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VSIG4:B7家族共刺激分子,补体系统或肿瘤药开发创新靶点!

浏览次数:56      日期:2022-12-22 13:30:15

2022年11月28日,Cancer Letters杂志报道了一篇题为“The biology of VSIG4: Implications for the treatment of immune-mediated inflammatory diseases and cancer”文献综述 [1],该文章主要总结了VSIG4在巨噬细胞吞噬作用和免疫稳态方面的近期新发现,并讨论了其在感染、炎症和癌症中的潜在诊断和治疗用途。文章指出,VSIG4是一种特异性表达于巨噬细胞的B7家族相关蛋白,可结合细胞表面的受体分子有效地抑制T细胞的活化,也可作为补体受体并清除补体C3包被的病原体。目前,越来越多的数据证实,VSIG4的异常表达与多种肿瘤发展相关,如肺癌、胶质瘤和多发性骨髓瘤等等。

来自美国Verseau Therapeutics公司开发的VSIG4特异性抗体,其研究揭示靶向VSIG4能够诱导抑制性巨噬细胞向M1型极化。且无论是VSIG4抗体单用还是联合PD1抗体均能在临床前的小鼠肿瘤模型中看到抑瘤效果。目前,作为新近鉴定的对T细胞活化具有重要调控作用的B7家族共刺激分子,VSIG4已成为补体系统或肿瘤药开发创新靶点!


1. 什么是共信号分子B7家族?

B7家族是最早被证实在T细胞活化中起关键作用的共信号分子,B7家族现在至少包括10个成员,即B7-1/CD80、B7-2/CD86B7-DCB7-H1/PD-L1、B7-H2B7-H3B7-H4B7-H5、B7-H6和B7-H7/HHLA2。1970年BRETSCHER和COHN提出了T细胞活化双信号模型:第一信号(抗原刺激信号)由TCR识别APC提呈的pMHC产生,使T细胞初步活化;第二信号(共刺激信号)由APC与T细胞表面的共刺激分子相互作用产生,使T细胞完全活化。两个信号协同作用才能诱导T细胞完全活化 [1-3]

目前已知的共信号分子分为3个家族:B7家族(免疫球蛋白家族)、TNF家族(肿瘤坏死因子家族)和整合素家族。B7家族是最重要的共信号分子之一,在肿瘤细胞中广泛表达,且与肿瘤进展关联密切,它积极或消极地调节T细胞功能,对维持免疫调节和自身耐受至关重要。无论是单独治疗还是与其他疗法结合,B7家族被看作是“免疫治疗最有希望的靶点”(图1[2]

B7家族蛋白和癌症

图1. B7家族蛋白和癌症 [6]


2. 什么是VSIG4?

VSIG4(V-set and immunoglobulin domain containing 4)是最新鉴定的B7家族共刺激分子,又称补体受体Ig超家族分子(CRIg),或免疫球蛋白超家族蛋白39(Z39Ig)。人和鼠VSIG4基因均定位于X染色体的Xq12,属于I型跨膜蛋白。人的VSIG4胞外区含有IgV和IgC2两种结构域,存在由25个氨基酸组成的跨膜区及细胞质尾(图2[1, 4]。VSIG4作为新型B7家族相关蛋白,目前发现主要表达于组织静息巨噬细胞,其在维持免疫耐受、抗炎、宿主防御等免疫调控方面发挥着重要的作用,是固有免疫系统的关键组成部分。

研究发现,VSIG4和多种炎症性疾病存在关联性如神经系统疾病、I型糖尿病、肾脏疾病 [5-7]。此外,大量研究已证实VSIG4在肝癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤和多发性骨髓瘤中过表达,可作为免疫检查点分子,或肿瘤独立预后因素 [8-9]。目前,已有多款靶向VSIG4在研临床药物,主要用于实体瘤治疗。因此,VSIG4将成为治疗炎症性疾病或多种肿瘤的新型靶标!

