盤狀結(jié)構(gòu)域受體DDR1：一種新型RTKs成員，腫瘤治療潛力靶標！
日期：2022-08-01 11:24:33
新近發(fā)現(xiàn)，DDR1是受體酪氨酸激酶（RTKs）中的一員。受體酪氨酸激酶（Receptor Tyrosine Kinases，RTKs）在控制細胞增殖和分化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中扮演重要的角色，并參與腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。近年來，越來越多關(guān)于盤狀結(jié)構(gòu)域受體（DDR）的研究引起關(guān)注，尤其是DDR1，大量研究揭示，DDR1在細胞分化、增殖、黏附、遷移中起重要作用，同時也具有促進細胞惡性轉(zhuǎn)化及腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的作用。國際頂級期刊Nature早前報道，DDR1的表達，有助于在腫瘤周圍建立物理屏障，從而防止T細胞浸潤到腫瘤中，阻礙殺傷腫瘤細胞的作用。那么，抑制DDR1，將可阻斷DDR1對免疫細胞的抑制作用。因此，DDR1作為一種新型RTKs蛋白，成為具有潛力的癌癥治療靶點之一。
1、DDR的發(fā)現(xiàn)
在1993年，Johnson等人在研究乳腺癌細胞中的酪氨酸磷酸化時，發(fā)現(xiàn)盤狀結(jié)構(gòu)域受體（Discoidin domain receptor，DDR），被認為是跨膜受體酪氨酸激酶（RTKs）超家族的成員。現(xiàn)已鑒定出了2種類型DDR，即DDR1和DDR2 [1]。DDR由胞內(nèi)激酶區(qū)、跨膜區(qū)和胞外區(qū)3部分組成。與RTKs家族的其他成員不同的是，DDR在胞外結(jié)構(gòu)域中存在盤狀結(jié)構(gòu)discoidin region（DR），所以被稱為盤狀結(jié)構(gòu)域受體型蛋白酪氨酸激酶。DDR作為一種新型的RTKs，在研究者探索酪氨酸激酶蛋白的表達與人惡性腫瘤中的關(guān)系時被發(fā)現(xiàn)的，盤狀結(jié)構(gòu)域受體可能是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素。陸續(xù)研究表明，DDR與腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)，能促進細胞惡性增殖。另有研究表明DDR與纖維化、神經(jīng)系統(tǒng)變性有關(guān)。對DDR的深入研究，或為臨床上預(yù)防腫瘤等疾病的發(fā)生發(fā)展提供依據(jù)（圖1） [2]。
圖1. DDR與腫瘤等疾病聯(lián)系密切 [2]
2、什么是DDR1？
DDR1（Discoidin domain receptor 1）作為DDRs成員之一，屬于一種新型的受體型酪氨酸激酶（RTKs）。DDR1基因位于人6號染色體的p臂（6p21.3）。DDR1由與配體相互作用的細胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和通過激酶結(jié)構(gòu)域傳遞信號的細胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)組成（圖2） [3]。DDR1有5種亞型，即5個剪接變異體，DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e，由外顯子的選擇性剪接或缺失產(chǎn)生。目前，被證實有生物學功能的亞型為DDR1a和DDR1b。研究表明，不少蛋白能與活化后的DDR1結(jié)合，非肌肉肌球蛋白重鏈IIA（Non-myscle myosin heavy chain IIA, NMHC-IIA），黏著斑激酶（Focal adhesion kinase，FAK），STAT3，Lyn等。但某些蛋白與DDR1的結(jié)合不需要DDR1的磷酸化，如多巴胺和cAMP調(diào)節(jié)的磷蛋白、腎腦表達蛋白、Notch1、E-鈣黏蛋白（Cadherin-1，CADH1） [4-8]。
DDR1主要表達于上皮細胞，平滑肌細胞、成纖維細胞、少突膠質(zhì)細胞和巨噬細胞，且DDR1與腎臟、肝臟、肺組織的纖維化病變有關(guān)。此外，DDR1酪氨酸激酶在多種腫瘤中均有表達，如肺癌、乳腺癌、腦瘤、卵巢癌、食管癌、頭頸部腫瘤、肝癌、睪丸癌等，其高表達與腫瘤預(yù)后不良密切相關(guān)。鑒于DDR1功能的改變和腫瘤的發(fā)展之間的聯(lián)系，使得DDR1成為癌癥治療的新靶點 [9-10]。目前，已有多款靶向DDR1在研臨床藥物，主要用于癌癥治療。
圖2. DDR1的結(jié)構(gòu) [3]
3、DDR1的配體
典型的RTK的配體是可溶的生長因子，DDRs酪氨酸激酶的配體是胞外基質(zhì)的關(guān)鍵成分——膠原蛋白。DDR1可與I、II、III、IV型膠原結(jié)合，對X型膠原，則親和力較低。DDRs酪氨酸激酶能識別膠原蛋白上的特定的氨基酸序列GVMGFO。膠原蛋白與盤狀結(jié)構(gòu)域受體結(jié)合后，最終導(dǎo)致酪氨酸激酶的緩慢而持續(xù)的激活（圖3） [3]。
