B7分子的表达及其在肿瘤治疗中的意义

2019-02-11

山东医学高等专科学校学报 2019年2期

(青岛大学医学部第十一临床学院临沂市人民医院，山东临沂 276000)

B7家族是一组具有免疫球蛋白结构特征的糖蛋白，其胞外域与IgV、IgC结构域具有同源性。迄今已确定了10名家庭成员，包括B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、B7-H1(PD-L1或CD274)、B7-DC(PD-L2或CD273)、B7-H2(ICOSL)、B7-H3(CD276)、B7-H4(B7S1，B7x或Vtcn1)、B7-H5(VISTA，GI24，Dies1或PD-1H)、B7-H6(NCR3LG1)和B7-H7(HHLA2)。在机体抗肿瘤过程中，T细胞介导的抗肿瘤免疫发挥重要作用。T细胞的活化需要抗原刺激信号和共刺激信号协同作用，其激活诱导阶段若缺乏共刺激信号，会引起活化诱导的细胞死亡(AICD)途径凋亡和克隆特异性无反应性，导致免疫耐受。B7家族可发挥共刺激或抑制作用,影响T细胞活化和增殖，在肿瘤免疫逃逸过程中发挥重要作用。

1 经典的B7家族成员

B7-1和B7-2可与CD28或共抑制受体细胞毒性T细胞相关序列4(CTLA-4) 相结合，通过幼稚T细胞表达的CD28传递协同刺激信号，CD28在细胞质的尾部含有3个信号序列。第1个序列包含YMNM序列，第2个基序包含PRRP序列，第3个基序含有PYAP序列，生长因子受体2(Grb2)与YMNM和PYAP基序的结合对蛋白激酶Cθ(PKCθ)和RAS鸟苷酸释放蛋白(RasGRP)至免疫突触及其后续激活至关重要。因此，B7-1/B7-2-CD28通路降低T细胞活化的阈值，使T细胞增殖，上调包括Bcl-xl在内的抗凋亡蛋白，增加IL-2产生。B7-1和B7-2还可以通过CTLA-4将共抑制信号传递至活化的T细胞，CTLA-4在胞内的尾部含有免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)，ITIM可结合Src同源性2(SH2)结构域，包括含SH2结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶(SHP)-1和SHP-2。由于其对B7-1/B7-2的高亲和力，CTLA-4与CD28竞争性结合B7-1和B7-2。

B7-1和B7-2在黑素瘤及许多血液恶性病中均有表达。在多发性骨髓瘤中的表达水平可能与预后相关，B7-2分子可能参与了骨髓瘤的病理生理过程。大量的小鼠肿瘤模型显示，阻断B7-CTLA-4途径可能是许多癌症免疫治疗的潜在治疗靶点，其中，CTLA-4单克隆抗体Ipilimumab是美国食品及药物管理局(FDA)批准的第1种黑素瘤抗体治疗药物。

2 B7H家族成员

2.1PD-L1和PD-L2 二者都可与PD1受体结合，该受体表达在T细胞、Treg细胞、B细胞、活化的单核细胞、DCs、自然杀伤(NK)细胞和NKT细胞上。PD-1是由288个氨基酸组成的Ⅰ型跨膜蛋白，属于CD28家族成员，主要由胞外免疫球蛋白V样结构域、疏水跨膜结构域以及胞内结构域3部分组成。PD-1在胞内的尾部含有ITIM和与SHP-1和SHP-2结合的免疫受体调控基序(ITSM)，将共抑制信号传递到T细胞并下调Bcl-XL的表达，最终使T细胞功能受损和凋亡。PD-L1能发挥共刺激性与共抑制性双重功能，与PD-1结合主要介导免疫抑制功能。共刺激功能的发挥则可能与尚不明确的受体有关。PD-L1在非造血组织(包括正常外周器官和癌症组织)上的异位表达可能限制外周器官中的T细胞活化，导致免疫耐受。PD-L2作为PD-1的另一配体，可活化抑制性信号通路。PD-L2存在潜在的共刺激分子受体排斥导向分子家族成员b(GRMb)，且在肿瘤细胞上表达相对较少，因此发挥抑制机体抗肿瘤免疫的可能较性小。肿瘤细胞表面的PD-L1可作为分子屏障阻碍免疫效应细胞杀伤肿瘤细胞，还可以抑制肿瘤浸润淋巴细胞释放IL-2、IFN-γ等多种炎性介质，并促进IL-10等抑制性细胞因子的分泌抑制肿瘤浸润淋巴细胞的免疫杀伤活性，促进肿瘤的免疫逃逸[1]。除上述机制外，还能够通过Fas/FasL途径诱导靶细胞凋亡，影响DC、T淋巴细胞等的生长及功能成熟，并启动固有的抗CD8+肿瘤特异性细胞毒T淋巴细胞的杀伤溶解作用[1]。

