高春濤 趙天鎖 陳靖 郝繼輝
天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院胰腺腫瘤科,國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心,天津市“腫瘤防治”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心300060
免疫系統(tǒng)典型的保護(hù)機(jī)制中涉及由免疫調(diào)節(jié)因子相互作用的一系列復(fù)雜問(wèn)題,包括抑制或激活宿主免疫細(xì)胞,殺死外來(lái)細(xì)胞的同時(shí)保護(hù)自身正常細(xì)胞[1]。當(dāng)上述免疫因子接收到腫瘤細(xì)胞的異常信號(hào)時(shí),它們有能力阻止細(xì)胞增殖、擴(kuò)散、侵襲以及最終的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展特征。這些反應(yīng)多數(shù)發(fā)生在鄰近免疫細(xì)胞的表層[2]。至今,已鑒別出371個(gè)不同的表面糖蛋白,且通過(guò)被發(fā)現(xiàn)的順序而進(jìn)行相應(yīng)的CDs命名,其在免疫調(diào)節(jié)過(guò)程中的角色和作用也不同。本文聚焦于其中的一個(gè)因子,通常被稱(chēng)為B7-H3(CD276),這種膜蛋白編碼在人類(lèi)15號(hào)染色體上,主要在大多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為的抗原遞呈細(xì)胞表達(dá),對(duì)T細(xì)胞起抑制作用[3-5],但早期亦有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)其能刺激T細(xì)胞激活和干擾素的生產(chǎn)[3-6]。鑒于其在免疫逃避方面的作用,B7-H3已成為一個(gè)腫瘤免疫治療的靶標(biāo)。更有趣的是,有研究結(jié)果表明,除免疫逃避作用外,其在癌癥進(jìn)展中也發(fā)揮著重要作用,如能在基因和表觀遺傳學(xué)層面調(diào)控腫瘤侵襲、遷移和血管生成等。這些不同角色賦予B7-H3成為一個(gè)主要的新免疫療法的目標(biāo)。本文主要描述B7-H3在不同免疫調(diào)節(jié)中的作用,討論其通常作為致癌因子的作用,且總結(jié)近來(lái)在一系列上皮惡性腫瘤中已證實(shí)的相關(guān)作用和機(jī)制的研究進(jìn)展。
惡性腫瘤的5個(gè)典型特征是侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、不受控制的無(wú)限增殖以及針對(duì)細(xì)胞凋亡和免疫系統(tǒng)的逃逸。其中最后一種特征也是免疫療法的理論基礎(chǔ)和治療靶標(biāo),因此,進(jìn)行相關(guān)免疫治療前非常重要的前提是需系統(tǒng)地分析明確B7-H3在導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展前引起免疫系統(tǒng)的相關(guān)變化。
程序性細(xì)胞死亡因子-1(programmed cell death-1,PD-1)也叫CD279,是表達(dá)在T細(xì)胞和B細(xì)胞表面的受體,一種在2號(hào)染色體上PDCD1基因編碼的蛋白質(zhì)。PD-1是CD28超級(jí)家族的成員,一旦這個(gè)家族的成員和其配體相互作用,即產(chǎn)生抑制信號(hào),從而在調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活動(dòng)中起著非常重要的作用。PD-1受體在未激活的T細(xì)胞表面不表達(dá),但T細(xì)胞的激活能促進(jìn)其表達(dá)[6]。PD-1有兩個(gè)配體:PD-L1(B7-H1)和 PD-L2(B7-DC),在 T 細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮了一系列作用[7]。PD-1主要涉及在組織和腫瘤內(nèi)調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活動(dòng),需要其配體對(duì)其激活才能抑制T細(xì)胞的活性[4]。PD-1作為一種免疫因子受體,其作用為使得腫瘤得以免疫逃逸,因此其成為免疫治療的一個(gè)靶標(biāo)。有研究結(jié)果認(rèn)為,鑒于PD-1配體對(duì)T細(xì)胞的抑制作用,在組織微環(huán)境中阻斷PD-1配體能夠增強(qiáng)T細(xì)胞的活性。作為一種適應(yīng)性改變,PD-L1在癌細(xì)胞中表達(dá),并協(xié)助癌細(xì)胞免疫逃逸。降低或阻斷PD-1或其配體的表達(dá)能增加抗腫瘤效應(yīng),因此臨床上已開(kāi)始應(yīng)用拮抗PD-L1和PD-L2D的人單克隆抗體。在臨床研究中發(fā)現(xiàn)諸如黑色素瘤、結(jié)直腸癌和腎細(xì)胞癌等此類(lèi)難治實(shí)體瘤應(yīng)用納武單抗(nivolumab)治療后療效較好,其是針對(duì)PD-1的IgG4單克隆抗體[5]。