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Antib Ther:CD47-SIRPα巨噬细胞免疫检查点通路靶点阻断的临床应用潜力

 

近日,华人抗体协会旗下期刊、牛津大学出版社出版的Antibody Therapeutics发表一篇原文标题为“Macrophage checkpoint blockade: a perspective on results from initial clinical trials and on CD47-SIRPα structure-function”的综述论文[1]

值得一提的是:Antibody Therapeutics在2018年曾经发表了一篇复旦大学鞠佃文教授课题组的有关CD47/SIRPα的综述论文[2],标题为:“Insights into CD47/SIRPα axis-targeting tumor immunotherapy” (https://academic.oup.com/abt/article/1/2/37/5085238)

CD47/SIRPα领域近年来进展很快,最新的这篇综述论文的通讯作者为宾夕法尼亚大学的Dennis Discher教授,该教授也是美国工程院院士。该文作者通过对CD47-SIRPα结构和功能特征分析,结合目前已知的临床前结果和临床数据,回顾并展望了基于CD47-SIRPα巨噬细胞免疫检查点通路阻断的研究策略和方向。本文意在对这篇综述进行简要介绍。

论文摘要和亮点

巨噬细胞免疫检查点通路是一个表达在巨噬细胞表面的信号调节蛋白α(SIRPα)和表达在靶细胞表面的CD47结合形成的抗吞噬信号轴[3]。近十年来,CD47-SIRPα信号通路已经成为了肿瘤治疗的一个潜在靶点,且已有多个靶向CD47和SIRPα的候选药物处于临床前和临床研究开发中。多个临床前试验结果显示,靶向CD47的单一疗法在同源小鼠模型上展示了一定的治疗效果。但临床试验结果发现,除了一些皮肤癌和外周淋巴瘤,靶向CD47的单一疗法对大多数的肿瘤是无效的。而联合疗法,比如靶向CD47的抗体联合抗CD20抗体利妥昔单抗,能够有效治疗淋巴瘤,是一种比较有潜力的治疗策略。该综述分析了CD47-SIRPα的结构和结合关键特征,总结了当前临床前和临床试验数据,并指出了该领域未来的研究策略和方向。

这篇综述论文主要内容包括以下几个方面

1、CD47的结构和功能

2、SIRPα的结构和功能

3、CD47与SIRPα结合及其他配体

4、免疫检查点CD47-SIRPα及其抑制剂

5、免疫检查点CD47-SIRPα的临床研究现状

6、免疫检查点CD47-SIRPα的序列、结构与功能之间的关系

7、未来CD47-SIRPα免疫检查点抑制剂的发展展望

引言

作者以目前临床上T细胞肿瘤免疫治疗的不足为切入,指出巨噬细胞在肿瘤免疫治疗中也发挥重要作用。巨噬细胞在实体瘤中广泛存在且通过激活吞噬作用清除靶细胞。其中,巨噬细胞SIRPα与靶细胞CD47之间的“平衡”控制着巨噬细胞对靶细胞的吞噬作用。在本综述中,作者分析了SIRPα和CD47的序列、结构和功能,探讨了SIRPα-CD47在机体固有免疫系统中的作用,并总结了目前有关SIRPα-CD47的治疗性抗体及临床使用策略。

 

1、CD47的结构和功能

CD47又称为整合素相关蛋白,在正常和病变组织中广泛表达。CD47属于Ig超家族成员,是一个由N端胞外IgV样结构域,5次跨膜螺旋,和C端胞质尾区组成的膜受体糖蛋白。CD47的主要受体有三类:1.整合素;2.血小板反应蛋白-1;3. SIRPα;CD47与受体的结合影响细胞黏附、迁移、炎症调节及吞噬功能。当红细胞缺失CD47时,能够被脾巨噬细胞迅速清除,因而,CD47作为一个“自我识别”的标志首次被发现。CD47与SIRPα形成的信号通路及其作用如图1(英文原文图1)所示。

图1,“Don’t eat me”信号通路及其在固有免疫系统中的作用。

 

2、SIRPα的结构和功能

SIRPα也是Ig超家族成员,是一种主要表达在髓系造血细胞如巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞和粒细胞表面的跨膜蛋白。SIRPα有三个Ig超家族结构域,一个N端V样结构域(D1)和两个C1样结构域;一个跨膜螺旋连接胞质尾区;末端区域能与CD47结合;其胞质尾区有4个酪氨酸残基,能够通过酪氨酸抑制基序(ITIM)传递抑制性信号。SIRPα有多个配体,包括CD47,Sp-A和Sp-D等。有研究发现SIRPα也参与胰岛素的分泌和肌肉的形成过程;但目前阐释最为明确的还是SIRPα通过结合其他细胞表面的CD47抑制巨噬细胞的吞噬作用。