PD-L1 mRNA在各种组织中广泛表达，但正常人体组织很少在其细胞表面表达PD-L1，PD-L1在各种人类肿瘤细胞表面大量表达。PD-L2主要表达于APC，在胰腺及肝脏等组织也可见较高的表达。目前，已有5种抗PD-1/PD-L1抗体用于治疗多种肿瘤。我国批准进口纳武单抗注射液用于治疗非小细胞肺癌 (NSCLC) 成人患者。抗PD-1/PD-L1抗体在抗肿瘤的同时，由于增强体内肿瘤特异性免疫反应，可导致免疫稳态被破坏，出现免疫相关不良反应。

2.2B7-H2 B7-H2是B7家族的正性共刺激分子之一，是308个氨基酸组成的Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外免疫球蛋白V样结构域、疏水跨膜结构域以及亲水结构域3部分组成，通过可诱导共刺激分子(ICOS)传递信号。ICOS属于CD28/CTLA-4家族，细胞质的尾部为YMFM基序，该基序与PI3K的p85亚基而非Grb2结合。B7-H2/ICOS途径能增强T细胞效应功能，还可通过T细胞提供辅助信号，调节T细胞依赖的B细胞免疫应答，导致生发中心的形成及抗体分泌。B7-H2/ICOS途径诱导IL-4、TNF-γ的表达[2]，刺激IL-10产生，促使B细胞分化，该途径增加TH1/TH2型细胞因子产生，TH2细胞因子高表达可促进免疫逃逸。

B7-H2 mRNA在非造血组织如肾、肝、肺和睾丸中都有表达。B7-H2主要表达于B淋巴细胞和单核细胞，可能促进急性髓性白血病的进展。在骨髓瘤、胃癌、结直肠癌及神经胶质细胞瘤等实体肿瘤也检测到B7-H2的表达。

2.3B7-H3 B7-H3是由316个氨基酸组成的I型膜蛋白，由胞外IgV-IgC或IgV-IgC-IgV-IgC结构域、跨膜结构域、胞质结构域及信号肽结构域组成，其中IgV-IgC-IgV-IgC较IgV-IgC结构域更为常见，定位于9号染色体。除膜B7-H3之外，B7-H3也可以通过基质金属蛋白酶从膜B7-H3切割以可溶形式存在。B7-H3对T细胞具有共抑制和共刺激的功能，首次发现时对CD4+和CD8+T细胞的增殖起共同刺激作用，后续有报道证实，可对T细胞增殖起抑制作用[3]，这可能与B7-H3的存在形式相关。

