肝腸鈣粘蛋白CDH17：單抗、雙抗、CAR T“多管齊下”，胃腸道癌GIC重磅靶點！
日期：2023-03-27 14:58:09
近年來，胃腸道癌（Gastrointestinal carcinoma, GIC）的靶向治療逐漸成為研究的熱點，越來越多的靶點被發(fā)現，如EGFR、HER-2、PD-1、CTLA-4、VEGF、DDR1、LAG-3、MUC1、TIGIT、CLDN18.2等。新型靶向治療藥物還在不斷涌現，美國制藥巨頭勃林格殷格翰Boehringer Ingelheim近期開發(fā)了一款創(chuàng)新型基于CDH17的雙特異性抗體CDH17/TRAILR2/（BI 905711），已處于I/II期臨床階段，用于胃癌、胰腺癌、食管癌、膽管癌等胃腸道癌。BI 905711可同時結合腫瘤細胞表面的CDH17和死亡受體TRAILR2，誘導腫瘤細胞凋亡，對表達CDH17的正常細胞無損傷。
此外，香港生物制藥公司Arbele的CDH17單抗（ARB102）和雙特異性抗體CDH17/CD3（ARB202），正處于臨床前研究階段，用于治療胰腺癌、膽管癌等實體瘤。另有研究報道，一款針對CDH17的VHH1-CAR T細胞治療，可特異性根除表達CDH17的神經內分泌腫瘤NET、胃癌、胰腺癌以及結直腸癌細胞。因此，CDH17作為鈣黏蛋白超家族的新成員，成為開發(fā)更安全的實體瘤免疫療法的重磅靶點，尤其是胃腸道癌！
1. 什么是鈣黏蛋白超家族？
鈣黏蛋白（Cadherins）是一類介導鈣依賴型細胞間黏附的粘附分子超家族。家族成員眾多，根據結構不同可分為經典鈣黏蛋白（如E-鈣黏蛋白和N-鈣黏蛋白）、橋粒鈣黏蛋白、原鈣黏蛋白、七次跨膜鈣黏蛋白和FAT樣鈣黏蛋白等。它們的主要功能是介導細胞間Ca2+依賴的同型或異型黏附，而且涉及多種信號傳導包括Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin）、PI3K/Akt、Rho GTPase和NF-κB等通路，從而調控相互黏附細胞間的行為 [1-3]。
近年有許多研究表明，鈣黏蛋白的敲低或過表與多種疾病有關，如哮喘 [4]、慢性牙周炎 [5]，動脈粥樣硬化 [6]、糖尿病 [7]等。在一些腫瘤的侵襲和轉移過程中，某些黏附分子介導的細胞黏附力降低在腫瘤細胞生物學行為中發(fā)揮著關鍵作用。例如，E-cadherin在多種腫瘤中被認為是抑癌基因，而N-Cadherin作為腫瘤侵襲的啟動子，被視為腫瘤細胞獲得侵襲性的必要條件 [8-10]。因此，鈣黏蛋白或可作為藥物靶點，成為治療過敏、自身免疫病及腫瘤的一種新的手段。
2. 什么是CDH17？
2.1 CDH17的結構
肝腸鈣黏蛋白（liver- intestine cadherin, Cadherin-17，又名CDH17；HPT-1；LI-Cadherin）是近年來新發(fā)現的一種鈣黏蛋白，其最早于1994年由Dietmar等通過分子克隆技術從鼠肝細胞cDNA文庫中分析得到的，由于在小鼠僅表達于肝臟和小腸，故命名為肝腸鈣黏蛋白 [11]。人CDH17基因定位于染色體8q22. 1，其結構與鈣黏蛋白家族成員具有同源性，但CDH17又有以下獨特的結構：①CDH17的胞外部分含有7個鈣黏蛋白重復區(qū)域，而經典鈣黏蛋白和橋粒鈣黏蛋白為5個；②在CDH17氨基末端的細胞黏附識別區(qū)內，決定細胞黏附特性的HAV序列由AAL序列代替；③CDH17細胞質尾僅含有20個氨基酸殘基，經典鈣黏蛋白有150-160個。因此，CDH17被劃分為經典鈣黏蛋白的變異體 （圖1） [12-14]。
圖1. CDH17的結構 [14]
2.2 CDH17的表達及功能
CDH17主要表達于胚胎、成人腸上皮細胞和部分胰腺導管上皮細胞，在健康人群肝細胞、食管上皮細胞及胃黏膜中幾乎不表達 [15-18]。CDH17在細胞黏附過程中充當了與鈣黏蛋白同樣重要的角色，CDH17可直接與細胞支架連接，發(fā)揮其細胞黏附作用，而經典的鈣黏蛋白必須與鏈蛋白結合形成復合體才能發(fā)揮其黏附功能 [19-20]。在一些病理情況下，CDH17可表達于其它組織。目前研究發(fā)現，CDH17在胃癌、結直腸癌、肝癌、胰腺癌和膽管癌等多種腫瘤組織中均有不同程度的表達，CDH17的高水平表達與患者預后和風險評估密切相關 [21-23]。
3. CDH17在腫瘤中的作用機制
CDH17作為鈣黏蛋白超家族中的獨特一員，在多種疾病中均發(fā)現CDH17的異常表達。研究揭示CDH17的功能紊亂與腫瘤細胞的外周浸潤及轉移關系密切，對腫瘤的復發(fā)及患者的生存率均有影響。然而，目前對于CDH17與腫瘤相關作用機制尚未闡明。
