B7-H3在肿瘤免疫中的研究进展

高春涛 赵天锁 陈靖 郝继辉

天津医科大学肿瘤医院胰腺肿瘤科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市“肿瘤防治”重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心300060

0 引言

免疫系统典型的保护机制中涉及由免疫调节因子相互作用的一系列复杂问题，包括抑制或激活宿主免疫细胞，杀死外来细胞的同时保护自身正常细胞[1]。当上述免疫因子接收到肿瘤细胞的异常信号时，它们有能力阻止细胞增殖、扩散、侵袭以及最终的远处转移等恶性肿瘤的发生发展特征。这些反应多数发生在邻近免疫细胞的表层[2]。至今，已鉴别出371个不同的表面糖蛋白，且通过被发现的顺序而进行相应的CDs命名，其在免疫调节过程中的角色和作用也不同。本文聚焦于其中的一个因子，通常被称为B7-H3（CD276），这种膜蛋白编码在人类15号染色体上，主要在大多数文献认为的抗原递呈细胞表达，对T细胞起抑制作用[3-5]，但早期亦有研究结果发现其能刺激T细胞激活和干扰素的生产[3-6]。鉴于其在免疫逃避方面的作用，B7-H3已成为一个肿瘤免疫治疗的靶标。更有趣的是，有研究结果表明，除免疫逃避作用外，其在癌症进展中也发挥着重要作用，如能在基因和表观遗传学层面调控肿瘤侵袭、迁移和血管生成等。这些不同角色赋予B7-H3成为一个主要的新免疫疗法的目标。本文主要描述B7-H3在不同免疫调节中的作用，讨论其通常作为致癌因子的作用，且总结近来在一系列上皮恶性肿瘤中已证实的相关作用和机制的研究进展。

1 B7-H3与其他免疫因子的关系

恶性肿瘤的5个典型特征是侵袭、转移、血管生成、不受控制的无限增殖以及针对细胞凋亡和免疫系统的逃逸。其中最后一种特征也是免疫疗法的理论基础和治疗靶标，因此，进行相关免疫治疗前非常重要的前提是需系统地分析明确B7-H3在导致肿瘤进展前引起免疫系统的相关变化。

1.1 B7-H3和程序性细胞死亡因子-1

程序性细胞死亡因子-1（programmed cell death-1,PD-1）也叫CD279，是表达在T细胞和B细胞表面的受体，一种在2号染色体上PDCD1基因编码的蛋白质。PD-1是CD28超级家族的成员，一旦这个家族的成员和其配体相互作用，即产生抑制信号，从而在调节T细胞的活动中起着非常重要的作用。PD-1受体在未激活的T细胞表面不表达，但T细胞的激活能促进其表达[6]。PD-1有两个配体：PD-L1（B7-H1）和 PD-L2（B7-DC），在 T 细胞免疫调节中发挥了一系列作用[7]。PD-1主要涉及在组织和肿瘤内调节T细胞的活动，需要其配体对其激活才能抑制T细胞的活性[4]。PD-1作为一种免疫因子受体，其作用为使得肿瘤得以免疫逃逸，因此其成为免疫治疗的一个靶标。有研究结果认为，鉴于PD-1配体对T细胞的抑制作用，在组织微环境中阻断PD-1配体能够增强T细胞的活性。作为一种适应性改变，PD-L1在癌细胞中表达，并协助癌细胞免疫逃逸。降低或阻断PD-1或其配体的表达能增加抗肿瘤效应，因此临床上已开始应用拮抗PD-L1和PD-L2D的人单克隆抗体。在临床研究中发现诸如黑色素瘤、结直肠癌和肾细胞癌等此类难治实体瘤应用纳武单抗（nivolumab）治疗后疗效较好，其是针对PD-1的IgG4单克隆抗体[5]。此外，与PD-1及配体属于同一家族的其他成员亦因相似的机制而具有相似的影响肿瘤生长和微环境的修饰作用。B7-H3也是B7/CD28超家族的一员，它和PD-L1均具有抑制T细胞的激活进而改变微环境导致肿瘤的免疫逃逸。同最初的结果不同，近来有研究结表明，B7-H3是一种免疫抑制分子，能抑制T细胞增殖[8-16]。B7-H3还能通过减少干扰素、肿瘤坏死因子a和其他免疫促进因子的分泌进而导致肿瘤的免疫逃逸[6]。B7-H3与PD-L1相似的作用和机制为靶向B7-H3的新免疫治疗提供了理论基础和研究方法。有研究结果证实，一种抑制B7-H3的抗体8H9，在治疗复发性转移性神经母细胞瘤患者的临床试验中显示了积极的临床效果，也有应用8H9治疗腹膜小圆细胞瘤的Ⅰ期临床试验正在进行[9-11]。

