Vol.01
-CD47靶点概述-
图1 CD47的简史
CD47的结构特点
CD47(也称为IAP、MER6或OA3)是一种细胞表面整合素相关糖蛋白,属于免疫球蛋白(Ig)超家族,有多种异构体。在结构上,由高度糖基化的N端细胞外结构域(ECD)、5次跨膜结构域和短的C端结构域(CTD)组成。其ECD包含V-set免疫球蛋白超家族结构域,可与配体结合,而CTD存在可变剪接。这种结构使得CD47能够在细胞表面发挥功能,并与多种配体和蛋白质相互作用。
图2 小鼠和人CD47的基因和蛋白质结构
CD47的氨基酸序列
Extracellular
Helical
Cytoplasmic
19-141,198-207,257-268
142-162,177-197,208-228,236-256,
269-289
163-176,229-235,290-323
CD47的蛋白异构体
CD47亚型:CD47 mRNA经历选择性剪接形成五种亚型,产生多种异构体,人有5种,小鼠有10种,差异源于基因外显子数量不同。还可经翻译后修饰,如糖基化、糖胺聚糖修饰、焦谷氨酸修饰、蛋白水解切割等产生不同蛋白形式。
图3 CD47的可变剪接和翻译后修饰可产生多种CD47蛋白形式
功能差异:不同异构体表达具有组织特异性,在细胞适应生理病理变化、记忆巩固等过程中发挥作用,但在某些功能上存在争议,其胞质尾和各结构域也有不同功能。
表1 CD47亚型和结构域的功能
CD47的配体及功能
CD47能与多种配体和蛋白结合,在细胞功能调节中意义重大。
①信号调节蛋白α(SIRPα):CD47与SIRPa结合可保护造血干细胞和红细胞不被吞噬,在肿瘤免疫逃逸中起关键作用,还参与癌症干性维持和免疫耐药等过程。
②血小板反应蛋白1(TSP1):CD47与TSP1结合可调节下游信号,影响细胞凋亡、增殖、黏附等过程,还抑制血管生成、炎症反应和血小板激活聚集,对肿瘤生长和转移有抑制作用。
③SIRPc:也能与CD47结合,但其结合亲和力比SIRPa低约十倍。在T细胞的跨内皮迁移、白细胞迁移和T细胞增殖中发挥重要作用。
此外,CD47还能与多种整合素(如αIIbβ3、α2β1等)、窖蛋白-1(caveolin-1)、血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)和NADPH氧化酶1(NOX1)相互作用,在不同细胞中调节细胞黏附、迁移、增殖等过程。在细胞质中,CD47与BNIP3、PLIC-1、ENO1、AKAP13和G蛋白等结合,参与细胞死亡、迁移和增殖等调控。
图4 CD47结构及其配体蛋白
表2 CD47相关/相互作用蛋白及其主要功能的完整列表
Vol.02
-CD47的调控与功能-
CD47的细胞功能
CD47是一种多功能蛋白,广泛存在于免疫细胞(树突状细胞DC、巨噬细胞、单核细胞和T细胞等)中,在调节细胞和代谢可塑性方面具有关键的细胞自主功能。
图5 CD47在调节细胞可塑性和代谢可塑性中的细胞自主功能
CD47的调控机制
CD47在转录、转录后和翻译后水平受多种因素调控,如转录因子、细胞因子、miRNAs、lncRNAs等,且翻译后修饰影响其功能。
图6 CD47表达的调节和修饰
CD47的免疫系统功能
CD47在固有免疫和适应性免疫中均有重要作用,其与SIRPα相互作用,构成细胞间通讯系统,对免疫系统功能双向调节,抑制巨噬细胞等的吞噬作用,影响肿瘤免疫逃逸。
图7 先天免疫和适应性免疫中的CD47
CD47相关信号通路
图8 CD47调节的细胞内信号通路
Vol.03
-CD47在癌症及肿瘤微环境中的作用-
CD47在癌症中的作用
