蔣奎瑩 齊莉莉 康富標 閆聰藝 王 玲
(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院骨與軟組織腫瘤科,石家莊 050051)
Siglecs 家族分子可在人巨噬細胞、T 細胞、B 細胞、樹突狀細胞(dendritic cell,DC)、自然殺傷(natural killer,NK)細胞等多種免疫細胞中特異性表達,參與免疫細胞活化、增殖及凋亡等多個重要的生理過程[1]。Siglecs 可通過識別腫瘤細胞表面的單糖唾液酸(Sialic acid,Sia)介導細胞間或病原體與細胞間相互作用,在免疫應答中發(fā)揮重要的調(diào)控作用,但由于腫瘤生長和增殖過程中細胞表面抗原Sia 易發(fā)生糖基化,Siglecs 與其結(jié)合后可傳遞抑制信號并調(diào)控免疫應答,進而影響腫瘤免疫微環(huán)境形成,促進腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸。此外,Sia-Siglec 結(jié)合后還可參與抗原提呈細胞對抗原的捕獲和提呈,影響抗原提呈細胞功能;同時腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)也促進腫瘤細胞異常分泌Sia,進而刺激浸潤免疫細胞Siglecs表達上調(diào)。Siglecs可通過誘導M2型巨噬細胞極化、改變T細胞分化方向和抑制NK 細胞殺傷活性促進腫瘤免疫逃逸。因此,腫瘤中Sia-Siglec 軸失調(diào)有助于傳遞免疫抑制信號,促進腫瘤免疫負性微環(huán)境形成,協(xié)助腫瘤細胞免疫逃逸[2]。此外,部分Siglecs分子還可傳遞激活信號,促進抗腫瘤免疫應答,增強宿主抗腫瘤功能。近年越來越多靶向Siglecs 及其配體的治療藥物已被相繼開發(fā)并進入臨床試驗,可能成為腫瘤免疫治療的新方向,本文就此進行綜述。
Siglecs 是一類Ⅰ型免疫球蛋白樣跨膜蛋白,由1 個胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和1 個胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成,胞內(nèi)部分為含有賴氨酸的短尾,胞外結(jié)構(gòu)域由1個與N端結(jié)合的Ig結(jié)構(gòu)域和不定數(shù)量的C2型結(jié)構(gòu)域組成[3]。
根據(jù)Siglecs 攜帶的基序可將其分為抑制性與激活性兩種類型[4]。抑制性Siglecs分子包括Siglec-3、Siglec-5、Siglec-7、Siglec-9 和Siglec-10,其胞內(nèi)區(qū)域攜帶ITIM(immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif)和ITIM 樣基序,并通過招募酪氨酸磷酸酶(SH2 domain-containing protein tyrosine phosphatase,SHP)如SHP-1和SHP-2,使其去磷酸化,傳導抑制性信號[5-6]。部分Siglecs 家族分子不含有ITIM 和ITIM樣基序,在跨膜區(qū)域攜帶1個帶正電荷的殘基,可與攜帶ITAM(immunoreceptor tyrosine-based activation motif)的DAP12 相互作用產(chǎn)生激活胞內(nèi)的信號,包括小鼠Siglec-H 及人類Siglec-4、Siglec-14、Siglec-15、Siglec-16[5,7]。
