CCR5拮抗剂新药理作用及机制研究进展

2020-06-11郑玉贵罗荣华郑昌博

中国药理学通报 2020年6期

郑玉贵, 陈欢, 罗荣华, 郑昌博

(1昆明医科大学，药学院暨云南省天然药物药理重点实验室，云南昆明 650500；2中国科学院昆明动物研究所，云南省活性多肽研究与利用重点实验室/中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室，云南昆明 650223；3云南中医药大学中医药学分子生物学重点实验室，云南昆明 650500)

C-C趋化因子受体5(C-C chemokine receptor 5，CCR5)属于β趋化因子家族(也称C-C亚家族)成员，由352个氨基酸残基组成，具有典型的G蛋白偶联受体家族所特有的7次跨膜螺旋结构，基本结构包括胞外N末端区，3个胞外环区，7个跨膜区，3个胞内区和胞外C末端区。CCR5的特异性配体是巨噬细胞炎症蛋白1-α(macrophage inflammatory protein 1α，MIP-1α/CCL3)、巨噬细胞炎症蛋白1-β(macrophage inflammatory protein 1β，MIP-1β/CCL4)和调节活化正常T细胞表达和分泌蛋白(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted，RANTES/CCL5)，CCR5通过与这3个天然配体结合从而发挥生物学作用[1]。

CCR5广泛表达于免疫相关细胞上，例如单核/巨噬细胞、活化的T细胞、抗原呈递细胞、自然杀伤细胞、朗格汉斯细胞、破骨细胞和树突状细胞等细胞膜表面。CCR5与3个特异性配体(CCL3、CCL4、CCL5)结合后，可激活G蛋白传导信号，引起细胞内Ca2+浓度上升及蛋白激酶C的活化而调控免疫细胞的趋化和增殖，继而参与不同的免疫反应[2]。CCR5也可以在非免疫细胞表面表达，如血管平滑肌细胞、内皮细胞、肝星状细胞以及中枢神经系统(central nervous system，CNS)的细胞如神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞等细胞膜上。有证据显示，CCR5与动脉粥样硬化的形成和肝纤维化和慢性肝损伤发生发展相关，然而CCR5在CNS的作用尚未完全阐明[3]。最近，国际著名学术期刊Cell首次揭示了CCR5与脑卒中及创伤性脑损伤后的恢复相关，脑卒中后CCR5在不同类型神经细胞的表达存在差异。小鼠实验发现CCR5的敲低会使中风后快速恢复，并改善创伤性脑损伤后的认知功能。在一项大规模队列研究的患者中也发现天然CCR5缺失个体在脑损伤后，其认知功能恢复和改善表现更佳[4]。在另一项小鼠实验也证实了CCR5的敲低或敲除可增加小鼠的神经可塑性、学习和记忆能力。

近年来的研究发现，在多种肿瘤细胞上均有CCR5表达，并且CCR5/CCL5生物学轴有助于肿瘤细胞的生长、迁移、新生血管生成以及免疫逃逸等。高表达CCR5与某些恶性肿瘤的预后不良和易感性密切相关，因此CCR5/CCL5可能成为预测某些肿瘤临床病理分期、疾病进展及预后评估的重要生物学指标[5]。

CCR5作为HIV辅助受体介导病毒感染而被人们所熟知。CCR5除与HIV感染密切相关外，还与多种病原微生物、寄生虫感染或疾病进展相关，例如乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)、西尼罗河病毒(West Nile virus，WNV)、蜱媒脑炎病毒(tick-borne encephalitis virus，TBEV)、克里米亚-刚果出血热病毒(Crimean-Congo hemorrhagic fever，CCHF)、登革病毒(dengue virus，DENV)、痘病毒、金黄色葡萄球菌和弓形虫等[6]。

