C型凝集素受体在肿瘤免疫作用中的研究进展

doi:10.3969/j.issn.1000⁃484X.2019.09.023
C 型凝集素受体在肿瘤免疫作用中的研究进展①
杨芸宁　徐媛媛　龙　珊　李晓松②　(中国人民解放军总医院第四医学中心,北京100048)
中图分类号　R392 文献标志码　A 文章编号　1000⁃484X (2019)09⁃1139⁃04
①本文受国家自然科学基金(81572953)资助㊂
②中国人民解放军总医院第四医学中心,北京100048㊂
作者简介:杨芸宁,女,在读硕士,主要从事肿瘤免疫治疗方面的研究,E⁃mail:abyssnamechanging@㊂
通讯作者及指导教师:李晓松,男,博士,副主任,硕士生导师,主要
从事肿瘤激光治疗㊁肿瘤免疫方面的研究,E⁃mail:doctor301@㊂
[摘　要]　C 型凝集素受体(CLRs)是一种高表达于树突状细胞(DCs)的模式识别受体(PRRs),它参与了由DCs 介导的针对肿瘤的非特异性免疫和特异性免疫㊂激活表达于DCs 上的CLRs 可显著提升机体免疫系统对肿瘤细胞的杀伤作用㊂本文将以CLRs 中的Dectin⁃1和Dectin⁃2受体为例,对其在肿瘤免疫中发挥的作用及参与此过程的相关信号通路进行综述,并据此初步探讨CLRs 未来在肿瘤免疫治疗中可能的应用㊂
[关键词]　C 型凝集素受体;癌症;肿瘤转移;Dectin⁃1;Dectin⁃2;肿瘤免疫
Research progress on role of C⁃type lectin receptors in tumor immunotherapy
YANG Yun⁃Ning ,XU Yuan⁃Yuan ,LONG Shan ,LI Xiao⁃Song .The Fourth Medical Center of PLA General Hospital ,Beijing 100048,China
[Abstract ]　As one of pattern recognition receptors,C⁃type lectin receptors (CLTs)were found to be highly expressed by
dendritic cells(DCs)and play an important role in the non⁃specific immunity and specific immunity mediated by DCs towards canc⁃er.Stimulating CLTs expressed on DCs will significantly improve the immunity toward tumor cells.In this review we discuss the role
CLTs playing in immunotherapy for tumors and relative signaling pathways,then describe how CLTs can be used in future immunothera⁃py.
[Key words ]　C⁃type lectin receptors;Cancer;Tumor metastasis;Dectin⁃1;Dectin⁃2;Tumor immunotherapy
C 型凝集素受体(C⁃type lectin receptors,CLRs)主要在髓样细胞上表达,为一类内含至少一个C 型凝集素样结构域(C⁃type lectin like domain,CTLD)
的蛋白超家族㊂其最主要的功能是作为模式识别受体(Pattern recognition receptors,PRRs)通过识别来自于病原相关分子模式(Pathogen⁃associated molecular patterns,PAMPs )㊁损坏相关分子模式(Damage⁃associated molecular patterns,DAMPs)㊁肿
