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媲美PD-1/PD-L1,CD24很可能是卵巢癌和乳腺癌的克星|Nature
時間:2019-09-05 15:48:19 來源:原創
摘要 :      以PD-1和PD-L1抗體為代表的腫瘤免疫療法,給無數腫瘤患者帶來了新的

  

  以PD-1和PD-L1抗體為代表的腫瘤免疫療法,給無數腫瘤患者帶來了新的希望,腫瘤成為慢性病已不再是奢望。然而PD-1抗體對實體瘤總應答率只有20%-30%,這是因為人體的免疫系統像孫悟空一般,PD-1抗體就是悟空的裝備——火眼金睛,能夠識別PD-1的偽裝,實現精準追殺。但是腫瘤細胞正如妖怪一般,并非等閑之輩,它們有數不清的偽裝,甚至偽裝成自己人,火眼金睛都識別不了,檢查不到,導致悟空無法滅妖。如果我們能找到敵人更多的特征檢查點,讓悟空有更多識妖裝備,精準打擊,就能實現腫瘤治療的新突破!

  眾所周知,卵巢癌和三陰性乳腺癌是女性最致命的疾病之一,目前仍缺乏靶向治療和高應答的療法。癌細胞能夠通過表達“別吃我”信號蛋白,如CD47、PD-L1和B2M,來逃避巨噬細胞的清除。阻斷"別吃我"信號蛋白,如PD-1(又名CD279)及其相關PD-L1(又名CD274,B7-H1),已經產生了眾多明星治療藥物(PD-1藥物:Keytruda和Opdivo,PD-L1藥物:Tecentriq,Imfinzi和Bavencio),年總銷售額已經超過百億美元。然而,這些藥物的治療效果和持久性還有明顯的不足之處,表明還存在額外的,目前還不知道的“別吃我”信號蛋白,讓腫瘤細胞不斷地逃出免疫系統“孫悟空”的追殺。

  近日,斯坦福大學干細胞和再生醫學研究所主任Weissman教授,在Nature上發表題為“CD24 signalling through macrophage Siglec-10 is a target for cancer immunotherapy”的文章。論文提出CD24是卵巢癌和乳腺癌的主要天然免疫檢查點,與PD-1機理類似并互補,是癌癥免疫療法很有希望的新靶標。

  

  Weissman教授發現許多腫瘤,尤其是卵巢癌和乳腺癌,特異性高度表達CD24,并且腫瘤相關巨噬細胞(TAM)特異性表達高水平的Siglec-10,兩者存在相互作用。采用CD24和Siglec-10基因敲除、單克隆抗體等研究方法,阻斷CD24-Siglec-10間的相互作用,腫瘤細胞生長減緩,與巨噬細胞吞噬能力呈依賴性正相關,且實驗對象的存活時間延長,強力證明了CD24是一種重要的抗吞噬信號蛋白,具備逃脫“孫悟空”免疫吞噬的能力,展示了CD24抗體作為癌癥免疫新療法的治療潛力,可能媲美PD-1抗體。

  

  第一部分 CD24和Siglec-10是什么?有什么樣的相互作用?

  1.1 CD24是什么?

  信號傳導分子CD24也稱為分化簇24,或熱穩定抗原CD24,是一種重要的糖基磷脂酰肌醇錨定的膜蛋白。

  1.2 CD24主要在腫瘤細胞中特異性表達嗎?

  文章分析了TCGA和TARGET的RNA基因數據庫,發現在20多種腫瘤類型中,絕大多數腫瘤細胞均高度表達CD24,尤以卵巢癌為最,表達量超過9倍。另外,三陰性乳腺癌(TNBC)中CD24表達顯著高于健康乳腺細胞或雌激素和孕激素受體陽性(ER + PR +)乳腺癌細胞。CD24在正常細胞中低表達,僅在B細胞中表達較高。

  

  圖1. CD24在卵巢癌(OV)和乳腺癌(BRCA)中高度表達

  

  圖2. 與正常細胞相比,OV和BRCA患者腫瘤細胞CD24高度表達

  