 

3、CD47与SIRPα结合及其他配体

在鼠、兔和人等种属,CD47是SIRPα最主要的配体,但亲和力并不高。本文作者总结了目前已知的CD47和SIRPα的配体及其亲和力(表1, 英文原文表1)。一般而言,CD47的N端IgV结构域与SIRPα的D1结构域结合。通过X射线晶体结构分析,发现CD47/SIRPα复合物三个特异的高密度结合位点,分别在CD47 β 链FG环区与SIRPα的BC, CD,DE和FG环区之间。此外,其他配体如整合素、血小板反应蛋白-1及血小板反应蛋白-1衍生多肽等也通过CD47的N端IgV结构域与CD47结合。SIRPα也可分别与配体Sp-A和Sp-D结合。目前已发现Sp-D与SIRPα的D3结构域结合,但尚不清楚Sp-A与SIRPα结合的结构域。

表1,CD47-SIRPα配体亲和力

4、免疫检查点CD47-SIRPα及其抑制剂

免疫抑制性信号CD47与SIRPα结合后,磷酸化SIRPα的ITIM基序,然后招募和激活细胞质磷酸酶SHP-1和SHP-2,磷酸化下游包括桩蛋白、非平滑肌-肌球蛋白2A等蛋白,降低巨噬细胞的吞噬功能。当IgG激活Fc受体后,通过在巨噬细胞内快速骨架重组和信号蛋白累积,在细胞表面形成“吞噬突触”,从而对靶细胞、细菌和粒子等进行吞噬。作者通过检索,对目前已知靶向CD47-SIRPα的免疫检查点抑制剂,如人源化抗CD47抗体,抗SIRPα抗体,SIRPα融合蛋白等进行了总结(英文原文表2)。

5、免疫检查点CD47-SIRPα的临床研究现状

三十年前,在卵巢癌患者的体内,首次发现放射性元素标记的抗CD47抗体能够识别肿瘤。该研究揭开了研究CD47治疗肿瘤的序幕。随后,数十年间,CD47已经成为了临床研究中肿瘤免疫治疗的一个潜在靶点。目前已有多个靶向CD47-SIRPα的临床1期和2期试验正在开展。文中,作者对这些试验报告中的关键策略和结果进行了综述,发现抗CD47单一疗法对大多数肿瘤无显著治疗效果,并且常导致红细胞的大量减少等副作用。而联合疗法,比如Hu5F9-G4联合利妥昔单抗能够有效提高患者的客观缓解率和完全缓解率和治疗肿瘤,是一种比较有潜力的治疗策略。同时,作者也对基于候选药物如TTI-621、TTI-622、CC-90002、ALX148等的单独或者联合应用的临床试验进行了深度总结(表2,英文原文表3)。

表2, CD47-SIRPα治疗性抗体的临床试验

6、免疫检查点CD47-SIRPα的序列、结构与功能之间的关系

探究影响CD47和SIRPα的结合和功能的末端残基,对开发新型检查点抑制剂具有重要意义。本文作者通过序列对比和晶体结构分析,揭示了CD47和SIRPα与其配体跨种属结合的结构基础(图2)。

 

图2, CD47和SIRPα与其抑制剂的晶体结构。

7、未来CD47-SIRPα免疫检查点抑制剂的发展展望

随着研究的不断深入,越来越多的靶向免疫检查点CD47-SIRPα的单一疗法和联合疗法进入临床试验阶段。这反映了目前临床上对新型、安全、有效的肿瘤免疫治疗药物和技术的强烈需求。而当前免疫检查点CD47-SIRPα抑制剂的试验数据显示,我们仍需进一步寻找更合适的、更优异的候选药物。作者们相信,在未来数年间,将有更多的有潜力的药物被开发出来用于满足不断增长的临床需求。

参考文献

1. AbdelAziz R Jalil, Jason C Andrechak, Dennis E Discher, Macrophage checkpoint blockade: a perspective on results from initial clinical trials and on CD47-SIRPα structure-function. Antibody Therapeutics, 2020, 3, 80-94.

2. Zhang, X.; Fan, J.; Ju, D. Insights into CD47/SIRPa axis-targeting tumor immunotherapy. Antibody Therapeutics 2018, 1, 27-32.

3. Feng, M., Jiang, W., Kim, B.Y.S. et al. Phagocytosis checkpoints as new targets for cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer 2019, 19, 568-586.


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