CD73，腫瘤免疫治療的靶點(diǎn)新星
日期：2020-12-07 15:14:27
在炎癥與凝血相互交織的復(fù)雜生理病理過程中，嘌呤信號(hào)通路扮演著關(guān)鍵角色。其中，CD73作為生成抗炎性腺苷的關(guān)鍵血管酶，其在血栓炎癥（thromboinflammation）中的作用一直是未被充分探索的領(lǐng)域。2024年12月在美國(guó)血液學(xué)會(huì)年會(huì)上研究人員分享的最新研究成果揭示了CD73在調(diào)節(jié)先天免疫激活以及保護(hù)機(jī)體免受血栓炎癥損傷中的重要作用，為這一領(lǐng)域的研究帶來了新的曙光。
1. CD73的結(jié)構(gòu)
CD73又稱胞外-5’-核苷酸酶(Ecto-5’-Nucleotidase)，是由NT5E基因編碼的一種細(xì)胞表面，是催化AMP形成胞外腺苷的主要酶 [1]。人CD73的基因位于染色體6q14-921。CD73的進(jìn)化相當(dāng)保守，人CD73的cDNA序列與鼠的cDNA序列有86%的同源性 [2]。人CD73前體蛋白由574個(gè)氨基酸殘基組成。CD73分子N末端第1-26位氨基酸殘基及C末端第550-574位氨基酸殘基被剪切后，第27-549位氨基酸殘基序列即為成熟CD73，形成1個(gè)分子量約為70 kDa亞單位，由兩個(gè)亞單位構(gòu)成具有生物活性的同質(zhì)二聚體，亞基間通過非共價(jià)鍵連接（圖1）。N 端中的26個(gè)氨基酸信號(hào)肽協(xié)調(diào)結(jié)合兩個(gè)催化性二價(jià)金屬離子（Zn2 +和Co2 +）。C端為AMP提供了結(jié)合位點(diǎn)[3]。C端氨基酸序列是GPI錨定序列，其中第523位絲氨酸作為錨定位點(diǎn)，通過GPI錨定在細(xì)胞外膜。這個(gè)Ser-523殘基與復(fù)雜的寡聚糖和鞘脂神經(jīng)鞘醇基相連。值得注意的是，CD73并沒有蛋白片段嵌入細(xì)胞膜內(nèi)。
圖1. The structure of CD73
*圖片源于參考文獻(xiàn)[4]。
另外，CD73除了錨定在細(xì)胞膜上的形式外，還存在一種截短的可溶性形式?？扇苄訡D73保留了ecto-5’核苷酸酶活性 [5]。這種可溶性形式可通過磷脂酰肌醇特異性磷脂酶水解GPI錨蛋白或蛋白水解酶從膜上脫落，并在血液和其他生物流體中自由循環(huán) [6]。可溶性核苷酸酶可能代表了一種重要的輔助效應(yīng)系統(tǒng)，用于局部失活急性升高的核苷酸，特別是在損傷和炎癥部位 [4]。
2. CD73的分布
CD73廣泛表達(dá)于人體組織細(xì)胞表面，包括肝細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、近端腎小管上皮細(xì)胞等。如圖2所示，外圓描繪的是人類蛋白質(zhì)圖譜項(xiàng)目報(bào)告中通過免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)到CD73蛋白的各種組織和細(xì)胞類型。注意，眼中的表達(dá)是基于文獻(xiàn)報(bào)道的。內(nèi)圈描繪的是基于人類蛋白質(zhì)圖譜數(shù)據(jù)的人類NT5E基因表達(dá)（豐度順序）。
圖2. Tissue-specific expression of human CD73
*圖片源于參考文獻(xiàn)[1]。
此外，CD73在人類臍血B細(xì)胞中的表達(dá)較低，在嬰兒長(zhǎng)到6個(gè)月大時(shí)其表達(dá)增加到成人水平。CD73表達(dá)于約75%的成人外周血B淋巴細(xì)胞，在人類T淋巴細(xì)胞成熟期間其表達(dá)也增加。CD73表達(dá)于大約15%的CD4-和50%的CD8+外周T淋巴細(xì)胞，并且所有的CD73+T淋巴細(xì)胞均為共刺激分子CD28陽性。在胸腺細(xì)胞上，CD73的酶活性幾乎不可測(cè)出，但在部分外周血、脾臟或淋巴結(jié)T淋巴細(xì)胞上可以很容易檢測(cè)到。
3. CD73的功能
