,分子量大約57 ku。CD276蛋白表達(dá)過程中可由可變剪切產(chǎn)生多種蛋白亞型,其中最常見的是亞型2IgB7-H3與4IgB7-H3。2個(gè)亞型的DNA長(zhǎng)度、蛋白結(jié)構(gòu)及功能各不相同,4IgB7-H3是人類腫瘤細(xì)胞內(nèi)的主要亞型。2IgB7-H3具有膜結(jié)合型和可溶型2種存在形式,而4IgB7-H3僅有膜結(jié)合型。

CD276蛋白在多種腫瘤中表達(dá)上調(diào),其較高的表達(dá)水平與患者預(yù)后不良密切相關(guān)。作為免疫檢查點(diǎn)分子,CD276與腫瘤的免疫逃逸密切相關(guān),是腫瘤免疫治療研究的熱點(diǎn)靶標(biāo),此外,CD276分子還參與調(diào)控腫瘤干細(xì)胞形成、腫瘤血管生成、腫瘤微環(huán)境等生物學(xué)過程,促進(jìn)腫瘤發(fā)展。CD276的配體并不十分明確,至2019年才篩選到CD276非特異性的配體分子,有IL20RA、phospholipase A2 receptor 1(PLA2R1)、matrix remodeling associated 5(MXRA5)。對(duì)于CD276蛋白的研究,還有很多的未知領(lǐng)域,其參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的病理機(jī)制尚未闡述清楚,本綜述將介紹CD276在腫瘤發(fā)生發(fā)展的病理機(jī)制中的作用、調(diào)控機(jī)制及CAR-T(chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy)細(xì)胞療法等腫瘤免疫治療中的研究進(jìn)展。

1 CD276參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制

1.1 CD276與腫瘤免疫逃逸

腫瘤免疫逃逸是腫瘤的標(biāo)志特征之一。CD276蛋白在腫瘤細(xì)胞及腫瘤干細(xì)胞表面表達(dá)上調(diào),可通過多種方式幫助腫瘤逃避免疫細(xì)胞的監(jiān)視。作為腫瘤上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的免疫檢查點(diǎn),CD276可作用于雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶標(biāo)(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號(hào)通路,抑制γ-干擾素(interferon gamma,IFN-γ)表達(dá)[1],下調(diào)CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞的抗腫瘤活性[2]。CD276還可作用于腫瘤內(nèi)部抑制性的髓系免疫細(xì)胞,通過抑制凋亡通路,增加腫瘤內(nèi)髓源性抑制細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞等未成熟髓系細(xì)胞的數(shù)目,促進(jìn)腫瘤組織內(nèi)CCL2的表達(dá)與M2型巨噬細(xì)胞極化;并通過CCL2-CCR2-M2巨噬細(xì)胞途徑發(fā)揮免疫抑制的作用[3]。CD276還可能與其他抑制性的免疫檢查點(diǎn)程序性死亡受體(programmed cell death protein 1, PD-1)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte antigen-4, CTLA4)等協(xié)同發(fā)揮免疫抑制作用。在預(yù)后較差的高風(fēng)險(xiǎn)腫瘤患者體內(nèi),CD276、PD-1、CTLA4等免疫抑制作用的檢查點(diǎn)分子表達(dá)往往上調(diào)。聯(lián)合靶向CD276和 PD-1抗體藥物治療的臨床研究(NCT02475213)顯示聯(lián)合靶向免疫檢查點(diǎn)分子是有效的腫瘤免疫治療方法[4]。

1.2 CD276在腫瘤進(jìn)展中的作用

除了免疫逃逸,CD276在腫瘤進(jìn)展中還參與免疫逃逸無(wú)關(guān)的其他重要環(huán)節(jié),與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移、能量代謝、血管新生、腫瘤細(xì)胞耐藥、外泌體分泌等生物學(xué)行為密切相關(guān)。闡述清楚CD276參與腫瘤進(jìn)展的多種生物學(xué)功能與病理機(jī)制,開發(fā)同時(shí)從不同的病理機(jī)制靶向CD276的藥物, 有助于改善療效及預(yù)后。