不同種類脊椎動物(如魚類、兩棲動物、鳥類、爬行動物和哺乳動物)體內(nèi)均可檢出Siglecs 分子表達,根據(jù)序列保守程度,Siglecs家族又可分為經(jīng)典的保守型Siglecs 分子和CD33 相關(guān)Siglecs 分子。保守型Siglecs 分子在4 億多年前就存在于古脊椎動物中,包括Siglec-1(CD169)、Siglec-2(CD22)、Siglec-4和Siglec-15,而CD33相關(guān)Siglecs分子由于基因中外顯子丟失和基因轉(zhuǎn)換等遺傳突變,形成了哺乳動物物種間分子差異[8]。因此對人和小鼠CD33 相關(guān)Siglecs 分子使用不同編號系統(tǒng),人類CD33 相關(guān)Siglecs 包括Siglec-3(CD33)、Siglec-5 至Siglec-12、Siglec-14 和Siglec-16。小鼠表達的CD33 相關(guān)Siglecs分子較少,包括Siglec-3、Siglec-E、Siglec-F、Siglec-G以及Siglec-H,其中Siglec-E與Siglec-9同源,Siglec-G與Siglec-10 同源,常用于代替其同源物研究其功能[5]。
腫瘤細胞與其所處的TME 是一個功能整體,相互影響,共同進化[9]。TME主要由腫瘤細胞、各種免疫細胞、腫瘤相關(guān)成纖維細胞以及附近的間質(zhì)細胞及各種細胞因子、趨化因子構(gòu)成[10]。其中,腫瘤浸潤免疫細胞作為TME 的主要組成,參與抗腫瘤免疫應答,影響TME 免疫穩(wěn)態(tài),調(diào)控腫瘤生長、轉(zhuǎn)移,促進腫瘤發(fā)展[11]。Siglecs家族中有很多分子表達于不同腫瘤細胞表面或TME 中的免疫細胞表面,參與TME 形成與調(diào)節(jié)[12]。Siglecs 在不同腫瘤免疫細胞類型顯示出不同的表達模式,如Siglec-1 通常在單核/巨噬細胞表面表達,Siglec-9 主要表達于腫瘤相關(guān)中性粒細胞、單核細胞和NK細胞表面;Siglec-7和Siglec-9 的氨基酸序列相似性高達98%,并主要在NK 細胞表達;TME 中Siglec-10 主要在B 細胞、腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor associated macrophages,TAMs)表達,Siglec-15也主要在TAMs表達[2]。
Siglecs家族成員在多種腫瘤中均具有異常表達現(xiàn)象,如Siglec-1 分子在惡性黑色素瘤、結(jié)直腸癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤的淋巴結(jié)巨噬細胞呈高表達[13-17]。Siglec-3 分子表達于急性髓系白血?。╝cute myelocytic leukemia,AML)細胞表面,而在正常造血干細胞不表達,因此Siglec-3 可作為AML 治療的靶點[18]。在其他髓系細胞疾病如骨髓增生異常綜合征的異常細胞表面、急性淋巴細胞白血病的B細胞和T細胞亞群中也可檢出Siglec-3表達[19-20]。
研究發(fā)現(xiàn),非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、結(jié)直腸癌、黑色素瘤患者腫瘤浸潤CD8+T 細胞表面均高表達Siglec-9 分子,Siglec-9 與其配體相互作用后可抑制CD8+T細胞的細胞毒性和細胞因子產(chǎn)生[21-22]。NSCLC 患者中,Siglec-9+T 細胞分泌細胞因子和趨化因子的能力顯著降低,導致患者生存率下降,阻斷Sia-Siglec-9 相互作用可增強腫瘤浸潤淋巴細胞活性,成為NSCLC 的治療靶點。此外,Siglec-9的基因多態(tài)性也與肺癌和結(jié)直腸癌發(fā)病風險呈正相關(guān)[21]。
