ZG16B：一種新發現的癌基因，向胰腺癌發起挑戰！
日期：2022-09-05 10:30:32
ZG16B是近來研究人員采取DNA芯片及核酸點陣分析發現的一種新型癌基因。ZG16B最早發現其在胰腺癌中高表達，因而被命名為胰腺癌相關上調因子（Pancreatic adenocarcinoma upregulated factor,PAUF）。由于胰腺癌通常不具有免疫原性，因而免疫治療藥物在胰腺癌患者中未取得很大的進展。其次，胰腺癌早期侵襲轉移和耐藥是影響其臨床治療效果的主要原因。因此，探索胰腺癌的新興靶點和藥物，對其治療意義重大。目前，大量研究揭示，ZG16B在卵巢癌、乳腺癌、結腸癌、宮頸癌中異常表達，尤其是胰腺癌，使得ZG16B成為具有潛力的腫瘤診斷的生物標記物，甚至是治療靶點。目前，已有多款ZG16B抗體藥物處于臨床階段，主要用于胰腺癌和卵巢癌治療，這將對患者的治療選擇提供重要幫助！那么，ZG16B的調節機制是怎樣的？它在胰腺癌治療中的進展如何？今天我們一起來了解下。
1、什么ZG16B？
酶原顆粒蛋白16B（Zymogen granule protein 16 homolog B，ZG16B）是新近發現的癌基因，屬于ZG16A的旁系同源物 [1]。有研究揭示，ZG16B是含有一個p-棱鏡結構的哺乳動物凝集素，這種結構具有調控細胞黏附、轉移、凋亡、血管生成以及細胞與細胞間相互作用來識別病原體的能力(圖1） [2，23]。ZG16B位于人類染色體16p13.3基因位點，為全長721 bp cDNA的序列，并含有196個氨基酸的開放讀碼框區，它的核酸結構與人類唾液蛋白類似 [3]。ZG16B最早發現在胰腺癌中高表達并起重要致癌作用，進而被鑒定為胰腺癌上調因子（PAUF，pancreaticadenocarcinoma upregulated factor）。在胰腺癌中，ZG16B通過激活CXCR4、β-catenin、TPL2/MEK/ERK、FAK/Scr等信號通路，促進胰腺癌血管生成，調控胰腺癌細胞的遷移 [1-2]。
近年研究證實，ZG16B不僅在胰腺癌細胞中高表達，其表達也見于乳腺癌、胃癌、結腸癌、卵巢癌，對腫瘤細胞的增殖、粘附、遷移、侵襲起著重要作用 [1-4]。ZG16B作為新發現的人內皮細胞的激活劑，具有和血管內皮生長因子（VEGF）相似的作用，能夠在體內外促進血管生成，增加血管的通透性 [3]。然而，ZG16B作為胰腺癌的特殊因子，研究發現ZG16B通過TLR4信號通路促進DCs活化成熟，介導免疫系統激活；同時，它還可以激活MDSCs，促進腫瘤發展，對免疫治療具有雙重作用 [5-7]。
圖1. ZG16B的晶體結構示意圖 [23]
2、ZG16B相關的調節機制
目前，關于ZG16B在胰腺癌的研究中，其促進癌細胞發生及發展的具體機制可能與下列途徑有關：
ZG16B激活CXCR4信號通路。在很多類型的惡性腫瘤中CXCR4在器官特異性的轉移過程中起到重要作用。當ZG16B過表達，誘導激活調節激酶（ERK）、JNK、蛋白激酶信號（AKT）等途徑，最終使大多數下游的轉錄因子活性增高而增加CXCR4的轉錄。而ZG16B失表達后CXCR4信號通路被抑制（圖2) [8]。
ZG16B活化β-catenin信號通路。β-catenin是細胞增殖、分化以及致瘤性相關的典型Wnt信號途徑中的關鍵作用分子。ZG16B表達誘導β-catenin的ser-33/37/Thr-41以及ser-675的磷酸化來激活Akt/GSK-3β信號通路，然后β-catenin被轉運到細胞核內，與轉錄因子的T細胞因子/淋巴結增強因子（TCF/LEF）家族形成一個復合體。這種復合體能夠激活β-catenin反應基因的表達來加快胰腺癌細胞的增殖 [9]。
ZG16B可激活TLR2介導的TPL2/MEK/ERK信號通路。TOLL樣受體TLRs在免疫系統中發揮極其關鍵的作用。ZG16B是TLR2和TLR4的配體，可以激活TLR2介導的TPL2/MEK/ERK信號途徑，并通過引起胰腺癌細胞核轉錄因子AP-1的表達增加，產生促癌細胞因子；當ZG16B-CXCR4-TLR2下游感應器蛋白激酶A（PKA）被激活時，可以抑制TLR2誘導的NF-κB的激活，從而減少免疫細胞的分化，增殖和活化。因此，ZG16B能夠促進胰腺癌細胞的生長，以及逃避免疫系統的監視 [10]。
