譚觀橋 吳立鵬 張建文
【摘要】 惡性腫瘤的產生是多種因素共同作用的結果,其中免疫系統(tǒng)在其發(fā)生與發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要作用。隨著近年來免疫檢查點的不斷發(fā)現,免疫治療已成為各種惡性腫瘤的治療熱點。CD47是一種廣泛表達的跨膜糖蛋白,最近的研究顯示CD47/SIRPα軸可以作為新的免疫治療靶標。CD47高表達于腫瘤細胞表面,通過與巨噬細胞表面的配體SIRPα結合,發(fā)出“不吃我”信號,使腫瘤細胞免于巨噬細胞的吞噬,從而促進腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。本文從CD47的結構與生理功能、抗腫瘤的機制進行闡述,并對CD47在胃癌的表達與預后及治療中的作用進行綜述。
【關鍵詞】 CD47; 胃癌; CD47/SIRPα; 巨噬細胞; 免疫治療
Research Progress on the Relationship between CD47 and Gastric/TAN Guanqiao,WU Lipeng,ZHANG Jianwen.//Medical Innovation of China,2018,15(08):136-139
【Abstract】 The production of malignant tumors is a result of a combination of factors that play an important role in the development and progression of the immune system.With the continuous discovery of immune checkpoints in recent years,immunotherapy has become a hot spot for the treatment of various malignancies.CD47 is a widely expressed transmembrane glycoprotein,and recent studies have shown that CD47 can be used as a new immunotherapy target.Its high expression on the surface of tumor cells,through the receptor with the surface of macrophages SIRPα binding,issued a “dont eat me” signal,the tumor cells from phagocytosis of macrophages,thereby promoting the occurrence and development of tumors.This article describes the structure and physiological function of CD47 and the mechanism of anti-tumor,and reviews the role of CD47 in the expression, prognosis and treatment of gastric cancer.
【Key words】 CD47; Gastric cancer; CD47/SIRPα; Macrophage; Immunotherapy
First-authors address:The First Peoples Hospital of Chenzhou Affiliated University of South China,Chenzhou 423000,China
doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2018.08.034
胃癌是全球最常見的消化道惡性腫瘤之一,其發(fā)病率位居惡性腫瘤的第四位,死亡率居惡性腫瘤的第二位。由于胃癌早期癥狀都不明顯,直到它進展到晚期才被診斷出來,而此時已喪失了治療胃癌的最佳時機,導致我國胃癌患者預后普遍較差。目前針對胃癌治療的有效藥物仍較少,胃癌的死亡率仍居高不下。近年來癌癥免疫治療逐漸成為各類惡性腫瘤領域的熱點,各種免疫治療靶標的出現,也為癌癥免疫治療提供了突破口,CD47/信號調節(jié)蛋白α(SIRPα)軸就是其中一種免疫治療靶標。CD47通過高表達腫瘤細胞表面,與巨噬細胞表面配體SIRPα結合,發(fā)出“不要吃我”信號,從而達到免疫逃逸,以促進腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。而抗CD47抗體又能阻斷CD47/SIRPα軸,激活巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬作用,從而達到治愈腫瘤的目的。本文就CD47在胃癌的相關作用做一綜述。