1.2.1 CD276與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移: CD276與多種腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)[5-6]。CD276參與多個(gè)腫瘤相關(guān)信號(hào)通路,其下游蛋白質(zhì)或激酶,是腫瘤的EMT和轉(zhuǎn)移的重要蛋白質(zhì),從而促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲。CD276可上調(diào)神經(jīng)鈣黏附蛋白(N-cadherin)和波形蛋白(vimentin)的表達(dá)促進(jìn)EMT,這一調(diào)控機(jī)制經(jīng)由活化Raf/MEK/ERK信號(hào)通路[7]。CD276還可上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)MMP9、MMP2的表達(dá),降解細(xì)胞外基質(zhì),破壞腫瘤細(xì)胞侵襲的組織學(xué)屏障,誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)重塑,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。CD276對(duì)MMP9的表達(dá)調(diào)控通過活化酪氨酸蛋白激酶JAK2/信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化子3(tyrosine-protein kinase JAK2,JAK2)/(signal transducer and activator of transcription3,STAT3)信號(hào)通路;CD276還通過活化磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B,PI3K/AKT)信號(hào)通路,促進(jìn)MMP2蛋白表達(dá)[6]。

CD276還可抑制E鈣黏附蛋白(E-cadherin)表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的EMT,CD276通過活化JAK2/STAT3信號(hào)通路,上調(diào)E-cadherin抑制性的鋅指轉(zhuǎn)錄因子Slug表達(dá)。

CD276還可與纖黏蛋白形成復(fù)合體,活化下游PI3K、P38等激酶,促進(jìn)腫瘤EMT。

1.2.2 CD276與腫瘤血管新生: CD276參與腫瘤血管新生的病理機(jī)制。鱗狀細(xì)胞癌患者基于血管新生基因圖譜進(jìn)行分子分型,CD276 mRNA表達(dá)水平在血管新生亞型中明顯上調(diào)[8]。腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞中,CD276的表達(dá)水平明顯上調(diào);CD276可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)表達(dá)與分泌[9],直接促進(jìn)腫瘤血管新生。CD276對(duì)VEGF的調(diào)控經(jīng)由活化NF-κB信號(hào)通路。富集表達(dá)的CD276蛋白還可放大腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的促腫瘤血管新生功能[10],間接促進(jìn)腫瘤血管新生。

CD276蛋白在病理性血管新生中高表達(dá),而在生理性血管發(fā)生中無(wú)明顯變化,開發(fā)靶向CD276的腫瘤治療藥物,可靶向腫瘤細(xì)胞與腫瘤血管,多途徑抑制腫瘤?？笴D276抗體治療可顯著改善腫瘤血管失調(diào)、增強(qiáng)化學(xué)治療(簡(jiǎn)稱化療)和PD-1免疫治療效果[11]。

1.2.3 CD276與腫瘤能量代謝:腫瘤細(xì)胞內(nèi)代謝紊亂。CD276可從多個(gè)方面參與調(diào)控腫瘤能量代謝。CD276可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的無(wú)氧糖酵解,CD276可上調(diào)并穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia inducible factor 1 subunit alpha,HIF1α)蛋白,調(diào)控HIF1α信號(hào)通路下游蛋白乳酸脫氫酶A(recombinant lactate dehydrogenase A,LDHA)、磷酸肌醇依賴性激酶-1(recombinant phosphoinositide dependent protein kinase 1,PDPK1)、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)等糖酵解途徑的關(guān)鍵酶,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的無(wú)氧糖酵解。CD276還可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解,CD276通過上調(diào)己糖激酶2(promoting hexokinase 2, HK2)、M2 型丙酮酸激酶(pyruvate kinase M2,PKM2)等糖酵解酶的表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的葡萄糖消耗和乳酸產(chǎn)量,增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的有氧糖酵解;CD276還可通過活化STAT3信號(hào)通路,促進(jìn)PKM2蛋白磷酸化,提高腫瘤細(xì)胞乳酸生成[11]。CD276還可與糖酵解酶烯醇化酶-1(enolase 1,ENO1)直接相互作用,上調(diào)LDHA的表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞ATP的產(chǎn)生及乳酸累積。

