VSIG4:B7家族共刺激分子,補體系統或腫瘤藥開發創新靶點!
日期:2022-12-22 13:30:15
2022年11月28日,Cancer Letters雜志報道了一篇題為“The biology of VSIG4: Implications for the treatment of immune-mediated inflammatory diseases and cancer”文獻綜述 [1],該文章主要總結了VSIG4在巨噬細胞吞噬作用和免疫穩態方面的近期新發現,并討論了其在感染、炎癥和癌癥中的潛在診斷和治療用途。文章指出,VSIG4是一種特異性表達于巨噬細胞的B7家族相關蛋白,可結合細胞表面的受體分子有效地抑制T細胞的活化,也可作為補體受體并清除補體C3包被的病原體。目前,越來越多的數據證實,VSIG4的異常表達與多種腫瘤發展相關,如肺癌、膠質瘤和多發性骨髓瘤等等。
來自美國Verseau Therapeutics公司開發的VSIG4特異性抗體,其研究揭示靶向VSIG4能夠誘導抑制性巨噬細胞向M1型極化。且無論是VSIG4抗體單用還是聯合PD1抗體均能在臨床前的小鼠腫瘤模型中看到抑瘤效果。目前,作為新近鑒定的對T細胞活化具有重要調控作用的B7家族共刺激分子,VSIG4已成為補體系統或腫瘤藥開發創新靶點!
1. 什么是共信號分子B7家族?
B7家族是最早被證實在T細胞活化中起關鍵作用的共信號分子,B7家族現在至少包括10個成員,即B7-1/CD80、B7-2/CD86、B7-DC、B7-H1/PD-L1、B7-H2、B7-H3、B7-H4、B7-H5、B7-H6和B7-H7/HHLA2。1970年BRETSCHER和COHN提出了T細胞活化雙信號模型:第一信號(抗原刺激信號)由TCR識別APC提呈的pMHC產生,使T細胞初步活化;第二信號(共刺激信號)由APC與T細胞表面的共刺激分子相互作用產生,使T細胞完全活化。兩個信號協同作用才能誘導T細胞完全活化 [1-3]。
目前已知的共信號分子分為3個家族:B7家族(免疫球蛋白家族)、TNF家族(腫瘤壞死因子家族)和整合素家族。B7家族是最重要的共信號分子之一,在腫瘤細胞中廣泛表達,且與腫瘤進展關聯密切,它積極或消極地調節T細胞功能,對維持免疫調節和自身耐受至關重要。無論是單獨治療還是與其他療法結合,B7家族被看作是“免疫治療最有希望的靶點”(圖1) [2]。

圖1. B7家族蛋白和癌癥 [6]
2. 什么是VSIG4?
VSIG4(V-set and immunoglobulin domain containing 4)是最新鑒定的B7家族共刺激分子,又稱補體受體Ig超家族分子(CRIg),或免疫球蛋白超家族蛋白39(Z39Ig)。人和鼠VSIG4基因均定位于X染色體的Xq12,屬于I型跨膜蛋白。人的VSIG4胞外區含有IgV和IgC2兩種結構域,存在由25個氨基酸組成的跨膜區及細胞質尾(圖2) [1, 4]。VSIG4作為新型B7家族相關蛋白,目前發現主要表達于組織靜息巨噬細胞,其在維持免疫耐受、抗炎、宿主防御等免疫調控方面發揮著重要的作用,是固有免疫系統的關鍵組成部分。
研究發現,VSIG4和多種炎癥性疾病存在關聯性如神經系統疾病、I型糖尿病、腎臟疾病 [5-7]。此外,大量研究已證實VSIG4在肝癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、膠質母細胞瘤和多發性骨髓瘤中過表達,可作為免疫檢查點分子,或腫瘤獨立預后因素 [8-9]。目前,已有多款靶向VSIG4在研臨床藥物,主要用于實體瘤治療。因此,VSIG4將成為治療炎癥性疾病或多種腫瘤的新型靶標!