1 CD47的結構與生理功能
CD47廣泛表達于多種組織細胞,是45~50 kD的跨膜糖蛋白,屬于免疫球蛋白(Ig)超家族的成員,由高度糖基化的細胞外IgV結構域、疏水性多重跨膜結構域和短的可變剪接的胞質尾部組成[1]。雖然CD47首先被鑒定為涉及白細胞中β3整合素介導的信號傳導的膜蛋白[2],現在已知還與血小板反應蛋白-1、SIRPα、整合素等相互作用,以調節(jié)各種細胞功能,包括細胞遷移、軸突延伸、細胞因子產生和T細胞活化[3-6]。然而,最近的研究多集中在CD47/SIRPα軸上的抗吞噬作用[7]。SIRPα是Ig超家族的成員,其細胞外組分中具有三個Ig樣結構域。其細胞質結構域含有幾種酪氨酸,當被磷酸化時,可產生免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM)。ITIM是用于結合雙重Src同源2(SH2)結構域的酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2以及肌醇磷酸酶SHIP的位點。SIRPα似乎主要作為向細胞膜募集酪氨酸磷酸酶活性的位點,通過生長因子受體[8]以及促進酪氨酸激酶活性的其他受體的信號轉導途徑抑制信號傳導。腫瘤細胞上高表達的CD47與相鄰巨噬細胞上的配體SIRPα結合,使SIRPα酪氨酸磷酸化,從而發(fā)出抑制性調節(jié)信號,抑制巨噬細胞的吞噬作用,導致免疫逃逸。因此,CD47/SIRPα軸的相互作用可以作為一個負面的免疫檢查點,阻斷該通路可以解除巨噬細胞對腫瘤細胞吞噬的抑制作用,提高機體對腫瘤細胞的免疫反應,為腫瘤的免疫治療提供一條新途徑。
2 CD47在腫瘤治療中的機制
癌癥免疫治療的成功使得醫(yī)學科研者們對確定新的免疫治療靶標產生了極大的興趣。迄今為止,大多數療法都集中在刺激適應性免疫系統(tǒng)攻擊癌細胞的療法,如PD-1/PD-L1軸免疫檢查點的阻斷劑。隨著免疫治療研究的不斷發(fā)展,近年來CD47/SIRPα軸逐漸成為腫瘤免疫治療的新靶標,通過阻斷該通路,解除巨噬細胞對腫瘤細胞吞噬的抑制作用,從而達到治療腫瘤疾病的效果。在CD47/SIRPα軸的腫瘤免疫治療研究中,最主要的機制是巨噬細胞的激活。首先,在急性髓細胞性白血?。ˋML)動物模型體內、體外的實驗研究中發(fā)現,CD47阻斷療法顯著刺激了巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬作用,增加了小鼠的生存期[9]。由此可見,巨噬細胞的激活在CD47阻斷療法中起關鍵作用。其次,阻斷CD47可能進一步將巨噬細胞募集到腫瘤組織中,以及向腫瘤組織募集額外的免疫細胞的細胞因子和趨化因子,如單核細胞趨化蛋白3(MCP-3),這些細胞因子的分泌有助于CD47阻斷療法的功效[10]。再次,靶向CD47/SIRPα軸的療法也可能改變腫瘤中巨噬細胞的極化狀態(tài)。巨噬細胞按其表型和功能活性又可以分為M1(Ⅰ型)和M2(Ⅱ型)兩種,M1巨噬細胞能產生大量的促炎細胞因子,并介導抵抗細胞內寄生蟲和抑制腫瘤生長;相比之下,M2巨噬細胞則產生較少的促炎分子,通過各種機制參與組織損傷修復、血管生成和促進腫瘤生長。Zhang等[11]在膠質母細胞瘤模型的研究發(fā)現,經阻斷CD47治療后小鼠M1巨噬細胞腫瘤的微環(huán)境中增加了一倍以上,而小鼠M2巨噬細胞則沒有顯著的增加。最后,盡管巨噬細胞的激活在CD47阻斷療法中起關鍵作用,但其他免疫細胞也可以響應CD47阻斷療法。SIRPα在骨髓免疫細胞上高度表達[12],因此它可能是骨髓譜系的關鍵調節(jié)劑。單核細胞和粒細胞均表達Fc受體,一項研究發(fā)現CD47/SIRPα阻斷增強嗜中性粒細胞抗體依賴性細胞介導的細胞毒性作用[13]。在小鼠中,CD47通過SIRPα+樹突狀細胞來調節(jié)抗原攝取[14],使用同源免疫活性腫瘤模型發(fā)現,CD47阻斷的治療效果取決于樹突狀細胞[15]。通過刺激巨噬細胞或樹突細胞的抗原呈遞,靶向CD47/SIRPα軸的療法可以促進腫瘤的適應性免疫應答。
3 CD47在胃癌中的表達與預后的關系
CD47是一種廣泛表達的抗原,表達于各種腫瘤細胞的表面,并且其表達的上調與腫瘤的生長與轉移密切相關[16]。早期對AML的研究顯示,CD47在AML干細胞上的表達顯著高于正常細胞,且CD47的表達與AML的不良預后相關[9]。與AML一樣,多種實體腫瘤組織中均檢測到了CD47的一定程度的高表達,也與不良預后密切相關[17-22]。
