共刺激/共抑制雙重作用：B7-H3是“敵”是“友”？
日期：2019-11-29 11:32:16
在細(xì)胞免疫反應(yīng)中，T細(xì)胞的增殖和活化不僅需要T細(xì)胞受體TCR識(shí)別APC或腫瘤細(xì)胞表面MHC提呈的第一信號(hào)，還需要共刺激分子提供的第二信號(hào)[1]。B7-CD28超家族是目前發(fā)現(xiàn)的共刺激分子家族之一，屬于免疫球蛋白超家族。B7家族分子可提供刺激信號(hào)來(lái)增強(qiáng)和維持T細(xì)胞免疫應(yīng)答，也可產(chǎn)生抑制信號(hào)來(lái)限制和減弱T細(xì)胞免疫反應(yīng)。因此該家族在腫瘤疾病、器官移植和自身免疫病中發(fā)揮重要作用。
根據(jù)功能，B7家族可以分為3類[2]。
第二組：B7-H1 (PD-L1)和B7-DC (PD-L2)
第三組：B7-H3（CD276）和B7-H4 (B7x)組成。它們的受體尚未被確定，但被認(rèn)為參與了共刺激和共抑制途徑。
表1 B7家族成員列表
| B7分子 | 別名 | 受體 | 功能 |
|---|---|---|---|
| B7-1 | CD80 | CD28, CTLA-4 | 刺激 |
| B7-2 | CD86 | CD28, CTLA-4 | 刺激 |
| B7-H2 | ICOS-L | ICOS, CD28, CTLA-4 | 刺激 |
| B7-H1 | PD-L1, CD274 | PD-1, CD80 | 抑制 |
| B7-DC | PD-L2, CD273 | PD-1 | 抑制 |
| B7-H3 | CD276 | TLT-2（小鼠） | 刺激/抑制 |
| B7-H4 | B7x, B7S1 | / | 刺激/抑制 |
1. 什么是B7-H3？
B7-H3（B7 homolog 3 protein）又名CD276，是B7-CD28家族重要的免疫檢查點(diǎn)分子。它是Chapoval 等人于2001年在人樹(shù)突狀細(xì)胞cDNA文庫(kù)中鑒定到的B7家族成員[3]。B7-H3主要以膜蛋白和可溶形式存在，可溶的B7-H3（soluble B7-H3, sB7-H3）由膜蛋白經(jīng)金屬蛋白酶剪切而來(lái)[4]。此外，在外泌體和其他胞外小泡中也發(fā)現(xiàn)了B7-H3蛋白。
B7-H3是一種T細(xì)胞共抑制分子，具有部分共刺激功能。B7-H3可有效抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞功能，對(duì)骨發(fā)育也有作用。
B7-H3在多種惡性腫瘤中均有表達(dá)，與惡性腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)、預(yù)后不良等因素密切相關(guān)。B7-H3可下調(diào)Ｔ輔助1型介導(dǎo)的免疫反應(yīng)抑制CD4+T細(xì)胞活化，并抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生，因而可能發(fā)揮促進(jìn)癌細(xì)胞免疫逃逸的作用。
2. B7-H3的結(jié)構(gòu)
B7-H3是由316個(gè)氨基酸組成的I型跨膜糖蛋白，分子量為45-66 kDa，其與B7-H1（PD-L1）有相似的分子結(jié)構(gòu)。它包含一個(gè)推定的28AA信號(hào)肽，一個(gè)由免疫球蛋白恒定（IgC）和可變（IgV）結(jié)構(gòu)組成的217AA細(xì)胞外區(qū)域，一個(gè)跨膜區(qū)域和45個(gè)氨基酸的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。該基因由10個(gè)外顯子組成，其中4 - 7個(gè)外顯子編碼胞外IgV- IgC結(jié)構(gòu)域。
目前發(fā)現(xiàn)B7-H3有兩種存在形式：2Ig-B7-H3和4Ig-B7-H3。2Ig-B7-H3表達(dá)于鼠與人的細(xì)胞中，其有細(xì)胞外的IgV-IgC結(jié)構(gòu)；4Ig-B7-H3僅表達(dá)于人細(xì)胞中，由串聯(lián)重復(fù)的IgV-IgC-IgV-IgC結(jié)構(gòu)組成。人類B7-H3的主要存在形式為4IgB7-H3，位于15號(hào)染色體。小鼠B7-H3基因則位于第9號(hào)染色體[5]。B7-H3是進(jìn)化最保守的B7家族成員之一，因?yàn)樗趶挠补囚~(yú)類到哺乳動(dòng)物的各種物種中普遍表達(dá)。
圖1 B7-H3的結(jié)構(gòu)和亞型
3. B7-H3的組織特異性
B7-H3轉(zhuǎn)錄本廣泛表達(dá)于心臟、肝臟、胎盤(pán)、前列腺、睪丸、子宮、胰腺、小腸和結(jié)腸等組織。而B(niǎo)7-H3蛋白的表達(dá)更多地局限于細(xì)胞表面，例如活化的樹(shù)突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞[6]。
