【Gene of the Week】免疫治疗热门靶点CD47


    

免疫治疗热门靶点CD47

 

想获得国自然选题思路,提高国自然基金申请命中率?想调整研究方向,获得学术研究突破口?有机会发高分文章?你需要了解学科发展态势和未来走向!赛业生物专栏《Gene of the Week》每周会根据热点研究领域介绍一个基因,详细为您介绍基因基本信息、研究概况和应用背景等,助您保持学术研究敏锐度,提高科学研究效率,期待您的持续关注哦。今天我们要讲的主角是免疫治疗热门靶点CD47。

 

CD47又称为整合素相关蛋白(integrin-associated protein, IAP),属于免疫球蛋白超家族,是一个拥有5个跨膜域的跨膜糖蛋白,广泛表达于几乎所有的正常细胞表面。目前已知的CD47的天然配体有三种:整合素(integrin)、血小板反应蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)和信号调节蛋白α(Signal-regulatory proteinα,Sirpα)。CD47与其配体主要参与细胞黏附、细胞迁移、吞噬功能,以及维持机体免疫稳态。

 

其中,Sirpα的表达局限于巨噬细胞、树突状细胞以及神经细胞表面。在免疫反应中,CD47主要通过与巨噬细胞表面的Sirpα结合,释放一个“别吃我”信号,从而保证正常细胞不被巨噬细胞“吃掉”(图1)。在这里,CD47扮演了一个“自我(self)”细胞的标记,而一些肿瘤细胞也会利用CD47/Sirpα信号通路,高表达CD47以实现免疫逃逸。

图1. CD47/Sirpα在抑制巨噬细胞的吞噬功能中起到重要作用

图1. CD47/Sirpα在抑制巨噬细胞的吞噬功能中起到重要作用[1] CD47/Sirpα的相互作用导致Sirpα胞内域的免疫受体酪氨酸相关的抑制性基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif,ITIM)中的两个酪氨酸残基磷酸化。磷酸化招募并激活蛋白酪氨酸磷酸酶SHP1和SHP2,传导一系列信号使肌球蛋白II去磷酸化,抑制细胞骨架重排,而这个步骤是巨噬细胞吞噬靶细胞的必要步骤。在肿瘤细胞中,CD47/Sirpα活性的增强是通过提高CD47的表达量达到的。

 

与T细胞抑制性免疫检查点PD-L1类似,CD47属于巨噬细胞抑制性免疫检查点。近年来,许多研究者报道使用抗CD47/Sirpα抗体来阻断CD47/Sirpα信号通路可以显著地抑制肿瘤的生长和转移[2],因此这条信号通路成为继PD-1/PD-L1、CTLA-4后的另一热门肿瘤免疫治疗靶点(图2)。但同时,靶向CD47的免疫检查点抑制剂研发也是颇具挑战性的:例如,由于血细胞也表达CD47,因此在药物设计和临床剂量上要着重考虑血液毒性这一因素。

图2. 抗CD47/SIRPɑ抗体的作用示意图

图2. 抗CD47/SIRPɑ抗体的作用示意图[2] 巨噬细胞上的SIRPɑ与肿瘤细胞表面的CD47结合,抑制巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用。(B)加入抗CD47/SIRPɑ抗体后,抗体阻断了巨噬细胞上的SIRPɑ与肿瘤细胞表面的CD47的结合,巨噬细胞对肿瘤细胞进行吞噬。

 

此外,物种间CD47具有不相容性,也就是说一般来说,普通小鼠的Sirpα不能识别人源CD47(hCD47),这导致人源细胞容易被小鼠巨噬细胞吞噬。因此进行人源肿瘤细胞系异种移植(cell-derived xenograft,CDX)、人源肿瘤组织异种移植(patient-derived,PDX)时,异种移植效果差;使用人外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)和人造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)进行人免疫系统重建时,人源化效果也不好。但是,特别地,NOD背景小鼠的Sirpα带有突变(SirpαNOD),可以与hCD47结合,并且它们间的亲和力甚至比hSirpα与hCD47间的亲和力强10倍[3]。因此,SirpαNOD可以有效抑制小鼠巨噬细胞对人源细胞的吞噬作用,拥有SirpαNOD的免疫缺陷小鼠对CDX和PDX高度兼容(例如赛业生物的C-NKG重度免疫缺陷小鼠、BRGSF重度免疫缺陷小鼠)。

 

综上,尽管面临着挑战,CD47仍然是一个被看好的免疫治疗靶点。这从2020年3月,制药巨头Gilead公司重金(约49亿美元)收购主打CD47抗体开发的Forty Seven公司就可见一斑。未来,抗CD47抗体有望成为继PD-1、PD-L1、CTLA-4后的第四类获批上市免疫检查点抑制剂吗?我们拭目以待。

 

赛业生物重度免疫缺陷小鼠助力肿瘤研究

01 BRGSF小鼠表型信息和应用

1. BRGSF小鼠是技术成熟、免疫缺陷程度最大的一种免疫缺陷小鼠,相比于目前常见的N*G小鼠,BRGSF小鼠的免疫细胞中不仅淋系细胞完全缺失,其髓系细胞(如巨噬细胞)功能也严重缺失,因此其用于肿瘤CDX、PDX模型建立的效果更为优秀,适合抗肿瘤药物的药理和药效学研究。

2. 在基因治疗领域,BRGSF小鼠同样具有其独特的优势,例如CAR-T治疗领域,由于BRGSF小鼠为BALB/c背景,其体内存在补体依赖性细胞毒性(CDC)机制,因此我们可研发或寻找利用CDC机制来消除治疗结束后残留的CAR-T细胞的药物,从而降低CAR-T治疗的毒副作用。

 

02 C-NKG小鼠表型信息和应用

1. C-NKG小鼠是赛业生物通过CRISPR/Cas9 技术在NOD/Shi-Scid背景品系上敲除Il2rg基因自主研发的一种重度免疫缺陷小鼠。

2. 缺乏成熟的T、B、NK免疫细胞,补体活性降低,巨噬细胞对人源细胞吞噬作用弱,可高效地移植人造血干细胞(HSC)、外周血单个核细胞(PBMC)、人源肿瘤细胞系异种移植(CDX)、人源肿瘤组织异种移植(PDX)。

3. 是目前公认的免疫缺陷程度高,用于肿瘤、免疫、自身免疫性疾病、免疫治疗疫苗、GvHD/移植、安全性评估等研究的优秀模型。

 

References:

[1] Rodrigo C., et al. CD47-SIRPα Axis as a Biomarker and Therapeutic Target in Cancer: Current Perspectives and Future Challenges in Nonsmall Cell Lung Cancer. Jornal of Immunology Research, 2020.

[2] Lu, Quansheng , et al. Potential New Cancer Immunotherapy: Anti-CD47-SIRPαAntibodies. OncoTargets and Therapy, 13:9323-9331(2020).

[3] Lai, Shan, Kwong, et al. Signal-regulatory proteinαfrom the NOD mouse binds human CD47 with an exceptionally high affinity - implications for engraftment of human cells. Immunology, 2014.

 

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