  圖3. x軸為三陰性乳腺癌TNBC患者正常和腫瘤細胞,y軸為基因表達圖譜,頂部為細胞類型。由上圖可見, CD24在腫瘤細胞中強烈表達,而其他正常細胞中弱表達

  1.3 CD24高表達的腫瘤患者更難治療嗎?

  一千多例患者統計數據表明,CD24高表達的卵巢癌患者,她們的生存時間明顯降低,低表達的乳腺癌患者的總生存率更具優勢。

  

  圖4.卵巢癌和乳腺癌患者的生存率與CD24的關系

  1.4 CD24與PD-L1治療的腫瘤疾病譜可能互補嗎?

  研究發現,在三陰性乳腺癌(TNBC)患者中,CD24表達顯著高于PD-L1,這表明CD24很可能對PD-1/PD-L1低應答的TNBC腫瘤患者更有治療效果。

  

  圖5. 6例TNBC患者腫瘤細胞CD24和PD-L1的分布情況

  由上可見, CD24在卵巢癌和乳腺癌特異性高度表達,遠遠高于PD-L1,在正常細胞中存在較少,僅在B細胞中較高表達,是一種腫瘤特異性標記物,符合作為免疫檢查點抑制劑的靶標。由于在正常B細胞中較高表達,其成藥性方面尚有擔憂。別急,Weissman教授這些都考慮到了,容下文細細分解。

  前文說到CD24,現在開始了解它的配體搭檔兄弟Siglec-10了。這對CD24/Siglec-10的腫瘤免疫逃逸組合,能和神級經典的PD-1/PD-L1相提并論么?

  1.5 Siglec-10是什么?

  Siglec-10,sialic-acid-binding Ig-like lectin10,是唾液酸結合免疫球蛋白型凝集素,是一種糖蛋白或結合糖的蛋白,具有“親合”特性。

  1.6 Siglec-10只在巨噬細胞上表達嗎?

  研究發現,在卵巢癌和乳腺癌的腫瘤相關巨噬細胞(TAM)中,特異性高度表達Siglec-10。在正常腹膜巨噬細胞中低表達。

  

  圖6. 卵巢癌和乳腺癌的腫瘤相關巨噬細胞(TAM)高表達Siglec-10

  

  圖7. 正常腹膜巨噬細胞低表達Siglec-10

  前文比較完整地了解了CD24和Siglec-10的來龍去脈,現在開始步入正題啦!

  1.7 CD24/Siglec-10之間有什么樣的信號通路?阻斷后會有治療腫瘤的作用嗎?

  

  圖8. CD24單抗阻斷CD24-Siglec-10相互作用,促進巨噬細胞吞噬腫瘤細胞的示意圖

  腫瘤相關巨噬細胞(TAM)上的Siglec-10與腫瘤細胞上的CD24結合,導致Siglec-10的細胞質結構域中的兩個基于免疫受體酪氨酸的抑制基序的磷酸化以及隨后由SHP-1和SHP-2磷酸酶介導的抗炎、抗吞噬信號級聯效應,強大的巨噬細胞被欺騙了,誤認為有CD24的腫瘤細胞是“友軍”,腫瘤細胞逃逸成功!在加入CD24單抗后,巨噬細胞不再被欺騙,破除腫瘤細胞逃逸障眼法,全力吞噬腫瘤細胞,總是被“妖怪”和“妖怪后臺”壓制的“孫悟空”,終于可以暴走啦!

  1.8 第一部分小結

  CD24在腫瘤細胞中高表達,尤其反應在卵巢癌和三陰性乳腺癌中,Siglec-10在腫瘤相關巨噬細胞(TAM)中高表達。二者除了在B細胞有表達外,在其它正常細胞中低表達?;谶@些特點,阻斷CD24-Siglec-10信號組合,很可能在腫瘤微環境中能達到免疫正?;Ч?,而不增強整體免疫反應。

  說得再好如果只是紙上談兵,也是無濟于事。阻斷CD24-Siglec-10信號組合,在體外、體內活性研究中,到底有沒有效果?科學是嚴肅的,藥物是治病求人的,病人們正在企盼著新的生存希望。咱們獵藥人,目標是做出能治病救人又低毒的藥品,這個靶點的成藥性又會怎樣呢?且聽下文分解。

  第二部分 體外實驗,真能抗腫瘤嗎?