除了能量代謝,CD276還參與調(diào)控其他代謝途徑。CD276也參與脂類代謝途徑。CD276蛋白可活化脂肪前體細(xì)胞的糖酵解和線粒體活性[12];通過影響甾醇反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1/脂肪酸合成酶(sterol response element-binding protein 1/fatty acid synthase,SREBP-1/FASN)信號(hào)通路,調(diào)控腫瘤細(xì)胞內(nèi)的脂代謝途徑。頭頸鱗癌患者的鐵死亡基因圖譜分型結(jié)果顯示,CD276與細(xì)胞鐵死亡途徑密切相關(guān)[13]。

1.2.4 CD276與腫瘤化療耐藥: 腫瘤細(xì)胞CD276表達(dá)上調(diào)從多種途徑與通路介導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞的化療耐藥[14]。CD276可促進(jìn)宮頸癌干細(xì)胞的自我更新,介導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞的順鉑耐藥[15]。CD276可上調(diào)B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)表達(dá),抑制腫瘤細(xì)胞凋亡,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞化療耐藥;CD276還可促進(jìn)sirtuin1蛋白表達(dá),抑制腫瘤細(xì)胞衰老,幫助腫瘤細(xì)胞抵抗化療藥物。CD276對(duì)Bcl-2、sirtuin1的表達(dá)調(diào)控均通過活化PI3K/AKT信號(hào)通路。CD276可上調(diào)p38 MAPK激酶磷酸化水平及活性,增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的化療耐藥能力,CD276通過下調(diào)雙特異性MAP激酶磷酸酶 DUSP10的表達(dá)水平,抑制其對(duì)p38 MAPK激酶的去磷酸化作用,調(diào)控腫瘤細(xì)胞的化療耐藥。

1.2.5 CD276參與腫瘤進(jìn)展的其他方式: CD276與腫瘤干性相關(guān)。腫瘤干性基因與CD276共表達(dá),CD276表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞的免疫逃逸和化療耐藥。腫瘤干細(xì)胞通過TGF-β、Hedgehog等腫瘤干性相關(guān)的信號(hào)通路上調(diào)CD276的表達(dá)水平,促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[16]。靶向CD276的藥物可對(duì)腫瘤干細(xì)胞進(jìn)行有效清除[17]。

CD276與腫瘤微環(huán)境內(nèi)免疫細(xì)胞的招募和功能相關(guān)。還可調(diào)控腫瘤細(xì)胞的外泌體分泌。CD276還可用于腫瘤診斷與分型[18]。

2 CD276的調(diào)控機(jī)制

2.1 非編碼RNA調(diào)控CD276表達(dá)水平

非編碼RNA對(duì)CD276表達(dá)調(diào)控較為重要。已知若干個(gè)可調(diào)控CD276表達(dá)的非編碼RNA。miR-29c是CD276重要的上游調(diào)控非編碼RNA,多種腫瘤內(nèi)均發(fā)現(xiàn)miR-29c可下調(diào)CD276表達(dá),抑制腫瘤進(jìn)展。在腫瘤內(nèi),CD276、miR-29c-3p、與原癌基因Myc可形成反饋環(huán)路影響CD276功能。高水平表達(dá)的CD276可增強(qiáng)Myc磷酸化水平,從而抑制miR-29c-3p表達(dá),消除miR-29c-3p對(duì)CD276的抑制作用。

2.2 CD276的其他調(diào)控方式

CD276也受轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。p38 MAPK-eIF4E信號(hào)通路是啟動(dòng)CD276轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵,SUPT20H(SP20H)與eIF4E分別是CD276在腫瘤中表達(dá)的重要調(diào)控因子[19],抑制SP20H可活化p38 MAPK-eIF4E信號(hào)通路,促進(jìn)CD276表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子NF-κB亞基p65蛋白與含溴域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4),均可在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控CD276 mRNA的表達(dá)。

CD276蛋白也受到翻譯后修飾水平的調(diào)控。甲基化、糖基化等各種修飾方式均可調(diào)控CD276的表達(dá)與功能。巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶(fucosyltransferase 8,FUT8)可介導(dǎo)CD276蛋白的異常N-糖基化維持其高表達(dá),抑制三陰乳腺癌內(nèi)的免疫反應(yīng)。

