TNFRSF9：它是重要的激活型免疫檢查點分子，腫瘤治療未來之星
日期：2021-09-17 08:41:31
上個月，發(fā)表在Nature Communications（IF=14.919）上的一項研究指出，TNFRSF9激動劑與PD-L1聯(lián)合使用可以有效地激活和擴增腫瘤特異性細胞毒性T細胞，增強對腫瘤的控制和殺傷 [1]。近年來，TNFRSF9作為癌癥和各種自身免疫性以及炎癥性疾病的治療靶點受到了廣泛關(guān)注。然而，最近的研究表明，TNFRSF9及其配體TNFSF9之間的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜，主要是由于它們之間的雙向信號傳導(dǎo)。TNFRSF9作為增強抗腫瘤免疫反應(yīng)的潛力靶點，其背后的復(fù)雜機制引起了研究人員的興趣。那么，TNFRSF9及其配體介導(dǎo)的信號通路是什么？TNFRSF9靶向治療的潛在價值如何？今天，我們一起來了解一下。
1. TNFRSF9的結(jié)構(gòu)和表達
TNFRSF9（也稱為ILA；4-1BB；CD137；CDw137）屬于腫瘤壞死因子（TNF）受體超家族。TNFRSF9是一種II型膜糖蛋白，分子量約為30 kDa [2, 3]。TNFRSF9有兩種存在形式，膜結(jié)合型和可溶分泌型，可溶性的TNFRSF9，無跨膜結(jié)構(gòu)域 [4]。人TNFRSF9位于染色體1p36。如圖1所示，人TNFRSF9全長包含255個氨基酸（amino acid, aa），其中，17aa信號肽、169aa的胞外區(qū)、27aa跨膜區(qū)（p.187–213）和42aa的胞內(nèi)區(qū)。大量研究發(fā)現(xiàn)，TNFRSF9是T細胞表面一種重要的激活型免疫檢查點分子 [5, 6]。
圖1.TNFRSF9結(jié)構(gòu)示意圖
*圖片來源于Cancer gene therapy出版物 [6]
TNFRSF9在小鼠和人CD4+和CD8+T細胞中廣泛表達 [7]。此外，TNFRSF9還在小鼠活化的自然殺傷（NK）和樹突狀細胞（DC）中表達。人TNFRSF9也在DC、單核細胞、肝癌細胞、惡性腫瘤患者的血管中表達。TNFRSF9在抗原暴露后可迅速在CD4+和CD8+T細胞上表達，激活的TNFRSF9通過在免疫細胞間傳遞活化、增殖或者凋亡信號來調(diào)節(jié)T細胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng) [6]。TNFRSF9作為一個新發(fā)現(xiàn)的免疫刺激分子，其潛在的實力不容小覷。
2. TNFRSF9的配體
TNFSF9為TNFRSF9的配體，也常見為4-1BBL或CD137L，是一種II型跨膜糖蛋白，常為三聚體，分子量約為34kDa，也屬于腫瘤壞死因子超家族成員 [8, 9]。TNFSF9表達于抗原遞呈細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞、B細胞）及多種腫瘤細胞的表面。TNFSF9經(jīng)蛋白酶水解脫落可形成可溶性、具有生物活性的分子，并作為可溶性配體發(fā)揮作用 [10]。三個單體的TNFRSF9與三聚化的TNFSF9結(jié)合，激活TNFSF9在抗原呈遞細胞（APCs）中的逆向信號（圖2）。此外，多項研究表明，TNFRSF9/TNFSF9是一對重要的共刺激分子，在活化細胞與抗原呈遞細胞之間傳導(dǎo)雙向信號。耐人尋味的是，人們發(fā)現(xiàn)TNFRSF9和TNFSF9這兩種蛋白在各種癌癥、自身免疫、感染和炎癥疾病中扮演多種角色，介導(dǎo)著復(fù)雜的免疫反應(yīng) [11]。
圖2. TNFRSF9與TNFSF9的結(jié)合
*圖片來源于Trends in pharmacological sciences出版物 [10]
3. TNFRSF9和TNFSF9介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)機制
3.1 TNFRSF9信號傳導(dǎo)機制