  2.1 CD24基因敲除,能提升巨噬細胞吞噬能力嗎?

  野生型或CD24基因敲除(ΔCD24)細胞,分別與表達Siglec-10的巨噬細胞培養。結果顯示,與野生型細胞相比,CD24基因敲除(ΔCD24)細胞更容易被巨噬細胞吞噬和降解。

  

  圖9. CD24野生型和基因敲除型與巨噬細胞共培養實驗,采用乳腺癌MCF-7細胞,紅色表示被吞噬的細胞。

  2.2 作為靶點,CD24單抗的免疫效應是劑量依賴性的嗎?

  答案是肯定的,沒有劑量依賴性,不能爬坡,都不好意思說自己是靶點。

  

  圖10.CD24單抗對乳腺癌(MCF-7)細胞吞噬作用的劑量-效應關系(x軸為CD24單抗濃度)。

  CD24野生型和基因敲除型腫瘤MCF-7細胞,用IgG免疫球蛋白和CD47單克隆抗體處理,發現CD47單克隆能協同放大CD24基因敲除導致的吞噬能力提升,表明CD24和CD47的單抗有協同作用,或可用于聯合用藥的研發。果然是Nature,一個小小的細節,都是一個巨大的機會!聯合用藥的機會!

  

  圖11. 用IgG和CD47單抗處理的CD24野生型和基因敲除型腫瘤MCF-7細胞

  CD24單克隆抗體增強了巨噬細胞的吞噬作用,包括乳腺癌(MCF-7)、胰腺癌(Panc1)、胰腺神經內分泌腫瘤(APL1)和小細胞肺癌(NCI-H82),并且在CD24陰性的U-87 MG細胞中,沒有觀察到巨噬細胞吞噬能力的變化。CD24單抗和CD47單抗聯合用藥,可以明顯提升巨噬細胞吞噬效果。小編再次感知到了巨大的機會,此處有沒有腦中小燈泡一亮,BINGO!備受啟發呢?

  

  圖12. CD24陽性和陰性的細胞用CD24單抗、CD47單抗及聯合用藥吞噬效應圖

  2.3 Siglec-10基因敲除能提升巨噬細胞活力嗎?

  Siglec-10敲除的巨噬細胞表現出比對照組巨噬細胞更高的吞噬能力。

  

  圖13. Siglec-10基因敲除(KO)組和Cas9對照組巨噬細胞的吞噬活力比較

  2.4 Siglec-10單克隆抗體(mAb)能增強巨噬細胞的吞噬作用嗎?

  研究發現,Siglec-10單克隆抗體(mAb)也可以通過阻斷CD24-Siglec-10信號傳導,增強巨噬細胞的吞噬作用。隨意揮灑之間,又是一個新靶點的機會!

  

  圖14. Siglec-10單抗和IgG對照組巨噬細胞的吞噬活力比較

  2.5 第二部分小結

  Weissman教授通過基因敲除技術和單克隆抗體技術,全面完整地用在CD24和Siglec-10研究上,研究工作極為深入、細致、系統,強力證明了在體外,阻斷CD24和Siglec-10,是可以提升腫瘤相關巨噬細胞活力的!

  那體內活性情況會怎樣呢?讓我們拭目以待吧!想想病人將因此受益,特別激動。救人性命,勝造七級浮屠,特別佩服做出新藥的科學家,造就“神藥”的“神人”科學家們,這可是“成神”的路徑??!

  第三部分 小鼠體內實驗,真能抗腫瘤嗎?