此外,與PD-1及配體屬于同一家族的其他成員亦因相似的機(jī)制而具有相似的影響腫瘤生長(zhǎng)和微環(huán)境的修飾作用。B7-H3也是B7/CD28超家族的一員,它和PD-L1均具有抑制T細(xì)胞的激活進(jìn)而改變微環(huán)境導(dǎo)致腫瘤的免疫逃逸。同最初的結(jié)果不同,近來(lái)有研究結(jié)表明,B7-H3是一種免疫抑制分子,能抑制T細(xì)胞增殖[8-16]。B7-H3還能通過(guò)減少干擾素、腫瘤壞死因子a和其他免疫促進(jìn)因子的分泌進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤的免疫逃逸[6]。B7-H3與PD-L1相似的作用和機(jī)制為靶向B7-H3的新免疫治療提供了理論基礎(chǔ)和研究方法。有研究結(jié)果證實(shí),一種抑制B7-H3的抗體8H9,在治療復(fù)發(fā)性轉(zhuǎn)移性神經(jīng)母細(xì)胞瘤患者的臨床試驗(yàn)中顯示了積極的臨床效果,也有應(yīng)用8H9治療腹膜小圓細(xì)胞瘤的Ⅰ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行[9-11]。
另外,有一種對(duì)免疫調(diào)節(jié)至關(guān)重要的分子CTLA4,也被稱(chēng)為CD152,其是一種抑制T細(xì)胞激活的細(xì)胞內(nèi)的糖蛋白[6-12]。在正常的T細(xì)胞激活過(guò)程中,樹(shù)突狀抗原提呈細(xì)胞中的CD80或CD86能夠在臨近的T細(xì)胞上綁定CD28,從而激活T細(xì)胞并產(chǎn)生T細(xì)胞因子。這種交互協(xié)調(diào)作用包括動(dòng)脈粥樣硬化在內(nèi)的各種急性和慢性炎癥過(guò)程、自身免疫性疾病和癌癥中廣泛存在[6-13]。盡管T細(xì)胞的部分激活需要CD28-CD80/86的相互作用,但T細(xì)胞本身也能表達(dá)將抗原提呈細(xì)胞的CD80和CD86綁定在一起并具有更高親和力的同型CD28分子,此分子被稱(chēng)為CTLA4,在引起抗原遞呈細(xì)胞綁定來(lái)替代CD28的過(guò)程中其導(dǎo)致T細(xì)胞活化衰減的作用必不可少[14]。一些研究結(jié)果表明,CTLA4對(duì)T細(xì)胞效應(yīng)的抑制還額外包括一種T細(xì)胞和其互補(bǔ)抗原遞呈細(xì)胞接觸時(shí)間的減少,因此可能發(fā)生刺激CD28-CD80/86交互作用時(shí)間的減少[10-12]。通常情況下,B7-H3是在抗原遞呈細(xì)胞上表達(dá),其功能在于進(jìn)一步抑制T細(xì)胞的激活。因此,B7-H3和CTLA4間可協(xié)同作用,如同B7-H3和PD-1一樣。既往有研究結(jié)果認(rèn)為,B7-H3作為T(mén)細(xì)胞的有效抑制劑是通過(guò)抑制白介素-2(interleukin-2,IL-2)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,并且這種抑制作用能夠被外源性IL-2的加入而逆轉(zhuǎn)(回復(fù)實(shí)驗(yàn)),其充分證實(shí)作為上游基因的B7-H3對(duì)其下游基因IL-2具有調(diào)控作用[1-6]。此外,除在炎癥和免疫反應(yīng)中有少量表達(dá)外,B7-H3主要在腫瘤和腫瘤相關(guān)細(xì)胞中表達(dá),但CTLA4卻在正常組織細(xì)胞、免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中均有表達(dá)[7,14-16]。由于較之正常細(xì)胞B7-H3在癌細(xì)胞中比較特異性的表達(dá),使得其在腫瘤免疫治療中已變成越來(lái)越誘人的靶標(biāo),而深入研究其在特定腫瘤中的有效治療作用前,則需充分討論它在多種癌癥中扮演的具體角色。
從上述討論和既往研究結(jié)果中已明確了B7-H3在腫瘤中作為免疫劑的作用和機(jī)制,而近來(lái)研究結(jié)果也不斷顯示,此分子和腫瘤進(jìn)展的其他方面也密切相關(guān)。了解B7-H3在腫瘤非免疫學(xué)系統(tǒng)中的作用是很重要的,因?yàn)槠湓诖朔矫娴淖饔门c許多腫瘤的直接進(jìn)展有關(guān),而不是發(fā)揮在免疫系統(tǒng)中對(duì)腫瘤的間接作用。體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),減少B7-H3的表達(dá)能降低腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力[6-8]。