瘤相关分子模式(Tumor⁃associated molecular patterns,TAMPs)上的配体激活并调节宿主体内的免疫功能㊂根据蛋白在细胞膜上的定位,CLRs 被分
为跨膜型受体和游离型受体,这两种受体都具有一个或多个碳水化合物识别中心,并依赖此中心识别病原体或自身蛋白上的葡聚糖㊁甘露糖等多种配体㊂经典CLRs 的特征是依赖协同Ca +
识别配体,然而,
也有很多CLRs 在缺乏协同Ca +的情况下依然可辨认出多种配体,这种CLRs 又被称为类C 型凝集素样受体[1]㊂
树突状细胞(Dendritic cell,DCs)作为目前所知
功能最强的抗原呈递细胞(Antigen⁃presenting cell,APC),同肿瘤的发生㊁发展及在此过程中涉及的相关免疫反应有着密切联系,其上的PRRs 包含了CLRs [2]㊂
针对于CLRs 在肿瘤免疫过程中所起到的作
用,目前相关研究主要集中在树突状细胞相关的C 型凝集素⁃1(DC⁃associated C⁃type lectin⁃1,Dectin⁃1)受体㊁Dectin⁃2受体之上,而对其他的受体研究较少,所以本文选取以上两种受体为典型对CLRs 进行探讨㊂
1　Dectin⁃1受体的基本结构及其在肿瘤免
疫中的作用机制
1.1　Dectin⁃1受体的结构及其分布　Dectin⁃1受体作为CLRs 超家族中的一员,具有Ⅱ型跨膜结构[3]㊂
由于其最早在DCs 中被发现,故被命名为DC 相关的C 型凝聚素⁃1㊂
曾有报道认为人类Dectin⁃1受体仅在髓样细胞
上表达[4],后来随着研究的逐步深入,研究人员发现Dectin⁃1受体同样也在单核细胞㊁巨噬细胞㊁B细胞㊁嗜中性粒细胞㊁嗜酸性粒细胞上表达㊂近期,又有研究证明健康人体血液中的浆系DCs亚群也同样存在Dectin⁃1受体[5]㊂
1.2　Dectin⁃1受体通过非特异性免疫发挥肿瘤免疫作用　CLRs作为一种PRRs,其中Dectin⁃1受体高表达于DCs和巨噬细胞等APC上[6]㊂其中,DCs 可通过细胞⁃细胞接触上调NK细胞分泌的细胞因子发挥抗癌作用,并通过细胞毒性作用阻止肿瘤生长[7,8]㊂此作用对于针对癌症的非特异性免疫意义重大,因而在此过程中涉及的Dectin⁃1受体也备受关注㊂
APC在利用PRRs识别肿瘤相关抗原的过程中需要干扰素调节因子(Interferon regulatory factors, IRFs)参与相关信号通路并对肿瘤免疫进行调节㊂已有研究证明在先天缺乏IRF5的小鼠体内,黑色素瘤(B16F1)的肺转移非常明显㊂而Dectin⁃1受体在抗真菌的非特异性免疫过程中,其信号通路也涉及到IRF5[9]㊂因此,人们推测Dectin⁃1受体极有可能参与肿瘤免疫的非特异性免疫过程㊂
在肿瘤免疫过程中,激活IRF5即可引起相对应的核内易位㊂Chiba等[10]经研究发现相对于野生型小鼠,在缺乏能编码Dectin⁃1受体的Clec7a基因小鼠体内,黑色素瘤细胞无法引起能代表IRF5活性的核内易位,这说明Dectin⁃1受体在IRF5的激活中起到了不可或缺的作用,同时相对于野生型小鼠,先天缺乏Dectin⁃1受体的小鼠黑色素瘤肺转移数量更多㊁程度也更严重㊂此后,研究人员又对比观察了野生型和Dectin⁃1受体缺陷型DCs暴露在黑色素瘤细胞中时的基因表达特性,发现其中干扰素调节因子3依赖性NK细胞激活分子(IFN regulatory factor3⁃dependent NK⁃activating molecular,INAM)基因的表达存在差异㊂已知INAM可通过它的嗜同种受体反应激活NK细胞[11],因此Dectin⁃1⁃IRF5⁃INAM信号通路至少部分参与了DCs激活NK细胞的过程㊂1.3　