VSIG4：B7家族共刺激分子，补体系统或肿瘤药开发创新靶点！
- 武汉华美生物工程有限公司2022年12月22日 1:42 点击：373
2022年11月28日，Cancer Letters杂志报道了一篇题为“The biology of VSIG4: Implications for the treatment of immune-mediated inflammatory diseases and cancer”文献综述 [1]，该文章主要总结了VSIG4在巨噬细胞吞噬作用和免疫稳态方面的近期新发现，并讨论了其在感染、炎症和癌症中的潜在诊断和治疗用途。文章指出，VSIG4是一种特异性表达于巨噬细胞的B7家族相关蛋白，可结合细胞表面的受体分子有效地抑制T细胞的活化，也可作为补体受体并清除补体C3包被的病原体。目前，越来越多的数据证实，VSIG4的异常表达与多种肿瘤发展相关，如肺癌、胶质瘤和多发性骨髓瘤等等。
来自美国Verseau Therapeutics公司开发的VSIG4特异性抗体，其研究揭示靶向VSIG4能够诱导抑制性巨噬细胞向M1型极化。且无论是VSIG4抗体单用还是联合PD1抗体均能在临床前的小鼠肿瘤模型中看到抑瘤效果。目前，作为新近鉴定的对T细胞活化具有重要调控作用的B7家族共刺激分子，VSIG4已成为补体系统或肿瘤药开发创新靶点！
1. 什么是共信号分子B7家族？
B7家族是最早被证实在T细胞活化中起关键作用的共信号分子，B7家族现在至少包括10个成员，即B7-1/CD80、B7-2/CD86、B7-DC、B7-H1/PD-L1、B7-H2、B7-H3、B7-H4、B7-H5、B7-H6和B7-H7/HHLA2。1970年BRETSCHER和COHN提出了T细胞活化双信号模型：第一信号（抗原刺激信号）由TCR识别APC提呈的pMHC产生，使T细胞初步活化；第二信号（共刺激信号）由APC与T细胞表面的共刺激分子相互作用产生，使T细胞完全活化。两个信号协同作用才能诱导T细胞完全活化 [1-3]。
目前已知的共信号分子分为3个家族：B7家族（免疫球蛋白家族）、TNF家族（肿瘤坏死因子家族）和整合素家族。B7家族是最重要的共信号分子之一，在肿瘤细胞中广泛表达，且与肿瘤进展关联密切，它积极或消极地调节T细胞功能，对维持免疫调节和自身耐受至关重要。无论是单独治疗还是与其他疗法结合，B7家族被看作是“免疫治疗最有希望的靶点”（图1） [2]。
图1. B7家族蛋白和癌症 [6]
2. 什么是VSIG4？
VSIG4（V-set and immunoglobulin domain containing 4）是最新鉴定的B7家族共刺激分子，又称补体受体Ig超家族分子（CRIg），或免疫球蛋白超家族蛋白39（Z39Ig）。人和鼠VSIG4基因均定位于X染色体的Xq12，属于I型跨膜蛋白。人的VSIG4胞外区含有IgV和IgC2两种结构域，存在由25个氨基酸组成的跨膜区及细胞质尾（图2） [1, 4]。VSIG4作为新型B7家族相关蛋白，目前发现主要表达于组织静息巨噬细胞，其在维持免疫耐受、抗炎、宿主防御等免疫调控方面发挥着重要的作用，是固有免疫系统的关键组成部分。
研究发现，VSIG4和多种炎症性疾病存在关联性如神经系统疾病、I型糖尿病、肾脏疾病 [5-7]。此外，大量研究已证实VSIG4在肝癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤和多发性骨髓瘤中过表达，可作为免疫检查点分子，或肿瘤独立预后因素 [8-9]。目前，已有多款靶向VSIG4在研临床药物，主要用于实体瘤治疗。因此，VSIG4将成为治疗炎症性疾病或多种肿瘤的新型靶标！
图2. 人或鼠VSIG4结构 [1]
3. VSIG4相关的作用机制
3.1 VSIG4作为T细胞抑制分子的作用
