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抗肿瘤治疗界后起之秀--CD93

浏览次数:22      日期:2022-11-21 10:12:23

今年8月,大连理工大学生命与药学学院贾杰等人在Experimental Cell Research杂志上发表了题为“CD93 promotes acute myeloid leukemia development and is a potential therapeutic target”的文献 [1],文中指出CD93在M4和M5亚型急性髓系白血病(Acute Myeloid Leukemia,AML)患者中高表达,并且在白血病干细胞、AML祖细胞以及分化程度更高的AML细胞中高表达。研究发现CD93单抗联合αMFc-NC-DM1靶向CD93可抑制AML细胞增殖。针对难以治疗的AML,CD93有望成为白血病治疗的后起之秀。

近年来,关于CD93存在多篇报道,这一靶点被指出在细胞增殖、细胞迁移和肿瘤血管生成中发挥重要作用。什么是CD93?CD93的作用机制是怎么样的呢?让我们带着问题来往下看。


 

1. CD93是什么?

CD93(C1qRp)是一种c型凝集素样I型单次跨膜蛋白,胞外区的C型凝集素结构域可以与MMRN2结合,属于Group XIV C-Type凝集素家族的一员 [2]。XIV家族成员具有相似的分子结构,包括一个C型凝集素样结构域、一系列类EGF重复序列和一个高度糖基化的黏蛋白结构域(图1)。

CD93结构

图1. CD93结构

CD93和XIV家族中血栓调节蛋白(TM,thrombomodulin)被认为是同源物质,TM是一种天然组织抗凝剂和固有免疫应答的调节剂。除了TM,CD93在结构上也与Group XIV家族成员endosialin具有同源性。CD93主要在参与炎症级联反应和造血等多种细胞类型中表达,包括骨髓细胞、造血干细胞、NK细胞、血小板、神经元、小胶质细胞和内皮细胞。


 

2. CD93的调节机制

2021年,Stefano作者确定了CD93调节血管与内皮细胞迁移的通路存在:即CD93衔接蛋白CblCrk以及rho家族GTP酶:Rac1Cdc42RhoA,作为细胞骨架运动的调节因子,负责内皮细胞迁移过程。在这过程中,Cbl在774酪氨酸上磷酸化后与Crk发生相互作用,Crk在CD93介导的信号传导中发挥下游整合子的作用,调节细胞的极性和迁移。此外,对GTP酶生物传感器的共聚焦显微镜分析表明,CD93驱动迁移内皮细胞边缘rho蛋白的协同激活。综上所述,CD93触发的信号通路传导Rho GTPase信号通路的激活和调节,证明CD93在活细胞迁移过程中具有关键作用。

迁移ECs中的CD93信号通路

图2. 迁移ECs中的CD93信号通路

图片引用自Stefano et al., 2022;https://doi.org/10.1016/j.matbio.2021.05.006

CD93作为一种跨膜受体,在许多癌症的肿瘤血管中上调,研究证明在肿瘤血管形成期间,跨膜糖蛋白CD93可以与细胞外基质之间进行相互作用,激活调节细胞黏附、迁移和血管成熟的信号通路 [3],它通过调节β1整合素信号激活纤维连接蛋白纤维组织。在内皮细胞当中CD93在内皮丝状体中表达并促进丝状体形成,通过和MMRN2相互作用抑制蛋白水解。最新的研究通过比较体内的VEGF抑制剂资料下的肿瘤基因表达分析,发现CD93是VEGF抑制中下调的候选受体,也是介导血管正常化的潜在靶点,同样证实CD93在内皮细胞中的促血管生成作用


 

3. CD93的配体

2021年4月13日,清华大学免疫学研究所董晨院士团队在免疫学顶级期刊《Immunity》发表了题为Interleukin-17D regulates group 3 innate lymphoid cell function through its receptor CD93 的研究论文,该研究首次鉴定了IL-17D的功能性受体为CD93,并揭示IL-17D通过结合CD93调节ILC3细胞的功能并参与维持肠道稳态

IL-17D是肠道止血所必需的,IL-17D的缺乏可导致ILC3产生IL-22的缺陷。由肠上皮细胞表达的IL-17D通过调节IL-22的产生对ILC3应答至关重要,并且在抵抗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎中是必需的。蛋白质纯化研究显示,IL-17D结合的不是典型的IL-17受体,而是成熟ILC3上表达的糖蛋白CD93。在结肠炎实验中,ILC3中缺乏CD93的小鼠表现出IL-22的生成受损和结肠炎症加重。因此,IL-17D-CD93调节ILC3功能以保持肠道内稳态。

