CD73，腫瘤免疫治療的靶點新星
日期：2020-12-07 15:14:27
在炎癥與凝血相互交織的復雜生理病理過程中，嘌呤信號通路扮演著關鍵角色。其中，CD73作為生成抗炎性腺苷的關鍵血管酶，其在血栓炎癥（thromboinflammation）中的作用一直是未被充分探索的領域。2024年12月在美國血液學會年會上研究人員分享的最新研究成果揭示了CD73在調節先天免疫激活以及保護機體免受血栓炎癥損傷中的重要作用，為這一領域的研究帶來了新的曙光。
1. CD73的結構
CD73又稱胞外-5’-核苷酸酶(Ecto-5’-Nucleotidase)，是由NT5E基因編碼的一種細胞表面，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的進化相當保守，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個分子量約為70 kDa亞單位，由兩個亞單位構成具有生物活性的同質二聚體，亞基間通過非共價鍵連接（圖1）。N 端中的26個氨基酸信號肽協調結合兩個催化性二價金屬離子（Zn2 +和Co2 +）。C端為AMP提供了結合位點[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，通過GPI錨定在細胞外膜。這個Ser-523殘基與復雜的寡聚糖和鞘脂神經鞘醇基相連。值得注意的是，CD73并沒有蛋白片段嵌入細胞膜內。
圖1. The structure of CD73
*圖片源于參考文獻[4]。
另外，CD73除了錨定在細胞膜上的形式外，還存在一種截短的可溶性形式。可溶性CD73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 [6]。可溶性核苷酸酶可能代表了一種重要的輔助效應系統，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廣泛表達于人體組織細胞表面，包括肝細胞、成纖維細胞、內皮細胞、淋巴細胞和神經膠質細胞、近端腎小管上皮細胞等。如圖2所示，外圓描繪的是人類蛋白質圖譜項目報告中通過免疫組織化學方法檢測到CD73蛋白的各種組織和細胞類型。注意，眼中的表達是基于文獻報道的。內圈描繪的是基于人類蛋白質圖譜數據的人類NT5E基因表達（豐度順序）。
圖2. Tissue-specific expression of human CD73
*圖片源于參考文獻[1]。
此外，CD73在人類臍血B細胞中的表達較低，在嬰兒長到6個月大時其表達增加到成人水平。CD73表達于約75%的成人外周血B淋巴細胞，在人類T淋巴細胞成熟期間其表達也增加。CD73表達于大約15%的CD4-和50%的CD8+外周T淋巴細胞，并且所有的CD73+T淋巴細胞均為共刺激分子CD28陽性。在胸腺細胞上，CD73的酶活性幾乎不可測出，但在部分外周血、脾臟或淋巴結T淋巴細胞上可以很容易檢測到。
3. CD73的功能
CD73是一種代謝免疫檢查點，可協調細胞外腺苷水平的關鍵穩態平衡。它經過N-連接糖基化和二硫鍵介導的同質二聚化，并通過GPI錨定于細胞膜表面，是細胞外嘌呤代謝通路中的限速酶之一 [7]。它存在于多種細胞類型的表面，包括內皮細胞、淋巴細胞、基質細胞和腫瘤細胞。它的酶促活性與胞外磷酸酶（CD39）緊密相關，CD39可產生AMP，而AMP是CD73的作用底物 [8]。CD73產生的細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蛋白偶聯信號并調節腺苷酸環化酶（AC）活性，或者通過平衡核苷轉運蛋白（ENTs）將其轉運至細胞內。如圖3 所示，腺苷也可以調節磷脂酶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）。在腺苷受體調節的眾多生理反應中，上皮離子與液體轉運、組織屏障維持、缺氧、局部缺血預處理和炎癥已被證實與CD73活性密切相關 [9]。
