近日，華人抗體協會旗下期刊、牛津大學出版社出版的Antibody Therapeutics發表一篇原文標題為「Macrophage checkpoint blockade: a perspective on results from initial clinical trials and on CD47-SIRPα structure-function」的綜述論文[1]。
CD47/SIRPα領域近年來進展很快，最新的這篇綜述論文的通訊作者為賓夕法尼亞大學的Dennis Discher教授，該教授也是美國工程院院士。該文作者通過對CD47-SIRPα結構和功能特徵分析，結合目前已知的臨床前結果和臨床數據，回顧並展望了基於CD47-SIRPα巨噬細胞免疫檢查點通路阻斷的研究策略和方向。
巨噬細胞免疫檢查點通路是一個表達在巨噬細胞表面的信號調節蛋白α（SIRPα）和表達在靶細胞表面的CD47結合形成的抗吞噬信號軸[3]。近十年來，CD47-SIRPα信號通路已經成為了腫瘤治療的一個潛在靶點，且已有多個靶向CD47和SIRPα的候選藥物處於臨床前和臨床研究開發中。多個臨床前試驗結果顯示，靶向CD47的單一療法在同源小鼠模型上展示了一定的治療效果。但臨床試驗結果發現，除了一些皮膚癌和外周淋巴瘤，靶向CD47的單一療法對大多數的腫瘤是無效的。而聯合療法，比如靶向CD47的抗體聯合抗CD20抗體利妥昔單抗，能夠有效治療淋巴瘤，是一種比較有潛力的治療策略。
這篇綜述論文主要內容包括以下幾個方面：
1、CD47的結構和功能
2、SIRPα的結構和功能
3、CD47與SIRPα結合及其他配體
4、免疫檢查點CD47-SIRPα及其抑制劑
5、免疫檢查點CD47-SIRPα的臨床研究現狀
6、免疫檢查點CD47-SIRPα的序列、結構與功能之間的關係
7、未來CD47-SIRPα免疫檢查點抑制劑的發展展望
作者以目前臨床上T細胞腫瘤免疫治療的不足為切入，指出巨噬細胞在腫瘤免疫治療中也發揮重要作用。巨噬細胞在實體瘤中廣泛存在且通過激活吞噬作用清除靶細胞。其中，巨噬細胞SIRPα與靶細胞CD47之間的「平衡」控制著巨噬細胞對靶細胞的吞噬作用。在本綜述中，作者分析了SIRPα和CD47的序列、結構和功能，探討了SIRPα-CD47在機體固有免疫系統中的作用，並總結了目前有關SIRPα-CD47的治療性抗體及臨床使用策略。
1、CD47的結構和功能
CD47又稱為整合素相關蛋白，在正常和病變組織中廣泛表達。CD47屬於Ig超家族成員，是一個由N端胞外IgV樣結構域，5次跨膜螺旋，和C端胞質尾區組成的膜受體糖蛋白。CD47的主要受體有三類：1.整合素；2.血小板反應蛋白-1；3. SIRPα；CD47與受體的結合影響細胞黏附、遷移、炎症調節及吞噬功能。當紅細胞缺失CD47時，能夠被脾巨噬細胞迅速清除，因而，CD47作為一個「自我識別」的標誌首次被發現。CD47與SIRPα形成的信號通路及其作用如圖1（英文原文圖1）所示。
圖1 「Don’t eat me」信號通路及其在固有免疫系統中的作用2、SIRPα的結構和功能
SIRPα也是Ig超家族成員，是一種主要表達在髓系造血細胞如巨噬細胞、單核細胞、樹突狀細胞和粒細胞表面的跨膜蛋白。SIRPα有三個Ig超家族結構域，一個N端V樣結構域（D1）和兩個C1樣結構域；一個跨膜螺旋連接胞質尾區；末端區域能與CD47結合；其胞質尾區有4個酪氨酸殘基，能夠通過酪氨酸抑制基序（ITIM）傳遞抑制性信號。SIRPα有多個配體，包括CD47，Sp-A和Sp-D等。有研究發現SIRPα也參與胰島素的分泌和肌肉的形成過程；但目前闡釋最為明確的還是SIRPα通過結合其他細胞表面的CD47抑制巨噬細胞的吞噬作用。
3、CD47與SIRPα結合及其他配體
在鼠、兔和人等種屬，CD47是SIRPα最主要的配體，但親和力並不高。本文作者總結了目前已知的CD47和SIRPα的配體及其親和力（表1, 英文原文表1）。一般而言，CD47的N端IgV結構域與SIRPα的D1結構域結合。通過X射線晶體結構分析，發現CD47/SIRPα複合物三個特異的高密度結合位點，分別在CD47 β 鏈FG環區與SIRPα的BC， CD，DE和FG環區之間。此外，其他配體如整合素、血小板反應蛋白-1及血小板反應蛋白-1衍生多肽等也通過CD47的N端IgV結構域與CD47結合。SIRPα也可分別與配體Sp-A和Sp-D結合。目前已發現Sp-D與SIRPα的D3結構域結合，但尚不清楚Sp-A與SIRPα結合的結構域。