圖2. 人或鼠VSIG4結構 [1]
3. VSIG4相關的作用機制
3.1 VSIG4作為T細胞抑制分子的作用
VSIG4可作為一種新的T細胞抑制分子,對于T細胞活化有著抑制作用。然而,VSIG4抑制T細胞的具體機制尚不明晰,現有的研究提示,1)VSIG4可能結合T細胞表面的尚未知的受體,導致T細胞活化抑制(圖3);2)VSIG4和T細胞表面的CR1或CR3與它們的共配體C3b和iC3b結合,啟動T細胞的抑制信號;3)VSIG4通過下調G1期的周期蛋白依賴性激酶,如CDK2、CDK4或CDK6,誘導G0/G1期阻滯,抑制T細胞的增殖 [10-12]。
比如,在VSIG4基因敲除的小鼠(VSIG4-/-)中,研究發現小鼠腎間質炎細胞浸潤及小管損傷重程度均高于VSIG4正常表達(VSIG4+/+)組。同時,在VSIG4-/-組中,TGF-β1,IL-2、IFN-γ、IL-10、TNF-α的表達水平顯著增高 [13]。在實驗性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)模型中,VSIG4-Ig融合,可導致T細胞所分泌的炎癥細胞因子的減少,如IFN-γ,TNF-α,IL-6,IL-17 [13]。最新的研究認為,VSIG4的抑制作用不僅僅下調活化的T細胞應答,而是能夠阻止T細胞在正常組織中的活化 [12]。

圖3. VSIG4作為T細胞抑制分子的作用 [12]
3.2 VSIG4作為補體受體介導的吞噬作用
補體系統作為體內重要的效應系統和效應放大系統,通過作用于病原體表面,破壞病原體的細胞膜,調理病原體表面分子,而促巨噬細胞對病原體的吞噬作用。C3是補體調理素作用的核心,在不同蛋白酶的作用下,可降解生成為C3a和C3b片段。這些補體片段在病原體表面與補體受體結合,并誘導吞噬作用。VSIG4可和補體C3的降解片段C3b和iC3b等結合,是繼CR1/CD35,CR2/CD21,CR3/CD18,CR4之后的第五個補體C3片段受體(圖4) [12-15]。
研究證實,表達在巨噬細胞表面的VSIG4,能有效的清除C3調理的病原體,從而減少宿主的感染和死亡率。另有研究發現,VSIG4信號不僅能促進李斯特菌(Listeria Monocytogenes,LM)的捕獲,還能夠激活氯離子通道(Chloride Intracellular Channel 3, CLIC3),活化吞噬體從而促進胞內李斯特菌的清除 [16]。因此,VSIG4或可作為補體治療劑,且不影響宿主對病原體的防御。

圖4. VSIG4作為補體受體介導吞噬作用 [12]
3.3 VSIG4作為補體旁路途徑的抑制劑作用
補體活化的過程主要包括經典途徑、凝集素MBL途徑和旁路途徑三種途徑的協作行動。補體旁路是補體系統活化的主要途徑,因C3bBb二聚物和C3bC3bBb多聚體形成旁路途徑的轉化酶,可放大補體系統的激活。補體的活化可釋放大量的補體片段,如C3a和C5a,它們是中性粒細胞和炎癥巨噬細胞的趨化因子和激活劑 [12, 14]。
雖然補體活化有利于清除病原體,但是補體系統的過度活化也可能參與自身免疫疾病的發病。研究提示,VSIG4能夠抑制旁路途徑中C3轉化酶及C5轉化酶的活性,卻不抑制經典途徑中轉化酶的活性 [12, 14]。因此,VSIG4可選擇性的抑制旁路途徑的激活,而不影響經典途徑和MBL途徑,這一發現可為針對補體活化旁路途經的靶向治療提供可能。
4. VSIG4在腫瘤等疾病中的作用
VSIG4最初被認為是與人類智力障礙相關的基因,隨后研究發現VSIG4可作為一種新型補體受體,同免疫黏附過程相互作用,成為清除病原體的關鍵受體。更為重要的是,大量研究已證實,在惡性腫瘤中,如肺癌、乳腺癌、卵巢癌等,VSIG4高表達,被認為是一種致癌基因。
4.1 VSIG4與肺癌
研究發現,通過構建Lewis肺癌細胞株誘導的小鼠腫瘤模型中,VSIG4缺陷的小鼠,其腫瘤生長明顯小于野生型(VSIG4+/+)。針對肺癌組織樣本,采用免疫組化的方法檢測VSIG4表達,研究顯示,VSIG4+細胞大量浸潤。雙重熒光染色顯示,VSIG4存在于CD68+巨噬細胞中,但在CD3+T細胞、CD31+內皮細胞和CK-18+上皮細胞中不存在 [17]。