CD73是一種代謝免疫檢查點(diǎn)，可協(xié)調(diào)細(xì)胞外腺苷水平的關(guān)鍵穩(wěn)態(tài)平衡。它經(jīng)過N-連接糖基化和二硫鍵介導(dǎo)的同質(zhì)二聚化，并通過GPI錨定于細(xì)胞膜表面，是細(xì)胞外嘌呤代謝通路中的限速酶之一 [7]。它存在于多種細(xì)胞類型的表面，包括內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞。它的酶促活性與胞外磷酸酶（CD39）緊密相關(guān)，CD39可產(chǎn)生AMP，而AMP是CD73的作用底物 [8]。CD73產(chǎn)生的細(xì)胞外腺苷可通過與腺苷受體（A1R、A2AR、A2BR和A3R）相互作用來激活下游G蛋白偶聯(lián)信號(hào)并調(diào)節(jié)腺苷酸環(huán)化酶（AC）活性，或者通過平衡核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ENTs）將其轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)。如圖3 所示，腺苷也可以調(diào)節(jié)磷脂酶C（由A1R，A2BR和A3R激活）、MAP激酶（由所有AR亞型激活），PI3K（由A1R和A3R激活），鉀（KATP）和鈣通道（由A1R激活）。在腺苷受體調(diào)節(jié)的眾多生理反應(yīng)中，上皮離子與液體轉(zhuǎn)運(yùn)、組織屏障維持、缺氧、局部缺血預(yù)處理和炎癥已被證實(shí)與CD73活性密切相關(guān) [9]。
圖3. The function of CD73
*圖片源于參考文獻(xiàn)[1]。
4、CD73與腫瘤
腫瘤微環(huán)境中代謝活躍，其中含有豐富的腺苷，腺苷是一種有效的免疫抑制分子，可以強(qiáng)有力地抑制各種免疫細(xì)胞，特別是T細(xì)胞增殖、細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子的產(chǎn)生的抑制效應(yīng)，從而抑制抗原呈遞細(xì)胞(APC)，促進(jìn)Treg細(xì)胞的增殖和抑制免疫活性，刺激MDSC和巨噬細(xì)胞M2極化。此外，腺苷可以誘導(dǎo)免疫抑制細(xì)胞，例如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）和骨髓來源的細(xì)胞（MDSCs），除這些免疫抑制功能外，腺苷還可以促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、血管生成和轉(zhuǎn)移。腺苷的促腫瘤作用均由在各種細(xì)胞上表達(dá)的腺苷受體介導(dǎo) [10]。腺苷的產(chǎn)生過程依賴CD39降解ATP產(chǎn)生單磷酸腺苷（AMP），然后CD73將AMP轉(zhuǎn)化為免疫具有免疫抑制作用的腺苷，在T細(xì)胞和NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）、骨髓源性抑制細(xì)胞（MDSC）和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）水平上阻斷抗腫瘤免疫監(jiān)測(cè)，而且CD73催化是腺苷產(chǎn)生的主要途徑 [11]。
大量研究證實(shí)，腫瘤細(xì)胞也可以表達(dá)CD73并釋放腺苷，它的表達(dá)和活性與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān) [12][13]。而且腫瘤細(xì)胞中，由CD73產(chǎn)生的胞外腺苷足以介導(dǎo)免疫逃逸，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。除了腫瘤細(xì)胞對(duì)CD73的免疫調(diào)節(jié)外，CD73還影響腫瘤發(fā)生的多個(gè)方面，例如增殖、粘附、血管生成和轉(zhuǎn)移。它通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、凋亡和EGFR、β-catenin / cyclin D1、VEGF和AKT / ERK等信號(hào)通路來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。在不依賴于其酶促功能的情況下，CD73還可以促進(jìn)細(xì)胞間粘附、遷移及癌細(xì)胞侵襲。