  3.1 CD24基因敲除小鼠的腫瘤細胞,更容易被吞噬嗎?

  Weissman把MCF-7野生型和MCF-7(CD24基因敲除)腫瘤細胞植入NSG小鼠進行了實驗。數周后,Weissman觀察到與野生型腫瘤相比,CD24基因敲除小鼠腫瘤的生長顯著減少。

  

  圖15. CD24野生型WT和基因敲除Δ接種乳腺癌MCF-7的NSG小鼠腫瘤生長情況

  3.2 CD24單抗,可以治療小鼠腫瘤嗎?

  Weissman用CD24單克隆抗體處理乳腺癌MCF-7野生型腫瘤細胞的NSG小鼠。與IgG處理的對照組相比,CD24單抗治療的小鼠腫瘤生長顯著減少。

  

  圖16. 用IgG對照給藥,CD24單克隆抗體處理的MCF-7腫瘤小鼠,第33天腫瘤的代表性生物發光圖像

  3.3 第三部分小結

  綜上所述,通過體外和小鼠體內試驗,基因敲除或單克隆抗體方式阻斷CD24-Siglec-10信號通路,這都可以讓腫瘤相關巨噬細胞(TAM)的吞噬能力恢復正常,讓巨噬細胞不再被蒙蔽眼睛,而是具備了火眼金睛,癌細胞無所遁形,快速滅殺。

  第四部分 CD24/Siglec-10抗體的成藥性

  文章看到這里,大家想必已經看到這對CD24/Siglec-10兄弟組合的威力了吧!能不能堪比PD-1/PD-L1,實在讓人期待??!但能不能成藥,還要有更多數據支撐。

  4.1 CD24單抗的成藥性如何?

  前文有提到過,CD24/Siglec-10在B細胞上均有表達,CD24還在B細胞上表達較高,這讓人們會擔心CD24mAb治療對人的潛在的脫靶效應,很可能導致B細胞的消耗,從而產生毒性。實際上,你的擔憂是可能的。用CD24mAb處理后,確實觀察到了健康B細胞被吞噬清除。

  

  
圖17. CD24單抗處理健康人的B細胞的效果

  但作者發現,與CD47mAb不同,CD24mAb與人體紅細胞沒有檢測到任何結合。

  

  圖18. CD24和CD47單抗與人體紅細胞(RBC)結合實驗

  由上可見,CD24在安全性上,還是略有擔憂,但不管如何,現在的狀況還是相當不錯,很有潛力成藥哦,畢竟沒有哪個藥是完全沒有不良反應的。

  細心的讀者還會問,說了這么多CD24,那么Siglec-10的單抗有沒有成藥性呢?

  4.2 Siglec-10單抗的成藥性如何?

  對外周血單個核細胞亞群的分析顯示,在T細胞、自然殺傷細胞和單核細胞中Siglec-10的表達低,而B細胞被發現表達適度水平的Siglec-10。文章作者沒有多提Siglec-10單抗研究情況,這個留待讀者們作為興趣再去調研吧。透露一下,Siglec-10的另外一個配體CD52,是治療性單克隆抗體阿侖單抗Alemtuzumab的靶標,治療慢性B細胞淋巴細胞白血病或復發形式的多發性硬化癥。

  結語

  CD24是一種有效的抗吞噬信號蛋白,“別吃我”信號能夠保護癌細胞免受巨噬細胞的攻擊。阻斷CD24/Siglec-10信號傳導的CD24單克隆抗體,實驗強有力地證明了可以避免腫瘤細胞逃逸,令免疫正?;?,這表明CD24抗體的巨大應用前景。PD-L1/PD-1免疫療法,與其他癌癥相比,對卵巢癌和乳腺癌的治療反應都較弱,我們非常需要一種替代策略來實現對這類腫瘤的治療。卵巢癌和乳腺癌細胞中PD-L1低表達,恰巧CD24在這些腫瘤細胞中高表達,這意味著CD24可能是與PD-L1疾病譜互補的免疫檢查點,極有可能PD-L1無效的領域,CD24反而能展現更佳療效,在未來免疫療法中將非常有吸引力,值得我們獵藥人持續關注。也請持續關注鷹谷公眾號“鷹谷說靶”欄目,我們將陸續推出新靶點科普文章,幫助更多人了解創新藥最核心地帶:新藥方向的選擇。

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