B7-H3異常髙表達(dá)于多種癌細(xì)胞或組織中，包括胃癌、肺癌、前列腺癌、腎癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、肝癌、結(jié)腸直腸癌、口腔癌、膀胱癌、骨肉瘤及血液系統(tǒng)惡性疾病。
調(diào)節(jié)B7-H3表達(dá)的分子機(jī)制尚不清楚，但B7-H3蛋白的表達(dá)與miR-29水平成反比，且B7-H3上的miR-29結(jié)合位點(diǎn)在進(jìn)化中是保守的。
4. B7-H3及其受體
人類B7-H3的受體尚未被發(fā)現(xiàn)。但在小鼠模型中，一個(gè)在髓樣細(xì)胞（TREM）受體家族中表達(dá)的觸發(fā)受體TLT-2被認(rèn)為是小鼠B7-H3的一個(gè)潛在的受體[7]。
TLT-2是一種I型跨膜蛋白，具有單個(gè)IgV結(jié)構(gòu)域，一個(gè)跨膜區(qū)域和一個(gè)短細(xì)胞質(zhì)尾巴[8][9]。其中，IgV結(jié)構(gòu)域具有兩個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)，一個(gè)富含絲氨酸/蘇氨酸的區(qū)域和多個(gè)預(yù)測(cè)的O-連接糖基化位點(diǎn)。人和小鼠TLT-2蛋白與80％相似的Ig域具有60％的同源性。
TLT-2已被證明是B7-H3的共刺激TCR。通過(guò)與B7-H3相互作用，將TLT-2轉(zhuǎn)導(dǎo)至T細(xì)胞，導(dǎo)致IL-2和IFN-γ產(chǎn)生增加。用抗B7-H3或TLT-2的mAb阻斷B7-H3和TLT-2之間的相互作用可有效抑制CD8 + T細(xì)胞介導(dǎo)的接觸超敏反應(yīng)[7]。
5. B7-H3與免疫反應(yīng)
T細(xì)胞：B7-H3在免疫系統(tǒng)中可能發(fā)揮雙重作用。一方面，B7-H3作為一種共刺激分子，對(duì)CD4+和CD8+細(xì)胞具有共刺激作用，誘導(dǎo)細(xì)胞免疫，并在T細(xì)胞受體信號(hào)傳導(dǎo)下選擇性增強(qiáng)干擾素-γ（IFNG）的產(chǎn)生。
另一方面，在人類和小鼠中的實(shí)驗(yàn)證明，B7-H3也具有共抑制作用[10]，它可以抑制Treg細(xì)胞，從而使腫瘤逃逸免疫反應(yīng)。這可能與NFAT、NF-κB和AP-1因子相關(guān)[11]。
圖2 B7-H3介導(dǎo)的信號(hào)通路
NK細(xì)胞：B7-H3可抑制組織培養(yǎng)中的NK細(xì)胞活性，從而降低NK細(xì)胞的功能。這表明NK細(xì)胞上應(yīng)該有B7-H3的受體。
在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中，較高的腫瘤等級(jí)與較高的B7-H3表達(dá)百分比相關(guān)。可溶性B7-H3和細(xì)胞結(jié)合的B7-H3均能夠抑制NK細(xì)胞介導(dǎo)的裂解。
圖3 B7-H3與免疫反應(yīng)
6. B7-H3與腫瘤
B7-H3通過(guò)對(duì)T細(xì)胞的抑制作用，在腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮重要作用，此外，它在非免疫系統(tǒng)中也起了重要作用。研究表明B7-H3參與了癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛能的調(diào)節(jié)，還可能影響腫瘤的増殖、侵襲等生物學(xué)特征。
B7-H3在膀腺癌、前列腺癌、黑色素瘤等腫瘤細(xì)胞系中的高表達(dá)被證明可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。在黑素瘤細(xì)胞中，沉默B7-H3可降低細(xì)胞的基質(zhì)凝膠侵襲能力。這可能是因?yàn)锽7-H3沉默可降低與轉(zhuǎn)移相關(guān)的蛋白的表達(dá)，例如基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-2，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）以及分泌的白介素8（IL-8）的水平。
B7-H3分子在肺癌、大腸癌、膜腺癌等癌組織中高表達(dá)，并與腫瘤的擴(kuò)散或預(yù)后較差具有相關(guān)性。
6.1 B7-H3與非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）
B7-H3在多種不同的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中表達(dá)[12]。對(duì)NSCLC患者的研究表明B7-H3對(duì)NSCLC的免疫系統(tǒng)具有抑制作用[13]。