此外,當VSIG4轉染人腎上皮細胞,VSIG4可結合T細胞上的未知受體,抑制CD4+和CD8+T細胞的增殖,以及細胞因子的產生,如IL-2和IFN-γ [17]。現有研究表明,VSIG4+腫瘤相關巨噬細胞可誘導肺癌的發展,提示VSIG4+腫瘤相關巨噬細胞參與到腫瘤的病理過程。因此,VSIG4的特異性靶向治療可能是一種新的、有效的治療癌癥的方法。
4.2 VSIG4與卵巢癌
通過分析卵巢癌患者血液及組織中VSIG4的表達水平,研究人員發現,與良性腫瘤相比,VSIG4在卵巢癌組織中過表達,抑制了招募的T淋巴細胞的激活。此外,血漿中VSIG4的水平高于卵巢癌組織。研究人員認為,卵巢癌中可溶性VSIG4的增加,可導致C3b沉積增加,從而促進卵巢癌新生血管的形成,促進卵巢癌的進展。癌組織中VSIG4和血漿中VSIG4還與無疾病生存(DFS)相關 [6, 18]。因此,VSIG4可能是預測卵巢癌預后的潛在生物標志物,也可是卵巢癌免疫治療的一個潛在靶點。
4.3 VSIG4與乳腺癌
有關生信分析提示,VSIG4與乳腺癌患者預后及M2型巨噬細胞浸潤豐度顯著相關,其受上游miR-29a-3p調控。研究通過TIMER和TISIDB分析腫瘤免疫特征,結果表明,M2型巨噬細胞與VSIG4具有較強的相關性。預后分析表明,VSIG4表達水平越高,M2型巨噬細胞浸潤豐度越高,患者預后越差。
VSIG4相關的信號通路富集分析表明,VSIG4與細胞胞吞、細胞因子的生成和釋放、Toll樣受體及細胞黏附等通路顯著相關。通過miRmap、miRanda、PITA預測工具,發現miR-29a-3p可調控VSIG4的表達,且對乳腺癌患者預后有顯著影響 [19-20]。因此,VSIG4或可作為乳腺癌的潛在預后標志物。
4.4 VSIG4與膠質瘤
采用免疫組化組織芯片技術檢測VSIG4在惡性膠質瘤和正常大腦中的表達,結果發現,與正常腦組織相比,高級別膠質瘤患者中的VSIG4表達量顯著升高。進一步的研究提示,VSIG4的過表達能夠誘導膠質母細胞瘤細胞發生上皮-間充質轉化(EMT),并顯著促進其侵襲和遷移,而且還促進了細胞中膠質瘤干細胞表型的形成。另有研究還發現,VSIG4可能通過T淋巴細胞功能缺失引起膠質瘤細胞免疫逃逸 [21-22]。
4.5 VSIG4與多發性骨髓瘤
通過對多例骨髓外活檢標本分析,VSIG4高表達的總生存期(OS)顯著低于VSIG4低表達組。通過VSIG4表達水平,對MM高危多發性骨髓瘤患者進行分層,提示VSIG4表達是OS預后不良的獨立預測因子,也可能是MM抗癌免疫治療候選靶點 [23]。
另有研究發現,蛋白激酶Cα(PKCα)可控制VSIG4的表達。此外,PKC信號通路與多發性骨髓瘤細胞的增殖有關。因此,PKC信號通路可能是多發性骨髓瘤(Multiple Myeloma,MM)中VSIG4過表達的原因,但其具體的機制需要進一研究 [24]。綜上所述,通過VSIG4表達不僅可幫助患者進行預測預后及分層,還可作為多發性骨髓瘤的新靶標。
4.6 VSIG4與其它疾病
VSIG4的表達不僅在病原體的清除和腫瘤發展中發揮關鍵作用,而且與炎癥性疾病也有著密切的聯系,如多發性硬化癥MS、炎癥性腸炎、腎臟疾病、肝炎以及關節炎等 [25-26]。例如,在國際公認研究MS的EAE動物模型中,研究團隊在EAE模型中加入自制VSIG4單克隆抗體激動性抗體VG11后,誘導了JAK2/STAT3/A20信號通路的激活,降低了NLRP3和IL-1β的表達 [27]。
而已有研究表明,抑制核因子NF-κB、NOD樣受體蛋白3(NLRP3)和IL-1β表達,對小鼠多發性硬化癥起到顯著的治療效果 [28-29]。因此,VSIG4可能夠作為MS疾病治療的新型靶點。EB病毒是一種與慢性腎臟疾病相關的皰疹腫瘤病毒,有研究表明VSIG4的表達能夠通過LMP1/NF-κB信號通路在轉錄水平上調,推測VSIG4是慢性腎病和EB病毒感染LMP1陽性患者的潛在靶點 [30-31]。
5. VSIG4的臨床應用前景
