B7-H3在肿瘤中作用的研究进展

李译玄 陈霄铤 关中

中山大学孙逸仙纪念医院耳鼻咽喉头颈外科，广州 510120

肿瘤细胞在发生和发展中会产生一些特异抗原，被机体免疫系统识别并消除。T细胞免疫在肿瘤免疫中发挥重要作用。T细胞介导的免疫应答需要特异性抗原肽-主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）和共刺激分子双重信号共同作用。B7-CD28家族是T细胞重要的共刺激分子，既有促进T细胞活化作用，也有抑制T细胞增殖、扩散的作用。B7家族蛋白在许多肿瘤组织中异常表达，参与肿瘤发生发展，发挥调节肿瘤免疫作用。目前，B7家族由10位成员组成：B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、B7-DC［程序性死亡受体2（PD-L2）］、B7-H1（PD-L1）、B7-H2（CD275）、B7-H3（CD276）、B7-H4、B7-H5、B7-H6和B7-H7（HHLA2）。B7-H3由于在肿瘤中的异常表达以及多种功能而受到研究人员的关注。本文围绕B7-H3分子的结构、生理功能、在肿瘤中的作用、免疫治疗等方面展开论述。

1 B7-H3的生物学特征

1.1 B7-H3的结构 B7-H3（CD276）是B7家族中新发现的Ⅰ型膜蛋白，由Chapoval等［1］于2001年在树突状细胞cDNA文库中发现。人B7-H3基因定位于15号染色体，编码316个氨基酸构成的蛋白，相对分子量为45～66 kDa。整个B7-H3蛋白包括预测信号肽、胞外V-和C-样Ig结构域（IgV和IgC）、跨膜结构域及胞内尾端4个部分。人类B7-H3有2种异构体：2IgB7-H3和4IgB7-H3。2IgB7-H3由1对IgV、IgC组成，而4IgB7-H3由于外显子重复，胞外结构域由2对重复的IgV、IgC组成，是在许多人类组织及细胞株发现的主要形式。B7-H3蛋白主要定位于细胞膜，在胞质和细胞核内也偶有表达［2］。人类B7-H3蛋白除了膜蛋白形式，在血清中还存在可溶性B7-H3［3］，后者主要是由金属蛋白酶裂解单核-巨噬细胞、树突状细胞及活化T细胞上的膜B7-H3蛋白形成。B7-H3是B7家族中进化最保守的成员之一，在自硬骨鱼到哺乳动物的各种动物中都有表达。小鼠B7-H3基因定位于9号染色体，编码2IgB7-H3；其与人类B7-H3蛋白有88%一致性和93%相似性［1］。

1.2 B7-H3表达及调控 B7-H3 mRNA广泛存在于人体许多组织中，如心脏、前列腺、胰腺、肝脏、结肠、胸腺等，而在正常组织中B7-H3蛋白质却极少表达［4］，提示可能与转录后调控相关。研究发现与正常组织相比，B7-H3在许多肿瘤组织中高表达，例如非小细胞肺癌［5］、胃癌［6］、结肠癌［2］、乳腺癌［7］、前列腺癌［8］和头颈肿瘤［9］等。除了肿瘤细胞，B7-H3还可以在免疫细胞中被诱导表达，如活化的树突状细胞、单核-巨噬细胞、T细胞、B细胞和自然杀伤（natural killer，NK）细胞［10］。

B7-H3在mRNA水平和蛋白水平上的表达差异，提示可能存在严格的转录后调控机制，抑制蛋白表达。B7-H3蛋白表达受细胞和细胞环境影响，已有文献对此进行报道。粒-巨噬细胞集落刺激因子、脂多糖可以诱导B7-H3在T细胞、B细胞、单核细胞上表达，干扰素γ（interferon gamma，IFN-γ）、脂多糖联合抗CD40可诱导人类树突状细胞（dendritic cell，DC）中B7-H3表达，而Th2细胞因子白细胞介素（IL）-4却抑制其表达［11］。Zhang等［12］发现，免疫球蛋白转录物4（immunoglobulin-like transcript 4，ILT4）可通过PI3K-Akt-mTOR途径增加非小细胞肺癌中B7-H3表达。Mahnke等［13］将调节性T细胞（CD4+CD25+regulatory Tcells，Treg）与骨髓来源DC共培养，发现Treg诱导B7-H3表达上调、促进DC成熟，并削弱T细胞功能。miRNA是长度为18～24个核苷的内源性非编码单链小分子RNA，可以与靶标mRNA的3＇非翻译区（3＇UTR）结合，阻遏mRNA翻译来抑制基因表达。研究人员通过荧光素酶报告基因分析发现，miR-29［14］、miR-506［15］在B7-H3的3＇UTR端有保守靶点，可以在神经母细胞瘤和套细胞淋巴瘤中抑制B7-H3基因表达。