人或鼠VSIG4结构

图2. 人或鼠VSIG4结构 [1]


3. VSIG4相关的作用机制

3.1 VSIG4作为T细胞抑制分子的作用

VSIG4可作为一种新的T细胞抑制分子,对于T细胞活化有着抑制作用。然而,VSIG4抑制T细胞的具体机制尚不明晰,现有的研究提示,1)VSIG4可能结合T细胞表面的尚未知的受体,导致T细胞活化抑制(图3);2)VSIG4和T细胞表面的CR1或CR3与它们的共配体C3b和iC3b结合,启动T细胞的抑制信号;3)VSIG4通过下调G1期的周期蛋白依赖性激酶,如CDK2CDK4或CDK6,诱导G0/G1期阻滞,抑制T细胞的增殖 [10-12]

比如,在VSIG4基因敲除的小鼠(VSIG4-/-)中,研究发现小鼠肾间质炎细胞浸润及小管损伤重程度均高于VSIG4正常表达(VSIG4+/+)组。同时,在VSIG4-/-组中,TGF-β1IL-2、IFN-γ、IL-10TNF-α的表达水平显著增高 [13]。在实验性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)模型中,VSIG4-Ig融合,可导致T细胞所分泌的炎症细胞因子的减少,如IFN-γ,TNF-α,IL-6IL-17 [13]。最新的研究认为,VSIG4的抑制作用不仅仅下调活化的T细胞应答,而是能够阻止T细胞在正常组织中的活化 [12]

VSIG4作为T细胞抑制分子的作用

图3. VSIG4作为T细胞抑制分子的作用 [12]

3.2 VSIG4作为补体受体介导的吞噬作用

补体系统作为体内重要的效应系统和效应放大系统,通过作用于病原体表面,破坏病原体的细胞膜,调理病原体表面分子,而促巨噬细胞对病原体的吞噬作用。C3是补体调理素作用的核心,在不同蛋白酶的作用下,可降解生成为C3a和C3b片段。这些补体片段在病原体表面与补体受体结合,并诱导吞噬作用。VSIG4可和补体C3的降解片段C3b和iC3b等结合,是继CR1/CD35,CR2/CD21,CR3/CD18,CR4之后的第五个补体C3片段受体(4[12-15]

研究证实,表达在巨噬细胞表面的VSIG4,能有效的清除C3调理的病原体,从而减少宿主的感染和死亡率。另有研究发现,VSIG4信号不仅能促进李斯特菌(Listeria Monocytogenes,LM)的捕获,还能够激活氯离子通道(Chloride Intracellular Channel 3, CLIC3),活化吞噬体从而促进胞内李斯特菌的清除 [16]。因此,VSIG4或可作为补体治疗剂,且不影响宿主对病原体的防御。

VSIG4作为补体受体介导吞噬作用

图4. VSIG4作为补体受体介导吞噬作用 [12]

3.3 VSIG4作为补体旁路途径的抑制剂作用

补体活化的过程主要包括经典途径、凝集素MBL途径和旁路途径三种途径的协作行动。补体旁路是补体系统活化的主要途径,因C3bBb二聚物和C3bC3bBb多聚体形成旁路途径的转化酶,可放大补体系统的激活。补体的活化可释放大量的补体片段,如C3a和C5a,它们是中性粒细胞和炎症巨噬细胞的趋化因子和激活剂 [12, 14]

虽然补体活化有利于清除病原体,但是补体系统的过度活化也可能参与自身免疫疾病的发病。研究提示,VSIG4能够抑制旁路途径中C3转化酶及C5转化酶的活性,却不抑制经典途径中转化酶的活性 [12, 14]。因此,VSIG4可选择性的抑制旁路途径的激活,而不影响经典途径和MBL途径,这一发现可为针对补体活化旁路途经的靶向治疗提供可能。


4. VSIG4在肿瘤等疾病中的作用

VSIG4最初被认为是与人类智力障碍相关的基因,随后研究发现VSIG4可作为一种新型补体受体,同免疫黏附过程相互作用,成为清除病原体的关键受体。更为重要的是,大量研究已证实,在恶性肿瘤中,如肺癌、乳腺癌、卵巢癌等,VSIG4高表达,被认为是一种致癌基因。

