摘要:紧密连接蛋白Claudins(CLDNs)是上皮细胞紧密连接的核心组分,在健康组织中维持细胞极性与结构完整性。这类蛋白在多种实体瘤中异常高表达,还会通过调控致癌信号、促进上皮间质转化等方式推动肿瘤进展。目前CLDN18.2靶向单抗已获临床批准,ADC、双特异性抗体、CAR-T等多种靶向疗法也在研发中,结合生物标志物的患者筛选策略,让CLDNs靶向治疗成为实体瘤精准治疗的重要方向。
一、Claudins家族:上皮细胞的“连接卫士”,结构功能各有分工
Claudins是四跨膜结构的跨膜蛋白,是上皮细胞紧密连接的关键构成。人类中该家族有23个成员,都拥有保守的四跨膜结构域,还有两个胞外环和胞内的N、C端尾巴。ECL1是药物研发的主要靶点,ECL2则负责介导细胞间的CLDNs相互作用。
图1 紧密连接中人类Claudin蛋白的结构和功能域
图1清晰展示了紧密连接中人类Claudin蛋白的结构和功能域,能直观看到各结构的分布的作用(图1)。
其实这类蛋白分两类,屏障型加固紧密连接,通道型形成离子孔道。最新研究还将其细分为四类,让功能分类更贴合实际作用。不同CLDNs成员的组织表达具有特异性,比如CLDN18.1主要在肺、CLDN18.2集中在胃,各自承担着不同的生理功能。
图2 人类Claudin家族成员的组织分布特异性
图2呈现了人类Claudin家族成员的组织分布特异性,能更清晰区分不同成员的表达部位差异(图2)。
部分CLDNs成员突变还会引发遗传性疾病,表1汇总了人类Claudin家族成员及其主要生物学功能,方便大家快速查阅(表1)。多数CLDNs的C端有PDZ结合基序,能和ZO1等支架蛋白结合,锚定到肌动蛋白细胞骨架,还能介导下游信号传导,这也是其参与细胞生理调控的关键。
表1 人类Claudin家族成员及其主要生物学功能
二、肿瘤中Claudins的“异常操作”:表达紊乱,还成了致癌帮手
实体瘤中Claudins的异常主要体现在高表达和亚细胞定位异常。比如从紧密连接移位到细胞膜非连接区域,让其能被治疗抗体识别。CLDN18.2在30%-40%的食管腺癌和胃癌中高表达,CLDN1、CLDN4则在结直肠癌、肝胆肿瘤等多种肿瘤中异常上调。
图3 Claudins在正常组织与肿瘤组织中的表达差异及定位变化
图3展示了Claudins在正常组织与肿瘤组织中的表达差异及定位变化,能直观看到肿瘤中Claudins的异常状态(图3)。
不同肿瘤的CLDNs表达谱还存在明显差异,表2详细列出了人类Claudin家族成员在癌症中的表达和功能,便于大家对应了解不同肿瘤的CLDNs异常情况(表2)。
表2 人类Claudin家族成员在癌症中的表达和功能
肿瘤中CLDNs的调控紊乱是多机制驱动的。基因层面以拷贝数扩增为主,点突变则很少见,还有CLDN18-ARHGAP26这类融合基因在胃癌中出现,能直接推动肿瘤发生。转录和表观层面,炎症信号、缺氧会诱导CLDNs表达,启动子甲基化、组蛋白去乙酰化则会导致部分CLDNs沉默。
其实CLDNs不只是“表达异常”,还会直接参与肿瘤进展。它们能激活PI3K-AKT、Hippo-YAP等致癌信号通路,促进肿瘤细胞增殖。还会推动上皮间质转化,增强肿瘤的侵袭和转移能力,甚至能调控肿瘤干细胞特性,让肿瘤更具可塑性。
图4 Claudins调控肿瘤进展的核心信号通路
图4呈现了Claudins调控肿瘤进展的核心信号通路,能清晰看到其介导致癌信号的具体机制(图4)。可以发现部分CLDNs还会通过减少药物渗透、激活抗凋亡信号,让肿瘤产生治疗耐药性,这也让其成为逆转耐药的潜在靶点。
三、Claudins靶向治疗:首款药物获批,多赛道研发齐头并进