大多數(shù)受體酪氨酸激酶的活化是快速激活和快速失活，酪氨酸殘基的磷酸化激活發(fā)生在配體結(jié)合的幾秒鐘內(nèi)，隨后是由去磷酸化或者受體/配體內(nèi)化降解所導(dǎo)致的活性的快速下調(diào)。但是，DDR1活化的方式與大多數(shù)受體酪氨酸激酶不一樣。DDR1的活化形式是緩慢激活和緩慢失活，具有較長的磷酸化狀態(tài)。有研究表明，在暴露膠原配體刺激下，DDR1于30分鐘左右才能被磷酸化，并至少可持續(xù)16小時 [11]。無論如何，異常的酪氨酸激酶的活化與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。也就是說，DDR1主要通過膠原蛋白激活，參與癌細胞的增殖、遷移、侵襲和基質(zhì)重塑。
圖3. DDR1結(jié)合膠原蛋白 [3]
4、DDR1的調(diào)節(jié)機制
目前，關(guān)于DDR1的研究，DDR1主要是通過這三個機制發(fā)揮作用：1）經(jīng)典的collagen-DDR1信號通路，依賴于DDR1激酶活性，直接下游分子為Shc，Nck2，Shp-2等；2）依賴collagen的刺激，但是不依賴DDR1激酶活性，也稱為非經(jīng)典的DDR1信號通路；3）不依賴collagen的刺激，也不依賴DDR1激酶活性，而發(fā)揮作用。
DDR1在大多數(shù)情況下是依賴它的激酶活性發(fā)揮作用的，有文獻發(fā)現(xiàn)，激活的DDR1招募PSD4與ARF6結(jié)合，從而激活A(yù)RF6及其下游MAPK信號通路，進而促進肝癌細胞的肺轉(zhuǎn)移 [11]。另有研究提示，激活的DDR1通過Ras和Raf引起MAPK信號通路的激活，從而促進p19 ARF的表達，繼而誘導(dǎo)P53的表達 [12]。脂肪組織中，基質(zhì)血管成分（SVF）中的DDR1促進了IL-6的分泌，IL-6對于SVF促腫瘤細胞的侵襲非常重要，說明腫瘤外的DDR1也可以促進腫瘤的進展 [13]。如上所說，DDR1可通過一種非經(jīng)典的通路發(fā)揮促癌作用，如，在乳腺癌細胞中，TM4SF1充當膜銜接蛋白的功能，招募syntenin 2與DDR1相互作用，從而激活PKC，繼而激活JAK2及其下游STAT3，非經(jīng)典通路誘導(dǎo)了SOX-2和NANOG的表達，維持了癌干細胞的特性 [14-15]。因此，DDR1可充當促腫瘤生存因子的作用，說明DDR1是一種潛在的腫瘤治療靶點（圖4） [3]。
圖4. DDR1相關(guān)的信號通路 [3]
5、DDR1在腫瘤中的作用
5.1 DDR1與腫瘤的增殖、生長
DDR1在非惡性和惡性腫瘤細胞中均可促進細胞的增殖與生長，非惡性細胞，如在原代人支氣管上皮細胞、T細胞等；腫瘤細胞，如人膠質(zhì)瘤細胞、結(jié)腸癌細胞、肝癌細胞等等。DDR1在某些非惡性腫瘤細胞中起著抑制增殖與生長的作用，如原代鼠系膜細胞，但是尚未有文獻報道DDR1能抑制惡性腫瘤細胞的增殖與生長。研究表明，在人乳腺癌和結(jié)腸癌中，DDR1主要是通過激活Ras/Raf/ERK和PI3K/Akt通路，從而上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-xL和使得細胞在基因毒性應(yīng)激狀態(tài)下存活下來 [5, 16-17]。
5.2 DDR1與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移
在腫瘤中，盤狀結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶通過破壞正常的細胞-基質(zhì)中的信號傳遞，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。研究表明，盤狀結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶能促進多種人類腫瘤的侵襲，如乳腺癌、肺癌、睪丸癌等 [9-10]。在人胰腺癌細胞AsPC-1中，DDR1表達質(zhì)粒轉(zhuǎn)染AsPC-1，AsPC-1細胞DDR1蛋白表達量顯著升高；Transwell試驗結(jié)果顯示，AsPC-1/DDR1遷移力上調(diào)，侵襲力上調(diào)。過表達DDR1后，AsPC-1細胞中MMP2和MMP9表達水平顯著升高。由此說明，DDR1可通過改變MMP2和MMP9的表達水平，促進胰腺癌細胞的遷移及侵襲 [18]。
5.3 DDR1與腫瘤的EMT
上皮細胞-間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化（EMT）在胚胎發(fā)育、慢性炎性反應(yīng)、組織重建、癌癥轉(zhuǎn)移和多種纖維化疾病中發(fā)揮重要作用。通過EMT，上皮細胞失去細胞極性，失去與基質(zhì)膜的連接等上皮表型，獲得較高的遷移、侵襲、抗凋亡和降解細胞外基質(zhì)的能力等間質(zhì)表型 [19-20]。有研究表明，DDR1通過促進EMT增加非小細胞肺癌細胞的侵襲和遷移能力。進一步的研究揭示，DDR1的過表能促進胃癌細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，與Snail信號通路激活有關(guān) [21]。Snail參與的信號途徑，與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化有著密不可分的關(guān)系。Snail可通過抑制E-cadherin誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，加速腫瘤的淋巴結(jié)及遠處轉(zhuǎn)移 [22]；也有研究表明，Snail/HDAC1/HDAC2復(fù)合體通過抑制E-cadherin促進胰腺癌的EMT，從而促進腫瘤的轉(zhuǎn)移能力 [23]。DDR1在腫瘤的EMT進程中所發(fā)揮的作用，仍需進一步探索 。
