【Gene of the Week】“不要吃我”信号CD47的好搭档Sirpα，了解一下？

想调整研究方向，获得学术研究突破口？想获得论文选题思路，提高发文命中率？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》每周二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“不要吃我”信号CD47的好搭档Sirpα。

基因基本信息

备注：标有√的意为赛业红鼠资源库有该种保存状态的小鼠

Sirpα的表达与结构

信号调节蛋白α(signal regulatory protein α，Sirpα)，也称为Src homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase substrate-1 (SHPS-1)，在髓系造血细胞（e.g. 巨噬细胞、树突状细胞）和神经细胞表面均有表达；而其配体CD47，也称整合素相关蛋白(integrin-associated protein，IAP)，广泛表达于几乎所有正常细胞的表面。

Sirpα是一个跨膜蛋白（图1）。其胞外域中含有3个Ig样结构域（1个V样结构域和2个C1样结构域），胞内域的C端含有2个酪氨酸磷酸化位点。Sirpα的酪氨酸磷酸化位点能与蛋白质酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2结合，从而激活这些磷酸酶。Sirpα的配体CD47属于Ig超家族，具有1个V型Ig样胞外域，5个跨膜段和1个短的胞质尾。Sirpα的IgV样结构域能与CD47的IgV样结构域反式结合，并促进Sirpα胞内域中的酪氨酸磷酸化，同时，这种结合也能激活CD47的下游信号蛋白Cdc42，一个属于Rho-家族的GTP-结合蛋白。此外，CD47还能通过胞外域与整合素顺式结合，调节其功能。

图1. CD47-Sirpα信号通路^[1]。

Sirpα-CD47信号通路

Sirpα主要表达在巨噬细胞表面，与其他细胞上的CD47结合后，可向巨噬细胞传递抑制性信号，抑制巨噬细胞对靶细胞的吞噬作用。因此，这条通路可用来识别己细胞（self）与非己细胞（non-self）。一些肿瘤细胞利用这个机制，高表达CD47来向巨噬细胞发出“别吃我（Don’t eat me）”信号，来进行免疫逃逸（图2）。

图2. 通过Sirpα-CD47信号通路来调节巨噬细胞的吞噬功能[2]。

(A) 巨噬细胞上的Sirpα与肿瘤细胞上的CD47结合后，Sirpα通过酪氨酸磷酸化招募蛋白质酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2。这些磷酸酶可抑制前吞噬受体（prophagocytic receptors）触发吞噬作用的能力，但具体机制还不明确。

(B)当Sirpα-CD47信号通路被阻断时，前吞噬受体能诱导激活信号的产生，引起巨噬细胞对靶细胞的吞噬作用。

Sirpα和CD47免疫检查点抑制剂

作为一个热门的免疫抑制性信号通路，目前有多种靶向Sirpα和/或CD47免疫检查点的抗体设计策略（图3），包括全长抗体、F(ab)、与Fc融合的F(ab)等。其中，Fc的加入可以通过FcR介导的ADCC（antibody‐dependent cellular cytotoxicity） 和ADCP（antibody‐dependent cellular phagocytosis）效应增强抗体药物对肿瘤细胞的杀伤作用。此外，由于CD47分子也表达在红细胞表面，靶向CD47的抗体容易导致血液毒性。尽管与CD47相比，Sirpα不在血细胞上表达且表达范围较窄，但由于其在神经细胞上也有表达，靶向Sirpα抗体也可能导致神经毒性作用。

图3. Sirpα-CD47抑制剂^[2]。

Sirpa的物种特异性

一般来说，普通小鼠的Sirpα不能识别人源CD47（hCD47），因此在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，人源细胞容易被小鼠巨噬细胞吞噬，移植效果差；而且在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）在小鼠体内进行人免疫系统重建时，人源化效果也不好。但特别地，NOD背景小鼠的Sirpα（Sirpα^NOD）带有突变，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，Sirpα^NOD可以有效抑制小鼠巨噬细胞对人源细胞的吞噬作用，拥有Sirpα^NOD的免疫缺陷小鼠对CDX和PDX高度兼容。

小结

Sirpα-CD47是一条重要的免疫抑制性信号通路。目前，多款靶向CD47的抗体已处于临床试验阶段，而靶向Sirpα的抗体信息则相对较少。其中，赛尔基因 (Celgene)公司的CC-95251正处于phase I阶段，用来研究其单独使用并与西妥昔单抗（anti-EFGR）或利妥昔单抗（anti-CD20）联合治疗晚期实体瘤和血液癌的效果，该临床试验的预计主要完成日期为2022年11月。此外，德国制药公司勃林格殷格翰(Boehringer Ingelheim)的BI 765063 (OSE-172)也处于phase I阶段，用来研究其单独使用并与BI 754091（anti-PD-1）联合治疗晚期实体瘤的效果。希望届时能有好消息。

参考文献：

[1] Murata Y., Kotani T., Ohnishi H., et al. . The CD47–Sirpα signalling system: its physiological roles and therapeutic application, The Journal of Biochemistry, 155(6):335-344 (2014).

[2] Veillette A, Chen J. Sirpα-CD47 Immune Checkpoint Blockade in Anticancer Therapy. Trends Immunol, 39(3):173-184 (2018).

[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.