CLDN18.2是目前临床进展最快的靶点。靶向该蛋白的单抗zolbetuximab已获FDA批准,用于治疗CLDN18.2阳性胃癌和胃食管结合部癌,联合化疗能显著提升患者的无进展生存期和总生存期。这款药物的不良反应主要是胃肠道毒性,属于靶点相关的脱靶效应,也为后续靶点选择和药物设计提了醒。
围绕CLDN18.2的研发不止单抗,ADC类药物如sonesitatug vedotin、IBI343已进入临床,能将细胞毒药物直接递送至肿瘤细胞,早期临床显示客观缓解率在24%-29%。双特异性抗体如靶向CLDN18.2和CD3的gresonitaab,能招募T细胞杀伤肿瘤细胞,CAR-T疗法也在临床中展现出活性,为后线治疗提供了新选择。
肿瘤限制性表达的CLDN6是另一大潜力靶点。它在成人正常组织中表达极低,在生殖细胞肿瘤、子宫内膜癌中高表达。针对CLDN6的ADC、双特异性抗体已进入早期临床,CAR-T疗法联合RNA疫苗的组合还能提升T细胞持久性,不过临床中也出现了细胞因子释放综合征,提示这类疗法需要做好毒性管理。
CLDN1和CLDN4因表达范围较广,研发难度稍大,但也有了初步进展。CLDN1在肝癌、胆管癌中高表达,其靶向ADC已进入I/II期临床,且抗CLDN1抗体还有抗纤维化作用,适合用于纤维化相关肿瘤。CLDN4靶向的双特异性抗体ASP1002正在临床研究中,通过同时结合CLDN4和4-1BB激活T细胞,探索免疫激活型的靶向治疗思路。
四、Claudins靶向治疗的挑战:选对患者,控好毒性,找对组合
生物标志物筛选是CLDNs靶向治疗的关键。目前临床主要依靠免疫组化检测CLDNs表达,但传统IHC存在主观性,还难以精准判断细胞膜定位。而且肿瘤中存在CLDNs表达的瘤内异质性,原发灶和转移灶的表达也可能不一致,这都会导致患者筛选的偏差。
其实定量检测和空间转录组技术,或许能提升筛选的准确性。靶点相关毒性是绕不开的问题,CLDNs在正常上皮组织中也有表达,比如CLDN18.2在正常胃黏膜、CLDN1在皮肤和肝脏的表达,会导致治疗时出现胃肠道、皮肤毒性。
不同治疗形式的毒性谱也不同,CAR-T易引发细胞因子释放综合征,ADC则有载药相关的全身毒性。如何在有效治疗的同时降低脱靶毒性,是后续研发的核心问题之一。联合治疗是提升CLDNs靶向疗效的重要方向,目前已证实CLDN18.2单抗联合化疗的疗效,后续还在探索与免疫检查点抑制剂的组合。
部分CLDNs靶向药物能重塑肿瘤微环境,比如抗CLDN1抗体能减少纤维化、增加CD8+T细胞浸润。这类药物与免疫检查点抑制剂联用,可能会产生协同效应,相关临床研究正在推进中。
五、未来方向:从机制到临床,还有很多问题要解答
坦白讲,目前对CLDNs在肿瘤中的功能机制还未完全阐明。部分成员只是被发现与肿瘤相关,具体的信号通路和调控网络还不清楚。而且同一种CLDN在不同肿瘤中可能扮演促癌或抑癌的不同角色,这种组织特异性的功能差异,还需要更多基础研究来解析。
除了已研发的靶点,CLDN3、CLDN9等成员在妇科肿瘤、胃癌中高表达,也具有潜在靶向价值,但目前还处于早期研究阶段。针对CLDNs胞内结构域的小分子抑制剂,比如靶向PDZ结合基序的化合物,能直接阻断其下游致癌信号,这类疗法还在临床前研究,有望成为胞外靶向疗法的补充。
结合生物标志物的精准分层,会是CLDNs靶向治疗的核心发展方向。未来需要建立标准化的CLDNs检测方法,明确不同疗法的最低有效表达阈值,还可以结合肿瘤微环境特征、基因表达谱等,筛选出最可能获益的患者人群。我更愿意相信,随着机制研究的深入和疗法的不断创新,CLDNs靶向治疗会在更多实体瘤中展现出临床价值。
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