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CD20的调控和功能与单克隆抗体靶向策略的“谜团”

 普健科研小助理 2023-08-23 发布于湖北

CD20单克隆抗体(如利妥昔单抗、ofatumumabobinutuzumab)的引入改善了B细胞恶性肿瘤的治疗,尽管CD20的确切生理作用和调节尚不清楚。此外,CD20 表达在不同的 B 细胞恶性肿瘤、具有相同恶性肿瘤的患者之间,甚至在个体患者的克隆内亚群之间都存在很大差异。

1997年,美国食品药品监督管理局批准了抗CD20抗体利妥昔单抗,这是B细胞恶性肿瘤治疗的一个概念突破。在“成熟”B细胞白血病和淋巴瘤(如慢性淋巴细胞白血病(CLL)、滤泡性淋巴瘤和弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL))的化疗基础上加用利妥昔单抗可改善无进展生存期和总生存率,这证明了单克隆抗体可用于癌症治疗。

基于利妥昔单抗的成功,一系列新的工程抗CD20单克隆抗体被进一步开发。CD20单克隆抗体可能通过多种机制起作用,包括补体依赖性细胞毒性(CDC),补体依赖性细胞毒性,抗体依赖性细胞毒性(ADCC),抗体依赖性细胞吞噬作用和直接细胞凋亡诱导。所有这些机制都在体外和/或动物模型中观察到,并且可能在体内也作用于患者,但它们对不同抗CD20单克隆抗体的临床效果的相对贡献仍然存在争议。

 

抗CD20单克隆抗体的已知作用机制以及影响恶性B细胞抗CD20耐药性的潜在因素

CD20基因和蛋白质结构

CD20是一种表达于正常和恶性B淋巴细胞表面的33 ~ 37 kDa的非糖基化蛋白,属于MS4A(跨膜4域家族a)蛋白家族。迄今为止,已鉴定出18MS4A家族成员,除了MS4A1(编码CD20)外,还有高亲和力的免疫球蛋白E受体β亚基(MS4A2/FcεRIβ)HtM4基因(MS4A3)MS4A是一种跨膜分子,预测它们具有相似的多肽序列和整体拓扑结构。包括MS4A1在内的大多数MS4A基因定位于人类染色体11q12上的一个基因簇(小鼠染色体19),而来自一个密切相关的TMEM176基因家族的两个成员定位于染色体7q36.1区域。

MS4A1基因长16 kb,包含8个外显子,并注释了几种不同的CD20 mRNA转录本。主要的CD20 mRNA变异体长2.8 kb,使用全部8个外显子,而第二常见的形式短263个碱基,因为它跳过外显子II。一个较小的3.5 kb mRNA由上游区域的外显子剪接到位于外显子i的内部3 '剪接位点。然而,由于翻译起始密码子位于外显子III,所有三个转录本都被翻译成相同的全长CD20蛋白。此外,在恶性B细胞中还发现了其他的替代转录本,其中一些编码CD20蛋白的截短形式,导致抗CD20单克隆抗体的结合受损。

CD20蛋白包含4个疏水跨膜结构域,1个胞内结构域和2个胞外结构域(大、小环)N端和C端均位于胞质内。CD20有三种不同的磷酸化形式(33,3537 kDa),且增殖期恶性B细胞的CD20磷酸化水平高于静止期B细胞。正常情况下,CD20不形成异聚体,而是以同型二聚体和同型四聚体的形式存在于细胞表面,与其他细胞表面和细胞质蛋白结合,参与信号转导。四跨膜蛋白往往与膜微域内的多种其他蛋白结合(2)。能量转移实验表明,CD20与其他四跨膜分子(CD53CD81CD82)靠近,形成超分子复合物(2)。已知CD20还与主要组织相容性复合体ⅱ类(MHCII)CD40分子、BCRC末端src激酶结合蛋白(CBP)物理偶联,而CBPsrc激酶(LYNFYNCBP)相互作用。除了跨膜形式的CD20外,CLL患者血浆中还报告了循环CD20;然而,这很可能是一个更大的蛋白复合物的一部分,或者是源于细胞破裂的细胞膜片段。

CD20在细胞膜上的相互作用以及恶性B细胞中CD20基因(MS4A1)调控机制

CD20是一般B细胞标志物,由大多数B细胞从晚期前B淋巴细胞开始表达(它不由前B淋巴细胞表达),其表达在终末分化的浆母细胞和浆细胞中丢失。最近,已经描述了具有免疫调节和促炎活性的CD20 T细胞亚群然而,其临床相关性仍有待确定。在B细胞恶性肿瘤中,CD20表达的水平因特异性肿瘤而异,通常在CLL患者中观察到最低的CD20表达,在DLBCL和毛细胞白血病细胞上观察到最高的CD20细胞表面表达。在CLL中,注意到具有免疫球蛋白基因(IGHV)突变可变区域的疾病亚型中的CD20表达也相对高于具有未突变IGHV的亚型。

利妥昔单抗是目前应用最广泛、最有效的治疗性单克隆抗体之一,但恶性B细胞可能对利妥昔单抗产生相对耐药。恶性B细胞对抗CD20单克隆抗体耐药的机制包括调节蛋白CD55CD59H因子表达增加导致的CDC活性不足,在有特异性FcγRIII多态性的病例中,ADCC效果较差,细胞毒性机制耗竭(如补体/效应细胞),补体成分C1qA的多态性,或者脂筏的组成和定位异常,因此利妥昔单抗诱导的凋亡受损(1)56然而,抗CD20单克隆抗体耐药的最直接和最常见原因之一是CD20表达减少,这可能是由于(逆)转录、转录后或翻译后机制(包括CD20蛋白转运至细胞表面)的调节。

具有转录因子结合位点的MS4A1启动子近端区域的示意图

十多年来,科学家和临床医生已经习惯了将利妥昔单抗添加到其他疗法中可提高B细胞恶性肿瘤治疗效果的经验经验。这也促使人们研究在B细胞表面诱导更高CD20水平的策略,以潜在地使恶性细胞对抗CD20单克隆抗体敏感CD20水平似乎在利妥昔单抗诱导的CDC中起重要作用,但似乎与ADCC的相关性较低。

尽管CD20被认为是理想的治疗靶点,并且基于利妥昔单抗的免疫疗法已成为大多数B细胞恶性肿瘤的标准治疗,但尚不清楚CD20的所有功能是什么,以及其表达如何调节。主要原因是B细胞恶性肿瘤患者的异质性大,缺乏具有明显表型的小鼠模型,这使得CD20体内分析更加困难。充分了解CD20调控的复杂性、其生理功能和抗CD20单克隆抗体的确切作用机制,对于开发新的修饰抗CD20单克隆抗体及其治疗组合至关重要,这些组合将产生更好的临床疗效和/或更少的毒性。最近,CD20在微环境相互作用中的可能作用被观察到CD20在免疫生态位的背景下上调所强调。这可能具有生理重要性,特别是对于BCR信号传导;然而,目前尚不清楚这是否与CD20作为BCR触发的钙通量调节剂的假定功能有关,或者在T细胞相互作用或某些附加功能中的任何潜在作用有关。需要进一步研究CD20的生理功能,包括鉴定与CD20相互作用的分子,因为这对合理的治疗组合和策略的发展具有影响。

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