有研究結(jié)果證明,B7-H3可增強(qiáng)黑素瘤轉(zhuǎn)移的能力:應(yīng)用shRNA沉默B7-H3后降低了黑素瘤細(xì)胞的基質(zhì)侵入能力,從而延長(zhǎng)了荷瘤小鼠的無(wú)癥狀生存期,此作用是通過(guò)減少轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白(基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2、STAT3和分泌性的IL-8)的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[15]。另有研究亦對(duì)上述機(jī)制中的B7-H3促進(jìn)侵襲轉(zhuǎn)移進(jìn)行了證實(shí)[1,6]:首先,在減少B7-H3表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中MMP-2的表達(dá)也是下降的,而MMP-2能分解細(xì)胞外基質(zhì),進(jìn)而允許細(xì)胞從原發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移至周?chē)h(huán)境;此外,在MDA-MB-435和FEMX-I細(xì)胞中沉默B7-H3后降低了STAT3磷酸化水平,而有趣的是,STAT3通常是通過(guò)調(diào)節(jié)MMP-2的表達(dá)來(lái)影響腫瘤轉(zhuǎn)移重要信號(hào)通路中的一個(gè)關(guān)鍵性因子。有研究提示了B7-H3影響腫瘤進(jìn)展的另一種機(jī)制:B7-H3通過(guò)JAK3/STAT3/SLUG信號(hào)通路影響肝癌的侵襲能力,在此機(jī)制中B7-H3對(duì)MMP-2亦存在調(diào)控[6,16]。另有研究結(jié)果表明,B7-H3對(duì)腫瘤上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化具有影響作用,在肝細(xì)胞癌組織樣本中能觀察到B7-H3的缺失與e-cadherin的增加相關(guān),而B(niǎo)7-H3的增加則最終會(huì)提高肝細(xì)胞癌的轉(zhuǎn)移能力;另外,本研究中亦發(fā)現(xiàn)在腫瘤中STAT3能調(diào)節(jié)核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)的活性[17]。在腫瘤微環(huán)境中,NF-κB影響IL-8、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 (vascular endothelial growth factor,VEGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的表達(dá),而這些影響和作用在炎癥、血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移中普遍存在[18]。有研究結(jié)果顯示,B7-H3與NF-κB的增加有關(guān),進(jìn)而在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了其具有促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲能力[19]。外泌體是由癌細(xì)胞釋放的膜性小泡,有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中,腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體與多種促癌細(xì)胞增殖和進(jìn)展的分子有關(guān),這些分子包括細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白、熱休克蛋白、纖維蛋白以及免疫相關(guān)因子如CD133、CD147和B7-H3[20]。這些結(jié)果提示,在腫瘤進(jìn)展中B7-H3和外泌體具有正相關(guān)性。
在癌細(xì)胞增殖過(guò)程中,穩(wěn)定來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)和氧氣是必不可少的,而血管是提供腫瘤微環(huán)境營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸?shù)谋匾獥l件。因此,腫瘤血管生成被描述為腫瘤的一個(gè)重要特征,針對(duì)此機(jī)制的治療可抑制腫瘤的進(jìn)展。有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),B7-H3與腫瘤血管生成關(guān)系密切;腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞中存在B7-H3的表達(dá);腎腫瘤血管中亦有B7-H3的表達(dá)[21]。此結(jié)果與前期報(bào)道是一致的,在結(jié)腸癌、肺癌和乳腺癌的內(nèi)皮細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)B7-H3的異常高表達(dá)[1-4,22]。另有研究結(jié)果表明,B7-H3除在腫瘤血管中表達(dá)外,在癌癥微環(huán)境中亦存在,即可溶的B7-H3(sB7-H3);胰腺細(xì)胞可釋放sB7-H3至細(xì)胞外,ELISA分析表明,在胰腺細(xì)胞上清液中發(fā)現(xiàn)了sB7-H3,而胰腺癌細(xì)胞也能分泌sB7-H3,通過(guò)細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)證明這種分泌因子的增加能促進(jìn)腫瘤的遷移和侵襲[19]。另有研究結(jié)果顯示,B7-H3也能增加NF-κB的表達(dá),導(dǎo)致VEGF和IL-8的顯著增加[22]。
