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內(nèi)吞作用對ADC藥物靶向受體機制的影響

巨胞飲作用

巨胞飲作用是一種更大規(guī)模的內(nèi)吞作用形式,通常涉及質(zhì)膜高度皺折的區(qū)域/突起,這些區(qū)域/突起隨后相互融合或與質(zhì)膜融合。膜皺褶是巨胞飲作用的形態(tài)學(xué)特征。

巨胞飲作用依賴于肌動蛋白聚合、Rac1蛋白和p21活化激酶1(PAK1)。PAK1是一個關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子,因為它與Rac1相互作用,Rac1激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)、Ras、Src和Hsp90,以促進巨胞飲作用。巨胞飲作用也是膽固醇依賴性的,這是招募Rac1所必需的。這些成分最終導(dǎo)致比CME和小窩蛋白更大吸收面積的內(nèi)吞作用。

ADC靶向抗原的內(nèi)吞特性

CD33

CD33是一種67kda跨膜糖蛋白受體,通常在正常髓系細胞上表達,由于其在AML細胞上優(yōu)先過表達,是GO的靶點。CD33的胞內(nèi)免疫受體酪氨酸基抑制基序(ITIM)調(diào)節(jié)CD33的內(nèi)吞作用,可通過CME激活內(nèi)吞作用。關(guān)于內(nèi)吞效率,AML細胞中CD33的表達水平與其內(nèi)吞率之間沒有相關(guān)性。CD33是一種緩慢內(nèi)化的抗原,此外,CD33交聯(lián)并不能改善內(nèi)吞作用。對GO無響應(yīng)的AML患者可能與CD33受體內(nèi)吞的功能低下有關(guān)。

CD30

CD30是一種120kda跨膜糖蛋白,屬于腫瘤壞死因子受體(TNFR)超家族。其細胞外部分由六個擴展構(gòu)象的富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域(CRD)組成。CD30在活化的T細胞和B細胞以及各種淋巴腫瘤(包括霍奇金淋巴瘤和ALCL)上表達。

CD30不具有內(nèi)吞作用,相反,它因蛋白水解裂解而脫落,CD30的脫落由基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)介導(dǎo)。脫落是CD30生物學(xué)的一個特征,高濃度的循環(huán)可溶性CD30可以作為監(jiān)測腫瘤進展的血清標(biāo)志物。對于ADC的療效,升高的CD30循環(huán)水平似乎會隔離注射的ADC,從而減少能夠定位于CD30陽性腫瘤部位的ADC的數(shù)量。因此,缺乏內(nèi)吞作用的結(jié)果表明CD30不是理想的ADC靶點。

CD22

CD22是一種140 kDa的跨膜糖蛋白,與CD33一樣,它也是Siglec家族的成員,并與該家族共享多種結(jié)構(gòu)特征。關(guān)鍵的區(qū)別在于CD22比CD33大得多,因為它有多個Ig結(jié)構(gòu)域和ITIM/ITIM樣基序。CD22的表達僅限于B細胞,CD22在各種B細胞惡性腫瘤(包括ALL)的大多數(shù)母細胞中表達水平升高。

CD22通過CME進行內(nèi)吞作用。類天然配體通過CD22的結(jié)構(gòu)性快速內(nèi)吞在細胞內(nèi)積聚。這些配體在溶酶體中被分類降解,而CD22則循環(huán)回到細胞表面。此外,CD22配體誘導(dǎo)的內(nèi)吞激活細胞內(nèi)池,補充或增加細胞表面CD22的表達水平。因此,CD22對ADC具有良好的內(nèi)吞特性。

CD79b

CD79b僅在未成熟和成熟的B細胞中表達,在惡性腫瘤≥80%的B細胞中過表達。CD79a和CD79b是兩種非共價結(jié)合的跨膜蛋白,介導(dǎo)信號傳導(dǎo)和內(nèi)吞作用。對于后者,CD79a-CD79b異二聚體是控制BCR內(nèi)吞的支架。BCR內(nèi)吞作用主要由CME完成,并由AP-2介導(dǎo)。有趣的是,CD79a直接與AP-2的μ亞單位相互作用,進而激活CD79b并導(dǎo)致整個BCR復(fù)合物的內(nèi)吞。

此外,對于ADC來說,CD79a可以作為單體內(nèi)化,但CD79b卻不能。如果CD79b的近端膜酪氨酸(Y195)發(fā)生突變,AP-2與CD79a的結(jié)合就會被阻斷,內(nèi)吞也被阻斷。在18%的活化B細胞樣DLBCL標(biāo)本中,Y195發(fā)生突變?傊,有證據(jù)表明CD79b其內(nèi)吞活性依賴于整個BCR復(fù)合體的內(nèi)化,而不是作為單體的內(nèi)化。

TROP-2

Trop2是一種46kDa的單體糖蛋白,具有選擇性過度表達、結(jié)構(gòu)性內(nèi)吞作用和導(dǎo)向溶酶體等特性,使其成為ADC的一個非常有吸引力的靶點。Trop2的內(nèi)化機制與CME有關(guān)。

觀察到的Trop2強大的內(nèi)吞作用,一種潛在的解釋可能是由于顯著的Trop2聚集。研究Trop2的構(gòu)象動力學(xué),發(fā)現(xiàn)Trop2通過位于跨膜結(jié)構(gòu)域的氨基酸“VVVVV”組成的相互作用片段形成天然的同型二聚體。Trop2的二聚作用可以通過其他細胞表面蛋白質(zhì)進一步將Trop2單體招募到更接近的位置。因此,Trop2簇很可能由多個二聚體通過脂筏和其他膜結(jié)合蛋白連接而成。