B7家族配体需要结合相应受体来发挥免疫作用，明确受体对了解B7-H3生物学功能有重要意义。2008年Hashiguchi等［16］发现鼠B7-H3可以与髓样细胞样转录物2（TREM-like transcript 2，TLT-2，TREML2）直 接 和 特 异 性 结 合。TLT-2是髓样细胞触发受体（Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells，TREM）家族成员，在CD8+T细胞上结构性表达。将与B7-H3结合的TLT-2转导至T细胞可以增强IL-2及IFN-γ细胞因子表达，促进T细胞增殖及增强细胞毒性［17］。然而，Leitner等［18］在分析人B7-H3与高表达TREML2细胞结合的情况时，却没有发现任何B7-H3与TREML2结合现象。因此，目前认为TLT-2是B7-H3的潜在受体，并且可能存在其他受体与B7-H3作用，而人类B7-H3受体尚未被发现。

2 B7-H3生物学功能

T细胞介导的免疫应答需要抗原呈递细胞和共刺激因子共同作用。T细胞共刺激分子在调节T细胞活化及T辅助细胞分化中发挥重要作用，负性共刺激分子抑制T细胞增殖和分化，维持免疫系统稳定。B7-H3在调节T细胞活化过程中起到刺激和抑制两种完全相反的作用。Chapoval等［1］首次提出B7-H3作为共刺激分子在体外协同刺激CD4+和CD8+T细胞活化，诱导和增强细胞毒性T细胞活性，并在TCR信号传导情况下选择性增强IFN-γ产生。同样，研究发现B7-H3能明显提高T细胞分泌IL-4、IL-6、IL-17、转化生长因子-β（TGF-β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平。在Th1介导的小鼠实验性自身免疫脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）和胶原诱导的关节炎模型中，敲除B7-H3导致T细胞活性下降，IFN-γ和IL-17分泌减少，从而改善炎症［19］。Lupu等［20］通过在结肠癌小鼠中瘤内注射鼠B7-H3/腺病毒表达载体，引起肿瘤缩小、继发转移减少和IL-2、IFN-γ分泌增加。上述实验表明，B7-H3对T细胞活化及T辅助细胞分化有共刺激作用。

而随着进一步研究发现，B7-H3也有抑制T细胞功能。Mahnke等［13］观察到在表达B7-H3的非小细胞肺癌患者体内，肿瘤浸润CD8+T淋巴细胞数量明显少于未表达B7-H3患者并且在体内外实验中，使用拮抗性抗体阻断B7-H3与受体结合可提高T细胞增殖和IL-2分泌水平。Suh等［11］在小鼠EAE模型中，发现B7-H3缺陷的小鼠较野生型小鼠产生气道炎症的时间更早、症状更重，并且体内CD4+和CD8+T细胞数量明显高于野生型小鼠，对Th1细胞免疫起负调节作用。上述实验结果均提示B7-H3是T细胞的负性调节因子。

除了调节T细胞的活化，B7-H3对其他免疫细胞也有影响。研究发现B7-H3在肝癌患者体内的巨噬细胞、DC中过表达，并且人类和鼠B7-H3都可以抑制NK细胞活化，缺乏B7-H3的DC诱导NK细胞活化作用更为显著，提示B7-H3可能通过机体固有免疫发挥作用［21］。Kreymborg等［22］发现在缺乏B7-H3的前列腺癌小鼠模型中，肿瘤内浸润的Treg显著累积和肿瘤体积增大。Zheng等［23］在小鼠系统性红斑狼疮模型中发现，B7-H3表达可以抑制DC活化并减轻炎症，向小鼠体内注射重组B7-H3Ig可以抑制疾病进展。因此，B7-H3对NK细胞、Treg、抗原呈递细胞活化及免疫细胞因子分泌有抑制作用，对获得性免疫和先天性免疫都有抑制作用。

上述结论提示B7-H3发挥双重免疫调节作用，而在近几年研究中，越来越多实验证明B7-H3在肿瘤中发挥免疫抑制作用，参考相关文献包括以下几种学说：首先，B7-H3可能存在不同的受体。目前发现TLT-2是B7-H3的潜在受体并增强T细胞活化，但仍有未知受体介导免疫抑制作用。其次，B7-H3可能与不同受体亲和力不同，抑制性受体亲和力高，甚至与刺激性受体竞争。两次，B7-H3不同的异构体在肿瘤细胞表达也可能导致作用不同。B7-H3发挥双重免疫调节作用的具体机制仍需进一步研究。