B7-H3蛋白的高表達(dá)與預(yù)后差有關(guān)[14]，而且B7-H3還可通過(guò)誘導(dǎo)單核細(xì)胞發(fā)展成抗炎細(xì)胞最終參與NSCLC的進(jìn)展[15]。
B7-H1（CD80）和B7-H3之間的表達(dá)呈正相關(guān)，且它們的表達(dá)與NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有明顯的相關(guān)性。B7-H3可能是一種潛在的診斷NSCLC侵襲和轉(zhuǎn)移的標(biāo)志物，不過(guò)還需要大量的臨床數(shù)據(jù)來(lái)證明。
6.2 B7-H3與泌尿系統(tǒng)腫瘤
B7-H3在前列腺癌中異常表達(dá)，B7-H3可在前列腺癌細(xì)胞系PC-3的增殖、侵襲過(guò)程中起到作用[16]，此外，B7-H3還可通過(guò)調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞來(lái)抑制免疫反應(yīng)，從而介導(dǎo)腫瘤逃逸免疫反應(yīng)。較高的B7-H3表達(dá)與放療后生化復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[17]。
此外，B7-H3在腎細(xì)胞癌腫瘤組織中和血管周?chē)哪[瘤中高表達(dá)，在腎細(xì)胞癌中miR-187過(guò)表達(dá)可能通過(guò)降低B7-H3的mRNA水平，從而抑制腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移[18]。
6.3 B7-H3與乳腺癌
在乳腺癌患者中，miR-29c能有效的抑制B7-H3表達(dá)[19]。
在小鼠乳腺癌模型的研究中發(fā)現(xiàn)，B7-H3通過(guò)活性氧簇來(lái)促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF1α）的穩(wěn)定，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤攝取葡萄糖及生長(zhǎng)[20]。
B7-H3在原發(fā)性腫瘤中的表達(dá)與腫瘤大小和淋巴管的侵襲有顯著的相關(guān)性。B7-H3是未來(lái)診斷乳腺癌的潛在檢測(cè)因子[21]。
6.4 B7-H3與顱內(nèi)腫瘤
B7-H3已被證實(shí)在大多數(shù)惡性神經(jīng)外胚層腫瘤中有表達(dá)，B7-H3表達(dá)水平與組織學(xué)腫瘤分級(jí)呈正相關(guān)[22]。
6.5 B7-H3與肝細(xì)胞癌
在肝細(xì)胞癌組織中B7-H3表達(dá)明顯增強(qiáng)，且與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增高、病理類型差和預(yù)后不良有關(guān)。它的作用機(jī)制可能是B7-H3使腫瘤逃避T細(xì)胞相關(guān)的免疫反應(yīng)。B7-H3所介導(dǎo)的STAT3信號(hào)通路可能通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞M2型極化，從而加速肝細(xì)胞癌的疾病進(jìn)展。B7-H3在肝細(xì)胞癌患者血液中表達(dá)異常增高[23]，證明了其在肝細(xì)胞癌中早期診斷及判斷預(yù)后方面的重要作用。
7. 針對(duì)B7-H3的免疫療法
B7-H3在多種腫瘤組織中高表達(dá)，并與腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)。B7-H3胞質(zhì)內(nèi)的尾巴很短，沒(méi)有已知的信號(hào)基序，其受體尚未被識(shí)別。盡管如此，B7-H3分子還是被認(rèn)為是一種具有前景的免疫治療研究方向。
目前的靶向治療大多把B7-H3視為腫瘤中T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)劑，對(duì)B7-H3的特異性阻斷可提供一種類似于抗CTLA-4 mAb療法的靶向治療新方法。
B7-H3的人類癌癥免疫治療策略主要包括：
- 用mAb阻斷B7-H3，中和T細(xì)胞，NK細(xì)胞及其他免疫細(xì)胞中的抑制性信號(hào)。
- NK細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞的Fc受體參與引發(fā)B7-H3特異性ADCC，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡。
- CD3/B7-H3雙特異性抗體與腫瘤表達(dá)的B7-H3結(jié)合，交聯(lián)TCR復(fù)合物的CD3部分，激活腫瘤微環(huán)境中的T細(xì)胞，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。