Trop2與多種配體結(jié)合,如claudin-1、claudin-7、cyclin D1和IGF1,然而,這些配體都沒有證明在與Trop2結(jié)合或相互作用時被內(nèi)化。因此,與正常細胞相比,Trop2在腫瘤細胞中發(fā)生的內(nèi)吞作用更為強烈,這些都表明Trop2是ADC的一個很好的靶點。

BCMA

BCMA或CD269,也稱為TNFR超家族成員17,轉(zhuǎn)導(dǎo)誘導(dǎo)B細胞存活和增殖的信號。BCMA的分子量僅為20.2 kDa,其配體結(jié)合的胞外區(qū)域具有“臂椅”構(gòu)象,由六個CRD組成。除了多發(fā)性骨髓瘤外,BCMA還表達于許多血液系統(tǒng)惡性腫瘤,如霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤。

然而,關(guān)于BCMA所利用的精確內(nèi)吞途徑的知之甚少。與內(nèi)吞作用有關(guān),唾液酸化是一種調(diào)節(jié)功能,它可能誘導(dǎo)BCMA利用CME發(fā)生內(nèi)吞作用。

HER2

HER2是一種185kda跨膜糖蛋白,屬于EGFR家族。HER2/neu基因的擴增是已知的人類惡性腫瘤和轉(zhuǎn)移的驅(qū)動因素。由于HER2在癌癥中的作用,幾十年來一直被作為治療靶點。HER2也一直是ADCs的靶點,T-DM1和T-DXT都被批準用于HER2陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者。

HER2的內(nèi)吞存在多種機制,首先是CME,共免疫沉淀清楚的顯示HER2直接與AP-2結(jié)合,此外,dynasore能完全阻斷SKBR3細胞的HER2內(nèi)吞作用;其次小窩蛋白結(jié)合基序φxφxxxxφ(φ代表芳香族氨基酸Trp、Phe或Tyr)通常存在于小窩蛋白相關(guān)蛋白上,有趣的是,序列WSYGVTIW已在HER2的細胞內(nèi)激酶結(jié)構(gòu)域中被鑒定出;另外,有研究證明HER2可以利用CLIC/GEEC的內(nèi)吞途徑。

這些不同的發(fā)現(xiàn)揭示了HER2內(nèi)吞的重要特征。首先,HER2的內(nèi)吞作用是混雜的,其次,小窩介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑似乎更常被利用。

Nectin-4

Nectin-4是一種66 kDa 的I型跨膜蛋白,其主要作用是促進細胞間的接觸。Nectin-4作為ADC靶點很有吸引力,因為研究表明,它在幾種腫瘤類型中過表達,但在正常成人組織中幾乎不存在。

目前,沒有發(fā)現(xiàn)天然配體或mAb/ADC與nectin-4的復(fù)合物內(nèi)吞的信息,但是可以借鑒nectin-4結(jié)合病原體內(nèi)吞的研究。Nectin-4也是麻疹病毒的受體,研究表明,麻疹病毒通過巨胞飲作用進入MCF7、HTB-20乳腺癌和DLD-1結(jié)直腸癌細胞。病毒進入需要PAK1,相反,dynamin抑制劑Dynasore對病毒進入沒有影響。此外,表達顯性負性小窩蛋白的細胞并不能消除病毒的內(nèi)吞作用。

基于這些間接研究,nectin-4表現(xiàn)出病毒受體所需的強大的內(nèi)吞活性。

小結(jié)

分析靶受體和ADC的內(nèi)吞作用內(nèi)吞可以極大地促進臨床前研究、臨床轉(zhuǎn)化和患者治療效果。很明顯,內(nèi)吞作用的效率和ADC靶受體的優(yōu)先過表達狀態(tài)以及其它相關(guān)參數(shù)(如PK)一樣重要。盡管目前已有11種已批準的ADC,但是由于ADC的技術(shù)進步,該領(lǐng)域正在經(jīng)歷一次爆發(fā)。

藥物劑量-暴露-效應(yīng)關(guān)系的確定是ADC成功的關(guān)鍵部分,因此,內(nèi)吞作用是這種關(guān)系的關(guān)鍵部分,對于優(yōu)化給藥方案以最大限度地提高治療指數(shù)非常重要。然而盡管目前ADC領(lǐng)域如火如荼,但是我們對靶受體的內(nèi)吞作用仍知之甚少。另外,許多內(nèi)吞作用的核心成分和關(guān)鍵的效應(yīng)器非常重要,然而這些蛋白可能在癌癥中普遍發(fā)生突變,這也會影響ADC內(nèi)吞作用和療效。相信隨著該領(lǐng)域的發(fā)展,經(jīng)過無數(shù)次積累的經(jīng)驗,ADC終會迎來真正的春天。

參考文獻:

1.Impact of EndocytosisMechanisms for the Receptors Targeted by the Currently Approved Antibody-DrugConjugates (ADCs)—A Necessity for Future ADC Research and Development. Pharmaceuticals(Basel). 2021 Jul; 14(7): 674.

       原文標(biāo)題 : 內(nèi)吞作用對ADC藥物靶向受體機制的影響

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