Siglec-10、Siglec-15 等在乳腺癌、結(jié)直腸癌、膀胱癌等多種腫瘤中檢測到表達,通過不同方式在TME 中發(fā)揮作用。Siglec-10 是一種抑制性受體,在卵巢癌和乳腺癌患者TME 中的TAMs 表達,且其配體CD24 在腫瘤細胞的表達也上調(diào),通過與CD24 相互作用參與免疫調(diào)節(jié),抑制免疫應答,促進腫瘤進展[23]。LI等[24]通過整合來自TCGA 的腫瘤樣本和來自GTEx 數(shù)據(jù)庫的正常樣本鑒定了Siglec-15 mRNA表達特征,Siglec-15 mRNA 在多數(shù)癌癥類型中表達均上調(diào),如乳腺癌、膽管癌、食管癌、胰腺腺癌、皮膚黑色素瘤、胃腺癌、甲狀腺癌、子宮內(nèi)膜癌等。進一步研究發(fā)現(xiàn),TAMs 相關(guān)Siglec-15 可通過產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)抑制CD8+T 細胞反應,促進免疫抑制性TME 形成,從而促進腫瘤免疫逃逸[25]。此外,最近研究顯示Siglec-15 通過抑制DUSP1 介導的MAPK 途徑抑制促進骨肉瘤(osteosarcoma,OS)細胞惡性進展,Siglec-15高表達與OS 肺轉(zhuǎn)移有關(guān),并可預測OS 患者不良預后,表明Siglec-15 可能是OS 治療的新靶點[26]??傊?,越來越多的證據(jù)表明Siglecs 在腫瘤組織中廣泛存在,多數(shù)通過負向調(diào)節(jié)免疫應答促進形成免疫抑制微環(huán)境和腫瘤免疫逃逸。因此,鑒于不同Siglecs分子表達譜及作用機制不同,深入研究Siglecs 在不同細胞類型上表達的不同功能,闡明Siglecs 在各種腫瘤類型中的調(diào)節(jié)機制,將為更好地開發(fā)以Siglecs家族分子為靶點進行的腫瘤免疫治療提供實驗依據(jù)。
3.1 Siglecs非免疫調(diào)控作用
3.1.1 Siglecs誘導細胞凋亡 CD33相關(guān)Siglecs 的一個重要功能是通過抑制增殖或誘導凋亡調(diào)節(jié)細胞生長和生存,Siglec-3在99%AML中的髓系細胞和一些淋巴亞群(包括NK 細胞)上表達[5]。VITALE等[27]用抗Siglec-3 mAb 處理AML 細胞,發(fā)現(xiàn)細胞凋亡早期標志物Annexin V 表達增加,與DNA 結(jié)合使雙螺旋斷裂,誘導AML 細胞凋亡,因此,Siglec-3 可用作AML 的診斷標志物和治療靶點。體外研究表明,Siglec-3 還能抑制IL-1β、TNF-α 和IL-8 等促炎細胞因子分泌,進而影響細胞增殖[28]。一些靶向Siglec-3 的抗體如gemtuzumab、ozogamicin 已被批準進入1 期臨床試驗并進行評估,但存在一定臨床毒性,目前正著力減緩其毒性反應并致力于與其他形式的免疫治療結(jié)合以增強其療效[29]。
Siglec-10 在B 細胞激活中起重要免疫調(diào)節(jié)作用,Siglec-10 及其同源物Siglec-G 分別在人和小鼠B細胞表達[30]。YIN 等[31]研究發(fā)現(xiàn)Siglec-G 可抑制B1細胞增殖和鈣信號轉(zhuǎn)導,并抑制轉(zhuǎn)錄因子NFATc1和NF-κB 活性,與CD24 結(jié)合后,激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPK)相關(guān)通路,誘導B 細胞凋亡,發(fā)揮免疫抑制作用,Siglec-10 可通過此通路促進腫瘤細胞免疫逃逸。缺失Siglec-G 表達易引發(fā)B 細胞淋巴增生性疾病,如B細胞淋巴瘤/白血?。?2]。Siglec-10/G是B細胞上重要的抑制性受體,Siglec-G 的抑制功能主要限于B1 細胞,影響腫瘤發(fā)展,可能成為治療白血病的新一代藥物。