4.1 VSIG4与肺癌

研究发现,通过构建Lewis肺癌细胞株诱导的小鼠肿瘤模型中,VSIG4缺陷的小鼠,其肿瘤生长明显小于野生型(VSIG4+/+)。针对肺癌组织样本,采用免疫组化的方法检测VSIG4表达,研究显示,VSIG4+细胞大量浸润。双重荧光染色显示,VSIG4存在于CD68+巨噬细胞中,但在CD3+T细胞、CD31+内皮细胞和CK-18+上皮细胞中不存在 [17]

此外,当VSIG4转染人肾上皮细胞,VSIG4可结合T细胞上的未知受体,抑制CD4+和CD8+T细胞的增殖,以及细胞因子的产生,如IL-2和IFN-γ [17]。现有研究表明,VSIG4+肿瘤相关巨噬细胞可诱导肺癌的发展,提示VSIG4+肿瘤相关巨噬细胞参与到肿瘤的病理过程。因此,VSIG4的特异性靶向治疗可能是一种新的、有效的治疗癌症的方法。

4.2 VSIG4与卵巢癌

通过分析卵巢癌患者血液及组织中VSIG4的表达水平,研究人员发现,与良性肿瘤相比,VSIG4在卵巢癌组织中过表达,抑制了招募的T淋巴细胞的激活。此外,血浆中VSIG4的水平高于卵巢癌组织。研究人员认为,卵巢癌中可溶性VSIG4的增加,可导致C3b沉积增加,从而促进卵巢癌新生血管的形成,促进卵巢癌的进展。癌组织中VSIG4和血浆中VSIG4还与无疾病生存(DFS)相关 [6, 18]。因此,VSIG4可能是预测卵巢癌预后的潜在生物标志物,也可是卵巢癌免疫治疗的一个潜在靶点。

4.3 VSIG4与乳腺癌

有关生信分析提示,VSIG4与乳腺癌患者预后及M2型巨噬细胞浸润丰度显著相关,其受上游miR-29a-3p调控。研究通过TIMER和TISIDB分析肿瘤免疫特征,结果表明,M2型巨噬细胞与VSIG4具有较强的相关性。预后分析表明,VSIG4表达水平越高,M2型巨噬细胞浸润丰度越高,患者预后越差。

VSIG4相关的信号通路富集分析表明,VSIG4与细胞胞吞、细胞因子的生成和释放、Toll样受体及细胞黏附等通路显著相关。通过miRmap、miRanda、PITA预测工具,发现miR-29a-3p可调控VSIG4的表达,且对乳腺癌患者预后有显著影响 [19-20]。因此,VSIG4或可作为乳腺癌的潜在预后标志物。

4.4 VSIG4与胶质瘤

采用免疫组化组织芯片技术检测VSIG4在恶性胶质瘤和正常大脑中的表达,结果发现,与正常脑组织相比,高级别胶质瘤患者中的VSIG4表达量显著升高。进一步的研究提示,VSIG4的过表达能够诱导胶质母细胞瘤细胞发生上皮-间充质转化(EMT),并显著促进其侵袭和迁移,而且还促进了细胞中胶质瘤干细胞表型的形成。另有研究还发现,VSIG4可能通过T淋巴细胞功能缺失引起胶质瘤细胞免疫逃逸 [21-22]

4.5 VSIG4与多发性骨髓瘤

通过对多例骨髓外活检标本分析,VSIG4高表达的总生存期(OS)显著低于VSIG4低表达组。通过VSIG4表达水平,对MM高危多发性骨髓瘤患者进行分层,提示VSIG4表达是OS预后不良的独立预测因子,也可能是MM抗癌免疫治疗候选靶点 [23]