1.2 B7-H3和CTLA4因子

另外，有一种对免疫调节至关重要的分子CTLA4，也被称为CD152，其是一种抑制T细胞激活的细胞内的糖蛋白[6-12]。在正常的T细胞激活过程中，树突状抗原提呈细胞中的CD80或CD86能够在临近的T细胞上绑定CD28，从而激活T细胞并产生T细胞因子。这种交互协调作用包括动脉粥样硬化在内的各种急性和慢性炎症过程、自身免疫性疾病和癌症中广泛存在[6-13]。尽管T细胞的部分激活需要CD28-CD80/86的相互作用，但T细胞本身也能表达将抗原提呈细胞的CD80和CD86绑定在一起并具有更高亲和力的同型CD28分子，此分子被称为CTLA4，在引起抗原递呈细胞绑定来替代CD28的过程中其导致T细胞活化衰减的作用必不可少[14]。一些研究结果表明，CTLA4对T细胞效应的抑制还额外包括一种T细胞和其互补抗原递呈细胞接触时间的减少，因此可能发生刺激CD28-CD80/86交互作用时间的减少[10-12]。通常情况下，B7-H3是在抗原递呈细胞上表达，其功能在于进一步抑制T细胞的激活。因此，B7-H3和CTLA4间可协同作用，如同B7-H3和PD-1一样。既往有研究结果认为，B7-H3作为T细胞的有效抑制剂是通过抑制白介素-2（interleukin-2，IL-2）来实现的，并且这种抑制作用能够被外源性IL-2的加入而逆转（回复实验），其充分证实作为上游基因的B7-H3对其下游基因IL-2具有调控作用[1-6]。此外，除在炎症和免疫反应中有少量表达外，B7-H3主要在肿瘤和肿瘤相关细胞中表达，但CTLA4却在正常组织细胞、免疫细胞和肿瘤细胞中均有表达[7，14-16]。由于较之正常细胞B7-H3在癌细胞中比较特异性的表达，使得其在肿瘤免疫治疗中已变成越来越诱人的靶标，而深入研究其在特定肿瘤中的有效治疗作用前，则需充分讨论它在多种癌症中扮演的具体角色。

2 B7-H3在肿瘤进展中的作用

2.1 B7-H3与肿瘤的迁移和侵袭

从上述讨论和既往研究结果中已明确了B7-H3在肿瘤中作为免疫剂的作用和机制，而近来研究结果也不断显示，此分子和肿瘤进展的其他方面也密切相关。了解B7-H3在肿瘤非免疫学系统中的作用是很重要的，因为其在此方面的作用与许多肿瘤的直接进展有关，而不是发挥在免疫系统中对肿瘤的间接作用。体外实验研究结果发现，减少B7-H3的表达能降低肿瘤细胞的迁移和侵袭能力[6-8]。有研究结果证明，B7-H3可增强黑素瘤转移的能力：应用shRNA沉默B7-H3后降低了黑素瘤细胞的基质侵入能力，从而延长了荷瘤小鼠的无症状生存期，此作用是通过减少转移相关蛋白（基质金属蛋白酶MMP-2、STAT3和分泌性的IL-8）的表达来实现的[15]。另有研究亦对上述机制中的B7-H3促进侵袭转移进行了证实[1,6]：首先，在减少B7-H3表达的肿瘤细胞中MMP-2的表达也是下降的，而MMP-2能分解细胞外基质，进而允许细胞从原发肿瘤转移至周围环境；此外，在MDA-MB-435和FEMX-I细胞中沉默B7-H3后降低了STAT3磷酸化水平，而有趣的是，STAT3通常是通过调节MMP-2的表达来影响肿瘤转移重要信号通路中的一个关键性因子。有研究提示了B7-H3影响肿瘤进展的另一种机制：B7-H3通过JAK3/STAT3/SLUG信号通路影响肝癌的侵袭能力，在此机制中B7-H3对MMP-2亦存在调控[6,16]。另有研究结果表明，B7-H3对肿瘤上皮间质转化具有影响作用，在肝细胞癌组织样本中能观察到B7-H3的缺失与e-cadherin的增加相关，而B7-H3的增加则最终会提高肝细胞癌的转移能力；另外，本研究中亦发现在肿瘤中STAT3能调节核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的活性[17]。在肿瘤微环境中，NF-κB影响IL-8、血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor,VEGF)和基质金属蛋白酶（MMPs）的表达，而这些影响和作用在炎症、血管生成和肿瘤转移中普遍存在[18]。有研究结果显示，B7-H3与NF-κB的增加有关，进而在体内外实验中证实了其具有促进胰腺癌细胞的侵袭能力[19]。外泌体是由癌细胞释放的膜性小泡，有研究结果发现，在神经母细胞瘤细胞系中，肿瘤细胞分泌的外泌体与多种促癌细胞增殖和进展的分子有关，这些分子包括细胞骨架相关蛋白、热休克蛋白、纤维蛋白以及免疫相关因子如CD133、CD147和B7-H3[20]。这些结果提示，在肿瘤进展中B7-H3和外泌体具有正相关性。