另有研究发现CD93在ILC祖细胞中有表达 [4],这表明IL-17D在前体细胞迁移到肠道后立即调节ILC3的成熟。ILC3与其受体CD93相互作用的功能,增加了我们对ILC生物学和组织免疫系统相互作用的认识,也为感染性和自身免疫性疾病提供新的治疗方法。

肠上皮细胞衍生的IL-17D通过与受体CD93结合,成为调节ILC3s功能和肠道稳态的关键因子

图3. 肠上皮细胞衍生的IL-17D通过与受体CD93结合,成为调节ILC3s功能和肠道稳态的关键因子

图片引用自Huang et al.,2021 (https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.03.018)


 

4. CD93和疾病治疗

4.1 CD93和慢性免疫类疾病

慢性免疫相关疾病当中较为典型的病例是银屑病;炎症、较高的表皮增殖率和血管生成是其主要的病理特征。而CD93(Cluster of differentiation 93)是一种血管生成元素,在细胞粘附调节中起作用。在内皮细胞环境下,CD93在调节皮肤炎症细胞的细胞黏附和归巢中发挥作用 [5],而这是银屑病发生炎症的主要步骤。Wafaa等研究了银屑病患者和对照组血清、外周血单个核细胞和皮肤中CD93的变化。并评估了银屑病患者与对照组CD93单核苷酸多态性rs2749812和rs2749817的等位基因频率,以及窄带紫外线B (NB-UVB)治疗对银屑病患者皮肤中CD93基因表达的影响 [6]。与对照组相比,银屑病患者的皮损性和非皮损性皮肤中CD93基因表达水平显著升高。其与rs2749817基因多态性的关系提示CD93在银屑病发病机制中具有重要作用,有望成为银屑病的特异性治疗靶点,为银屑病的未来治疗提供了一个令人鼓舞的方法。

 

4.2 CD93与肿瘤

恶性肿瘤一个公认的关键特征是血管形成异常,形态改变的血管会出现通透性混乱和功能障碍等问题,导致缺氧、乳酸累积、pH值降低以及药物难以正常输送到肿瘤微环境中(TME) [7]。而CD93在癌症的抗血管生成治疗中起关键作用,肿瘤血管形成和完整必需要CD93参与β1整合素激活过程 [8]

此前研究肿瘤血管的文献只片面的提及CD93的机制作用,直到2021年陈列平团队发现CD93被VEGF抑制下调,并作为胰岛素样生长因子结合蛋白7 (IGFBP7,insulin like growth factor binding protein 7)的受体,才挖掘出CD93更重要的作用 [9]--即阻断CD93能够促使肿瘤血管系统正常化,从而促进药物递送、提高免疫治疗效果。

2022年有研究学者在TCGA泛癌中也分析了CD93在膀胱癌中的免疫作用。在TCGA-BLCA和另外两个BLCA队列中评估了CD93与BLCA临床和肿瘤微环境特征、预测的免疫治疗途径、分子亚型、治疗特征和突变状态的相关性。通过five real-world cohorts验证CD93对免疫治疗反应的影响,并以IC50评估化疗反应。验证结果证明CD93与BLCA病的临床病理特征、免疫调节和分子亚型相关 [10],可以有效参与免疫应答。

此外,基因集富集分析(GSEA)结果表明,CD93表达低的患者对尿路上皮癌的免疫治疗更敏感。

综上:CD93参与各种免疫反应,控制免疫细胞浸润并影响各种癌症类型的恶性特性。因此,CD93具有确定多种癌症预后和免疫浸润的生物标志物的潜在价值。


 

5. CD93的临床应用前景

CD93在骨髓细胞、血小板、早期B细胞前体和内皮细胞中都有限表达并列为人类肿瘤血管生成常见特征的前20个基因之一。除了在胰腺肿瘤以及人类肾癌、头颈癌和结肠癌中可以观察到肿瘤血管中CD93的过表达,CD93信号通路也已被证明可诱导携带MLL基因重排的AML LSCs增殖,并促进AML进展。近年来,靶向促血管生成基因已成为肿瘤治疗和预防肿瘤扩展的研究热点,Dynamicure Biotechnology 公司的DCBY02药物抗体已进入临床一期阶段,斯坦福大学也在进行临床前药物抗体研究。CD93在肿瘤血管成熟中具有关键作用,是一个潜在的治疗靶点。开发不同物种的CD93蛋白对于研究CD93分子功能,加快新药研发具有重要意义。

