• <menu id="gokgi"></menu>
    <nav id="gokgi"><nav id="gokgi"></nav></nav> <menu id="gokgi"><tt id="gokgi"></tt></menu>
    您的位置:首頁 >互聯網 >

    金屬蛋白酶在癌癥中的免疫調節作用

    2023-01-10 13:23:06    來源:維科號

    前言


    (相關資料圖)

    金屬蛋白酶(MP)是一個在其活性中心具有金屬離子的大型蛋白酶家族。根據結構域的不同,金屬蛋白酶可分為多種亞型,主要包括基質金屬蛋白酶(MMPs)、解整合素金屬蛋白酶(ADAMs)以及具有血栓反應蛋白基序的ADAMs(ADAMTS)。它們具有蛋白質水解、細胞粘附和細胞外基質重塑等多種功能。

    金屬蛋白酶在多種類型的癌癥中表達,并通過調節信號轉導和腫瘤微環境參與涉及腫瘤發生、發展、侵襲和轉移的許多病理過程。因此,更好地了解MP在癌癥免疫調節中的表達模式和功能將有助于開發更有效的癌癥診斷和免疫治療方法。

    MP的結構和表達

    基質金屬蛋白酶(MMP)

    在脊椎動物中,MMP家族由28個成員組成,至少23個在人體組織中表達,其中14個在脈管系統中表達?;|金屬蛋白酶通常根據其底物和其結構域的組織結構分為膠原酶(MMP1、MMP8、MMP13)、明膠酶(MMP2、MMP9)、溶血素(MMP3、MMP10、MMP11)、基質溶素(MMP7、MMP26)、膜型MMPs(MTMMPs)或其他MMPs。MMP家族有一個共同的核心結構。典型的MMPs由大約80個氨基酸的前肽、170個氨基酸的金屬蛋白酶催化結構域、可變長度的連接肽或鉸鏈區和約200個氨基酸的血紅素蛋白結構域組成。

    不同類型的MMP具有不同于典型MMP的特定結構特征。例如,MT MMPs缺乏前結構域,而MMP7、MMP26和MMP23缺乏Hpx結構域和連接肽。此外,MMP2和MMP9包含纖連蛋白的三個重復。MMPs中的這些不同結構域、模塊和基序參與與其他分子的相互作用,從而影響或決定MMP活性、底物特異性、細胞和組織定位。

    MMPs已在多種人類癌癥中檢測到,MMPs的高表達通常與大多數癌癥的生存率降低有關,包括結直腸癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌和胃癌。其中MMP2和MMP9,能夠降解基底膜中的IV型膠原,是研究最廣泛的金屬蛋白酶,與各種癌癥患者的疾病進展和生存率降低相關。

    解整合素金屬蛋白酶(ADAM)

    ADAMs是錨定在細胞表面膜上的I型跨膜蛋白,迄今已發現30多種。與MMPs類似,ADAMs包括前結構域和鋅結合金屬蛋白酶結構域。ADAM還包括一個在細胞表面蛋白中獨特的去整合素結構域。ADAM的金屬蛋白酶結構域高度保守,大多數ADAM都有一個富含半胱氨酸的結構域和跨膜區域相鄰的EGF樣結構域,然后是一個長度和序列在不同ADAM家族成員之間變化很大的胞內區。由于這些結構域的存在,ADAM可以結合底物并影響細胞粘附和遷移的變化,以及細胞表面分子的蛋白水解釋放。它們的主要底物是完整的跨膜蛋白,如生長因子、粘附分子和細胞因子的前體形式。

    癌細胞通常表達高水平的ADAM,ADAM17是所有ADAM蛋白中研究最廣泛的。一項評估ADAM17作為卵巢癌潛在血液生物標志物的研究表明,與對照組相比,培養的卵巢癌細胞系的培養基上清液以及卵巢癌患者的血清和腹水中的ADAM17水平明顯更高。