在多种恶性肿瘤中高表达CD47,与预后不良相关,促进肿瘤发生和转移,在血液肿瘤和实体瘤中均发挥重要作用。调控CD47的表达和相关信号通路,可通过多种机制影响肿瘤细胞命运,如调节巨噬细胞吞噬、激活抗肿瘤免疫反应、诱导肿瘤细胞凋亡等。
CD47在肿瘤微环境中的作用
通过与肿瘤浸润细胞相互作用,影响肿瘤细胞的免疫逃逸,CD47与TSP-1的相互作用也影响肿瘤微环境的代谢和肿瘤生长。
CD47的功能串扰
CD47的经典和非经典功能之间存在串扰,共同调节细胞复杂反应。因其在多种癌症中高表达,阻断CD47-SIRPα相互作用成为潜在癌症治疗策略,但CD47在正常细胞广泛表达,治疗时会产生脱靶毒性,限制临床应用。
图9 CD47的经典和非经典作用
Vol.04
-CD47的靶向治疗及临床进展-
图10 CD47/SIRPα临床试验时间表和主要进展
CD47作为免疫检查点阻断
CD47-SIRPa作为免疫检查点,阻断其相互作用可促进巨噬细胞吞噬肿瘤细胞,激活免疫系统。
图11 阻断肿瘤细胞中CD47/SIRPα的作用机制
CD47作为预后标志物
CD47 可作为肝细胞癌、肺鳞状细胞癌、胰腺癌、甲状腺癌的预后标志物。
图12 CD47 作为多种癌症的预后标志物
CD47的抗体研发与临床应用
多种抗CD47抗体处于临床试验阶段,单独或联合治疗展现出一定疗效,联合治疗方式多样,可增强治疗效果。
图13 基于CD47的免疫治疗作用机制
(1)单克隆抗体:抗CD47单克隆抗体(如Hu5F9-G4、B6H12、MIAP410)和抗SIRPa单克隆抗体可阻断CD47-SIRPa相互作用,增强巨噬细胞吞噬作用,部分已进入临床试验阶段。
(2)重组融合蛋白:如ALX148、IMM01、TTI-621,通过融合SIRPa胞外域和抗体Fc片段,增强免疫反应,部分已在临床试验中评估其治疗癌症的效果。
(3)双特异性抗体(BSAb):同时靶向CD47和其他抗原,如IMM2902、D3L-001等,在多种癌症治疗中展现出潜力。
(4)miRNA:如miR-133a、miR-222等,通过结合CD47mRNA的3'-UTR抑制其表达,影响肿瘤细胞增殖、迁移等,但存在脱靶效应等问题。
(5)小分子抑制剂:如GramicidinA、AP-III-a4等,通过干扰CD47-SIRPa结合或调节相关蛋白合成发挥作用,为癌症治疗提供了新方向。
(6)肽类:靶向CD47或SIRPa的肽类(如Pep-20、RS-17、SP5等)可破坏CD47-SIRPa信号通路,具有低免疫原性等优势。
(7)工程化T细胞和巨噬细胞:CD47-CAR-T细胞和CAR-巨噬细胞可增强对癌细胞的杀伤作用,是癌症免疫治疗的新途径。
表3 靶向CD47的临床药物清单
Vol.05
-CD47在疾病中的应用进展-
图14 癌症基因组图谱(TCGA)数据库的CD47的表达水平
CD47在血液肿瘤中的应用进展
淋巴瘤:在B细胞淋巴瘤如弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)中,CD47高表达,抑制其表达可增强巨噬细胞的吞噬作用。在DLBCL中,黄连素可下调CD47,增强吞噬并清除癌细胞;在CLL中,CD47抗体可促进肿瘤细胞凋亡。在T细胞淋巴瘤(TCL)中,CD47表达可变,靶向CD47-SIRPa可增强吞噬、改善生存,且CD47能促进TCL转移。
髓系肿瘤:在急性髓系白血病(AML)和慢性髓系白血病(CML)中,白血病干细胞(LSC)中CD47表达增加,与不良预后相关。在AML中,CD47与FLT3-ITD突变密切相关。在多发性骨髓瘤(MM)中,多数患者CD47高表达,阻断CD47可激活巨噬细胞,清除MM细胞。
CD47在实体瘤中的应用成果