ZG16B激活FAK信號。FAK是一種沒有受體的酪氨酸酶，它與多種細胞功能相關。ZG16B能夠激活FAK-Src途徑來控制胰腺癌細胞的黏附性，不論是特定的ZG16B抗體還是FAK信號途徑的抑制劑，都可有效地阻斷ZG16B介導的黏附性的增加。ZG16B還可以調節FAK通路而使胰腺癌細胞凋亡受抑制 [11]。
圖1. ZG16B相關的信號通路 [8]
3、ZG16B在腫瘤治療中的作用
3.1 ZG16B與胰腺癌
胰腺癌是消化道常見惡性腫瘤之一，其唯一的治療選擇僅限于手術切除聯合輔助化療。然而，當確診時往往已處于晚期或轉移階段，手術將無法進行，只有10%至15%的患者適合手術切除。輔助化療作為治療胰腺癌的基本治療方案，在胰腺癌的綜合治療中扮演了重要的角色。但化療對胰腺癌的總體效果卻始終不理想。吉西他濱（Gemcitabine）是目前FDA批準的唯一可以用于治療胰腺癌的化療藥物，目前只有不到25%的胰腺癌患者對吉西他濱化療敏感。有數據顯示，吉西他濱僅提高患者2周的生存時間。
新近研究表明，通過尾靜脈向具有胰腺癌移植瘤的裸鼠體內注射ZG16B抑制劑或者敲除胰腺癌細胞ZG16B基因，能夠明顯降低移植瘤的增殖、轉移及進展過程 [12]。事實上，首個胰腺癌上調因子單抗Ulenistamab（PBP1510），已處于臨床2期階段，用于胰腺癌治療。針對ZG16B的靶向藥物，有望為ZG16B/PAUF陽性的胰腺癌患者提供顯著益處。
3.2 ZG16B與卵巢癌
卵巢癌是最致命的生殖系統惡性腫瘤，因為大多數患者被診斷時為晚期，其中不到三分之一的患者在首次診斷后可以存活超過5年。針對腫瘤相關抗原PD-1和PD-L1、VEGF和PARP抑制劑在某些癌癥免疫治療中取得了巨大成功，但在部分癌癥環境中受限，如卵巢癌和胰腺癌。手術和化學療法仍然是目前卵巢癌的重要治療手段，實現早期診斷、提高療效、降低化療的耐藥性在卵巢癌治療中具有重要的臨床意義。
在卵巢癌OVCAR-5細胞系中，高表達的ZG16B促進了腫瘤的遷移、侵襲和轉移能力，誘導Src、ERK、AKT相關信號通路激活。敲除ZG16B基因，癌細胞的遷移和侵襲能力顯著降低。在人卵巢癌模型中，一種新設計的人源化抗ZG16B抗體明顯減緩了卵巢腫瘤的生長。此外，多西紫杉醇（Docetaxel）和抗ZG16B的聯合用藥，在所有治療組中達到了最均勻的抗腫瘤效果。這一結果表明抗ZG16B治療可作為細胞毒類抗腫藥物的敏化劑 [4]。
3.3 ZG16B與乳腺癌
乳腺癌是女性最常被診斷出的癌癥。根據雌激素受體(ER)、孕激素受體(PR)和人表皮生長因子受體2(HER2)的表達，臨床上將乳腺癌分為4種分子亞型：luminal A型（ER/PR, HER2-）、luminal B型（ER/PR, HER2）、HER2過表達型（ER-/PR-/HER2）和basal-like型（ER-/PR-/HER2-）。在以往的研究中，已經開發出多種與乳腺癌早期診斷和預后相關的常規生物標志物，如uPA，Rs/DJ-1和PAI-1。最近，uPAR、KiSS1、CD24等也被認為與乳腺癌的發展密切相關。通過STRING分析和Oncomine共表達分析，發現ZG16B與許多乳腺癌診斷、轉移和預后的生物標志物具有相關性，包括S100PBP、FOXA1、PRR4、ANKEF1、EPCAM、SPDEF、KRT8、KRT19、KIAA1324、CXCR4、AGR2、SCNN1A、SPINT1、TFAP2A、AP1M2、CLDN4和ERBB3。
其中，SPINT1是Kunitz型絲氨酸蛋白酶抑制劑之一，又名HAI-1，可通過調節HGFA、matriptase和hepsin抑制肝細胞生長因子功能，從而抑制乳腺癌的遷移、增殖和侵襲；TFAP2A，又稱AP-2-α，是一種調節乳腺分化和增殖的轉錄因子，其通過調節多種miRNA抑制細胞周期，促進細胞凋亡，抑制乳腺癌的侵襲；高表達的FOXA1通過緩解上皮間質轉化過程，抑制細胞遷移，侵襲和轉移，與乳腺癌的良好預后相關。這些與ZG16B共表達的基因，它們的相互作用表明，ZG16B或可作為乳腺癌的潛在生物標志物 [1]。
3.4 ZG16B與其它腫瘤