    具有血栓反應蛋白基序的ADAM(ADAMTS)

    ADAM不同,ADAMTS是一種分泌型金屬蛋白酶,其特征在于輔助結構域包含血栓反應蛋白1型重復序列(TSR)和間隔區,并且缺少跨膜區、胞內域和(EGF)樣結構域,人ADAMTS家族包括19種蛋白。ADAMTS蛋白酶參與前膠原和von Willebrand因子的成熟,以及與形態發生、血管生成和癌癥相關的ECM蛋白水解。

    研究表明,不同的ADAMTS具有不同的生物學功能,并且個體ADAMTS可以在不同的癌癥中或根據臨床環境發揮不同的作用。與MMPs和ADAMs相比,ADAMTS在TME中的參與研究較少,因此迫切需要系統地研究其在癌癥中的功能。

    涉及癌細胞免疫相關MP的信號通路

    信號轉導途徑由多個分子組成,它們相互識別和相互作用,并傳遞信號以調節許多重要的生物學過程,如腫瘤細胞增殖、轉移和免疫調節。三種信號通路尤其與免疫調節中的MP密切相關。

    腫瘤壞死因子信號

    腫瘤壞死因子-α(TNF-α)是一種重要的促炎細胞因子,參與免疫系統的維持和穩態,以及炎癥和宿主防御??扇苄訲NF-α通過蛋白水解酶ADAM17,也稱為TNF-a轉換酶(TACE),從跨膜TNF-α(tmTNF-α)裂解,該酶可通過激活TNF-α來協調免疫和炎癥反應。鑒于ADAM17對TNF信號通路的受體和配體的作用,ADAM17被認為以多種方式影響TNF-α信號傳導。例如,可溶性TNF-α產生的減少將導致tmTNF-α的積累,其將與TNFR2結合并導致不同的生物學結果。

    轉化生長因子–β

    轉化生長因子-β(TGF-β)作為腫瘤行為的關鍵調節因子,在腫瘤侵襲和轉移、免疫調節和治療抵抗中發揮重要作用。TGF-β也是TME免疫抑制的核心,根據具體情況對免疫系統具有多效性功能。

    MMP9和MMP2是已知的兩種金屬蛋白酶,可切割未激活的TGF-β前體并產生不同的TGF-β蛋白水解切割產物,從而導致TGF-β活化。此外,與CD44結合的MMP9降解纖連蛋白導致活性TGF-β的釋放。癌細胞中MMP9的水平不僅可能影響TGF-β的蛋白水解,還可能影響TGFβ和TGF信號通路下游物質的表達。對乳腺癌中MMP9與TGF信號通路之間關系的研究表明,乳腺癌細胞中MMP9的過表達不僅顯著上調了SMAD2、SMAD3和SMAD4的表達,還增強了SMAD2的磷酸化。

    Notch信號通路

    Notch信號涉及腫瘤生物學的多個方面,其在免疫應答的發展和調節中的作用比較復雜,包括塑造免疫系統和TME的組成部分,例如抗原呈遞細胞、T細胞亞群和癌細胞之間的復雜串擾。特別是,Notch在不同免疫細胞的發育和維持中發揮著關鍵作用。

    配體與Notch受體結合后,下游信號由包括ADAM家族成員在內的一些蛋白酶介導。首先,受體/配體相互作用暴露了蛋白水解切割位點S2,其被ADAM金屬蛋白酶切割。γ-分泌酶介導的S3處的后續裂解發生在跨膜區,導致Notch胞內結構域(NICD)的釋放,該結構域轉移到細胞核中,并將MAML與RBPJ結合,觸發靶基因如Myc、P21和HES1的轉錄。已知ADAM10和ADAM17參與裂解S2,而ADAM17導致配體非依賴性Notch激活,ADAM10導致配體依賴性激活。