目前關于CD47在胃癌中表達的相關研究仍較少。國內甘波等[23]用免疫組織化學法檢測80例胃癌患者胃癌組織及癌旁正常組織CD47和SIRPα的表達,其中CD47抗原陽性表達率胃癌組織為51.85%,癌旁正常胃組織為36.84%,CD47表達強度在低分化,有淋巴結轉移、浸潤更深的患者中更高,說明胃癌組織中CD47表達上調與胃癌惡性程度相關。國外Yoshida等[24]用免疫組織化學檢測115例胃癌患者的胃癌組織CD47的表達,其中57例(49.5%)胃癌細胞中CD47陽性表達,且CD47的陽性表達與腫瘤位置、腫瘤大小、腫瘤深度、淋巴結受累有關,CD47陽性病例的總生存率顯著低于CD47陰性病例,證實胃癌組織中CD47高表達是獨立的不良預后因素。然而,Sudo等[25]在胃癌患者原發(fā)腫瘤、外周血(PB)和骨髓(BM)中CD47的表達研究顯示,在原發(fā)性腫瘤中,CD47的表達與任何臨床病理學因素或預后無關;在PB中CD47的低表達與腫瘤深度,淋巴侵襲,淋巴結轉移和臨床腫瘤分期顯著相關;相反,在BM中CD47的高表達與腫瘤深度,淋巴侵襲,淋巴結轉移和臨床腫瘤分期顯著相關。這表明可能存在導致CD47蛋白表達更高的轉錄后差異,如蛋白質降解或運輸的破壞。為了闡明CD47的表達在胃癌中的意義是一項復雜的任務,有賴科研人員的進一步研究。
4 CD47與胃癌的免疫治療
在機體的免疫系統(tǒng)中,腫瘤細通過CD47/SIRPα軸的抗吞噬作用來逃避巨噬細胞的吞噬,促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此,可以通過阻斷CD47/SIRPα軸來治療腫瘤。針對CD47/SIRPα軸的療法已經在廣泛的臨床前模型中取得了成功。Willingham等[26]在免疫缺陷小鼠異種原位移植模型實驗中,發(fā)現抗CD47抗體能抑制多種實體瘤的生長,不僅增加了小鼠的生存期,而且還可以有效的預防腫瘤轉移。同樣,Yoshida等[24]在腹膜內移植MKN45胃癌細胞的免疫缺陷小鼠的體內實驗中發(fā)現,注射了抗CD47抗體的小鼠比注射了對照性抗體的小鼠獲得了更長的生存時間。以上數據均表明抗CD47抗體能夠有效地殺傷惡性腫瘤細胞,從而達到治療惡性腫瘤疾病。
抗CD47抗體在動物實驗中取得了顯著的療效,但將這種治療應用到人類身上是否產生不可逆的毒副作用,這點讓人擔憂。因為在大多數實體瘤中,通常經靜脈注射給予單克隆抗體。然而,抗CD47抗體的靜脈內應用可能具有潛在的風險。高水平的CD47表達保護紅細胞(RBC)免受脾內巨噬細胞吞噬作用[27]。因此,紅細胞中CD47的損失可能引起溶血和貧血[28]。Liu等[29]在AML的臨床前研究中發(fā)現,通過靜脈內遞送抗CD47單克隆抗體,雖然出現了短暫的貧血,但可以用特定劑量的促紅細胞生成素(EPO)進一步緩解,而且未發(fā)現有血管內溶血。胃癌由于其解剖和結構特征容易在腹腔內傳播和轉移,使得腹膜內遞送藥物成為一種可行的選擇,這樣就可以最大限度地減輕經靜脈給藥對血液系統(tǒng)及其他重要器官產生不良影響。此外,CD47不僅在腫瘤細胞上高度表達,而且在正常(非腫瘤)細胞上也有不同程度的表達[1],然而細胞的吞噬與其表面的促吞噬信號相關,已知的幾個促吞噬信號已經確定,包括細胞表面鈣網織蛋白和磷脂酰絲氨酸[30-31]。鈣網織蛋白與LDL-受體相關的蛋白質
1在巨噬細胞上相互作用,并且是中和CD47/SIRPα軸相互作用后吞噬腫瘤細胞所必需的因子[32-33]。細胞表面鈣網織蛋白是“吃我”信號的成員,存在于所有人類白血病、淋巴瘤和實體腫瘤細胞亞群中,但不存在于正常(非腫瘤)細胞上。由此可以推測,正常細胞缺乏“吃我”信號,而在沒有CD47/SIRPα軸信號傳導的情況下,正常細胞就不會被吞噬??笴D47抗體應用于人類身上應該是安全可行的。
鑒于抗CD47抗體是針對CD47/SIRPα軸的最佳療法。目前抗CD47抗體已經針對多種血液和實體惡性腫瘤進行了Ⅰ期臨床試驗,其中包括兩種單克隆抗體分別為人IgG4亞類的人源化抗-CD47抗體(Hu5F9-G4)和人源化CD47阻斷抗體(CC-90002),以及一種SIRPα-Fc融合蛋白(TTI-621)[34]。盡管研究者們在動物實驗中取得了顯著的療效,且仍在不斷加大針對CD47藥物研發(fā)的投入,但CD47靶向治療的機制尚未清楚,其臨床療效仍不得而知。