在胃癌中，CDH17高表達可使E-cadherin/catenin復合物失去穩(wěn)定而解離 [23]。研究已證實β-catenin和E-cadherin/catenin復合物通過Wnt信號傳導途徑參與胃癌的發(fā)生發(fā)展 [24-25]。此外，CDH17表達上調可影響GSK3的活性，抑制β-catenin-AXIN-APC-GSK3復合物的形成，穩(wěn)定β-catenin表達水平，可使其與轉錄因子LEF/TCF結合，誘導Cyclin D1的產生，從而促進細胞增殖，抑制細胞凋亡（圖2） [26]。有研究認為β-半乳糖苷結合蛋白Galectin-3在胃癌侵襲過程中的異常表達對CDH17起調控作用，但具體調控機制有待進一步研究 [27-28]。
圖1. CDH17誘導Cyclin D1的產生 [26]
此外，利用慢病毒介導的microRNA干擾技術發(fā)現，抑制CDH17表達后，MMP-2和MMP-9的活性明顯降低，說明CDH17表達上調可增強MMP-2和MMP-9的活性，導致細胞外基質的降解和重塑，利于腫瘤細胞的轉移 [17]。另有報道，CDH17通過整合Ras/Raf/MEK/ERK信號通路，在胃癌細胞的增殖和腫瘤的生長中發(fā)揮重要作用（圖3） [29]。在肝癌中，敲低CDH17表達，導致Wnt/β-catenin信號通路失活，腫瘤生長受到抑制，因此推測靶向CDH17可滅活Wnt信號通路并激活抑癌基因，促進腫瘤細胞的凋亡 [30]。
圖3. CDH17介導Ras/Raf/MEK/ERK信號通路 [29]
4. CDH17在癌癥治療中的作用
CDH17作為新型鈣黏蛋白，在細胞粘附、細胞識別、組織器官的發(fā)育和形態(tài)的維持等方面發(fā)揮重要作用。細胞間的粘附及運動能力的失調是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要機制之一。近年來有關于CDH17與腫瘤關系的靶向研究越來越多，主要見于胃癌、肝癌、結腸癌及胰腺癌等胃腸道惡性腫瘤。
4.1 CDH17和胃癌
CDH17最早被發(fā)現在胃癌中過度表達。臨床研究中，對71例胃癌患者的癌組織和正常胃組織進行半定量PCR、免疫組化及Western blot分析發(fā)現CDH17的表達水平與胃癌的組織學類型、腫瘤侵襲和淋巴結轉移均呈正相關。在CDH17過表達的BGC-823細胞株中，胃腺癌的增殖、侵襲及遷移能力增強。RNA干擾CDH17表達，發(fā)現下調CDH17能夠抑制MKN-45胃癌細胞的增殖、粘附和侵襲能力，同時NF-κB信號轉導通路被抑制、其下游蛋白（VEGF-C和MMP-9）減少 [31-33]。
4.2 CDH17和肝癌
研究表明CDH17與肝癌發(fā)生也有一定的關系。采用RT-PCR方法對57例肝癌組織及正常肝組織進行分析，結果顯示CDH17在肝癌組織中的陽性表達率顯著高于正常肝組織，說明CDH17與肝癌的發(fā)生有關，提示CDH17可能作為早期診斷肝癌的腫瘤標志物 [34]。對34例肝內膽管癌研究發(fā)現CDH17表達與腫瘤的分化程度和血管侵犯有關，敲除CDH17，發(fā)現CDH17表達下調，促進血管生成有關的MTF-1和胎盤生長因子PLGF的表達，進而誘導腫瘤血管生成 [11, 35]。另有研究發(fā)現CDH17的剪接異構體和基因多態(tài)性增加正常人群肝癌的發(fā)生風險 [26]。
4.3 CDH17和結腸癌
一項對45例結腸癌標本的研究發(fā)現，CDH17的表達下調與結腸癌的進展及淋巴結轉移有顯著關系。下調結腸癌細胞中CDH17基因的表達水平，可以抑制結腸癌細胞的侵襲和轉移過程。對原發(fā)部位的結腸癌組織和其轉移部位的癌組織中CDH17表達進行比較，發(fā)現二者之間的表達一致。因此，CDH17有望成為結腸癌轉移檢測的標志物 [22, 36]。
4.4 CDH17和食管癌
有研究分析食管癌組織中CDH17的表達情況與食管癌患者臨床特征的關系，發(fā)現在分化良好的食管癌組織中有較高的CDH17免疫反應，而低分化的食管腺癌組織中CDH17的表達水平較低或表達不明顯，證明食管腺癌的CDH17免疫反應與患者的臨床特征具有一定的關系 [37]。在食管鱗狀細胞癌ESCC中，CDH17 CpG 島甲基化狀態(tài)增強，CDH17表達水平降低，CDH17 CpG 島的甲基化狀態(tài)與CDH17的表達呈負相關 [38-39]。因此，CDH17可成為食管癌治療的新靶點。
4.5 CDH17和胰腺癌