Dectin⁃1受体通过特异性免疫发挥肿瘤免疫作用　部分Th细胞可发挥针对肿瘤的特异性免疫,而DCs在这类Th细胞的生成过程中不可或缺[12]㊂有研究证明表达于DCs上的Dectin⁃1受体在抗真菌免疫过程中参与诱导幼稚CD4+T细胞分化为Th17和Th1的过程[13],而这两种Th细胞也同样在抗癌过程中发挥其独特作用[14,15]㊂同时,近年来不断有报道证明在使用过继转移方法治疗黑色素瘤的过程中,Th9细胞所发挥的免疫治疗功能要优于其他Th 细胞[16,17]㊂因此人们推测该受体可能同样参与诱导幼稚CD4+T细胞分化为Th9的过程,并与肿瘤免疫密切相关㊂
针对以上推测,Zhao等[18]使用Dectin⁃1受体的兴奋剂凝胶多糖对小鼠骨髓来源的DCs进行处理,随后将其与幼稚CD4+T细胞共培养㊂结果显示, Dectin⁃1受体升高后的DCs相对于未经处理的DCs 能够显著提高幼稚CD4+T细胞分化为Th9的数量㊂进一步研究发现,在此过程中,Dectin⁃1受体通过脾酪氨酸激酶和Raf1下游信号分子通路激活经典和非经典NF⁃κB信号通路掌控Th细胞的分化[19],除了参与相应的信号通路,研究表明Dectin⁃1受体在接受凝胶多糖刺激后可促使DCs过表达Th细胞分化所需的肿瘤坏死因子超家族成员15和OX40L分子,并由此促进CD4+T细胞分化为Th9细胞,其后Th9细胞分泌的IL⁃9可促使CD8+细胞毒性T细胞发挥肿瘤免疫功能[20]㊂
然而,在最近的一项报道中,Daley等[21]发现表达于不同细胞上的Dectin⁃1受体功能存在差异㊂首先,研究人员通过Western blot检测了胰腺导管腺癌小鼠和野生型小鼠中Dectin⁃1配体的含量,结果显示Dectin⁃1配体在前者中的表达要显著高于后者,同时接受了Dectin⁃1激动剂处理的小鼠胰腺导管腺癌的恶化程度要比未经处理的小鼠更加显著,以上结果似乎说明Dectin⁃1受体能够促进肿瘤的生长,这显然同之前的研究结果互相矛盾,然而,胰腺导管腺癌在被敲除Dectin⁃1受体基因的小鼠体内生长情况与野生型小鼠相比并未产生任何显著改变㊂进一步研究发现,Dectin⁃1受体主要在肿瘤细胞的上皮外间质中发挥促进肿瘤生长的作用㊂与野生型小鼠不同,缺乏Dectin⁃1受体的小鼠仅能诱导CD4+T淋巴细胞产生少量的IL⁃10,并不能减弱CD8+T淋巴细胞的细胞毒性作用㊂
2　Dectin⁃2受体的基本结构及其在肿瘤免疫中的作用机制
2.1　Dectin⁃2受体的结构及分布　Dectin⁃2的结构同Dectin⁃1相似,都为Ⅱ型跨膜受体并具有一个保守糖类识别中心(Conserved carbohydrate⁃recognition domain,CRD)[22]㊂CRD位于Dectin⁃2受体的碳末端,同时它还拥有一个短小的氮末端细胞质中心㊂Dectin⁃2受体最初在单核细胞和巨噬细胞上被发现,此后又不断有报道表明在Kupffer细胞㊁Langerhans细胞和一些DCs上也发现了它的存在[23]㊂
2.2　Dectin⁃2受体通过Kupffer细胞发挥吞噬和清除肿瘤细胞的功能　通过上文我们已经了解Dectin⁃1受体作为一种CLRs可通过激活NK细胞发挥抑制肿瘤生长和转移的重要作用[10],因此同为CLRs㊁与Dectin⁃1的序列同源性较高并同样接受FcRγ调节的Dectin⁃2受体也开始备受关注[22,24]㊂
为验证Dectin⁃2受体是否也具有肿瘤免疫功能, Kimura等[25]将结肠癌细胞株(SL4)㊁肺癌细胞株(3LL)㊁黑色素瘤细胞(B16F1㊁B16F10)分别注入野生型小鼠和Dectin⁃2缺陷型小鼠,结果显示注入SL4㊁B16F1㊁B16F10的Dectin⁃2缺陷型小鼠肿瘤肝转移的机率都高于同样注入这些细胞的野生型小鼠,然而,注入3LL的Dectin⁃2缺陷型小鼠却没有发生这种现象㊂