在不同種類(lèi)實(shí)體瘤中,B7-H3的異常高表達(dá)與腫瘤的進(jìn)展、不良預(yù)后、腫瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān),并且在體外實(shí)驗(yàn)中已有充足的證據(jù)證明B7-H3能促進(jìn)腫瘤的遷移和侵襲。
B7-H3在非小細(xì)胞肺癌 (non-small cell lung cancer,NSCLC)的臨床組織標(biāo)本中異常高表達(dá),并且在6種不同的NSCLC細(xì)胞系中,B7-H3在轉(zhuǎn)錄和翻譯的層面上均有表達(dá)[3-6,23-25]。有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在NSCLC中B7-H1(CD80)和B7-H3的表達(dá)存在正相關(guān)性,且兩者均與轉(zhuǎn)移性NSCLC的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期相關(guān);B7-H3對(duì)NSCLC的免疫系統(tǒng)有抑制作用[23]。另一項(xiàng)研究分析了NSCLC的細(xì)胞系和來(lái)自70例不同患者的腫瘤組織,結(jié)果發(fā)現(xiàn)B7-H3在轉(zhuǎn)錄和翻譯的水平上均有異常高表達(dá),且該分子的過(guò)度表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有顯著的正相關(guān);該研究提示,B7-H3能抑制正常的免疫反應(yīng),從而使腫瘤病情惡化[24]。同上述結(jié)果一致,另有一項(xiàng)應(yīng)用110例NSCLC的組織樣本分析發(fā)現(xiàn),異常高表達(dá)的B7-H3與高腫瘤等級(jí)和較短的整體存活時(shí)間呈正相關(guān);該研究還發(fā)現(xiàn),B7-H3表達(dá)水平與腫瘤樣本中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞多少正相關(guān),提示兩者之間存在調(diào)控關(guān)系[25]。這些研究結(jié)果均表明,在NSCLC中有B7-H3作為一種評(píng)價(jià)預(yù)后的指標(biāo),其過(guò)度表達(dá)能促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。
免疫病理學(xué)結(jié)果顯示,原發(fā)性乳腺癌中存在B7-H3的異常高表達(dá)[26]。應(yīng)用Ⅰ到Ⅲ期原發(fā)性乳腺癌和正常乳腺組織標(biāo)本的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在82例原發(fā)性乳腺癌中有32例存在B7-H3的表達(dá),且與正常乳腺組織相比,原發(fā)性腫瘤的B7-H3異常高表達(dá)與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管浸潤(rùn)具有顯著的正相關(guān)性[27]。另有研究者提出,可將B7-H3作為檢測(cè)乳腺癌的潛在生物標(biāo)記。該研究應(yīng)用免疫標(biāo)記的方法發(fā)現(xiàn)超過(guò)80%的病例樣本中出現(xiàn)了B7-H3異常高表達(dá),而正常乳腺組織中只有不到15%的患者表現(xiàn)為陽(yáng)性表達(dá);此外,研究者還提出可使用B7-H3作為一種靶向抗體結(jié)合超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)從而協(xié)助診斷疾病[28]。與先前免疫組織化學(xué)結(jié)果相一致的是,與正常乳腺組織相比,B7-H3在乳腺癌組織中異常高表達(dá),進(jìn)一步的深入研究正在進(jìn)行中。
有研究結(jié)果表明,在激素抵抗性轉(zhuǎn)移的前列腺癌模型中,通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)應(yīng)用siRNA沉默B7-H3表達(dá)結(jié)果發(fā)現(xiàn),上游基因NR3C4對(duì)B7-H3具有調(diào)控作用,表明NR3C4也是雄激素受體潛在的上游調(diào)節(jié)因子[29]。此外,本項(xiàng)研究還應(yīng)用2 781例前列腺癌組織樣本,發(fā)現(xiàn)B7-H3的異常高表達(dá)與腫瘤等級(jí)呈正相關(guān)[29]。亦有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),沉默B7-H3表達(dá)后能減少細(xì)胞在纖維蛋白上的黏附能力,并有效地抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[30]。