VSIG4可作为一种新的T细胞抑制分子，对于T细胞活化有着抑制作用。然而，VSIG4抑制T细胞的具体机制尚不明晰，现有的研究提示，1）VSIG4可能结合T细胞表面的尚未知的受体，导致T细胞活化抑制（图3）；2）VSIG4和T细胞表面的CR1或CR3与它们的共配体C3b和iC3b结合，启动T细胞的抑制信号；3）VSIG4通过下调G1期的周期蛋白依赖性激酶，如CDK2、CDK4或CDK6，诱导G0/G1期阻滞，抑制T细胞的增殖 [10-12]。
比如，在VSIG4基因敲除的小鼠（VSIG4-/-）中，研究发现小鼠肾间质炎细胞浸润及小管损伤重程度均高于VSIG4正常表达（VSIG4+/+）组。同时，在VSIG4-/-组中，TGF-β1，IL-2、IFN-γ、IL-10、TNF-α的表达水平显著增高 [13]。在实验性自身免疫性葡萄膜炎（EAU）模型中，VSIG4-Ig融合，可导致T细胞所分泌的炎症细胞因子的减少，如IFN-γ，TNF-α，IL-6，IL-17 [13]。最新的研究认为，VSIG4的抑制作用不仅仅下调活化的T细胞应答，而是能够阻止T细胞在正常组织中的活化 [12]。
图3. VSIG4作为T细胞抑制分子的作用 [12]
3.2 VSIG4作为补体受体介导的吞噬作用
补体系统作为体内重要的效应系统和效应放大系统，通过作用于病原体表面，破坏病原体的细胞膜，调理病原体表面分子，而促巨噬细胞对病原体的吞噬作用。C3是补体调理素作用的核心，在不同蛋白酶的作用下，可降解生成为C3a和C3b片段。这些补体片段在病原体表面与补体受体结合，并诱导吞噬作用。VSIG4可和补体C3的降解片段C3b和iC3b等结合，是继CR1/CD35，CR2/CD21，CR3/CD18，CR4之后的第五个补体C3片段受体（图4） [12-15]。
研究证实，表达在巨噬细胞表面的VSIG4，能有效的清除C3调理的病原体，从而减少宿主的感染和死亡率。另有研究发现，VSIG4信号不仅能促进李斯特菌（Listeria Monocytogenes，LM）的捕获，还能够激活氯离子通道（Chloride Intracellular Channel 3, CLIC3），活化吞噬体从而促进胞内李斯特菌的清除 [16]。因此，VSIG4或可作为补体治疗剂，且不影响宿主对病原体的防御。
图4. VSIG4作为补体受体介导吞噬作用 [12]
3.3 VSIG4作为补体旁路途径的抑制剂作用
补体活化的过程主要包括经典途径、凝集素MBL途径和旁路途径三种途径的协作行动。补体旁路是补体系统活化的主要途径，因C3bBb二聚物和C3bC3bBb多聚体形成旁路途径的转化酶，可放大补体系统的激活。补体的活化可释放大量的补体片段，如C3a和C5a，它们是中性粒细胞和炎症巨噬细胞的趋化因子和激活剂 [12, 14]。
虽然补体活化有利于清除病原体，但是补体系统的过度活化也可能参与自身免疫疾病的发病。研究提示，VSIG4能够抑制旁路途径中C3转化酶及C5转化酶的活性，却不抑制经典途径中转化酶的活性 [12, 14]。因此，VSIG4可选择性的抑制旁路途径的激活，而不影响经典途径和MBL途径，这一发现可为针对补体活化旁路途经的靶向治疗提供可能。
4. SLC39A6在癌症治疗中的作用
VSIG4最初被认为是与人类智力障碍相关的基因，随后研究发现VSIG4可作为一种新型补体受体，同免疫黏附过程相互作用，成为清除病原体的关键受体。更为重要的是，大量研究已证实，在恶性肿瘤中，如肺癌、乳腺癌、卵巢癌等，VSIG4高表达，被认为是一种致癌基因。
4.1 VSIG4与肺癌
研究发现，通过构建Lewis肺癌细胞株诱导的小鼠肿瘤模型中，VSIG4缺陷的小鼠，其肿瘤生长明显小于野生型（VSIG4+/+）。针对肺癌组织样本，采用免疫组化的方法检测VSIG4表达，研究显示，VSIG4+细胞大量浸润。双重荧光染色显示，VSIG4存在于CD68+巨噬细胞中，但在CD3+T细胞、CD31+内皮细胞和CK-18+上皮细胞中不存在 [17]。