TNFRSF9與TNFSF9的結(jié)合，將激活TNFRSF9并啟動一系列復(fù)雜的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑。如圖3所示，TNFRSF9/TNFSF9激活，導(dǎo)致TNFR因子（TRAF1和TRAF2）的募集，從而導(dǎo)致活化B細胞的NF-κB、JNK/SAPK和p38 MAPK通路的激活。產(chǎn)生的共刺激信號可誘導(dǎo)CD4+和CD8+T淋巴細胞的活性。此外，通過p38 MAPK激活CD4+T淋巴細胞對于輔助性T細胞（Th）1和2的發(fā)育以及Th1效應(yīng)細胞的調(diào)節(jié)也是非常重要的 [13]。這些信號通路將影響腫瘤相關(guān)蛋白的表達，包括促生存的Bcl-2、Bcl-XL和Bfl-1蛋白，促凋亡的Bim蛋白 [14]。由于TNFRSF9和TNFSF9在各種細胞上的結(jié)合可以引發(fā)雙向信號，誘導(dǎo)各種免疫反應(yīng)，涉及適應(yīng)性免疫和先天性免疫，這種復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的具體機制仍不明確 [15]。
圖3. TNFRSF在CD4+/CD8+T細胞上的信號傳導(dǎo)途徑
*圖片來源于Journal of leukocyte biology出版物 [14]
3.2 TNFSF9逆向信號傳導(dǎo)機制
如前所述，TNFSF9能向自身所在的細胞傳遞信號，也就是可激活配體依賴的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，也稱為“逆向信號”，引起逆向信號誘導(dǎo)的細胞反應(yīng) [16]。TNFSF9介導(dǎo)的逆向信號同TNFRSF9受體介導(dǎo)的信號一樣復(fù)雜。此外，小鼠的TNFSF9逆向信號傳導(dǎo)與人類的TNFSF9逆向信號傳導(dǎo)非常不同。目前還不知道它們之間的具體聯(lián)系。關(guān)于TNFSF9逆向信號傳導(dǎo)機制方面有很多假設(shè)，一些研究指出，人TNFSF9逆向信號傳導(dǎo)途徑涉及Src酪氨酸激酶、PI3K、p38 MAPK、ERK1/2或NF-κB [17]。在小鼠巨噬細胞中，TNFSF9同TNFRSF9的結(jié)合會增加酪氨酸激酶（如Src）的磷酸化 [18]。綜上所述，TNFRSF9和TNFSF9參與了多種調(diào)控機制，在各種細胞中的具體作用有待進一步闡明。
4. TNFRSF9在癌癥和自身免疫性疾病中的作用
盡管TNFRSF9和配體TNFSF9之間的復(fù)雜機制尚未明確，但大量研究發(fā)現(xiàn)，TNFRSF9/TNFSF9在感染性炎癥、自身免疫性疾病中扮演重要角色。值得注意的是，大量動物臨床前研究表明，TNFRSF9參與到癌癥免疫調(diào)節(jié)中，這將為開發(fā)TNFRSF9癌癥免疫療法提供新的方向。
腫瘤組織常低表達或不表達特異性抗原，免疫系統(tǒng)識別腫瘤抗原是引發(fā)機體抗腫瘤免疫的關(guān)鍵。已有大量研究報道TNFRSF9在腫瘤病人體內(nèi)的異常表達情況。且TNFRSF9在血管壁、內(nèi)皮層和血管平滑肌細胞中表達較強 [19]。一項免疫組化實驗發(fā)現(xiàn)，在良性腫瘤（2/14）和炎性組織（2/9）中只有少數(shù)具有TNFRSF9表達的血管，然而在惡性腫瘤中有TNFRSF9表達的血管的比例明顯增高（11/34）。TNFRSF9陽性血管的腫瘤組織包括纖維肉瘤、腎母細胞瘤和羊齒狀細胞瘤 [19]。通過構(gòu)建小鼠腫瘤模型研究發(fā)現(xiàn)，TNFRSF9可以促進CD8+T細胞增殖，同時促使CD8+向腫瘤內(nèi)浸潤。一方面TNFRSF9可增強CD8+的免疫效應(yīng)，另一方面，可通過增強CD4+T細胞、NK細胞的免疫功能來增強CD8+T細胞介導(dǎo)的腫瘤免疫應(yīng)答 [20, 21]。
在胃癌中，癌細胞的免疫狀態(tài)與TNFRSF9和TNFSF9的表達狀態(tài)有關(guān)，如果腫瘤細胞TNFRSF9呈高表達，則機體對于腫瘤細胞的殺傷作用會更強，反之，如果TNFSF9呈低表達，不能很好的構(gòu)建TNFRSF9/TNFSF9信號通路，機體對于腫瘤的免疫監(jiān)視作用便會減弱，更容易發(fā)生免疫逃逸。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，TNFRSF9/TNFSF9參與各種腫瘤免疫調(diào)控，包括胰腺癌 [22]和肝細胞癌 [23]，但尚未明確它們在腫瘤發(fā)展中的具體作用。