2.2 B7-H3在血管生成中的作用

在癌细胞增殖过程中，稳定来源的营养和氧气是必不可少的，而血管是提供肿瘤微环境营养运输的必要条件。因此，肿瘤血管生成被描述为肿瘤的一个重要特征，针对此机制的治疗可抑制肿瘤的进展。有研究结果发现，B7-H3与肿瘤血管生成关系密切；肿瘤内皮细胞中存在B7-H3的表达；肾肿瘤血管中亦有B7-H3的表达[21]。此结果与前期报道是一致的，在结肠癌、肺癌和乳腺癌的内皮细胞中均发现B7-H3的异常高表达[1-4,22]。另有研究结果表明，B7-H3除在肿瘤血管中表达外，在癌症微环境中亦存在，即可溶的B7-H3（sB7-H3）；胰腺细胞可释放sB7-H3至细胞外，ELISA分析表明，在胰腺细胞上清液中发现了sB7-H3，而胰腺癌细胞也能分泌sB7-H3，通过细胞划痕实验证明这种分泌因子的增加能促进肿瘤的迁移和侵袭[19]。另有研究结果显示，B7-H3也能增加NF-κB的表达，导致VEGF和IL-8的显著增加[22]。

3 B7-H3在不同肿瘤中的作用

在不同种类实体瘤中，B7-H3的异常高表达与肿瘤的进展、不良预后、肿瘤的转移密切相关，并且在体外实验中已有充足的证据证明B7-H3能促进肿瘤的迁移和侵袭。

3.1 非小细胞肺癌中的B7-H3

B7-H3在非小细胞肺癌 (non-small cell lung cancer,NSCLC)的临床组织标本中异常高表达，并且在6种不同的NSCLC细胞系中，B7-H3在转录和翻译的层面上均有表达[3-6,23-25]。有研究结果发现，在NSCLC中B7-H1（CD80）和B7-H3的表达存在正相关性，且两者均与转移性NSCLC的淋巴结转移和TNM分期相关；B7-H3对NSCLC的免疫系统有抑制作用[23]。另一项研究分析了NSCLC的细胞系和来自70例不同患者的肿瘤组织，结果发现B7-H3在转录和翻译的水平上均有异常高表达，且该分子的过度表达与淋巴结转移有显著的正相关；该研究提示，B7-H3能抑制正常的免疫反应，从而使肿瘤病情恶化[24]。同上述结果一致，另有一项应用110例NSCLC的组织样本分析发现，异常高表达的B7-H3与高肿瘤等级和较短的整体存活时间呈正相关；该研究还发现，B7-H3表达水平与肿瘤样本中调节性T细胞多少正相关，提示两者之间存在调控关系[25]。这些研究结果均表明，在NSCLC中有B7-H3作为一种评价预后的指标，其过度表达能促进肿瘤的进展和转移。

3.2 乳腺癌中的B7-H3

免疫病理学结果显示，原发性乳腺癌中存在B7-H3的异常高表达[26]。应用Ⅰ到Ⅲ期原发性乳腺癌和正常乳腺组织标本的研究结果发现，在82例原发性乳腺癌中有32例存在B7-H3的表达，且与正常乳腺组织相比，原发性肿瘤的B7-H3异常高表达与肿瘤大小、淋巴结转移、血管浸润具有显著的正相关性[27]。另有研究者提出，可将B7-H3作为检测乳腺癌的潜在生物标记。该研究应用免疫标记的方法发现超过80%的病例样本中出现了B7-H3异常高表达，而正常乳腺组织中只有不到15%的患者表现为阳性表达；此外，研究者还提出可使用B7-H3作为一种靶向抗体结合超声波技术进行检测从而协助诊断疾病[28]。与先前免疫组织化学结果相一致的是，与正常乳腺组织相比，B7-H3在乳腺癌组织中异常高表达，进一步的深入研究正在进行中。