CD73-腺苷介導(dǎo)的免疫抑制，可以控制壓力過大或受損的組織微環(huán)境中的炎癥反應(yīng)。CD73表達(dá)的缺乏可能暗示組織微環(huán)境內(nèi)的生理性傷口愈合和免疫調(diào)節(jié)。然而，在腫瘤微環(huán)境（TME）內(nèi)，代謝壓力隨著腫瘤的進(jìn)展而積累，這導(dǎo)致CD73在包括乳腺癌，轉(zhuǎn)移性黑素瘤和卵巢癌在內(nèi)的癌癥中表達(dá)和活性失調(diào) [14]。腫瘤內(nèi)CD73的過度表達(dá)不僅會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)移和蒽環(huán)類藥物耐藥，而且還會(huì)由于腺苷生成失調(diào)而導(dǎo)致免疫逃逸。由于這些原因，如今將CD73抑制劑與包括抗PD-1 /抗PD-L1治療在內(nèi)的現(xiàn)有癌癥治療方法結(jié)合用于癌癥免疫治療。
5. CD73臨床研究意義
罕見病的突破性發(fā)現(xiàn)：通過對(duì)攜帶CD73基因功能喪失型突變的罕見病患者的研究，首次確認(rèn)了這些患者體內(nèi)CD73酶活性的缺失，并發(fā)現(xiàn)其與血栓形成風(fēng)險(xiǎn)的顯著增加密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)不僅為罕見的動(dòng)脈鈣化疾病提供了新的病理生理機(jī)制解釋，也為血栓炎癥相關(guān)疾病的臨床診斷和治療提供了新的靶點(diǎn)。
血栓炎癥的潛在治療靶點(diǎn)：在動(dòng)物模型中，CD73的遺傳性缺失或抑制均導(dǎo)致靜脈血栓形成風(fēng)險(xiǎn)增加，且這一現(xiàn)象可通過外源性腺苷生成酶（apyrase）或腺苷2A受體激動(dòng)劑（CGS21680）的干預(yù)得到緩解。這表明CD73及其下游的腺苷信號(hào)通路在調(diào)節(jié)血栓炎癥過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為開發(fā)針對(duì)血栓炎癥的新型治療策略提供了有力的理論依據(jù)。
對(duì)癌癥治療的警示與思考：鑒于CD73抑制劑正在作為免疫檢查點(diǎn)抑制劑在癌癥臨床試驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)試，本研究的發(fā)現(xiàn)提醒我們?cè)诎┌Y治療中需謹(jǐn)慎評(píng)估CD73抑制劑可能引發(fā)的血栓炎癥風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)于優(yōu)化癌癥治療方案，降低治療相關(guān)并發(fā)癥具有重要的臨床指導(dǎo)意義，尤其是在眾多癌癥患者本身即處于高凝狀態(tài)的背景下。
CD73在血栓炎癥中的關(guān)鍵作用的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了我們對(duì)這一靶點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，更為相關(guān)疾病的臨床干預(yù)帶來了新的希望和挑戰(zhàn)。未來的研究將進(jìn)一步探索CD73在不同疾病狀態(tài)下的具體作用機(jī)制，并評(píng)估其作為治療靶點(diǎn)的潛力與風(fēng)險(xiǎn)，以期為血栓炎癥及相關(guān)疾病的患者帶來更精準(zhǔn)、更有效的治療方案。
CD73蛋白
● Recombinant Human 5'-nucleotidase(NT5E) (Active) (Code: CSB-MP723415HU)
(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized CD73 at 2 μg/ml can bind Anti- CD73 Rabbit Monoclonal Antibody(CSB-RA978310A0HU), the EC50 is 3.212-4.525 ng/ml.
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