3 B7-H3与肿瘤

B7-H3在许多肿瘤组织中异常表达，如非小细胞肺癌、结肠癌、肝癌、皮肤癌［24］、乳腺癌和头颈肿瘤［25］。在126例胆囊癌患者病理切片免疫组化检测中，66.7%患者异常表达B7-H3［26］，而在皮肤癌患者中该比例则高达85%。B7-H3异常表达可以影响肿瘤细胞增殖、侵袭、远处转移能力及耐药性，与肿瘤的不良预后有关。B7-H3不仅具有调节肿瘤免疫的功能，还有其他的独立功能影响肿瘤进展。

3.1 B7-H3在肿瘤免疫逃逸中的作用 研究认为，B7-H3与肿瘤免疫逃逸有关。目前已经证明，B7-H3异常表达可以抑制T细胞等免疫细胞活化及免疫细胞因子分泌。Lee等研究发现，肝癌患者体内的肿瘤细胞及肿瘤浸润抗原呈递细胞上高表达B7-H3蛋白，而淋巴细胞上过表达B7-H3抗体。在体内外实验中发现B7-H3-Ig融合蛋白与CD8+T细胞、NK细胞牢固结合，却与CD4+T细胞不结合，应用B7-H3单克隆抗体可以抑制肿瘤增长。这说明，B7-H3通过抑制细胞免疫起到肿瘤免疫逃逸作用。未成熟髓样细胞，包括髓样来源的抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）和肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophages，TAMs）［27］，可以抑制肿瘤免疫、促进肿瘤转化，与肿瘤预后不良相关。Mao等［25］发现，在小鼠头颈癌模型中B7-H3异常表达与未成熟髓样细胞数量呈强烈正相关，用抗B7-H3抗体治疗后小鼠体内未成熟髓样细胞数量明显减少。而在肝癌患者体内，B7-H3与肿瘤组织中TAMs表达呈正相关并且加速肝癌发展［28］。

3.2 B7-H3在肿瘤血管形成中的作用 肿瘤生长同时伴随肿瘤血管生成，肿瘤血管不仅为肿瘤细胞提供营养和氧气，还促进肿瘤侵袭和转移，因此肿瘤血管生长被认为是实体瘤的重要标志。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是肿瘤生长的关键因素，针对VEGF的抗肿瘤药物已经作为一线药物应用于结肠癌治疗。Wang等［29］分析125例结肠癌患者发现，B7-H3在肿瘤血管内皮细胞中表达，并可通过核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）通路上调VEGF受体A表达，促进血管生长。B7-H3表达与肿瘤微血管密度（microvessel density，MVD）、肿瘤分期、淋巴结转移率正相关。同样，可溶性B7-H3（soluble B7-H3，sB7-H3）也可以通过TLR4-NF-κB通路，增强胰腺癌肿瘤微环境中IL-8、VEGF表达，诱导血管生成、肿瘤侵袭和迁移［30］。相反，在一项224例乳腺癌患者研究中发现，B7-H3与VEGF表达和MVD呈负相关，而且在体外研究中，沉默B7-H3可以增加VEGF表达［7］。这提示我们B7-H3在肿瘤发生过程中存在动态变化。

3.3 B7-H3在肿瘤代谢中的作用 即使氧气充足条件下，肿瘤细胞代谢仍然有糖酵解及乳酸生成的特征，这被称为Warburg效应或有氧糖酵解［31］，有氧糖酵解通过提供能量和生物合成的前体产物来赋予肿瘤细胞生长优势；而富含乳酸的肿瘤微环境促进肿瘤细胞的侵袭和转移［32］。研究发现B7-H3参与调节肿瘤有氧糖酵解，并且与肿瘤预后不良有关。Shi等［33］在体外实验中观察到B7-H3促进结肠癌细胞的葡萄糖消耗和乳酸产生，并且在体内外实验证明B7-H3通过STAT3信号通路上调己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）表达，促进有氧糖酵解。而在乳腺癌和口腔癌［34］中，研究发现B7-H3可以上调缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）及它的直接靶点LDHA、PDK1蛋白或PFKFB3/Glut1蛋白表达，增强有氧糖酵解。肿瘤细胞有氧糖酵解同时提供化疗抵抗的微环境，增强肿瘤耐药性［35］，未来可以进一步研究B7-H3诱导的肿瘤代谢重编辑与肿瘤免疫的关系。

3.4 B7-H3在肿瘤中的其他作用 上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是通过改变上皮细胞骨架和形态，增加细胞足突和运动能力来提高肿瘤侵袭和迁移能力。Jiang等［36］研究发现B7-H3在结肠癌组织中高表达，并且表达水平与肿瘤浸润深度呈正相关。B7-H3通过激活PI3K-Akt通路，上调Smad1表达进而促进肿瘤发生EMT。Li等［37］将编码全长B7-H3的质粒转染膀胱癌5637细胞系中，发现膀胱癌细胞中PI3K-Akt-STAT3通路被激活、基质金属蛋白酶表达增加、肿瘤细胞迁移能力和侵袭能力增强。研究发现，B7-H3在调节肿瘤细胞凋亡方面也发挥重要作用。Zhang等［38］在体外实验发现B7-H3通过激活JAK2-STAT3通路，促进结肠癌细胞中抗凋亡蛋白（B-cell CLL/lymphoma 2，Bcl-2）和Bcl-xl表达，增强肿瘤细胞抗凋亡能力并降低化疗敏感性。Chen等［39］研究发现，Ca9-22口腔癌细胞中B7-H3糖基化水平较正常细胞高，这可能也是导致肿瘤发生的机制。

在肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中，肿瘤细胞与基质细胞比例失调与肿瘤预后有关。基质含量高的肿瘤，其总体生存率和无病生存率都较低，这可能与TME中免疫细胞浸润密度、免疫细胞类型相关。Costa等［40］研究发现乳腺癌肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）上的B7-H3异常表达可以诱导T细胞分化。MacGregor等［41］通过免疫组化检测发现上皮性卵巢癌组织标本中的基质细胞和肿瘤细胞中均表达B7-H3分子，而在基质细胞中B7-H3表达高于肿瘤细胞。B7-H3高水平可以反映出肿瘤基质和CAFs含量高，这些都可能与预后不良相关。

3.5 以B7-H3为靶点的免疫治疗 免疫治疗，目前已经与手术治疗、放疗及化疗共同活跃在肿瘤治疗一线。肿瘤中B7-H3异常表达与肿瘤免疫逃避、肿瘤生长、侵袭及转移相关，因此，B7-H3可以作为肿瘤免疫治疗的新靶点。

阻断性单克隆抗体（monoclonal antibodies，mAb）可以部分或完全阻断抑制性配体与受体结合，从而实现抗肿瘤功能。B7家族单克隆抗体研究已经取得巨大成功。MGA271、8H9作为B7-H3单克隆抗体已经在许多研究中展现出较好的安全性和有效性。MGA271是一种工程化抗B7-H3单克隆抗体，在表达B7-H3的肾癌和膀胱癌异体移植物中显示出强有力的抗肿瘤作用；Fc修饰的MGA271单克隆抗体通过增加外周血中T细胞增殖来调节肿瘤免疫［42］。该单克隆抗体目前正针对难治性B7-H3肿瘤表达和B7-H3脉管表达患者进行Ⅰ期临床药物试验。8H9是碘-131标记的B7-H3特异性单克隆抗体，可用于转移性中枢神经系统神经母细胞瘤治疗，并已在体外实验取得成功［43］。

双特异性抗体是由2个不同mAb片段组成的人工生成抗体。2016年，Ma等［44］人研究出可同时靶向T细胞受体和肿瘤相关抗原的抗CD3和抗B7-H3双特异性抗体，并且在皮下和肺癌转移的研究中观察到抑制作用。Liu等［45］将B7-H3双特异性抗体应用于头颈肿瘤中发现类似的效果。

多种方法共同治疗肿瘤可以发挥巨大的协同作用。单克隆抗体治疗方案协同化疗、免疫检查点抑制剂方案已经在许多研究中得到证实。研究表明，肿瘤细胞中B7-H3异常表达可以诱导紫杉醇耐药，在沉默B7-H3的乳腺癌细胞模型中应用紫杉醇治疗，DNA损伤较对照组明显增多；在同系小鼠模型中肿瘤体积减少80%，与野生型小鼠模型对比差异有统计学意义（P＜0.01）［45］；抗B7-H3和抗PD-1联合疗法在晚期肿瘤中也有强大的治疗效果。这也为肿瘤化疗耐药患者的治疗提供一个新思路。

嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）T细胞疗法是将特异性抗体衍生单链可变片段与识别特定肿瘤抗原的T细胞融合，并过继到患者体内治疗，对于肉瘤治疗有显著效果［45］。B7-H3 CAR-T在针对移植性骨肉瘤和尤因氏瘤研究中显示有力优势［46］。

4 总结与展望

B7-H3是B7家族中新发现的成员，因在肿瘤组织中广泛表达而受到关注。B7-H3表达受多种因素调节。不同文章报道B7-H3在免疫调节和肿瘤进展中发挥双重作用，而越来越多研究证明B7-H3与肿瘤不良预后相关。目前，已经有单抗MGA271和8H9进行药物临床试验，嵌合抗原受体T细胞疗法也成为治疗新方向。B7-H3作为肿瘤诊断标志物和肿瘤免疫治疗靶点显示出巨大潜力，而目前仍未发现B7-H3明确受体，关于它的生物学功能和作用机制还需进一步探索。B7-H3与自身免疫性疾病的关系有少量文章报道，但二者相互作用及其机制有待研究。因此，对于B7-H3的深入研究可以帮助我们更好地理解B7-H3与肿瘤的关系，并为肿瘤免疫治疗提供新的方向。