肺癌:在小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)中,CD47均高表达,与肿瘤分期、转移、复发和患者生存相关。在NSCLC中,CD47高表达与中性粒细胞凋亡和吞噬减少有关,阻断CD47-SIRPa信号通路可抑制肿瘤生长。
胶质母细胞瘤(GBM):GBM细胞中CD47高表达,与干细胞特性和不良预后相关。CD47敲除可增加巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬,联合放疗或化疗可增强治疗效果。
乳腺癌:乳腺癌患者中,高CD47水平与低生存率相关。在三阴乳腺癌(TNBC)中,联合注射STING配体cGAMP和CD47抗体可抑制肿瘤生长。
卵巢癌:在子宫内膜异位症相关卵巢癌(EAOC)中,CD47高表达与肿瘤分级和预后不良相关,抑制CD47可逆转其促进细胞增殖、迁移和抑制吞噬的作用。
胆管癌(CCA):CD47在CCA中的表达高于在HCC中。CD47-SIRPα轴的中断增强了所有巨噬细胞亚型的巨噬细胞吞噬作用,从而抑制了CCA的生长和转移。
食管癌:在食管鳞状细胞癌(ESCC)中,43.2%的患者CD47高表达,且癌组织中CD47表达高于癌旁组织。CD47高表达与淋巴结转移、预后不良相关。
胃癌:早期胃癌患者中49.6%高表达CD47,CD47阳性患者5年生存率较低。其表达与巨噬细胞浸润、不良临床结局及对氟尿嘧啶辅助化疗的抵抗相关。
结直肠癌:35.3%的原发性结直肠癌患者病变中,癌细胞表达CD47。CD47阳性患者总生存时间短,其表达与肿瘤侵袭、转移及不良病理特征相关。
肝癌:在常规肝细胞癌(HCC)中,21.7%的肝细胞癌患者CD47高表达,与病理特征和不良预后相关,阻断CD47可增强巨噬细胞对HCC细胞的吞噬。
胆囊癌:17.4%的胆囊癌患者表达CD47,与血管侵犯、神经侵犯等不良临床病理特征相关,在肿瘤发生发展中起重要作用。
胰腺癌:61.3%的胰腺导管腺癌患者肿瘤细胞CD47高表达,与不良预后相关。在胰腺神经内分泌肿瘤中也高表达。
CD47在非肿瘤性疾病中的免疫疗法
借鉴癌症免疫疗法原理,CD47在多种非肿瘤性疾病治疗中展现潜力。
①在动脉粥样硬化中,CD47表达与病情相关,阻断CD47可减轻炎症、缩小斑块;
②在神经系统疾病方面,参与神经元发育调节,在脑出血、脑缺血和阿尔茨海默病等病症中,阻断CD47能发挥神经保护等作用;
③在肌肉干细胞中,CD47与细胞增殖相关,或可用于对抗肌肉萎缩;
④在糖尿病领域,CD47与1型糖尿病发病有关,阻断它可能改善胰岛素分泌;
⑤在自身免疫性疾病中,CD47-SIRPα参与疾病发展,调节其功能或为治疗提供方向。
Vol.06
-CD47靶向治疗的挑战与应对策略-
表4 靶向CD47的已终止的临床试验
面临挑战
①由于CD47在造血系统广泛表达,靶向治疗可能对正常细胞的损伤导致免疫系统过度激活和脱靶毒性,如贫血、溶血等不良反应。
②CD47不是唯一的免疫逃逸检查点分子,CD47-SIRPa阻断触发吞噬作用不足,单独靶向效果可能不佳,在实体瘤中的疗效也有限。
③肿瘤细胞会对CD47靶向治疗产生耐药性,且存在肿瘤异质性和免疫抑制细胞干扰。
④目前缺乏可靠的预测生物标志物来选择适合CD47靶向治疗的患者,需开发有效的检测方法并确定相关阈值。
图15 针对CD47的治疗方法存在挑战以及潜在的非预期副作用
应对策略
设计与红细胞结合弱的CD47抗体,或基于肿瘤细胞与红细胞差异设计抗体;靶向SIRPa或isoQC等,减少对正常血细胞的影响;现有癌症研究模型各有局限,需结合多种模型优势推动研究;未来应探索CD47抑制剂与新型靶向疗法、癌症疫苗联合治疗,同时优化药物递送以减少副作用。
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