在一些自身免疫性疾病中，研究發(fā)現(xiàn)TNFRSF9/TNFSF9信號的中斷可以改善單純皰疹病毒性角膜炎（HSK）和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA），但會加劇淚腺疾病和系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）的癥狀 [24, 25]。因此，在自身免疫性疾病中，TNFRSF9并不總是中發(fā)揮保護作用，因為它參與了極其復(fù)雜的免疫調(diào)控過程。TNFRSF9在人類疾病中的具體作用仍有待確定。無論如何，針對TNFRSF9和TNFSF9的研究將為腫瘤治療或自身免疫性疾病提供新的診療思路。
5. 靶向TNFRSF9的臨床應(yīng)用前景
近年來一些TNFRSF9激活型單抗顯示出臨床應(yīng)用潛力。例如全人源化TNFRSF9單抗Urelumab已經(jīng)在人類黑色素瘤、腎癌并以及卵巢癌開展了臨床I期和Ⅱ期試驗，耐受性良好。另一個全人源化TNFRSF9單抗Utomilumab（輝瑞公司）被批準用于晚期實體瘤和惡性B細胞白血病I期臨床（NCT01307267）試驗。目前流行的理論認為，TNFRSF9激動劑可用于治療主要由CD4+T細胞介導(dǎo)的癌癥和自身免疫性疾病，而TNFRSF9激動劑可能會使由CD8+T細胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病惡化。盡管大多數(shù)研究數(shù)據(jù)表明，TNFRSF9激動劑對CD8+T細胞的共同刺激，但在什么條件下它們會增強或抑制患者的免疫反應(yīng)還需開展深入的臨床研究。截至目前，以TNFRSF9為靶點的藥物均尚未上市，但TNFRSF9激動劑或拮抗劑已在制藥巨頭中掀起了研發(fā)熱潮，這些靶向TNFRSF9的藥物正處于臨床試驗（見下表）。
| 藥物名稱 | 臨床狀態(tài) | 公司 | 適應(yīng)癥 | 最后更新日期 |
|---|---|---|---|---|
| RO-7122290 | 臨床二期 | F. Hoffmann-La Roche Ag; | 結(jié)直腸癌; | 2021-04-08 |
| EU-101 | 臨床二期 | Eutilex; | 非小細胞肺癌; 結(jié)直腸癌; 實體瘤; |
2021-06-02 |
| ND-021 | 臨床二期 | Numab Therapeutics Ag; | 非小細胞肺癌; 實體瘤; 腫瘤; |
2021-07-12 |
| GEN-1046 | 臨床二期 | Genmab; | 非小細胞肺癌; 宮頸癌; 三陰性乳腺腫瘤; 實體瘤; 頭頸部鱗狀細胞癌; 移行細胞癌; 子宮內(nèi)膜癌; |
2020-08-28 |
| GEN-1042 | 臨床二期 | Genmab; | 非小細胞肺癌; 黑色素瘤; 結(jié)直腸癌; 實體瘤; |
2021-07-13 |
| ES101 | 臨床二期 | Elpiscience Biopharma, Ltd; 科望（蘇州）生物醫(yī)藥科技有限公司; |
非小細胞肺癌; 小細胞肺癌; 胸部腫瘤; 實體瘤; |
2021-04-14 |
| Utomilumab | 臨床二期 | Kite, A Gilead Company; Morphosys; 輝瑞; |
口咽腫瘤; 鱗狀細胞癌; 彌漫性大B-細胞淋巴瘤; 乳腺癌; B-細胞淋巴瘤; 腫瘤; 結(jié)直腸癌; 卵巢癌; 非霍奇金淋巴瘤; 非小細胞肺癌; 黑色素瘤; 濾泡中心淋巴瘤; 腎細胞癌; 頭頸部鱗狀細胞癌; 實體瘤; |
2020-12-30 |
| ADG-106 | 臨床二期 | Adagene Inc; 天演藥業(yè)（蘇州）有限公司; |
非霍奇金淋巴瘤; 實體瘤; |
2021-01-14 |
| Delolimogene mupadenorepvec | 臨床二期 | Lokon Pharma Ab; Uppsala University; |
膽管癌; 黑色素瘤; 結(jié)直腸癌; 卵巢癌; 胰腺癌; |
2020-08-28 |
| Urelumab | 臨床二期 | 百時美施貴寶; 小野制藥; |
慢性淋巴細胞白血病; B-細胞淋巴瘤; 多發(fā)性骨髓瘤; 結(jié)直腸癌; 頭頸癌; 實體瘤; 非小細胞肺癌; 腫瘤; 非霍奇金淋巴瘤; 黑色素瘤; |
2020-08-28 |
| ATOR-1017 | 臨床一期 | Alligator Bioscience; Alligator Bioscience Ab; |
轉(zhuǎn)移癌; 實體瘤; |
2020-08-28 |
| INBRX-105 | 臨床一期 | Inhibrx; Inhibrx Inc; |