有一类特殊人群被称为CCR5Δ32纯合子个体，他们携带缺失了32对碱基的ccr5缺陷型基因，其体内无法表达CCR5受体。研究发现携带有CCR5Δ32的个体免疫功能正常，且对HIV-1感染几乎完全抵抗。CCR5Δ32纯合子个体对蜱媒传播的CCHF感染也同样具有很高的抵抗力[7]。但与HIV-1感染相反的是，携带CCR5Δ32纯合子个体会增加WNV[8]与TBEV[9]感染风险。CCR5能够帮助DENV在体内外复制并促进病程进展[10]。此外，痘病毒也需要借助CCR5为受体感染某些细胞亚群，但其感染机制均不同于HIV-1[11]。值得注意的是，CCR5表达缺乏的小鼠对金黄色葡萄球菌感染有较强的抵抗力，而野生型小鼠却存在很高的易感性，这突出了CCR5在金黄色葡萄球菌感染机制中的重要性[12]。弓形虫在感染宿主时，会刺激宿主细胞产生趋化因子类似物，使之与CCR5结合，这可能是用来保证弓形虫在宿主中存活的机制[13]。

由此可知，CCR5能够在多种细胞表面表达并参与许多生理或病理过程，其生物学功能逐渐被阐明。因此，针对以CCR5为靶点的拮抗剂也在不断研发，期望挖掘CCR5拮抗剂在非HIV/AIDS相关领域的新适应症的巨大潜力。

1 CCR5拮抗剂的抗肿瘤作用

CCL5/CCR5生物学轴在肿瘤发生、发展过程中发挥的重要作用已受到越来越多的关注。目前的研究表明其对肿瘤的作用主要集中于促转移、促血管生成及免疫逃逸等方面。CCR5拮抗剂可通过调节与改善肿瘤周围的炎性微环境、抑制肿瘤细的侵袭与转移以及抑制肿瘤血管生成等作用机制来发挥其抗肿瘤效应。

1.1 CCR5拮抗剂可促进杀伤性巨噬细胞增多，改善肿瘤炎性微环境CCR5/CCL5生物轴能促进肿瘤相关巨噬细胞由M1型转换成M2型，M2型巨噬细胞会释放出大量趋化因子来促进肿瘤生长。当使用CCR5拮抗剂来阻断CCR5/CCL5生物学轴后，使得具有杀伤作用的M1型巨噬细胞增多，调节并改善肿瘤周围的炎性微环境，从而抑制肿瘤生长[14]。2016年发表在Cancer Cell杂志一项研究[15]表明，通过阻断CCL5/CCR5能改善转移性结直肠癌细胞周围炎性微环境，并且I期临床试验结果也证实了CCR5拮抗剂马拉维诺(Maraviroc, MVC)对转移性结直肠癌的有效性。

1.2 CCR5拮抗剂可抑制肿瘤细胞的生长、侵袭和转移霍奇金淋巴瘤细胞上能表达功能性CCR5受体，在霍奇金淋巴瘤患者肿瘤组织中，高表达CCL5的患者预后往往较差。在携带肿瘤异种移植物的小鼠中，MVC可使肿瘤生长减少超过50%，同时抑制单核细胞积聚，表明MVC可能作为一种免疫调节剂用以辅助治疗霍奇金淋巴瘤[16]。

Tan等[17]建立了一种CCR5low Pan小鼠模型(即CCR5低表达的胰腺肿瘤小鼠模型)，发现CCR5low Pan组的胰腺肿瘤的生长明显较野生型缓慢，提示CCL5与CCR5结合减少后，其介导的肿瘤免疫解除，使得机体的抗肿瘤免疫应答发挥作用。再给予实验组小鼠CCR5拮抗剂TAK-779后的5～7 d发现，实验组的肿瘤生长慢于对照组，并发现用药后有效地减少了实验组的Treg细胞的浸润程度。

唾液腺腺样囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma，SACC)是一种较罕见的恶性肿瘤，嗜神经性侵袭是其主要特征之一，易导致肿瘤复发和预后不良。Shen等研究证明[18]，CCR5的表达量与SACC的嗜神经性侵袭程度显著相关，并且外源性的CCL5能显著促进SACC-83细胞的体外迁移、侵袭活性。MVC可明显抑制SACC-83的增殖、趋化能力及转移能力，这预示着MVC可成为治疗SACC的有效抗嗜神经性侵袭药物。相类似的，CCR5在人胶质母细胞瘤中也呈现高表达，且与预后不良有关，Laudati等[19]实验发现，MVC能够有效地降低小胶质细胞的迁移，这种效应通过抑制AKT途径介导。