表1 CD47-SIRPα配體親和力
4、免疫檢查點CD47-SIRPα及其抑制劑
免疫抑制性信號CD47與SIRPα結合後，磷酸化SIRPα的ITIM基序，然後招募和激活細胞質磷酸酶SHP-1和SHP-2，磷酸化下遊包括樁蛋白、非平滑肌-肌球蛋白2A等蛋白，降低巨噬細胞的吞噬功能。當IgG激活Fc受體後，通過在巨噬細胞內快速骨架重組和信號蛋白累積，在細胞表面形成「吞噬突觸」，從而對靶細胞、細菌和粒子等進行吞噬。作者通過檢索，對目前已知靶向CD47-SIRPα的免疫檢查點抑制劑，如人源化抗CD47抗體，抗SIRPα抗體，SIRPα融合蛋白等進行了總結（英文原文表2）。
5、免疫檢查點CD47-SIRPα的臨床研究現狀
三十年前，在卵巢癌患者的體內，首次發現放射性元素標記的抗CD47抗體能夠識別腫瘤。該研究揭開了研究CD47治療腫瘤的序幕。隨後，數十年間，CD47已經成為了臨床研究中腫瘤免疫治療的一個潛在靶點。目前已有多個靶向CD47-SIRPα的臨床1期和2期試驗正在開展。文中，作者對這些試驗報告中的關鍵策略和結果進行了綜述，發現抗CD47單一療法對大多數腫瘤無顯著治療效果，並且常導致紅細胞的大量減少等副作用。而聯合療法，比如Hu5F9-G4聯合利妥昔單抗能夠有效提高患者的客觀緩解率和完全緩解率和治療腫瘤，是一種比較有潛力的治療策略。同時，作者也對基於候選藥物如TTI-621、TTI-622、CC-90002、ALX148等的單獨或者聯合應用的臨床試驗進行了深度總結（表2，英文原文表3）。
表2 CD47-SIRPα治療性抗體的臨床試驗
6、免疫檢查點CD47-SIRPα的序列、結構與功能之間的關係
探究影響CD47和SIRPα的結合和功能的末端殘基，對開發新型檢查點抑制劑具有重要意義。本文作者通過序列對比和晶體結構分析，揭示了CD47和SIRPα與其配體跨種屬結合的結構基礎（圖2）。
圖2 CD47和SIRPα與其抑制劑的晶體結構7、未來CD47-SIRPα免疫檢查點抑制劑的發展展望
隨著研究的不斷深入，越來越多的靶向免疫檢查點CD47-SIRPα的單一療法和聯合療法進入臨床試驗階段。這反映了目前臨床上對新型、安全、有效的腫瘤免疫治療藥物和技術的強烈需求。而當前免疫檢查點CD47-SIRPα抑制劑的試驗數據顯示，我們仍需進一步尋找更合適的、更優異的候選藥物。作者們相信，在未來數年間，將有更多的有潛力的藥物被開發出來用於滿足不斷增長的臨床需求。
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參考資料：
[1] AbdelAziz R Jalil, Jason C Andrechak, Dennis E Discher, Macrophage checkpoint blockade: a perspective on results from initial clinical trials and on CD47-SIRPα structure-function. Antibody Therapeutics, 2020, 3, 80-94.
[2] Zhang, X.; Fan, J.; Ju, D. Insights into CD47/SIRPa axis-targeting tumor immunotherapy. Antibody Therapeutics 2018, 1, 27-32.
[3] Feng, M., Jiang, W., Kim, B.Y.S. et al. Phagocytosis checkpoints as new targets for cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer 2019, 19, 568-586.