3.1.2 Siglecs 促進腫瘤新生血管生成 Siglec-9 作為抑制性受體,在粒細胞、巨噬細胞、NK 細胞和T細胞表達。Siglec-9可與人類結(jié)腸癌、胰腺癌和乳腺癌等腫瘤細胞表面的MUC1 黏蛋白結(jié)合,分泌纖溶酶原激活物抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)等腫瘤相關(guān)因子,促進腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及新生血管生成[33-35]。此外,Siglec-9 與MUC1 相互作用還可募集細胞周期相關(guān)蛋白β-catenin 并與之相互作用,使Siglec-9+樹突狀細胞表面共刺激分子、抗原提呈分子和成熟表型發(fā)生標記丟失,導致其無法作為抗原提呈細胞發(fā)揮功能,從而導致腫瘤細胞免疫逃逸[36]。Siglec-9+NK細胞高表達趨化因子受體CXCR1和CX3CR1,使IL-8 趨化傾向更顯著,而IL-8 對腫瘤增殖、侵襲及新生血管形成具有顯著促進作用[37]。
3.2 Siglecs免疫調(diào)控作用
3.2.1 Siglecs 介導抗原提呈作用 Siglec-1 主要在巨噬細胞表面表達,在巨噬細胞抗原提呈中具有重要作用,表達Siglec-1 的巨噬細胞可將死亡的腫瘤細胞抗原交叉呈遞給CD8+T 細胞,從而活化細胞毒性T細胞,促進抗腫瘤免疫應答[38]。阻斷Siglec-1會抑制小鼠CD8+T 細胞活性,影響免疫細胞對腫瘤細胞的殺傷清除。DING 等[39]研究顯示,Siglec-G 缺陷小鼠通過增加樹突狀細胞表面MHCⅠ類肽復合物形成增強樹突狀細胞交叉呈遞,從而增強細胞毒性T淋巴細胞反應,抑制黑色素瘤生長。但人Siglec-1+巨噬細胞能否交叉呈遞抗原并激活T細胞應答尚不清楚。
3.2.2 Siglecs 抑制腫瘤相關(guān)T 細胞增殖活化 研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌中Siglec-1+巨噬細胞與腫瘤浸潤性CD8+T 細胞數(shù)量呈正相關(guān),更好應答新輔助化療[17]。提示Siglec-1+巨噬細胞可能是增強抗腫瘤免疫的理想靶點。
黑色素瘤中,HAAS 等[22]發(fā)現(xiàn)多數(shù)腫瘤浸潤CD8+T 細胞表達Siglec-9,且Siglec-9 介導的信號通路優(yōu)先與SHP-1 結(jié)合,抑制CD8+T 細胞TCR 信號通路和細胞毒性等。NSCLC患者中,Siglec-9在浸潤性CD8+T 細胞上的表達與生存率降低相關(guān),且其多態(tài)性與癌癥發(fā)生風險有關(guān),單價Fab 片段抗體可抑制Siglec-9與其配體相互作用,增強T細胞活性[21]。
Siglec-10 可抑制TCR 介導的T 細胞活化,研究表明,在T 細胞表面表達的Siglec-10 可抑制MHCⅠ類分子和T 細胞受體相關(guān)激酶ZAP-70 磷酸化,通過ITIM 基序抑制T 細胞信號,從而抑制T 細胞活化[40-41]。此外,Siglec-10 還可與CD24 或CD52 結(jié)合,抑制TCR 相關(guān)激酶抑制T 細胞激活,促進腫瘤細胞免疫逃逸[42]。
WANG 等[43]研究證明一些腫瘤細胞表面可異位高表達Siglec-15,發(fā)現(xiàn)在體外Siglec-15 可抑制CD8+T細胞增殖和激活,并在Siglec15缺陷小鼠體內(nèi)實驗中得到證實。小鼠黑色素瘤模型中,缺乏Siglec-15 的腫瘤細胞可促進T 細胞反應,減緩腫瘤生長,提高小鼠總生存率。此外,Siglec-15還可通過誘導TGF-β 促進調(diào)節(jié)性T 細胞分化,從而抑制T 細胞重塑免疫抑制TME[44]。人肺癌組織中,Siglec-15 和PD-L1 表達相互排斥。提示Siglec15 可能在TME 中發(fā)揮作用,有助于免疫抑制微環(huán)境形成[45]。因此,Siglec-15 可能是PD-1/PD-L1 通路外另一個免疫正?;男掳悬c。對PD-1/PD-L1 抗體無反應的患者,靶向Siglec-15 可能是一種有效的替代療法。目前,雖然結(jié)束了Siglec-15 單抗NC318 治療NSCLC 和卵巢癌的1/2 期臨床試驗,但對頭頸癌(HNSCC)及三陰性乳腺癌患者的臨床試驗則繼續(xù)進行,招募表達Siglec-15 的患者并啟動2 期臨床試驗,此外,還將進行Siglec15 抑制劑與其他免疫療法聯(lián)合治療研究。