乳腺癌是女性常患的恶性肿瘤之一，其恶性程度与骨、肺、肝等转移程度有关，骨转移患者的5年生存率很低。Pervaiz等[20]发现CCR5拮抗剂可抑制转移性乳腺癌细胞的增殖、克隆形成和迁移，诱导细胞凋亡和停滞，MVC治疗后能显著地抑制植入MDA-MB-231乳腺癌细胞的裸鼠骨转移。

急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)是儿童最常见的恶性血液病之一。Zi等[21]报道了MVC能显著地抑制ALL细胞系SUB-B15细胞的生长和迁移，诱导细胞发生凋亡。动物实验结果显示，MVC也可抑制裸鼠SUB-B15体内异种移植瘤的生长，提示MVC具有治疗人ALL的潜力。

1.3 CCR5拮抗剂可抑制肿瘤血管生成实体瘤在生长和转移过程中会分泌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)来促进血管生成，并促进激活宿主内皮细胞，招募内皮祖细胞[5]。研究发现，CCL5促进了VEGF在人骨肉瘤细胞中的表达和生成，而且CCL5 处理的骨肉瘤细胞条件培养液可显著诱导内皮祖细胞的微管形成和迁移。用CCR5拮抗剂预处理细胞后，可阻断CCL5诱导的VEGF表达和血管生成[14]。

总的来说，虽然CCR5拮抗剂对肿瘤并不是起直接杀伤作用，但是可通过多种途径来抑制肿瘤细胞的生长和转移。因此，CCR5拮抗剂可能将有助于化疗药物发挥抗肿瘤作用，为某些肿瘤患者提供了新的治疗思路和方法。

2 CCR5拮抗剂的抗炎和抗排异作用

CCR5及其配体在许多炎症性疾病中上调表达，包括移植物抗宿主病、类风湿性关节炎、肺动脉高压和炎性肝纤维化等。CCR5Δ32纯合子可改善类风湿性关节炎的预后、HCV感染引起的肝炎以及肾移植中同种异体移植物的存活率。在实验动物模型中，小鼠体内CCR5缺乏可减轻肝纤维化和动脉粥样硬化程度。以上现象显示CCR5与炎症性疾病关系密切。

2.1 CCR5拮抗剂抗肠炎性疾病炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种慢性非特异性肠道炎性疾病，免疫反应异常为其重要发病特征。IBD会使CCL5的表达量增加。在一项急性和慢性结肠炎小鼠动物模型中发现，通过给予MVC治疗会减少炎症细胞的募集并改善小鼠的结肠炎严重程度[22]。

2.2 CCR5拮抗剂抗肝脏炎症Cenicriviroc(CVC)是由日本武田制药公司研发的新型CCR2/CCR5双受体拮抗剂。在动物纤维化模型中，CVC被证明具有抗炎和抗纤维化特性，能够调节肝脏炎症反应和肝纤维化之间的相互作用，减轻了双氯芬酸钠引起的肝损伤[23]。在一项为期2年的国际多中心随机双盲安慰剂对照的Ⅱb期临床试验中(NCT02217475)，CVC治疗289例成年非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)患者，第1年的初步结果显示该药能改善肝纤维化程度，并且安全性良好，不良反应少[24]。除此之外，CVC在治疗HIV相关神经认知障碍和原发性硬化性胆管炎的临床试验处于志愿者招募期。

2.3 CCR5拮抗剂抗排异作用CCR5拮抗剂的抗排异作用主要针对在造血干细胞移植引起的移植物抗宿主病(graft versus host disease，GVHD)。大量动物实验证实，CCR5及其配体介导了效应T细胞向GVHD靶器官的迁移与募集。在临床研究中，免疫抑制剂联合CCR5拮抗剂，能够降低GVHD的严重程度，同时不增加感染和预期复发率，也不影响移植后造血功能的恢复，有助于GVHD的预防和治疗。