此外，当VSIG4转染人肾上皮细胞，VSIG4可结合T细胞上的未知受体，抑制CD4+和CD8+T细胞的增殖，以及细胞因子的产生，如IL-2和IFN-γ [17]。现有研究表明，VSIG4+肿瘤相关巨噬细胞可诱导肺癌的发展，提示VSIG4+肿瘤相关巨噬细胞参与到肿瘤的病理过程。因此，VSIG4的特异性靶向治疗可能是一种新的、有效的治疗癌症的方法。
4.2 VSIG4与卵巢癌
通过分析卵巢癌患者血液及组织中VSIG4的表达水平，研究人员发现，与良性肿瘤相比，VSIG4在卵巢癌组织中过表达，抑制了招募的T淋巴细胞的激活。此外，血浆中VSIG4的水平高于卵巢癌组织。研究人员认为，卵巢癌中可溶性VSIG4的增加，可导致C3b沉积增加，从而促进卵巢癌新生血管的形成，促进卵巢癌的进展。癌组织中VSIG4和血浆中VSIG4还与无疾病生存（DFS）相关 [6, 18]。因此，VSIG4可能是预测卵巢癌预后的潜在生物标志物，也可是卵巢癌免疫治疗的一个潜在靶点。
4.3 VSIG4与乳腺癌
有关生信分析提示，VSIG4与乳腺癌患者预后及M2型巨噬细胞浸润丰度显著相关，其受上游miR-29a-3p调控。研究通过TIMER和TISIDB分析肿瘤免疫特征，结果表明，M2型巨噬细胞与VSIG4具有较强的相关性。预后分析表明，VSIG4表达水平越高，M2型巨噬细胞浸润丰度越高，患者预后越差。
VSIG4相关的信号通路富集分析表明，VSIG4与细胞胞吞、细胞因子的生成和释放、Toll样受体及细胞黏附等通路显著相关。通过miRmap、miRanda、PITA预测工具，发现miR-29a-3p可调控VSIG4的表达，且对乳腺癌患者预后有显著影响 [19-20]。因此，VSIG4或可作为乳腺癌的潜在预后标志物。
4.4 VSIG4与胶质瘤
采用免疫组化组织芯片技术检测VSIG4在恶性胶质瘤和正常大脑中的表达，结果发现，与正常脑组织相比，高级别胶质瘤患者中的VSIG4表达量显著升高。进一步的研究提示，VSIG4的过表达能够诱导胶质母细胞瘤细胞发生上皮-间充质转化（EMT），并显著促进其侵袭和迁移，而且还促进了细胞中胶质瘤干细胞表型的形成。另有研究还发现，VSIG4可能通过T淋巴细胞功能缺失引起胶质瘤细胞免疫逃逸 [21-22]。
4.5 VSIG4与多发性骨髓瘤
通过对多例骨髓外活检标本分析，VSIG4高表达的总生存期（OS）显著低于VSIG4低表达组。通过VSIG4表达水平，对MM高危多发性骨髓瘤患者进行分层，提示VSIG4表达是OS预后不良的独立预测因子，也可能是MM抗癌免疫治疗候选靶点 [23]。
另有研究发现，蛋白激酶Cα（PKCα）可控制VSIG4的表达。此外，PKC信号通路与多发性骨髓瘤细胞的增殖有关。因此，PKC信号通路可能是多发性骨髓瘤（Multiple Myeloma，MM）中VSIG4过表达的原因，但其具体的机制需要进一研究 [24]。综上所述，通过VSIG4表达不仅可帮助患者进行预测预后及分层，还可作为多发性骨髓瘤的新靶标。
4.6 VSIG4与其它疾病
VSIG4的表达不仅在病原体的清除和肿瘤发展中发挥关键作用，而且与炎症性疾病也有着密切的联系，如多发性硬化症MS、炎症性肠炎、肾脏疾病、肝炎以及关节炎等 [25-26]。例如，在国际公认研究MS的EAE动物模型中，研究团队在EAE模型中加入自制VSIG4单克隆抗体激动性抗体VG11后，诱导了JAK2/STAT3/A20信号通路的激活，降低了NLRP3和IL-1β的表达 [27]。
而已有研究表明，抑制核因子NF-κB、NOD样受体蛋白3（NLRP3）和IL-1β表达，对小鼠多发性硬化症起到显著的治疗效果 [28-29]。因此，VSIG4可能够作为MS疾病治疗的新型靶点。EB病毒是一种与慢性肾脏疾病相关的疱疹肿瘤病毒，有研究表明VSIG4的表达能够通过LMP1/NF-κB信号通路在转录水平上调，推测VSIG4是慢性肾病和EB病毒感染LMP1阳性患者的潜在靶点 [30-31]。