3.2.3 Siglecs 抑制NK 細胞的殺傷作用 HERNáNDEZ-CASELLES 等[46]證 明Siglec-3 通 過Vav1 信號通路導致SHP-1 分子去磷酸化,特異性拮抗DAP10 偶聯(lián)的特異性激活受體NKG2D 或2B4 介導的細胞毒性反應,在NK 細胞的細胞毒性和NKG2D/DAP10 通路中均起細胞內(nèi)介質(zhì)作用,進而抑制NK細胞殺傷作用。因此,Siglec-3 可作為NKG2D/DAP10 通路的抑制性受體,在針對腫瘤和感染細胞的持續(xù)免疫應答中發(fā)揮作用,保護自身細胞,并避免自身免疫。
Siglec-7 和Siglec-9 參與抑制NK 細胞在體外介導的殺傷腫瘤細胞能力,KAWASAKI 等[47]研究發(fā)現(xiàn),NK 細胞的Siglec-7 分子可與腎細胞癌(renal cell carcinoma,RCC)細胞表面表達的神經(jīng)節(jié)苷脂DSGb5結(jié)合,導致NK 細胞對RCC 細胞的毒性降低。此外,Siglec-7 還與腫瘤細胞表達的神經(jīng)節(jié)苷脂GD3 相互作用抑制NK 細胞的殺傷活性[48]。因此,Siglec-7 的信號傳遞是免疫檢查點之一,可作為靶點增強NK細胞抗腫瘤活性[6,49]。部分NK 細胞也表達抑制性Siglec-9。JANDUS 等[37]發(fā)現(xiàn)黑色素瘤、白血病患者外周血NK 細胞Siglec-9 表達上調(diào)主要發(fā)生于CD56dimCD16+亞群,該亞群NK 細胞表現(xiàn)出更低的細胞毒性,同時腫瘤細胞Siglec-9配體表達增加,對NK細胞殺傷的敏感性降低,阻斷Siglec-9信號后,NK細胞對腫瘤細胞的殺傷作用明顯增強。目前已發(fā)現(xiàn)唾液酸酶治療后,乳腺、腦、結(jié)腸、肝臟或淋巴組織Siglec-7高表達的腫瘤細胞對NK細胞殺傷的敏感性增強。唾液酸酶與靶向HER2抗體的體外融合增強了NK 細胞對HER2+腫瘤細胞的殺傷作用。阻斷Siglec-7 和Siglec-9 配體可增強NK 細胞介導的殺傷作用[50]。目前正在開展該靶點的藥物開發(fā),尚處于早期研究階段,但具有一定治療潛力。
3.2.4 Siglecs 影 響TAMs 功能Siglec-1具有雙重生物學作用,在肝細胞癌體外研究中,Siglec-1+巨噬細胞可明顯增強CD8+T 細胞增殖、細胞毒性和細胞因子產(chǎn)生,并與更好的臨床預后相關(guān)[51]。但在三陰性乳腺癌小鼠中,乳腺癌細胞可通過激活JAK2 信號促進Siglec-1+巨噬細胞PD-L1 表達,促進腫瘤免疫逃逸。清除Siglec-1+巨噬細胞后,乳腺腫瘤和肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)微環(huán)境中CD8+T 細胞浸潤增強,抑制原位腫瘤生長和肺轉(zhuǎn)移[52]。因此,需進一步研究揭示Siglec-1+巨噬細胞在不同TME 中的復雜作用和機制及其參與調(diào)節(jié)的信號通路和關(guān)鍵細胞因子,以闡明巨噬細胞在不同腫瘤中的作用。