目前,陸續有國內外藥企正開展以VSIG4為靶點的藥物臨床試驗,用于實體瘤疾病治療,包括沈陽三生制藥、美國Verseau Therapeutics和Sensei Biotherapeutics Inc、韓國Kanaph Therapeutics Inc (表1)。當前研究主要聚焦在VSIG4在癌癥發展方面所扮演的角色,Verseau Therapeutics官網披露的臨床前數據顯示,抗VSIG-4抗體(VTX-1218)可促進巨噬細胞的促炎極化,激活T細胞并吸引其他免疫細胞協同產生強大的抗腫瘤效應。
國內方面,三生制藥早已獲得VTX-1218的臨床前抗體開發授權。此外,多項針對VSIG4的靶向藥研究,正處在藥物發現階段,用于眼科、免疫調節、內分泌與代謝、胃腸道系統等疾病。VSIG4作為一種新型B7家族共刺激分子和C3補體受體,成為免疫治療的新型靶點,將對腫瘤等疾病的藥物開發帶來新策略!
藥品名稱 | 靶點 | 適應癥 | 全球最高研發階段 | 研發企業 | 創新類型 |
---|---|---|---|---|---|
VTX-1218 | VSIg4 | 癌癥;實體瘤 | 臨床前 | 沈陽三生制藥有限責任公司;Verseau Therapeutics Inc | 創新藥 |
SNS-VSIG4 | VSIg4 | 實體瘤 | 藥物發現 | Sensei Biotherapeutics Inc | 創新藥 |
SNS-102 | VSIG4 | 癌癥 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
C1.02 | Complement Complex;FLT1;KDR | 年齡相關性黃斑變性 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
undisclosed drug | VSIG4 | 自身免疫性疾病 | 藥物發現 | Zhuhai-Fudan Innovation Institute | 創新藥 |
YBL-003 | VSIg4 | 癌癥 | 臨床前 | Y-Biologics Inc | 創新藥 |
undisclosed drug | VSIG4 | 1型糖尿病 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
undisclosed drug | VSIG4 | 癌癥 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
undisclosed drug | VSIG4 | 癌癥 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
SA-2290 | VSIG4 | 癌癥 | 藥物發現 | Y-Biologics Inc | 創新藥 |
A2.3 | VSIG4 | 大腸癌 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
VSIG-4 | VSIG4 | 肝膽疾病 | 藥物發現 | / | 創新藥 |
表1:VSIG4臨床研究進展
為鼎力協助各藥企針對VSIG4在炎癥及腫瘤等疾病治療領域上的研發,CUSABIO推出VSIG4活性蛋白產品(Code: CSB-MP896869HU,助力您在VSIG4機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
Recombinant Human V-set and immunoglobulin domain-containing protein 4(VSIG4),partial (Active)

The purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Immobilized Human VSIG4 at 2 μg/ml can bind Anti-VSIG4 recombinant antibody (CSB-RA896869MA1HU), the EC50 is 51.14-68.73 ng/mL.
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