一項對胰腺導管癌患者CDH17表達情況的研究發(fā)現，高分化癌中CDH17表達高于低分化癌者，Kaplan-Meier曲線分析表明CDH17高表達與患者預后生存有關 [40]。低CDH17表達與腫瘤去分化相關，由于相關研究甚少，因而CDH17與胰腺癌臨床病理特征及預后之間的關系還有待進一步探討。
4.6 CDH17和其它癌癥
對CDH17與卵巢上皮癌關系的研究發(fā)現，CDH17在低分化、高分期的腫瘤中高表達 [41]。單變量分析表明，CDH17高表達與預后不良有關。在導管內乳頭狀粘液性腫瘤（IPMN）中，CDH17誘導IPMN的腸型分化及癌變，隨著IPMN級別的增高，CDH17與之呈正相關 [42]。總而言之，陸續(xù)的研究提示CDH17可能成為胃癌、肝癌和結直腸癌等惡性腫瘤診斷和預后的標志物，監(jiān)測腫瘤的進展及復發(fā)。
5. CDH17的臨床研究前景
目前已有多款基于CDH17的臨床藥物在研（表1），主要用于胃腸道腫瘤治療。其中，3款為雙特異性抗體：ARB-202（CDH17 x CD3），ARB-001.T（CDH17 x CD3），BI-905711（CDH17 x DR5/TRAIL-R2）；1款CAR-T藥物CHM-2101；2款單抗。晚期消化道惡性腫瘤的治療，往往是以化療為基礎的單藥或聯合治療方案，雖然化療藥物及聯合治療策略迭代更新，但療效始終未能獲得突破性進展。腫瘤靶向免疫治療提供了全新高效、安全、低毒的治療策略，有望改變目前困境。現有研究成果已表明，靶向干擾CDH17可以抑制腫瘤生長。因此，CDH17作為新發(fā)現的肝腸鈣黏蛋白，正成為胃腸道腫瘤靶向治療的熱門靶點！
| 藥物 | 靶點 | 作用機制 | 藥物類型 | 在研適應癥 | 在研機構 | 最高研發(fā)狀態(tài) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ARB-202 | CDH17；CD3 | 免疫調節(jié)劑； CDH17調節(jié)劑；CD3調節(jié)劑 |
雙特異性抗體 | 膽管癌； 結直腸癌； 胃腸道腫瘤；胃癌；膽道腫瘤；胰腺癌；肝癌；胰腺腺泡癌 |
Arbele | 臨床1期 |
| BI-905711 | DR5；CDH17 | DR5激動劑； CDH17調節(jié)劑 |
雙特異性抗體 | 彌漫性大B細胞淋巴瘤； 胃癌； 膽管癌；胃腸道腫瘤；胰腺癌；食管癌；膽管癌 |
C.H. Boehringer Sohn AG & Co. KG；勃林格殷格翰（中國）投資有限公司 Boehringer Ingelheim (China) Investment Co., Ltd.；勃林格殷格翰 Boehringer Ingelheim GmbH |
臨床1期 |
| Anti-CDH17 mAbs (ProAlt) | CDH17 | CDH17調節(jié)劑 | 單克隆抗體 | 轉移性結直腸癌；轉移性黑色素瘤 | 普羅克拉拉生物科學股份有限公司 Proclara Biosciences, Inc. |
臨床前 |
| ARB-001.M | CDH17 | CDH17拮抗劑 | 雙特異性抗體 | 胃腸道腫瘤 | Arbele | 臨床前 |
| ARB-001.T | CD3；CDH17 | CDH17調節(jié)劑 | 雙特異性抗體 | 結直腸癌；肝癌； 胃癌 |
Arbele | 臨床前 |
| ARB-201 | CDH17 | CDH17拮抗劑；CD3抑制劑 | 雙特異性抗體 | 結直腸癌 | Arbele | 臨床前 |
| CHM-2101 | CDH17 | CDH17調節(jié)劑；基因轉移 | CAR-T | 結直腸癌； 胃腸道腫瘤； 神經內分泌腫瘤 |
/ | 臨床前 |
| CHM-2301 | CDH17 | CDH17調節(jié)劑 | CAR-NK | 實體瘤 | / | 臨床前 |
| Anti-CDH17-based antibody drug conjugates(ProAlt) | CDH17 | CDH17調節(jié)劑 | ADC；單克隆抗體 | 結直腸癌 | Protein Alternatives SL | 藥物發(fā)現 |
表1：CDH17的臨床藥物在研
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CDH17 Protein&Human CDH17 Stable Cell Line
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