有報道指出，ZG16B可作為結直腸癌、前列腺癌、口腔鱗狀細胞癌的早期診斷和預后的生物標志物，其高表達可增強細胞的遷移和侵襲，導致預后不良 [1,14-16]。ZG16B也被證實在宮頸癌HeLa細胞中上調 [17-18]。另有研究提示，ZG16B與動脈粥樣硬化和急性冠狀動脈綜合征的預后相關 [19-20]。ZG16B還被證明在反射性淚液中豐富，可能作為眼表保護的關鍵因子，維持淚膜穩定性 [21-22]。當前的大量研究，主要集中在ZG16B作為一種新型癌癥因子，在腫瘤治療中的重要作用。
4、ZG16B的臨床應用前景
目前，來自新加坡的藥企公司Prestige BioPharma，旗下已有4款針對ZG16B靶點的藥物處于臨床試驗，分別是Ulenistamab（又名PBP1510）、IDC 002、IDC 001、IDC 004，主要用于胰腺癌、胰腺腺泡癌、卵巢癌、卵巢上皮癌。其中，Ulenistamab是首個胰腺癌上調因子單抗，2021年Ulenistamab在法國獲批開展I/IIa期臨床試驗，治療胰腺癌，目前已處于臨床2期，率先進入臨床新階段。其它3款均為雙特異性抗體，處于臨床前（表1）。
眾所周知，胰腺癌的治療頗具挑戰，因為其腫瘤周圍有著密集的纖維化組織，這些組織就如同“堡壘”，阻礙了化療藥物的遞送。近年來，隨著分子靶向免疫治療的進展，胰腺癌的治療也從療效不佳的單純化療和放療進階到更精準和更有效的靶向免疫治療，各種新藥物、新療法向“癌中之王”發起挑戰，獲得了眾多的突破。ZG16B作為新發的胰腺癌治療靶點，有望為胰腺癌免疫治療提供重要的方向。
| 藥物 | 靶點 | 作用機制 | 在研適應癥 | 研發狀態 | 在研機構 | 藥物類型 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ulenistamab | ZG16B | PAUF | 胰腺癌； 卵巢癌 |
臨床2期 | Prestige BioPharma Ltd.（普雷斯蒂奇生物制藥私人有限公司） | 單克隆抗體 |
| IDC 002 | ZG16B | T 淋巴細胞刺激劑； ZG16B抑制劑； 抗體依賴的細胞毒作用 |
卵巢上皮癌； 胰腺腺泡癌 |
藥物發現 | Prestige BioPharma Ltd.（普雷斯蒂奇生物制藥私人有限公司） | 雙特異性抗體 |
| IDC 001 | ZG16B； CTHRC1 |
ZG16B抑制劑； CTHRC1調節劑 |
卵巢上皮癌； 胰腺癌 |
藥物發現 | Prestige BioPharma Ltd.（普雷斯蒂奇生物制藥私人有限公司） | 雙特異性抗體 |
| IDC 004 | VEGFA ZG16B |
VEGFA抑制劑； ZG16B抑制劑； 血管生成抑制劑 |
卵巢上皮癌； 胰腺癌 |
藥物發現 | Prestige BioPharma Ltd.（普雷斯蒂奇生物制藥私人有限公司） | 雙特異性抗體 |
表1：ZG16B臨床研究進展
為鼎力協助各藥企針對ZG16B在胰腺癌等疾病在臨床中的研究，CUSABIO推出ZG16B蛋白產品（CSB-MP836195HU；CSB-YP836195HU；CSB-EP836195HU）助力您在ZG16B機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
● High Purity Validated by Western Blot
● Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA & Protein Sequence Validated by LC-MS/MS Analysis
參考文獻：
[1] Lu, Haotian, et al. "Identification of ZG16B as a prognostic biomarker in breast cancer." Open Medicine 16.1 (2020): 1-13.
[2] Kanagawa, Mayumi, et al. "Crystal structures of human secretory proteins ZG16p and ZG16b reveal a Jacalin-related β-prism fold." Biochemical and biophysical research communications 404.1 (2011): 201-205.