为鼎力协助各药企针对CD93靶点在肿瘤,急性髓性白血病等疾病药物方面的研发工作,CUSABIO推出CD93活性蛋白产品(Code: CSB-MP865099HU),助力您在CD93机制方面的研究或其潜在临床价值的探索。

Recombinant Human Complement component C1q receptor(CD93),partial (Active)

● High Purity Validated by SDS-PAGE

(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel. Greater than 90% as determined by SDS-PAGE.

● Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA Blot

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized Human CD93 at 2 μg/ml can bind Anti-CD93 recombinant antibody (CSB-RA865099MA1HU), the EC50 is 0.6639-1.173 ng/mL.

Measured by its binding ability in a functional ELISA. Immobilized Human CD93 at 2 μg/ml can bind Human IGFBP7 (CSB-MP620956HU), the EC50 is 20.34-26.92 ng/mL.


参考文献:

[1] Jia J, Liu B, Wang D, et al. CD93 promotes acute myeloid leukemia development and is a potential therapeutic target[J]. Experimental Cell Research, 2022, 420(2): 113361.

[2] Dean, Y.D., McGreal, E.P., Akatsu, H., and Gasque, P. (2000). Molecular and cellular properties of the rat AA4 antigen, a C-type lectin-like receptor with structural homology to thrombomodulin. J. Biol. Chem. 275, 34382–34392.

[3] R. Pellicani, E. Poletto, E. Andreuzzi, A. Paulitti, R. Doliana, D. Bizzotto, P. Braghetta, R. Colladel, G. Tarticchio, P. Sabatelli, F. Bucciotti, G. Bressan, R.V. Iozzo, A. Colombatti, P. Bonaldo, M. Mongiat, Multimerin-2 main tains vascular stability and permeability, Matrix Biol 87 (2020) 11–25.

[4] lose, C.S.N., Flach, M., Mo¨ hle, L., Rogell, L., Hoyler, T., Ebert, K., Fabiunke, C., Pfeifer, D., Sexl, V., Fonseca-Pereira, D., et al. (2014). Differentiation of type 1 ILCs from a common progenitor to all helper-like innate lymphoid cell line ages. Cell 157, 340–356.

[5] Kao YC, Jiang SJ, Pan WA, et al. The epidermal growth factor-like domain of CD93 is a potent angiogenic factor. PLoS One. 2012; 7(12):e51647.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0051647

[6] Shehata W A, Maraee A H, Tayel N, et al. CD93 has a crucial role in pathogenesis of psoriasis[J]. Journal of Cosmetic Dermatology, 2022, 21(4): 1616-1624.

[7] M.De Palma, D. Biziato, T.V. Petrova, Microenvironmental regulation of tumour angiogenesis, Nature reviews, Cancer 17 (2017) 457–474.

[8] R. Lugano, K. Vemuri, D. Yu, M. Bergqvist, A. Smits, M. Essand, S. Johansson, E. Dejana, A. Dimberg, CD93 promotes β1 integrin activation and fibronectin fibrillogenesis during tumor angiogenesis, J. Clin. Invest. 128 (2018) 3280–3297.

[9] Y. Sun, W. Chen, R.J. Torphy, S. Yao, G. Zhu, R. Lin, R. Lugano, E.N. Miller, Y. Fujiwara, L. Bian, L. Zheng, S. Anand, F. Gao, W. Zhang, S.E. Ferrara, A. E. Goodspeed, A. Dimberg, X.-J. Wang, B.H. Edil, C.C. Barnett, R.D. Schulick, L. Chen, Y. Zhu, Blockade of the CD93 pathway normalizes tumor vasculature to facilitate drug delivery and immunotherapy, Sci. Transl. Med. 13 (2021).

[10] Zheng X, Xu H, Lin T, et al. CD93 orchestrates the tumor microenvironment and predicts the molecular subtype and therapy response of bladder cancer[J]. Computers in Biology and Medicine, 2022, 147: 105727.