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CD47与巨噬细胞表面的SIRPα结合,释放“别吃我”的信号

更新时间:2024-06-07   点击次数:207次

CD47是一种广泛表达的跨膜糖蛋白,也称为整联蛋白相关蛋白(IAP),分子量52 kDa。CD47的结构包括与相应配体相互作用的胞外可变区、高疏水性跨膜段形成的跨膜区和亲水羧基端胞内区,CD47激活后可以介导细胞增殖、迁移、吞噬以及细胞凋亡,免疫稳态和抑制NO信号传导等一系列过程。该蛋白具有免疫球蛋白可变的N端结构域、5个跨膜结构域和一个短的C端胞内尾,胞内尾部有四种可变不同剪接异构体,从而形成4个亚型。CD47亚型2主要在造血细胞、血管内皮细胞和上皮细胞中表达,1亚型在角质形成细胞中表达,3和4亚型在神经元细胞、肠粘膜细胞和睾丸细胞中均有表达。

CD47与巨噬细胞表面的SIRPα结合,释放“别吃我

SIRPα全称为signal-regulatory protein α,是SIRP家族的第一个成员,于20世纪90年代末被鉴定出,表达在髓细胞上,包括所有类型的巨噬细胞。CD47与SIRPα的相互作用在1999年被发现,之后大量研究证实,CD47在正常细胞表面广泛表达,通过与巨噬细胞表面的SIRPα结合,释放一种“别吃我"的信号,从而保护健康细胞不被巨噬细胞“吃掉"。而癌细胞也学会了这一机制:在表面过量表达CD47,使巨噬细胞把它们当作“正常细胞",从而逃避巨噬细胞介导的吞噬攻击。


噬细胞是先天性免疫的重要组成部分,是一种“专业"的吞噬细胞,在人体内可以通过吞噬衰老和死亡细胞起到人体清道夫的作用。在肿瘤组织中巨噬细胞可以通过吞噬作用清除肿瘤细胞,但是吞噬作用被CD47-SIRPα免疫检查点通路抑制;当CD47和SIRPα结合后可以引起ITIM酪氨酸的磷酸化。磷酸化的ITIM随后募集并激活酪氨酸磷酸酯酶SHP-1/2蛋白,活化后的酪氨酸磷酸脂酶进一步将细胞内的一系列蛋白去磷酸化,失去相关的生物学功能最终起到抑制巨噬细胞吞噬功能的效果。这种功能在正常的人体环境里可以用于标记“自我"和“非我",避免引起“误伤"。


人们发现多种血液肿瘤及实体瘤细胞表面过表达CD47,可逃避巨噬细胞的免疫监视,因此阻断CD47-SIRPα通路近年成为肿瘤免疫治疗的一个新兴领域。目前,靶向该通路的在研药物主要分为三大类,包括CD47抗体、SIRPα融合蛋白以及SIRPα抗体。这三类药物中,CD47抗体备受关注,其研发也经历了不同的阶段。初代以magrolimab为代表,但其可引起红细胞凝集,同时由于与红细胞结合力较强,易引发贫血等副作用。这些局限性催生了第二代CD47抗体,以CC9002、IBI188为代表,其避免了体外红细胞凝集,但仍然可与红细胞结合,临床上通常采用预激给药策略,以降低红细胞毒性。第三代CD47抗体以TJC4(lemzoparlimab,来佐利单抗)、AK117为代表,其最大特点为不引起红细胞凝集,且与红细胞的结合低。

鉴于CD47-SIRPα信号能够使恶性细胞逃避巨噬细胞介导的吞噬作用,抑制CD47-SIRPα信号轴是一种很有前途的癌症治疗策略,多种CD47靶向药物已进入临床试验。然而,这类治疗方法存在一系列生物安全性问题,包括贫血,临床前研究已经证明CD47靶向药物对不同肿瘤类型的疗效不同。此外,CD47-SIRPα复合物上游和下游的信号传导机制还不清楚。更好地了解肿瘤细胞逃避免疫清除的机制,以及抗CD47药物的给药途径的改进,将有助于开发新的、有效的抗癌治疗方法,增强对恶性细胞的吞噬功能。

2024年5月15日,美国斯坦福大学医学院的Crystal Mackall教授团队在《Nature》杂志上发表了名为Engineered CD47 protects T cells for enhanced antitumour immunity的研究论文。作者设计了CD47的突变体CD47(Q31P)(47E),可以与SIRPα结合,并提供不被Anti-CD47抗体阻断的“不要吃我"信号。表达47E的T细胞抗原受体(TCR)T细胞或嵌合抗原受体(CAR)T细胞在Anti-CD47抗体处理后可以抵抗巨噬细胞的清除,并介导大量、持续的巨噬细胞募集到肿瘤微环境中。作者的研究确定了巨噬细胞是T细胞持续存在的主要调节因子,并提供了一种能够同时利用T细胞和巨噬细胞产生抗肿瘤作用的治疗方法。

为了研究巨噬细胞的功能,作者使用了荷兰liposoma的巨噬细胞清除试剂Clodronateliposomes氯膦酸盐二钠脂质体,货号CP-005-005来清除巨噬细胞。

Macrophage depletion and peritoneal lavage

NSG male or female mice (aged 6–10 weeks) were pretreated with intravenous injection with 200 µl of clodronate liposomes (Liposoma), followed by 400 µg of anti-mouse-CSF1R (AFS98; Bio X Cell) by intraperitoneal injection. Mice were treated with 400 µg of anti-CSF1R three times per week for the duration of the experiment. Then, 6 days after clodronate treatment, the mice were administered with 2 × 106 CD19-28ζ-nLuc CAR T cells intravenously, followed by 250 µg B6H12 intraperitoneally on day 7. T cells were quantified by nanoluciferase BLI before (day 7) and after (day 9) anti-CD47 treatment. Peritoneal lavage was performed on day 13 with 10 ml of FACS buffer and a 25 gauge needle. Peritoneal cells were collected, washed with FACS buffer and stained, before being run on the flow cytometry system (Supplementary Fig. 1j).




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