另有研究发现,蛋白激酶Cα(PKCα)可控制VSIG4的表达。此外,PKC信号通路与多发性骨髓瘤细胞的增殖有关。因此,PKC信号通路可能是多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma,MM)中VSIG4过表达的原因,但其具体的机制需要进一研究 [24]。综上所述,通过VSIG4表达不仅可帮助患者进行预测预后及分层,还可作为多发性骨髓瘤的新靶标。

4.6 VSIG4与其它疾病

VSIG4的表达不仅在病原体的清除和肿瘤发展中发挥关键作用,而且与炎症性疾病也有着密切的联系,如多发性硬化症MS、炎症性肠炎、肾脏疾病、肝炎以及关节炎等 [25-26]。例如,在国际公认研究MS的EAE动物模型中,研究团队在EAE模型中加入自制VSIG4单克隆抗体激动性抗体VG11后,诱导了JAK2/STAT3/A20信号通路的激活,降低了NLRP3和IL-1β的表达 [27]

而已有研究表明,抑制核因子NF-κB、NOD样受体蛋白3(NLRP3)和IL-1β表达,对小鼠多发性硬化症起到显著的治疗效果 [28-29]。因此,VSIG4可能够作为MS疾病治疗的新型靶点。EB病毒是一种与慢性肾脏疾病相关的疱疹肿瘤病毒,有研究表明VSIG4的表达能够通过LMP1/NF-κB信号通路在转录水平上调,推测VSIG4是慢性肾病和EB病毒感染LMP1阳性患者的潜在靶点 [30-31]


5. VSIG4的临床应用前景

目前,陆续有国内外药企正开展以VSIG4为靶点的药物临床试验,用于实体瘤疾病治疗,包括沈阳三生制药、美国Verseau Therapeutics和Sensei Biotherapeutics Inc、韩国Kanaph Therapeutics Inc (表1)。当前研究主要聚焦在VSIG4在癌症发展方面所扮演的角色,Verseau Therapeutics官网披露的临床前数据显示,抗VSIG-4抗体(VTX-1218)可促进巨噬细胞的促炎极化,激活T细胞并吸引其他免疫细胞协同产生强大的抗肿瘤效应。

国内方面,三生制药早已获得VTX-1218的临床前抗体开发授权。此外,多项针对VSIG4的靶向药研究,正处在药物发现阶段,用于眼科、免疫调节、内分泌与代谢、胃肠道系统等疾病。VSIG4作为一种新型B7家族共刺激分子和C3补体受体,成为免疫治疗的新型靶点,将对肿瘤等疾病的药物开发带来新策略!

药品名称 靶点 适应症 全球最高研发阶段 研发企业 创新类型
VTX-1218 VSIg4 癌症;实体瘤 临床前 沈阳三生制药有限责任公司;Verseau Therapeutics Inc 创新药
SNS-VSIG4 VSIg4 实体瘤 药物发现 Sensei Biotherapeutics Inc 创新药
SNS-102 VSIG4 癌症 药物发现 / 创新药
C1.02 Complement Complex;FLT1;KDR 年龄相关性黄斑变性 药物发现 / 创新药
undisclosed drug VSIG4 自身免疫性疾病 药物发现 Zhuhai-Fudan Innovation Institute 创新药
YBL-003 VSIg4 癌症 临床前 Y-Biologics Inc 创新药
undisclosed drug VSIG4 1型糖尿病 药物发现 / 创新药
undisclosed drug VSIG4 癌症 药物发现 / 创新药
undisclosed drug VSIG4 癌症 药物发现 / 创新药
SA-2290 VSIG4 癌症 药物发现 Y-Biologics Inc 创新药
A2.3 VSIG4 大肠癌 药物发现 / 创新药
VSIG-4 VSIG4 肝胆疾病 药物发现 / 创新药

表1:VSIG4临床研究进展

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Recombinant Human V-set and immunoglobulin domain-containing protein 4(VSIG4),partial (Active)

High Purity Validated by SDS-PAGE

The purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA

Immobilized Human VSIG4 at 2 μg/ml can bind Anti-VSIG4 recombinant antibody (CSB-RA896869MA1HU), the EC50 is 51.14-68.73 ng/mL.


参考文献:

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