- 小分子抑制劑可結(jié)合于B7-H3的特定區(qū)域，如IgV域的FG環(huán)，抑制腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞間的配體受體相互作用，從而阻斷受體信號(hào)傳導(dǎo)，恢復(fù)免疫細(xì)胞的效應(yīng)功能。
- CAR-T細(xì)胞識(shí)別膜B7-H3并直接殺傷腫瘤細(xì)胞。
圖4 B7-H3的人免疫治療策略
正在研究的Enoblituzumab（MGA271）是B7-H3的單克隆抗體（mAb），通過(guò)抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）發(fā)揮抗腫瘤活性。在一項(xiàng)臨床Ⅰ期試驗(yàn)中（試驗(yàn)NCT01391143），證明該抗體具有良好的耐受性和抗腫瘤活性。
一種與8H9結(jié)合的抗體藥物，一種標(biāo)記為碘-131的單克隆抗體，在神經(jīng)母細(xì)胞瘤的轉(zhuǎn)移性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤患者的搶救治療中取得臨床成功。目前，針對(duì)腹膜癌、膠質(zhì)瘤和晚期中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌(NCT01099644、NCT01502917和NCT00089245)患者的放射標(biāo)記8H9的一期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。
抗B7-H3單抗MJ18在胰腺癌模型中，抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。
B7-H3 mAb與化學(xué)療法的協(xié)同治療取得了臨床前成功。通過(guò)阻斷B7-H3表達(dá)的治療和抗腫瘤藥物相結(jié)合，比單純地應(yīng)用抗腫瘤藥物有更好的效果[24]。
B7-H3 CAR-T治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤目前處于Ⅱ期。
B7-H3蛋白
Recombinant Human CD276 antigen(CD276),partial (Active) (Code: CSB-MP733578HU)
(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized CD276 at 2 μg/ml can bind Anti-CD276 rabbit monoclonal antibody, the EC50 of human CD276 protein is 1.961-2.243 ng/ml.
References
[1] Hodge J W, Greiner J W, Tsang K Y, et al. Costimulatory molecules as adjuvants for immunotherapy [J]. Front Biosci, 2006, 11(788-803).
[2] Seliger B, Marincola F M, Ferrone S, et al. The complex role of B7 molecules in tumor immunology [J]. Trends in molecular medicine, 2008, 14(12): 550-559.
[3] Chapoval A I, Ni J, Lau J S, et al. B7-H3: a costimulatory molecule for T cell activation and IFN-γ production [J]. Nature immunology, 2001, 2(3): 269.
[4] Zhang G, Hou J, Shi J, et al. Soluble CD276 (B7-H3) is released from monocytes, dendritic cells and activated T cells and is detectable in normal human serum [J]. Immunology, 2008, 123(4): 538-546.
[5] Sun M, Richards S, Prasad D V R, et al. Characterization of mouse and human B7-H3 genes [J]. The Journal of Immunology, 2002, 168(12): 6294-6297.
[6] Wang L, Kang F B, Shan B E. B7-H3-mediated tumor immunology: Friend or foe? [J]. International journal of cancer, 2014, 134(12): 2764-2771.