与Dectin⁃1受体不同的是,Dectin⁃2受体并非高表达于DCs,而于CD11b+F4/80+Kupffer细胞上㊂此后,经细胞流式仪测定,NK细胞㊁CD4+T细胞㊁CD8+T 细胞和CD45-T细胞同样不表达该受体㊂Dectin⁃2通过Kupffer细胞发挥吞噬和清除肿瘤细胞的功能,但此功能并不适用于全部的肿瘤细胞,例如它就不适用于3LL,而与此相反,Dectin⁃1却可通过激活NK细胞抑制3LL转移[10]㊂此外,有研究表明依赖Dectin⁃2受体激活的Nlrp3炎症小体可通过增强NK细胞功能抑制肿瘤肝转移[26]㊂这些都说明尽管Dectin⁃2受体和Dectin⁃1受体在基本结构和信号通路上有部分相似之处,但是其功能作用却不尽相同㊂
随后为了探索Dectin⁃2抑制的肿瘤转移阶段,研究人员又将表达绿色荧光蛋白的SL4细胞注入小鼠体内,并通过检测不同时间段人GDNF家族受体mRNA的表达证明Dectin⁃2受体在肿瘤肝转移早期发挥作用㊂
综上,高表达于Kupffer细胞的Dectin⁃2受体可在早期抑制部分肿瘤细胞的肝转移㊂但是Dectin⁃2在肿瘤免疫过程中涉及到的信号通路依然尚未明确㊂
除了备受关注的Dectin⁃1和Dectin⁃2受体,人们也对其他CLRs在肿瘤免疫方面产生的作用做了初步研究[27],例如骨髓抑制性C型凝集素样受体和树突状细胞NK凝集素受体⁃1等㊂
其中,MICL也被称为CLEC12A,在人体所有的DCs亚群中都广泛表达[28]㊂此前已有研究证明在小鼠模型中同鸡卵白蛋白结合的αCLEC12A抗体可诱导鸡卵白蛋白特异性的CD4+和CD8+T细胞反应[29],同时,近几年又发现CLEC12A可通过NDCA⁃1+mDCs和pDCs高效介导组织相容性抗原⁃1长肽的提呈以及交叉呈递,继而引发接受造血干细胞移植后的患者体内大量CD8+T细胞被激活[30],这些都侧面验证了CLEC12A能在肿瘤免疫过程中发挥一定作用㊂
人类DNGR⁃1是一种仅在血液DCs亚群中表达的CLRs,同时它还具有胞吞作用,这都说明它可能具有帮助DCs递呈抗原的能力㊂在体外,DNGR⁃1的特异性抗体可同抗原决定簇共价结合,最终被CD8α+DCs交叉递呈,在此过程中若给予相应佐剂,可诱发大量的细胞毒性反应㊂同时也有研究证明在体内使用DNGR⁃1相关抗体和相应佐剂可抑制黑色素瘤的肺转移[31]㊂
3　总结与展望
CLRs的抗原提呈和免疫自稳功能使其在肿瘤免疫方面拥有巨大潜力[32]㊂根据文献报道,Dectin⁃1受体激动剂β⁃葡聚糖可以激发强烈的肿瘤免疫反应,应用于多种癌症的治疗[33]㊂同时,应用DNGR⁃1特异性抗体和佐剂结合则可抑制黑色素瘤肺转移[31]㊂
但是通过整理近几年的文献我们发现,针对CLRs的研究主要集中在Dectin⁃1受体之上,而对其他受体缺乏更加深入的研究,且关于CLRs在肿瘤免疫过程中涉及到的信号通路的研究也缺乏整体性和系统性㊂
需要引起注意的是,不同细胞上表达的CLRs 在免疫功能中的作用可能并不统一,甚至是互相矛盾的[34]㊂因此若想利用CLRs的肿瘤抗原递呈功能增强人体的肿瘤免疫能力,不能单纯地通过注射佐剂激发宿主体内所有CLRs活性,而需精确至不同类型的细胞㊂例如,我们可使用激动剂在体外处理DCs疫苗,增强其对于肿瘤抗原的递呈能力㊂综上,CLRs在肿瘤抗原递呈方面的巨大潜力给肿瘤免疫治疗提供了新思路,但是其具体作用原理及作用过程中所涉及到的相关信号通路仍需我们进一步探索㊂
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[收稿2018⁃06⁃22　修回2018⁃08⁃07]
(编辑　刘格格)。