B7-H3的RNA广泛表达于淋巴和非淋巴器官，但B7-H3蛋白表达于活化的DC、单核细胞、T细胞、B细胞和NK细胞等[4]，在成骨细胞、成纤维细胞、成纤维细胞样滑膜细胞和上皮细胞也有表达。最近的研究发现，B7-H3在肺、前列腺、肾、卵巢、子宫内膜、结直肠、肝脏和乳腺的肿瘤中广泛表达[4]。B7-H3的表达与肾细胞癌、肺癌、前列腺癌、结直肠癌、胆囊癌、食管鳞状细胞癌、宫颈癌、骨肉瘤和乳腺癌患者预后不良显著相关[4]。靶向B7-H3不仅增强抗肿瘤免疫，还抑制了肿瘤血管生成。

2.4B7-H4 B7-H4是282个氨基酸组成的I型膜蛋白，由胞外IgV-IgC结构域、跨膜结构域、胞质结构域及信号肽结构域组成，定位在染色体1上，其显著特点是胞质区仅有2个氨基酸残基。与B7-H3类似，B7-H4也可以可溶形式存在, 其由金属蛋白酶N-20介导的蛋白水解切割产生[5]。B7-H4受体尚不明确，作为负调节因子在T细胞介导的免疫应答中起重要作用。通过抑制T细胞增殖、阻滞细胞周期进程及减少IL-2的产生，影响T细胞应答。除活化的T细胞外，骨髓来源的抑制性细胞也被报道表达其特定的受体。

B7-H4的mRNA广泛表达于外周组织，在正常女性生殖道、肾、肺和胰腺检测到B7-H4在细胞表面的表达，但在其他组织中通常不表达，提示B7-H4蛋白表达受到严格控制。B7-H4被检测表达于胃、肾、卵巢、肺、子宫、乳腺、前列腺和皮肤的肿瘤中[4]。B7-H4的表达与肾细胞癌、肺癌、结直肠癌、胆管癌、胶质瘤、胰腺癌、口腔鳞癌、食管鳞癌、胆囊癌、卵巢浆液癌和胃癌患者预后不良显著相关。

2.5B7-H5 B7-H5是I型膜蛋白，由IgV结构域、约30个氨基酸的茎、跨膜结构域和含95个氨基酸的胞质结构域组成，还独特的具有4个额外的半胱氨酸残基，3个预测在IgV结构域内，一个在茎区域内。胞质区尾部不具备经典的ITIM/ITAM基序，但细胞质尾部中间具有SH2结构域。B7-H4受体尚不明确，提供共抑制信号以抑制T细胞反应，通过抑制T细胞增殖、阻滞细胞周期进程及减少细胞因子的产生，影响T细胞应答。另外，原始和记忆T细胞活化后对B7-H5诱导的抑制敏感[6]，这意味着它的受体可能是由活化诱导产生。有研究表明，B7-H5既可作为配体又可作为受体参与信号传导[7]。

B7-H5主要在造血组织或含有大量浸润性白细胞的组织中表达[6]，在B细胞或NK(CD56hi)细胞上无表达。此外，B7-H5在人胎盘中高表达。关于人类癌症中B7-H5表达的研究报道较少。B7-H5在人类结肠癌和肺癌的病变组织中表达[8]，有研究发现胰腺癌中膜性B7-H5蛋白表达于胰腺内的正常导管上皮，并且在胰腺癌中的表达下调[9]。在胃癌中，肿瘤微环境(TME)中的肌成纤维细胞过度表达B7-H5。目前，多项研究证实B7-H5在介导免疫抑制性TEM中的潜在作用，B7-H5可能是骨髓来源的抑制性细胞(MDSCs)上的一种关键的免疫调节受体，抑制其在TME的活性，能作为PD-1和CTLA-4组合阻断的有价值的补充疗法，可在联合疗法中提供其独特的优势，导致抗肿瘤T细胞功能的整体增强[7]。