有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在743例腎透明細(xì)胞癌的組織樣本中,B7-H3的陽(yáng)性表達(dá)率高達(dá)95%,且其在腫瘤間質(zhì)和脈管中均有表達(dá),在脈管中的陽(yáng)性表達(dá)率約為17%,且發(fā)現(xiàn)陽(yáng)性表達(dá)病例的預(yù)后較差[31]。此外,也有研究報(bào)道了B7-H3在腫瘤血管中的表達(dá),通過(guò)分析B7-H3和血管生成之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),腫瘤周?chē)哪[瘤基質(zhì)中B7-H3的表達(dá)水平升高,且較高的B7-H3表達(dá)與較高的腫瘤等級(jí)有關(guān)[32]。上述結(jié)果表明,B7-H3的異常高表達(dá)可促進(jìn)腎癌的侵襲和遷移,并且可能是通過(guò)調(diào)節(jié)脈管形成等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
多項(xiàng)研究結(jié)果表明,B7-H3表達(dá)于多種顱腦腫瘤中。有研究者應(yīng)用免疫組化的染色方法以及相關(guān)的抗體5B14或CD19(與B7-H3結(jié)合的抗體),結(jié)果發(fā)現(xiàn),B7-H3陽(yáng)性表達(dá)于76%的神經(jīng)母細(xì)胞瘤和100%的髓母細(xì)胞瘤中[33]。Castriconi等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),B7-H3在3種顱腦腫瘤細(xì)胞系中陽(yáng)性表達(dá),且在顱腦腫瘤中的表達(dá)比CD146和CD133等特異性腫瘤標(biāo)記物更加廣泛和普遍[34]。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的組織中發(fā)現(xiàn)B7-H3的高表達(dá)與腫瘤的高級(jí)別有關(guān),其在患者腦脊液中有表達(dá),提示可溶的B7-H3在增加腦瘤的轉(zhuǎn)移潛力方面起著至關(guān)重要的作用[34-36]。在彌漫性的本原性腦膠質(zhì)瘤中,B7-H3的表達(dá)水平與腫瘤組織學(xué)等級(jí)相關(guān),且與正常組織樣本相比,其在腫瘤樣本中異常高表達(dá)[29]。由于在髓母細(xì)胞瘤中普遍存在B7-H3的表達(dá),因此有必要在這種小兒腫瘤中研究其相關(guān)機(jī)制,特別是在3型和4型的成神經(jīng)管細(xì)胞瘤中,因?yàn)樵跊](méi)有良好化療選擇的情況下,這些腫瘤的預(yù)后非常差,而關(guān)于B7-H3的進(jìn)一步研究可能會(huì)提供相關(guān)的治療靶點(diǎn)[34-39]。
上述在PD-1的部分中已經(jīng)提到,抗體8H9能抑制B7-H3,而8H9目前正在進(jìn)行Ⅰ期臨床試驗(yàn),該試驗(yàn)是針對(duì)在腹膜中發(fā)現(xiàn)的小圓細(xì)胞瘤[6]。此外,還有直接針對(duì)B7-H3起抑制作用的抗體enoblituzumab(MGA271)[8],目前相關(guān)臨床研究還處于Ⅰ期臨床試驗(yàn)階段,包括多種不同的實(shí)體腫瘤,如難治性腫瘤和小兒腫瘤,其結(jié)果仍需收集和分析,但它們可能提供令人信服的證據(jù),從而證明B7-H3是未來(lái)聯(lián)合免疫療法的可行靶標(biāo)。
總之,最近研究關(guān)注的是B7-H3在不同上皮惡性腫瘤中所起的作用,在肺癌、乳腺癌、顱腦腫瘤、腎癌和前列腺癌中,B7-H3的過(guò)度表達(dá)使之成為一種免疫治療的靶標(biāo)。雖然之前對(duì)此有爭(zhēng)議,但目前的研究提供了更多令人信服的證據(jù),證明B7-H3是T細(xì)胞的抑制分子,而不是聯(lián)合刺激分子。研究者通過(guò)分析與B7-H3具有相似功能和機(jī)制的相關(guān)免疫因子,如PD-1和CTLA4,找到了針對(duì)B7-H3新組合療法的理論依據(jù)。研究B7-H3在腫瘤中作用時(shí)發(fā)現(xiàn),B7-H3能導(dǎo)致癌癥遷移和侵襲,并促進(jìn)血管生成。因此,在腫瘤發(fā)展過(guò)程中,B7-H3的促進(jìn)作用似乎比相關(guān)的免疫抑制作用更為重要。有效的腫瘤治療涉及多方面的視角和方法,聚焦B7-H3的研究方向應(yīng)該整合上述各種研究的結(jié)果進(jìn)行全面的分析和進(jìn)一步探究。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程雜志2020年4期