[7] Hashiguchi M, Kobori H, Ritprajak P, et al. Triggering receptor expressed on myeloid cell-like transcript 2 (TLT-2) is a counter-receptor for B7-H3 and enhances T cell responses [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008, 105(30): 10495-10500.
[8] King R G, Herrin B R, Justement L B. Trem-like transcript 2 is expressed on cells of the myeloid/granuloid and B lymphoid lineage and is up-regulated in response to inflammation [J]. The Journal of Immunology, 2006, 176(10): 6012-6021.
[9] Allcock R J N, Barrow A D, Forbes S, et al. The human TREM gene cluster at 6p21. 1 encodes both activating and inhibitory single IgV domain receptors and includes NKp44 [J]. European journal of immunology, 2003, 33(2): 567-577.
[10] Veenstra R G, Flynn R, Kreymborg K, et al. B7-H3 expression in donor T cells and host cells negatively regulates acute graft-versus-host disease lethality [J]. Blood, 2015, 125(21): 3335-3346.
[11] Hofmeyer K A, Ray A, Zang X. The contrasting role of B7-H3 [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008, 105(30): 10277-10278.
[12] Boland J M, Kwon E D, Harrington S M, et al. Tumor B7-H1 and B7-H3 expression in squamous cell carcinoma of the lung [J]. Clinical lung cancer, 2013, 14(2): 157-163.
[13] Mao Y, Li W, Chen K, et al. B7-H1 and B7-H3 are independent predictors of poor prognosis in patients with non-small cell lung cancer [J]. Oncotarget, 2015, 6(5): 3452.
[14] Chen L, Zhang G, Sheng S, et al. Upregulation of soluble B7-H3 in NSCLC-derived malignant pleural effusion: A potential diagnostic biomarker correlated with NSCLC staging [J]. Clinica Chimica Acta, 2016, 457: 81-85.
[15] Sun J, Mao Y, Zhang Y Q, et al. Clinical significance of the induction of macrophage differentiation by the costimulatory molecule B7-H3cancer [J]. Oncology letters, 2013, 6(5): 1253-1260.
[16] Yuan H, Wei X, Zhang G, et al. B7-H3 over expression in prostate cancer promotes tumor cell progression [J]. The Journal of urology, 2011, 186(3): 1093-1099.
[17] Parker A S, Heckman M G, Sheinin Y, et al. Evaluation of B7-H3 expression as a biomarker of biochemical recurrence after salvage radiation therapy for recurrent prostate cancer [J]. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2011, 79(5): 1343-1349.
[18] Zhao J, Lei T, Xu C, et al. MicroRNA-187, down-regulated in clear cell renal cell carcinoma and associated with lower survival, inhibits cell growth and migration though targeting B7-H3 [J]. Biochemical and biophysical research communications, 2013, 438(2): 439-444.
[19] Nygren M K, Tekle C, Ingebrigtsen V A, et al. Identifying microRNAs regulating B7-H3 in breast cancer: the clinical impact of microRNA-29c [J]. British journal of cancer, 2014, 110(8): 2072.
[20] Lim S, Liu H, Da Silva L M, et al. Immunoregulatory protein B7-H3 reprograms glucose metabolism in cancer cells by ROS-mediated stabilization of HIF1α [J]. Cancer research, 2016, 76(8): 2231-2242.
[21] Wilson K E, Bachawal S V, Abou-Elkacem L, et al. Spectroscopic photoacoustic molecular imaging of breast cancer using a B7-H3-targeted ICG contrast agent [J]. Theranostics, 2017, 7(6): 1463.
[22] Zhou Z, Luther N, Ibrahim G M, et al. B7-H3, a potential therapeutic target, is expressed in diffuse intrinsic pontine glioma [J]. Journal of neuro-oncology, 2013, 111(3): 257-264.
[23] Zhao L, Xie C, Liu D, et al. Early detection of hepatocellular carcinoma in patients with hepatocirrhosis by soluble B7-H3 [J]. Journal of Gastrointestinal Surgery, 2017, 21(5): 807-812.
[24] Zhang W, Wang J, Wang Y, et al. B7-H3 silencing by RNAi inhibits tumor progression and enhances chemosensitivity in U937 cells [J]. 2015.
