內吞作用對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)模的內吞作用形式,通常涉及質膜高度皺折的區(qū)域/突起,這些區(qū)域/突起隨后相互融合或與質膜融合。膜皺褶是巨胞飲作用的形態(tài)學特征。
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是一個關鍵的調節(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。這些成分最終導致比CME和小窩蛋白更大吸收面積的內吞作用。
ADC靶向抗原的內吞特性
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的胞內免疫受體酪氨酸基抑制基序(ITIM)調節(jié)CD33的內吞作用,可通過CME激活內吞作用。關于內吞效率,AML細胞中CD33的表達水平與其內吞率之間沒有相關性。CD33是一種緩慢內化的抗原,此外,CD33交聯(lián)并不能改善內吞作用。對GO無響應的AML患者可能與CD33受體內吞的功能低下有關。
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象的富含半胱氨酸的結構域(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不具有內吞作用,相反,它因蛋白水解裂解而脫落,CD30的脫落由基質金屬蛋白酶(MMPs)介導。脫落是CD30生物學的一個特征,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,缺乏內吞作用的結果表明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構特征。關鍵的區(qū)別在于CD22比CD33大得多,因為它有多個Ig結構域和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進行內吞作用。類天然配體通過CD22的結構性快速內吞在細胞內積聚。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配體誘導的內吞激活細胞內池,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是兩種非共價結合的跨膜蛋白,介導信號傳導和內吞作用。對于后者,CD79a-CD79b異二聚體是控制BCR內吞的支架。BCR內吞作用主要由CME完成,并由AP-2介導。有趣的是,CD79a直接與AP-2的μ亞單位相互作用,進而激活CD79b并導致整個BCR復合物的內吞。
此外,對于ADC來說,CD79a可以作為單體內化,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的結合就會被阻斷,內吞也被阻斷。在18%的活化B細胞樣DLBCL標本中,Y195發(fā)生突變?傊,有證據(jù)表明CD79b其內吞活性依賴于整個BCR復合體的內化,而不是作為單體的內化。
TROP-2
Trop2是一種46kDa的單體糖蛋白,具有選擇性過度表達、結構性內吞作用和導向溶酶體等特性,使其成為ADC的一個非常有吸引力的靶點。Trop2的內化機制與CME有關。
觀察到的Trop2強大的內吞作用,一種潛在的解釋可能是由于顯著的Trop2聚集。研究Trop2的構象動力學,發(fā)現(xiàn)Trop2通過位于跨膜結構域的氨基酸“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合蛋白連接而成。
Trop2與多種配體結合,如claudin-1、claudin-7、cyclin D1和IGF1,然而,這些配體都沒有證明在與Trop2結合或相互作用時被內化。因此,與正常細胞相比,Trop2在腫瘤細胞中發(fā)生的內吞作用更為強烈,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,轉導誘導B細胞存活和增殖的信號。BCMA的分子量僅為20.2 kDa,其配體結合的胞外區(qū)域具有“臂椅”構象,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,關于BCMA所利用的精確內吞途徑的知之甚少。與內吞作用有關,唾液酸化是一種調節(jié)功能,它可能誘導BCMA利用CME發(fā)生內吞作用。
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移的驅動因素。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陽性轉移性乳腺癌患者。
HER2的內吞存在多種機制,首先是CME,共免疫沉淀清楚的顯示HER2直接與AP-2結合,此外,dynasore能完全阻斷SKBR3細胞的HER2內吞作用;其次小窩蛋白結合基序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蛋白上,有趣的是,序列WSYGVTIW已在HER2的細胞內激酶結構域中被鑒定出;另外,有研究證明HER2可以利用CLIC/GEEC的內吞途徑。
這些不同的發(fā)現(xiàn)揭示了HER2內吞的重要特征。首先,HER2的內吞作用是混雜的,其次,小窩介導的內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的復合物內吞的信息,但是可以借鑒nectin-4結合病原體內吞的研究。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吞活性。
小結
分析靶受體和ADC的內吞作用內吞可以極大地促進臨床前研究、臨床轉化和患者治療效果。很明顯,內吞作用的效率和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的技術進步,該領域正在經歷一次爆發(fā)。
藥物劑量-暴露-效應關系的確定是ADC成功的關鍵部分,因此,內吞作用是這種關系的關鍵部分,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領域如火如荼,但是我們對靶受體的內吞作用仍知之甚少。另外,許多內吞作用的核心成分和關鍵的效應器非常重要,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內吞作用和療效。相信隨著該領域的發(fā)展,經過無數(shù)次積累的經驗,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.
原文標題 : 內吞作用對ADC藥物靶向受體機制的影響

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