2.4 CCR5拮抗剂抗血管系统疾病Veillard等在心脏异体移植血管病变小鼠模型中发现，在使用CCR5拮抗剂Met-RANTES处理后可减少内膜生长和血管壁单核细胞浸润。Met-RANTES也延缓高脂血症大鼠粥样硬化的发展[25]。D′Antoni等[26]实验证明，CVC可以通过降低E-选择素的表达来抑制单核细胞向内皮迁移的能力，这种能力表明CVC可以作为动脉粥样硬化形成的干预措施。Maggi等[27]评估了MVC联合其他抗病毒药物治疗对HCV/HIV共感染者中颈动脉内膜中层厚度和动脉粥样硬化斑块的影响，发现通过阻断CCR5可减少HCV/HIV共感染者动脉粥样硬化的发展，特别是在非钙化阶段，这意味着MVC对阻断动脉粥样硬化斑块形成发挥一定作用。

3 CCR5拮抗剂的抗微生物作用

金黄色葡萄球菌是最常见病原体之一，可引起多种严重的感染性疾病，其中双组分成孔杀白细胞素(leukotoxin ED，LukED)是金黄色葡萄球菌介导的宿主细胞杀伤性核心武器。Alonzo等[12]研究表明，LukED 可与多种免疫细胞表面的CCR5受体结合后形成穿孔膜复合物结构，引起相应靶细胞裂解，从而促进感染发生。还证明了CCR5拮抗剂MVC在药物浓度较低水平就可以有效地阻断LukED引起的细胞杀伤作用。同时，另外2种CCR5拮抗剂VVC和TAK-779中也有相似的效果。

日本脑炎(Japanese encephalitis，JE)是由流行性乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus，JEV)引起的一种感染性疾病。Liu等[28]使用6～8周SPF级的C57BL/6小鼠作为动物模型，对JEV炎症相关基因和JEV感染后趋化因子动态变化、病理学特征进行研究，并分析了脑内JEV感染的分布情况。然后再进一步使用CCR2和CCR5拮抗剂对JE感染进行治疗，经药物治疗后的小鼠的存活率提高，且降低了JEV相关炎症反应。

登革热是DENV经蚊媒传播引起的急性虫媒传染病。Marques等[10]的体外实验证明了CCR5是DENV复制和疾病发展所需的宿主因子。动物模型研究发现CCR5-/-小鼠对致死性感染具有抵抗性，靶器官病毒载量减少至少100倍，并显著降低了疾病的严重程度。并且在用CCR5拮抗剂进行预处理后，小鼠也可免于DENV-2感染。因此，应用CCR5拮抗剂可能是治疗登革热新策略。

4 结语与展望

随着对CCR5结构和功能的不断深入研究发现，CCR5不仅仅是HIV-1的重要辅助受体，还参与了多种疾病的生理或病理过程。以CCR5为治疗靶点的拮抗剂被确证能够减缓许多疾病的严重程度或进展，CCR5拮抗剂的新药理作用也不断被挖掘。基于CCR5为靶点的拮抗剂应用于抗炎、抗肿瘤和抗排异的治疗策略具有较大的应用前景和潜力，值得人们深入研究和开发。目前唯一批准上市的CCR5拮抗剂马拉维诺在治疗艾滋病之外的治疗多种疾病新适应症的临床试验也在进行中(Tab 1)[29]。目前我国的CCR5拮抗剂研发也取得重大突破，我们与中国科学院上海药物研究所合作开发的1.1类新药CCR5拮抗剂塞拉维诺(Thioraviroc)已于2019年5月获得国家药品监督管理局颁发的临床试验批件，即将开展临床试验。塞拉维诺将是国内首个获批进入临床研究具有我国自主知识产权的CCR5受体拮抗剂，其生物利用度和治疗指数均优于马拉维诺且副作用小，目前塞拉维诺在抗肿瘤新适应症的研究也正在进行之中。