非霍奇金淋巴瘤; 非小細胞肺癌; 黑色素瘤; 腎細胞癌; 實體瘤; 食道腺癌; 頭頸部鱗狀細胞癌; 胃癌; 移行細胞癌; |
2020-08-28 |
| 西達珠單抗 | 臨床一期 | 山東泰澤惠康生物醫(yī)藥有限責(zé)任公司; 泰澤惠康（北京）生物醫(yī)藥有限責(zé)任公司; |
實體瘤; 黑色素瘤; 移行細胞癌; |
2021-07-12 |
| QL-1806 | 臨床一期 | 齊魯制藥有限公司; | 腫瘤; | 2021-07-12 |
| HOT-1030 | 臨床一期 | 華博生物醫(yī)藥技術(shù)（上海）有限公司; 上海華奧泰生物藥業(yè)股份有限公司; |
實體瘤; | 2021-07-12 |
| IBI319 | 臨床一期 | 信達生物制藥（蘇州）有限公司; | 腫瘤; | 2021-07-12 |
| GNC-039 | 臨床一期 | 四川百利藥業(yè)有限責(zé)任公司; | 膠質(zhì)瘤; 實體瘤; 轉(zhuǎn)移癌; 血液腫瘤; |
2021-07-12 |
| ABL-503 | 臨床一期 | Abl Bio Inc; | 實體瘤; | 2021-04-07 |
| TJ-CD4B | 臨床一期 | 天境生物科技（上海）有限公司; | 實體瘤; 食道癌; 食道腺癌; 胃癌; |
2021-06-01 |
| GNC-035 quadr-specific antibody（baili）(GNC-035四特異性抗體) | 臨床一期 | 四川百利藥業(yè)有限責(zé)任公司; | 實體瘤; | 2021-08-12 |
| FS-222 | 臨床一期 | F-star Beta Ltd; | 轉(zhuǎn)移癌; | 2021-08-12 |
| GNC-038 | 臨床一期 | 四川百利藥業(yè)有限責(zé)任公司; | 非霍奇金淋巴瘤; 急性淋巴細胞白血病; 實體瘤; |
2021-07-12 |
| LVGN-6051 | 臨床一期 | 禮進生物醫(yī)藥科技有限公司; 禮進生物醫(yī)藥科技（蘇州）有限公司; |
腫瘤; | 2021-01-14 |
| MP-0310 | 臨床一期 | 百濟神州有限公司; Molecular Partners Ag; |
實體瘤; | 2021-06-25 |
| CTX-471 | 臨床一期 | Compass Therapeutics LLC; | 實體瘤; 轉(zhuǎn)移癌; |
2020-10-23 |
| Cinrebafusp alfa | 臨床一期 | Pieris Pharmaceuticals Inc; | 膀胱癌; 乳腺癌; 實體瘤; 胃癌; |
2021-04-13 |
| AGEN-2373 | 臨床一期 | 安帝君斯公司; | 腫瘤; | 2020-08-28 |
| Anti BCMA CART cell therapy (Shanghai YaKe Biotechnology) | 臨床一期 | 上海雅科生物科技有限公司; | 多發(fā)性骨髓瘤; | 2020-12-18 |
| PE-0116 | 臨床一期 | 上海懷越生物科技有限公司; | 實體瘤; | 2021-07-12 |
| MCLA-145 | 臨床一期 | Merus Nv; | 實體瘤; | 2020-08-28 |
| RG-7827 | 臨床一期 | 羅氏; | 腫瘤; | 2020-08-28 |
| FS-120 | 臨床一期 | F-Star; F-star Beta Ltd; |
轉(zhuǎn)移癌; 腫瘤; |
2020-12-04 |
6. TNFRSF9相關(guān)科研產(chǎn)品
TNFRSF9蛋白
(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized TNFRSF9 at 2 μg/ml can bind TNFSF9（CSB-MP023997HU1）, the EC50 is 1.011-2.429 ng/mL.
Recombinant Human TNFSF9, partial (Active) (CSB-MP023997HU1)
TNFRSF9 Antibody (ELISA, WB, IF) (CSB-PA08109A0Rb)
TNFSF9 Antibody (ELISA, IHC, IF) (CSB-PA08047A0Rb)
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