[3] Kim, Sun A., et al. "Pancreatic adenocarcinoma up-regulated factor (PAUF), a novel up-regulated secretory protein in pancreatic ductal adenocarcinoma. "Cancer science 100.5 (2009): 828-836.
[4] Kim, Yeon Jeong, et al. "PAUF as a Target for Treatment of High PAUF-Expressing Ovarian Cancer." Frontiers in Pharmacology 13 (2022).
[5] Patidar, Ashok, et al. "DAMP-TLR-cytokine axis dictates the fate of tumor." Cytokine 104 (2018): 114-123.
[6] Song, Jinhoi, et al. "Pancreatic adenocarcinoma up-regulated factor (PAUF) enhances the accumulation and functional activity of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) in pancreatic cancer." Oncotarget 7.32 (2016): 51840.
[7] Li, Jing, et al. "The role of toll-like receptor 4 in tumor microenvironment." oncotarget 8.39 (2017): 66656.
[8] Lee, Y., et al. "PAUF functions in the metastasis of human pancreatic cancer cells and upregulates CXCR4 expression." Oncogene 29.1 (2010): 56-67.
[9] Escudero-Paniagua, Beatriz, et al. "PAUF/ZG16B promotes colorectal cancer progression through alterations of the mitotic functions and the Wnt/β- catenin pathway." Carcinogenesis 41.2 (2020): 203-213.
[10] Yanai, Hideyuki, Sho Hangai, and Tadatsugu Taniguchi. "Damage-associated molecular patterns and Toll-like receptors in the tumor immune microenvironment." International Immunology 33.12 (2021): 841-846.
[11] Dong, Liangchao, Weiwei Li, and Xiaoli Zhang. "Knockdown of pancreatic adenocarcinoma upregulated factor (PAUF) suppresses proliferation, migration, invasion, and cancer stem cell properties in lung cancer cells." Tropical Journal of Pharmaceutical Research 20.3 (2021): 459-465.
[12] Mandakhalikar, Kedar Diwakar, et al. "First-in-class monoclonal antibody (mAb) PBP1510 targeting pancreatic adenocarcinoma upregulated factor ( PAUF) for pancreatic cancer (PC) treatment: Preclinical perspectives." (2022): e16274-e16274.
[13] Kang, Byung Woog, et al. "Genetic variations in miRNA binding site of TPST1 and ZG16B associated with prognosis for patients with colorectal cancer." ( 2013): 3553-3553.
[14] Jin, Hong-Jian, et al. "Identification and validation of regulatory SNPs that modulate transcription factor chromatin binding and gene expression in prostate cancer." Oncotarget 7.34 (2016): 54616.
[15] Chen, Wei, et al. "Identification of core biomarkers associated with pathogenesis and prognostic outcomes of laryngeal squamous-cell cancer using bioinformatics analysis." European Archives of Oto-Rhino-Laryngology 277.5 (2020): 1397-1408.
[16] Barderas, Rodrigo, et al. "In-depth characterization of the secretome of colorectal cancer metastatic cells identifies key proteins in cell adhesion, migration, and invasion." Molecular & Cellular Proteomics 12.6 (2013): 1602-1620.
[17] Kim, Jihye, et al. "Genomic network-based analysis reveals pancreatic adenocarcinoma up-regulating factor-related prognostic markers in cervical carcinoma." Frontiers in oncology 8 (2018): 465.
[18] Sasahira, Tomonori, et al. "Pancreatic adenocarcinoma up-regulated factor has oncogenic functions in oral squamous cell carcinoma." Histopathology 70.4 (2017): 539-548.
[19] Martin-Lorenzo, Marta, et al. "KLK1 and ZG16B proteins and arginine-proline metabolism identified as novel targets to monitor atherosclerosis, acute coronary syndrome and recovery." Metabolomics 11.5 (2015): 1056-1067.
[20] Rollefstad, S., et al. "Rosuvastatin induced carotid plaque regression in patients with inflammatory joint diseases." atherosclerosis 235.2 (2014): e93.
[21] Costa-da-Silva, Ana Caroline, et al. "Salivary ZG16B Expression Loss Marks Onset of Oral Chronic Graft-Versus-Host Disease and Exocrine Gland Dysfunction." Available at SSRN 3906182.
[22] Ma, Jessica Yuen Wuen, et al. "Critical role of mass spectrometry proteomics in tear biomarker discovery for multifactorial ocular diseases." International Journal of Molecular Medicine 47.5 (2021): 1-15.
[23] Kanagawa, Mayumi, et al. "Crystal structures of human secretory proteins ZG16p and ZG16b reveal a Jacalin-related β-prism fold." Biochemical and biophysical research communications 404.1 (2011): 201-205.