Siglec-9在癌癥進展過程中具有雙重功能,這取決于腫瘤生長的階段及其微環(huán)境。小鼠體內(nèi)實驗證明,在腫瘤和新的轉(zhuǎn)移灶形成過程中,缺乏Siglec-E可導致一過性短暫的免疫監(jiān)視增強,然而,腫瘤形成后,Siglec-E 缺陷可使TAMs 更易向促腫瘤的M2型巨噬細胞分化,從而促進腫瘤生長,清除巨噬細胞后則逆轉(zhuǎn)了這種作用,可能由于Siglec-E 配體可直接抑制促腫瘤的M2 巨噬細胞形成,并將其重新編碼成抗腫瘤表型[53]。RODRIGUEZ 等[54]研究表明,胰腺導管腺癌患者α-2,3 唾液酸表達增加并分泌TME,通過上調(diào)CD206、PD-L1 和IL-10 和IL-6 等免疫抑制因子激活Siglec-9 受體驅(qū)動單核細胞極化和分化,產(chǎn)生免疫抑制的TAMs,從而促進腫瘤進展和轉(zhuǎn)移。
Siglec-10 在卵巢癌和乳腺癌患者TAMs 上表達,可與腫瘤細胞表達的CD24 特異性結(jié)合。使用單克隆抗體阻斷CD24 或Siglec-10 可增強巨噬細胞吞噬腫瘤細胞的能力,減緩腫瘤生長。當CD24 與Siglec-10 結(jié)合時,Siglec-10 招募并激活含有SH2 結(jié)構(gòu)域的蛋白,尤其是SHP-1 和SHP-2,觸發(fā)信號級聯(lián),使ITIM 區(qū)域磷酸化,從而阻斷Toll 樣受體介導的炎癥反應,激活一系列細胞內(nèi)信號通路,負調(diào)控細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導,抑制巨噬細胞吞噬作用,促進腫瘤免疫逃逸[23]。CD24-Siglec-10 作為一種天然免疫檢查點,是介導抗腫瘤免疫的關(guān)鍵,可更好地預測哪些患者可能對治療產(chǎn)生反應,并為治療提供依據(jù),目前已研發(fā)出針對CD24-Siglec-10 的藥物,并有望用于臨床治療。
人Siglec-15 在腫瘤細胞和/或腫瘤浸潤巨噬細胞/髓系細胞中表達上調(diào),而在正常組織的巨噬細胞中表達降低。Siglec-15 由M-CSF 誘導產(chǎn)生,能識別人類癌癥中普遍表達的Sialyl-Tn(sTn)抗原。過表達sTn 合酶的肺癌細胞與過表達Siglec-15 的THP-1巨噬細胞樣細胞共培養(yǎng),M-CSF誘導M2型巨噬細胞表達Siglec-15,而在M1 型巨噬細胞則不上調(diào),并通過DAP12-Syk 途徑產(chǎn)生TGF-β,促進腫瘤轉(zhuǎn)移[25]。除sTn 或相關(guān)抗原序列外,Siglec-15 與唾液酸化聚糖具有更高的親和力,推測可能在Siglec-15 的信號功能中發(fā)揮重要作用[55]。
3.2.5 Siglecs 抑制腫瘤相關(guān)中性粒細胞殺傷作用 Siglec-9陽性中性粒細胞可促進腫瘤免疫逃逸。結(jié)直腸癌體外研究顯示,Siglec-9 可誘導SHP-1 募集并抑制中性粒細胞對腫瘤細胞的殺傷,使用抗體阻斷后抑制作用減弱[56]。小鼠體內(nèi)實驗中,Siglec-E缺陷小鼠中性粒細胞對腫瘤細胞的殺傷力增強,對自體腫瘤的免疫監(jiān)視增強[53]。
Siglecs 家族的作用目前仍在探索,除在腫瘤中促進免疫逃逸外,還在骨質(zhì)疏松、感染性疾病、過敏反應中發(fā)揮作用,即Siglecs 與其配體相互作用可能有不同功能,取決于抑制或激活Siglecs 家族成員、其表達的免疫細胞亞群、腫瘤類型、物種以及TME中其他激活或抑制信號提供的背景。目前已逐步開展針對Siglecs 家族的腫瘤靶向免疫治療,如一些特異性抗體和人工合成的糖鏈類似物,由于TME 中的因子可調(diào)節(jié)癌細胞中唾液酸聚糖表達以及免疫細胞亞群Siglecs 表達,因此,免疫治療使用Siglecs阻斷前需進一步研究Siglecs 在多種細胞類型表達的不同功能及其促進腫瘤免疫逃逸的機制,以減少腫瘤藥物的不良反應;還可與其他方式聯(lián)合治療使其發(fā)揮協(xié)同作用,更高強度地殺死腫瘤細胞,更有效地治療腫瘤。