2.6B7-H6 B7-H6是由454个氨基酸组成的Ⅰ型跨膜蛋白，由胞外IgV-IgC 结构域(远端IgV样结构域和近端IgC样结构域)、跨膜结构域及长胞质结构域组成。B7-H6在胞内的尾部含有ITIM、SH2结合域和SH3结合域。B7-H6以可溶性分子形式存在，也可与NKp30结合向NK细胞传递刺激信号。可溶性B7-H6由细胞表面蛋白酶、分解素和金属蛋白酶切割产生。NKp30属于CD28家族，由于其胞质区不含ITAM，转化活性信号可通过跨膜区带正电的氨基酸非共价结合跨膜区带负电的氨基酸且胞质区含有ITAM的CD3ζζ同源二聚体。NKp30是NK细胞活化受体，与B7-H6结合后可诱导NK细胞杀伤肿瘤细胞。癌基因C-Myc是Myc家族成员，在肿瘤细胞中抑制或敲除C-Myc后，降低B7-H6的表达，观察到受NKp30介导的NK细胞脱颗粒受损[10]。此外，可溶性B7-H6的存在与NKp30的表达受损相关，抑制B7-H6从细胞表面脱落可增强NKp30介导的NK细胞活化。

正常组织中未检测到B7-H6 mRNA和蛋白质。B7-H6在肿瘤细胞中选择性表达，在急性淋巴细胞白血病、急性非淋巴细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤等血液病及神经母细胞瘤、恶性黑素瘤等实体肿瘤中不同程度表达。有研究表明，在卵巢癌中B7-H6阳性染色主要见于卵巢癌细胞的细胞膜和细胞质，B7-H6表达较低的亚组总生存率明显优于B7-H6表达较高的亚组[11]。卵巢癌的免疫逃逸可能与可溶性B7-H6导致NKp30的缺陷表达相关[12]。高危神经母细胞瘤及IV期黑色素瘤的患者也检测到的高浓度可溶性B7-H6[13-14]。因此，血清中可溶性B7-H6的浓度可以在临床上用作风险分层的生物标志物。另有研究证明，脂多糖诱导人神经胶质瘤中B7-H6的表达且表达水平与神经胶质瘤分级显著相关，B7-H6能促进胶质瘤进展，敲除了B7-H6在神经胶质瘤细胞中的表达后，胶质瘤细胞的恶性增殖、侵袭被抑制[15]。星形细胞瘤中B7-H6的表达主要见于细胞质，且与WHO分级显著相关[16]。

2.7B7-H7 B7-H7是I型跨膜蛋白，位于3号染色体，具有414个氨基酸，由氨基酸末端信号肽、胞外串联的IgV-IgC-IgV结构域、6N-连接糖基化的潜力点构成的跨膜结构域和49-aa胞内结构域构成，可发挥共刺激及共抑制作用。跨膜和免疫球蛋白结构域2 (TMIGD2) 为HHLA2的特异性受体，也是免疫球蛋白超家族成员，主要表达于幼稚T细胞和NK细胞，也表达于内皮细胞和上皮细胞，可共刺激人T细胞增殖和细胞因子产生[17]。B7-H7还是T细胞的负性共刺激分子，抑制T细胞受体介导的CD4+和CD8+T细胞的增殖，显著降低T细胞的细胞因子产生，包括IFN-γ、TNF-α、IL-5等[18]。共抑制途径受体尚不明确，该共抑制途径可为治疗人类癌症、自身免疫性疾病、感染和移植排斥提供独特的策略。

B7-H7的mRNA在APC和睾丸、结肠、肺、肾和胰腺在内的非淋巴器官中表达，T细胞中没有检测到其转录。B7-H7蛋白在胎盘的滋养细胞和肠、肾、胆囊和乳腺的上皮细胞中检测到，但在大多数其他器官中未检测到。在免疫系统中，B7-H7蛋白表达于单核细胞/Mφ，在静息DC、T或B细胞上不表达。单核细胞上的表达可被LPS、IFN-γ和polyI：C等炎症信号适度上调[17-18]。在炎症因子刺激诱导下，HHLA2也可表达于B细胞。B7-H7蛋白广泛表达于乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、黑色素瘤、胰腺癌、卵巢癌、肝癌等[19]。