3.3 前列腺癌中的B7-H3

有研究结果表明，在激素抵抗性转移的前列腺癌模型中，通过体外实验应用siRNA沉默B7-H3表达结果发现，上游基因NR3C4对B7-H3具有调控作用，表明NR3C4也是雄激素受体潜在的上游调节因子[29]。此外，本项研究还应用2 781例前列腺癌组织样本，发现B7-H3的异常高表达与肿瘤等级呈正相关[29]。亦有研究结果发现，沉默B7-H3表达后能减少细胞在纤维蛋白上的黏附能力，并有效地抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭[30]。

3.4 肾细胞癌中的B7-H3

有研究结果发现，在743例肾透明细胞癌的组织样本中，B7-H3的阳性表达率高达95%，且其在肿瘤间质和脉管中均有表达，在脉管中的阳性表达率约为17%，且发现阳性表达病例的预后较差[31]。此外，也有研究报道了B7-H3在肿瘤血管中的表达，通过分析B7-H3和血管生成之间的关系发现，肿瘤周围的肿瘤基质中B7-H3的表达水平升高，且较高的B7-H3表达与较高的肿瘤等级有关[32]。上述结果表明，B7-H3的异常高表达可促进肾癌的侵袭和迁移，并且可能是通过调节脉管形成等来实现的。

3.5 颅脑肿瘤中的B7-H3

多项研究结果表明，B7-H3表达于多种颅脑肿瘤中。有研究者应用免疫组化的染色方法以及相关的抗体5B14或CD19（与B7-H3结合的抗体），结果发现，B7-H3阳性表达于76%的神经母细胞瘤和100%的髓母细胞瘤中[33]。Castriconi等研究结果发现，B7-H3在3种颅脑肿瘤细胞系中阳性表达，且在颅脑肿瘤中的表达比CD146和CD133等特异性肿瘤标记物更加广泛和普遍[34]。在神经胶质瘤的组织中发现B7-H3的高表达与肿瘤的高级别有关，其在患者脑脊液中有表达，提示可溶的B7-H3在增加脑瘤的转移潜力方面起着至关重要的作用[34-36]。在弥漫性的本原性脑胶质瘤中，B7-H3的表达水平与肿瘤组织学等级相关，且与正常组织样本相比，其在肿瘤样本中异常高表达[29]。由于在髓母细胞瘤中普遍存在B7-H3的表达，因此有必要在这种小儿肿瘤中研究其相关机制，特别是在3型和4型的成神经管细胞瘤中，因为在没有良好化疗选择的情况下，这些肿瘤的预后非常差，而关于B7-H3的进一步研究可能会提供相关的治疗靶点[34-39]。

3.6 肿瘤相关临床试验中的B7-H3

上述在PD-1的部分中已经提到，抗体8H9能抑制B7-H3，而8H9目前正在进行Ⅰ期临床试验，该试验是针对在腹膜中发现的小圆细胞瘤[6]。此外，还有直接针对B7-H3起抑制作用的抗体enoblituzumab（MGA271）[8]，目前相关临床研究还处于Ⅰ期临床试验阶段，包括多种不同的实体肿瘤，如难治性肿瘤和小儿肿瘤，其结果仍需收集和分析，但它们可能提供令人信服的证据，从而证明B7-H3是未来联合免疫疗法的可行靶标。

4 结语

总之，最近研究关注的是B7-H3在不同上皮恶性肿瘤中所起的作用，在肺癌、乳腺癌、颅脑肿瘤、肾癌和前列腺癌中，B7-H3的过度表达使之成为一种免疫治疗的靶标。虽然之前对此有争议，但目前的研究提供了更多令人信服的证据，证明B7-H3是T细胞的抑制分子，而不是联合刺激分子。研究者通过分析与B7-H3具有相似功能和机制的相关免疫因子，如PD-1和CTLA4，找到了针对B7-H3新组合疗法的理论依据。研究B7-H3在肿瘤中作用时发现，B7-H3能导致癌症迁移和侵袭，并促进血管生成。因此，在肿瘤发展过程中，B7-H3的促进作用似乎比相关的免疫抑制作用更为重要。有效的肿瘤治疗涉及多方面的视角和方法，聚焦B7-H3的研究方向应该整合上述各种研究的结果进行全面的分析和进一步探究。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突