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。
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。
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).