5. VSIG4的临床应用前景
目前，陆续有国内外药企正开展以VSIG4为靶点的药物临床试验，用于实体瘤疾病治疗，包括沈阳三生制药、美国Verseau Therapeutics和Sensei Biotherapeutics Inc、韩国Kanaph Therapeutics Inc （表1）。当前研究主要聚焦在VSIG4在癌症发展方面所扮演的角色，Verseau Therapeutics官网披露的临床前数据显示，抗VSIG-4抗体（VTX-1218）可促进巨噬细胞的促炎极化，激活T细胞并吸引其他免疫细胞协同产生强大的抗肿瘤效应。
国内方面，三生制药早已获得VTX-1218的临床前抗体开发授权。此外，多项针对VSIG4的靶向药研究，正处在药物发现阶段，用于眼科、免疫调节、内分泌与代谢、胃肠道系统等疾病。VSIG4作为一种新型B7家族共刺激分子和C3补体受体，成为免疫治疗的新型靶点，将对肿瘤等疾病的药物开发带来新策略！
| 药品名称 | 靶点 | 适应症 | 全球最高研发阶段 | 研发企业 | 创新类型 |
|---|---|---|---|---|---|
| VTX-1218 | VSIg4 | 癌症；实体瘤 | 临床前 | 沈阳三生制药有限责任公司；Verseau Therapeutics Inc | 创新药 |
| SNS-VSIG4 | VSIg4 | 实体瘤 | 药物发现 | Sensei Biotherapeutics Inc | 创新药 |
| SNS-102 | VSIG4 | 癌症 | 药物发现 | / | 创新药 |
| C1.02 | Complement Complex；FLT1；KDR | 年龄相关性黄斑变性 | 药物发现 | / | 创新药 |
| undisclosed drug | VSIG4 | 自身免疫性疾病 | 药物发现 | Zhuhai-Fudan Innovation Institute | 创新药 |
| YBL-003 | VSIg4 | 癌症 | 临床前 | Y-Biologics Inc | 创新药 |
| undisclosed drug | VSIG4 | 1型糖尿病 | 药物发现 | / | 创新药 |
| undisclosed drug | VSIG4 | 癌症 | 药物发现 | / | 创新药 |
| undisclosed drug | VSIG4 | 癌症 | 药物发现 | / | 创新药 |
| SA-2290 | VSIG4 | 癌症 | 药物发现 | Y-Biologics Inc | 创新药 |
| A2.3 | VSIG4 | 大肠癌 | 药物发现 | / | 创新药 |
| VSIG-4 | VSIG4 | 肝胆疾病 | 药物发现 | / | 创新药 |
表1：VSIG4临床研究进展
为鼎力协助各药企针对VSIG4在炎症及肿瘤等疾病治疗领域上的研发，CUSABIO推出VSIG4活性蛋白产品（Code: CSB-MP896869HU，助力您在VSIG4机制方面的研究或其潜在临床价值的探索。
Recombinant Human V-set and immunoglobulin domain-containing protein 4(VSIG4),partial (Active)
The purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized Human VSIG4 at 2 μg/ml can bind Anti-VSIG4 recombinant antibody (CSB-RA896869MA1HU), the EC50 is 51.14-68.73 ng/mL.
参考文献：
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