綜上所述,胃癌細胞表面的CD47與巨噬細胞表面的配體SIRPα結合,發(fā)出“不要吃我”的信號,抑制巨噬細胞對胃癌細胞的吞噬作用,導致腫瘤細胞出現免疫逃逸現象,從而促進胃癌的發(fā)生發(fā)展。胃癌細胞上CD47的高表達與臨床預后不良密切相關,且大量的小鼠異種移植模型和免疫活性小鼠腫瘤模型在體外和體內證明了抗CD47抗體能夠阻斷CD47/SIRPα軸進而激活巨噬細胞對腫瘤細胞的吞噬作用,影響胃癌的發(fā)展進程。因此可以通過術后檢測胃癌患者組織CD47的陽性表達,以便制定合適的個體化的新輔助化療方案,以及為CD47/SIRPα軸在胃癌治療中的作用提供更多的理論依據。
參考文獻
[1] Brown E J,Frazier W A.Integrin-associated protein(CD47) and its ligands[J].Trends Cell Biol,2001,11(3):130-135.
[2] Brown E,Hooper L,Ho T,et al.Integrin-associated protein:a 50-kD plasma membrane antigen physically and functionally associated with integrins[J].Journal of Cell Biology,1990,111(6 Pt 1):2785-2794.
[3] Liu Y,Merlin D,Burst S L,et al.The role of CD47 in neutrophil transmigration.Increased rate of migration correlates with increased cell surface expression of CD47[J].Journal of Biological Chemistry,2001,276(43):40156-40166.
[4] Lindberg F P,Bullard D C,Caver T E,et al.Decreased resistance to bacterial infection and granulocyte defects in IAP-deficient mice[J].Science,1996,274(5288):795-798.
[5] Miyashita M,Ohnishi H,Okazawa H,et al.Promotion of neurite and filopodium formation by CD47:roles of integrins, Rac, and Cdc42[J].Molecular Biology of the Cell,2004,15(8):3950.
[6] Reinhold M I,Lindberg F P,Kersh G J,et al.Costimulation of T Cell Activation by Integrin-associated Protein(CD47) Is an Adhesion-dependent,CD28-independent Signaling Pathway[J].Journal of Experimental Medicine,1997,185(1):1-12.
[7] Chao M P,Majeti R,Weissman I L.Programmed cell removal: a new obstacle in the road to developing cancer[J].Nature Reviews Cancer,2011,12(1):58.
[8] Kharitonenkov A,Chen Z,Sures I,et al.A family of proteins that inhibit signalling through tyrosine kinase receptors[J].Nature,1997,386(6621):181.
[9] Majeti R,Chao M P,Alizadeh A A,et al.CD47 is an adverse prognostic factor and therapeutic antibody target on human acute myeloid leukemia stem cells[J].Cell,2009,138(2):286-299.
[10] Weiskopf K,Jahchan N S,Schnorr P J,et al.CD47-blocking immunotherapies stimulate macrophage-mediated destruction of small-cell lung cancer[J].Journal of Clinical Investigation,2016,126(7):2610.