    MP對腫瘤微環境的調節

    TME是指腫瘤細胞周圍的微環境,包括血管、免疫細胞、成纖維細胞、骨髓源性抑制細胞、各種信號分子和ECM。TME在調節癌癥的免疫反應中起著關鍵作用。

    MP對ECM的影響

    ECM是TME基質的非細胞成分,ECM的重塑在癌癥的發展和體內穩態以及免疫細胞募集和組織轉移中起著重要作用。癌癥進展過程中ECM的廣泛重塑導致其密度和組成發生變化,具體而言,蛋白酶誘導的ECM成分的分解對于腫瘤細胞跨越組織屏障至關重要。

    MMPs和ADAMs是參與ECM降解的主要酶,參與ECM降解的MMPs可大致分為膜錨定MMPs和可溶性MMPs。ECM降解主要通過MT1 MMP激活的可溶性MMP(如MMP2、MMP9和MMP13)實現。ECM有三個主要成分:纖維、蛋白聚糖和多糖。MMPs通過與這些基質結合以促進各種ECM蛋白的周轉,在組織重塑中發揮重要作用。MMPs降解ECM的具體機制尚不清楚,需要進一步研究。

    MP與免疫細胞之間的關系

    MP在促進免疫細胞活性和調節免疫細胞遷移方面發揮重要作用。MP和免疫細胞之間的關系如下圖所示。

    ADAM10和ADAM17在靜止的CD4+Th細胞表面表達,對調節CD4+Th的發育和功能很重要。ADAM10/17在T細胞共刺激受體以及共抑制受體的脫落中發揮關鍵作用。例如,CD154(CD40L)是一種II型膜共刺激受體,在T細胞和APC之間的相互作用后,CD154表達在幾個小時內迅速上調,隨后在ADAM10和ADAM17裂解后從T細胞表面釋放。此外,ADAM10和ADAM17還作用于共刺激受體CD137,以及抑制性受體LAG-3、TIM-3,sLAG-3和sTIM-3的可溶性形式都是在ADAM10和ADAM17蛋白水解裂解后形成的。

    B細胞是體液免疫的關鍵細胞成分,位于脾臟中邊緣區B細胞(MZB)表達高水平的CD80/86共刺激分子,導致T細胞活化。Notch2信號傳導是MZB細胞發育所必需的,在MZB的發育過程中,Notch2異二聚體與基質細胞和APC上的DLL1等配體結合,這啟動了一種未知的金屬蛋白酶水解受體,導致Notch胞內結構域的釋放,該結構域轉移到細胞核并觸發下游靶基因的表達。這種未知的金屬蛋白酶可能是ADAM10。

    NK細胞表達IgG Fc受體FcγRIII(CD16),CD16分子可被ADAM17從活化的NK細胞表面裂解,ADAM17的抑制會削弱CD16和CD62L的胞外脫落,從而顯著增加細胞內TNF-α和IFN-γ的水平。此外,MMPs和ADAMS可以從腫瘤細胞表面切割活化受體NKG2D的配體。這些裂解蛋白的可溶性形式與NKG2D結合,并誘導該受體的內吞和降解,導致腫瘤逃避監控??偟膩碚f,ADAM17裂解的多種底物與NK細胞的不同作用有關。

    腫瘤相關巨噬細胞(TAM)有助于癌癥的發生和惡性進展,高水平的TAM與預后不良和總體生存率降低有關。在多種癌癥中,發現TAM通過分泌MMPs促進腫瘤血管生成和侵襲,并調節免疫反應。MMP的調節與TAM分泌的趨化因子密切相關。

    與MPs相關的免疫調節細胞因子

    多種來源于腫瘤細胞的細胞因子,包括TGF-β、EGF、HGF和TNF-α,介導許多MP的表達。其中最重要的是MMP9,其在血清和與腫瘤相關的組織中升高,并參與ECM的降解,以促進癌癥中免疫細胞的遷移。