圖3. The function of CD73
*圖片源于參考文獻[1]。
4、CD73與腫瘤
腫瘤微環境中代謝活躍，其中含有豐富的腺苷，腺苷是一種有效的免疫抑制分子，可以強有力地抑制各種免疫細胞，特別是T細胞增殖、細胞毒性和細胞因子的產生的抑制效應，從而抑制抗原呈遞細胞(APC)，促進Treg細胞的增殖和抑制免疫活性，刺激MDSC和巨噬細胞M2極化。此外，腺苷可以誘導免疫抑制細胞，例如調節性T細胞（Tregs）和骨髓來源的細胞（MDSCs），除這些免疫抑制功能外，腺苷還可以促進癌細胞的增殖、血管生成和轉移。腺苷的促腫瘤作用均由在各種細胞上表達的腺苷受體介導 [10]。腺苷的產生過程依賴CD39降解ATP產生單磷酸腺苷（AMP），然后CD73將AMP轉化為免疫具有免疫抑制作用的腺苷，在T細胞和NK細胞、樹突狀細胞（DC）、骨髓源性抑制細胞（MDSC）和腫瘤相關巨噬細胞（TAM）水平上阻斷抗腫瘤免疫監測，而且CD73催化是腺苷產生的主要途徑 [11]。
大量研究證實，腫瘤細胞也可以表達CD73并釋放腺苷，它的表達和活性與腫瘤的侵襲和轉移密切相關 [12][13]。而且腫瘤細胞中，由CD73產生的胞外腺苷足以介導免疫逃逸，促進腫瘤的生長和轉移。除了腫瘤細胞對CD73的免疫調節外，CD73還影響腫瘤發生的多個方面，例如增殖、粘附、血管生成和轉移。它通過調節細胞周期、凋亡和EGFR、β-catenin / cyclin D1、VEGF和AKT / ERK等信號通路來促進腫瘤細胞的增殖。在不依賴于其酶促功能的情況下，CD73還可以促進細胞間粘附、遷移及癌細胞侵襲。
CD73-腺苷介導的免疫抑制，可以控制壓力過大或受損的組織微環境中的炎癥反應。CD73表達的缺乏可能暗示組織微環境內的生理性傷口愈合和免疫調節。然而，在腫瘤微環境（TME）內，代謝壓力隨著腫瘤的進展而積累，這導致CD73在包括乳腺癌，轉移性黑素瘤和卵巢癌在內的癌癥中表達和活性失調 [14]。腫瘤內CD73的過度表達不僅會導致轉移和蒽環類藥物耐藥，而且還會由于腺苷生成失調而導致免疫逃逸。由于這些原因，如今將CD73抑制劑與包括抗PD-1 /抗PD-L1治療在內的現有癌癥治療方法結合用于癌癥免疫治療。
5. CD73臨床研究意義
罕見病的突破性發現：通過對攜帶CD73基因功能喪失型突變的罕見病患者的研究，首次確認了這些患者體內CD73酶活性的缺失，并發現其與血栓形成風險的顯著增加密切相關。這一發現不僅為罕見的動脈鈣化疾病提供了新的病理生理機制解釋，也為血栓炎癥相關疾病的臨床診斷和治療提供了新的靶點。
血栓炎癥的潛在治療靶點：在動物模型中，CD73的遺傳性缺失或抑制均導致靜脈血栓形成風險增加，且這一現象可通過外源性腺苷生成酶（apyrase）或腺苷2A受體激動劑（CGS21680）的干預得到緩解。這表明CD73及其下游的腺苷信號通路在調節血栓炎癥過程中發揮著關鍵作用，為開發針對血栓炎癥的新型治療策略提供了有力的理論依據。
對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抑制劑在癌癥臨床試驗中進行測試，本研究的發現提醒我們在癌癥治療中需謹慎評估CD73抑制劑可能引發的血栓炎癥風險。這對于優化癌癥治療方案，降低治療相關并發癥具有重要的臨床指導意義，尤其是在眾多癌癥患者本身即處于高凝狀態的背景下。
CD73在血栓炎癥中的關鍵作用的發現，不僅豐富了我們對這一靶點的認識，更為相關疾病的臨床干預帶來了新的希望和挑戰。未來的研究將進一步探索CD73在不同疾病狀態下的具體作用機制，并評估其作為治療靶點的潛力與風險，以期為血栓炎癥及相關疾病的患者帶來更精準、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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