CD276蛋白的胞內(nèi)定位也可受到調(diào)控。Nutlin-3刺激下,CD276可與MDM2蛋白直接結(jié)合,且Nutlin-3可以p53依賴的方式誘導(dǎo)CD276在細(xì)胞膜表面表達(dá)。

3 CD276腫瘤治療中的作用

CD276諸多特點(diǎn)使其成為腫瘤治療研究的前沿靶點(diǎn)。以CD276為靶點(diǎn)的免疫治療藥物包括單抗、雙特異抗體、小分子抗體、抗體偶聯(lián)藥物(antibody-drug conjugate,ADC)、嵌合抗原受體T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T)等。

若干靶向CD276抗體類藥物已陸續(xù)進(jìn)入臨床試驗(yàn),表現(xiàn)出良好的療效及有限的毒副作用。ADC藥物可經(jīng)由偶聯(lián)的CD276抗體將藥物靶向遞送到CD276高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡。靶向CD276的ADC藥物DS-7300在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的療效,已啟動(dòng)Ⅱ期臨床試驗(yàn),評(píng)估對(duì)廣泛性小細(xì)胞肺癌患者的療效和安全性。CD276單抗藥物131I-omburtamab,對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤患者的分割放療Ⅰ期臨床研究顯示,該方法安全、有效[20]。

以CD276為靶點(diǎn)的CAR-T細(xì)胞療法也應(yīng)用于多種腫瘤的臨床研究或臨床前研究。CD276 CAR-T治療彌漫性固有橋腦膠質(zhì)瘤的Ⅰ期臨床研究(NCT04185038)顯示部分患者的臨床與影像學(xué)癥狀持續(xù)改善,顱內(nèi)反復(fù)注射CAR-T給藥可誘導(dǎo)局部免疫活化[21]。急性髓系白血病的體外共培養(yǎng)模型與小鼠異種移植模型中,CD276 CAR-T治療均表現(xiàn)出有效的抗原依賴性毒性,副作用在可接受范圍內(nèi)[22]。非典型畸胎瘤/橫紋肌瘤、腦膠質(zhì)瘤、基底細(xì)胞瘤、前列腺癌等多種實(shí)體瘤腫瘤細(xì)胞內(nèi),靶向CD276 CAR-T治療均表現(xiàn)出應(yīng)用前景。

串聯(lián)型CAR-T(tandem CAR-T, TanCAR-T)比單特異性的CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞溶解的能力更強(qiáng)。同時(shí)靶向CD70與CD276的雙特異性CAR-T,可有效控制肺癌和黑色素瘤異種移植動(dòng)物模型的腫瘤生長(zhǎng),提高受治療動(dòng)物的總體存活率。

靶向CD276的CAR-NK細(xì)胞療法也可抑制腫瘤生長(zhǎng)。缺失抑制性受體NKG2A的CD276-CAR NK-92細(xì)胞,可在體外靶向CD276,有效殺傷黑色素瘤和急性髓系白血病細(xì)胞,且不受免疫抑制因素影響[23-24]。

4 問題與展望

CD276在腫瘤的病理機(jī)制中,參與了腫瘤的免疫逃逸、腫瘤轉(zhuǎn)移、血管生成、能量代謝等多個(gè)生物學(xué)過程,腫瘤組織中CD276的蛋白表達(dá)水平與腫瘤耐藥和腫瘤預(yù)后密切相關(guān)。采用CD276為靶點(diǎn)的治療策略在針對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的治療研究中都體現(xiàn)了良好的效果與安全性。然而CD276在腫瘤病理機(jī)制中的功能尚有很多問題亟需闡明,CD276的功能研究文獻(xiàn)也報(bào)道了很多不一致甚至相反的結(jié)果,其特異性的配體目前尚未有結(jié)論。還需要開展大量的工作,探索CD276在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的具體作用機(jī)制。隨著對(duì)CD276參與腫瘤發(fā)展病理機(jī)制的研究逐漸深入,靶向CD276的治療藥物與方法將逐步得到改進(jìn),并有極大的希望最終應(yīng)用于臨床。