    此外,這些細胞因子必須被MP切割以參與腫瘤免疫過程。例如,被ADAM17切割的TmTNF-α產生活性sTNF-α。IL-12在T細胞發育和擴增中也起著關鍵作用,未激活的IL-12前體需要在被MMP14切割之后在TME中轉變為活性狀態。

    金屬蛋白酶和血管生成

    迄今為止,已經報道了幾種類型的腫瘤血管生成,包括萌芽血管生成和血管生成擬態(VM)。萌芽血管生成是通過血管基底膜中各種水解酶(如MP和組織纖溶酶)的上調實現的,這導致基底膜和ECM的降解和重塑。例如,在胰腺神經內分泌腫瘤中,MMP9分泌增加會從基質中釋放出隔離的VEGF,從而將血管靜止轉變為活躍的血管生成。在肺癌細胞中,MMP2活性的抑制減少了其與整合素AVB3的相互作用,并抑制了下游PI3K/AKT信號介導的VEGF的表達,導致血管生成減少。

    VM是侵襲性腫瘤形成新血管的新模型,為腫瘤生長提供血液供應。研究表明,實體瘤的初始缺氧環境與VM密不可分,缺氧與MMPs的表達和活性密切相關。低氧誘導因子-1α(HIF-1α)已被證明直接調節MMP14、MMP9和MMP2的表達。

    靶向MP的免疫治療

    鑒于MP在癌癥免疫調節中的作用,人們開始探索靶向MP的免疫治療,臨床試驗中出現了多種廣譜MP抑制劑。然而,由于藥物的非特異性靶向和MP在免疫調節中的復雜作用,MP抑制劑迄今未能改善癌癥患者的生存和預后。最近,有報道稱MP抑制劑可用于聯合治療,以提高免疫治療的療效。

    SB-3CT作為一種MMP2/9抑制劑,被認為可以提高抗PD-1和抗CTLA-4治療黑色素瘤和肺癌小鼠模型的療效。SB-3CT治療不僅通過減少多種致癌途徑導致PD-L1表達減少,而且與抗PD-1治療相結合,顯著改善了免疫細胞浸潤和T細胞的細胞毒性。此外,SB-3CT與抗CTLA-4的組合增強了PD-L1表達的下調,并增加了腫瘤中活化的腫瘤浸潤CD8+T細胞的豐度。

    Andecaliximab(GS-5745)是一種選擇性抑制MMP9的單克隆抗體,GS-5745通過與MMP9前體結合并阻止MMP9活化來抑制MMP9,而與活性MMP9的結合則抑制其活性。Fab 3369作用于MMP14,阻斷細胞表面表達的內源性MMP14,并抑制三陰性乳腺癌(TNBC)中ECM的降解。此外,有多種抗體可有效抑制ADAM17,包括A12、A9和MED13622。還有一些小分子抑制劑在臨床開發中,在臨床試驗中顯示出積極的效果。

    小結

    MP在TME中的免疫調節中發揮重要作用,包括ECM重塑、信號通路轉導、細胞因子脫落和釋放以及促進血管生成。與MP相關的新興技術和藥物在癌癥診斷和治療中得到了越來越多的探索。因此,更好地了解MP在癌癥免疫調節中的表達模式和功能將有助于開發更有效的癌癥診斷和免疫治療方法?;贛P的探索和新技術具有巨大潛力,它們可能會為未來的癌癥診斷和治療提供有效的策略。

    參考文獻:

    1.Immunomodulatory role of metalloproteasesin cancers: Current progress and future trends. Front Immunol.2022; 13:1064033.

    關鍵詞: 金屬蛋白酶 血管生成 免疫細胞

    相關閱讀

    和老少妇做真爽
  • <menu id="gokgi"></menu>
    <nav id="gokgi"><nav id="gokgi"></nav></nav> <menu id="gokgi"><tt id="gokgi"></tt></menu>