5.4 DDR1與腫瘤微環(huán)境TME
有研究指出，在腫瘤發(fā)展過程中，DDR1可以使細胞外基質(zhì)（ECM）變?yōu)楦叨扔行虻臓顟B(tài)，阻礙免疫細胞浸潤及其殺傷腫瘤細胞的作用。進一步分析發(fā)現(xiàn)，在TNBC小鼠模型中敲除DDR1，可以促進腫瘤內(nèi)T細胞的浸潤，并能抑制腫瘤的生長。因此，敲除DDR1基因或通過抑制DDR1，有可能阻斷腫瘤的抗免疫監(jiān)控的能力，讓免疫細胞成功進入腫瘤殺傷腫瘤細胞 [24]。DDR1可能是阻止免疫細胞靠近腫瘤的關(guān)鍵蛋白。因此，DDR1有望成為腫瘤免疫治療的新靶標。
6、DDR1的臨床應(yīng)用前景
目前，多家國內(nèi)外藥企已開展以DDR1為靶點的藥物臨床試驗，用于腫瘤等疾病治療，包括北京諾誠健華醫(yī)藥科技、韓國Avixgen, Inc.、美國KeifeRx LL等等。一般而言，酪氨酸激酶抑制劑主要是針對酪氨酸激酶活性和功能而設(shè)計，包括破壞細胞內(nèi)的激酶活性的化學小分子和旨在干擾胞外結(jié)構(gòu)域功能的單克隆抗體。現(xiàn)在臨床研究所用的DDR1拮抗劑，主要是小分子化藥，用于癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)變性病、阿爾茨海默病等疾病的治療（表1）。
有臨床前研究提示，DDR1抑制劑在肝癌、乳腺癌、結(jié)腸直腸癌、胃癌、食管癌和NSCLC患者來源的腫瘤移植小鼠模型中，表現(xiàn)出廣泛且很強的抗腫瘤活性。隨著對盤狀結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶的深入研究，DDR1作為一種新型的RTKs成員，有潛力成為開發(fā)新型抗腫瘤藥物的重要靶標之一，值得持續(xù)關(guān)注。
| 藥物 | 作用機制 | 在研適應(yīng)癥 | 最高研發(fā)狀態(tài) | 在研機構(gòu) | 藥物類型 |
|---|---|---|---|---|---|
| ICP-033 | DDR1拮抗劑 、受體蛋白酪氨酸激酶抑制劑、VEGFR1拮抗劑 |
實體瘤； 前列腺癌； 卵巢癌； 腎細胞癌； 結(jié)直腸癌； 肝癌 |
臨床1期 | 北京諾誠健華醫(yī)藥科技有限公司 | 小分子化藥 |
| AVI-4015 | DDR1拮抗劑 | 干眼綜合征 | 臨床1期 | Avixgen, Inc. | 化學藥 |
| Gutinib 2 | DDR1拮抗劑 | 神經(jīng)系統(tǒng)變性病 | 臨床前 | KeifeRx LLC | 小分子化藥 |
| PRTH 101 | DDR1拮抗劑 | 腫瘤 | 臨床前 | Parthenon Therapeutics, Inc. | 未知 |
| Discoidin Domain Receptor Inhibitors(Redx Pharma) | DDR1拮抗劑 | 纖維化 | 臨床前 | 萊德克斯制藥公共有限公司 | 小分子化藥 |
| Gutinib 1 | DDR1拮抗劑 | 神經(jīng)系統(tǒng)變性病 | 臨床前 | KeifeRx LLC | 小分子化藥 |
| BK-40143 | DDR1拮抗劑、 DDR2抑制劑 |
阿爾茨海默病 | 臨床前 | Georgetown University Law Center | 小分子化藥 |
表1：DDR1臨床研究進展
為鼎力協(xié)助各藥企針對DDR1在腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)變性病等疾病在臨床中的研究，CUSABIO推出DDR1活性蛋白產(chǎn)品（Code: CSB-MP006595HU，助力您在DDR1機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
● Recombinant Human Epithelial discoidin domain-containing receptor 1(DDR1),partial (Active)
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.
Immobilized Human DDR1 at 2 μg/ml can bind Anti-DDR1 recombinant antibody (CSB-RA006595MA1HU), the EC50 is 2.824-3.810 ng/mL.
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