Siglec-15在肿瘤机制中研究进展

Research Progress of Siglec-15 in Tumor Mechanism

摘要: Siglec-15作为新发现的潜在免疫治疗靶点，其地位与PD-1/PD-L1的地位相当，且Siglec-15在多种肿瘤中都有表达，甚至目前在多种实体瘤中对于PD-1治疗不敏感的情况下，针对Siglec-15涉及的免疫治疗可作为PD-1的补充，可见Siglec-15具有巨大的未来免疫治疗潜力。目前针对Sigle-15的新研究正在不断深入，因此本文章将综合国内外研究，就Sigle-15在肿瘤过程发挥的作用机制进行综述。

Abstract: Siglec-15 as a newly discovered potential immunotherapy target, its status is comparable to that of PD-1/PD-L1, and Siglec-15 is expressed in a variety of tumors, even in a variety of solid tumors that are not sensitive to PD-1 treatment. Immunotherapy designed against Siglec-15 can be used as a supplement to PD-1, indicating that Siglec-15 has great potential for future immunotherapy. At present, the new research on Sigl-15 is deepening. Therefore, this article will summarize the mechanism of Siglec-15 in the process of tumor based on the research at home and abroad.

1. 引言

癌症免疫疗法已经达到了一个临界点，现在免疫检查点抑制剂和两种CAR-T (Chimeric Antigen Receptor-T Cell)产品已获得市场批准，用于治疗16种癌症和1种组织未知的癌症适应证 [1]。伴随着这些进展，2018年诺贝尔奖授予了免疫检查点通路的发现，这一发现导致了抗癌治疗的革命。然而，扩大免疫肿瘤药物的适应证和克服治疗耐药面临着越来越多的挑战。虽然联合免疫治疗显然是我们要追求的策略，但这一努力的失败多于成功这一事实给我们敲响了警钟，强调了为开发下一代免疫肿瘤药物建立坚实科学基础的重要性。本文就Siglec-15作为新的免疫靶点对其在肿瘤中的作用进行综述。

2. Siglec-15分子结构

唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素15 (Sialic Acid Binding Ig Like Lectin 15, Siglec-15)是一个蛋白编码基因，也可称为CD33L3，位于18号染色体，由328个氨基酸组成，分子量为35653 Da，主要表达于细胞膜，也可表达于细胞核和细胞基质。Siglec-15有一个细胞外结构域，由两个免疫球蛋白样结构域组成，接着是一个跨膜结构域，其中包含赖氨酸残基(人Siglec-15中的Lys274)，这对于与接合蛋白DAP12的相互作用至关重要，还有一个细胞质尾。DAP12有一个非常短的(20个氨基酸)胞外结构域，随后是一个包含天冬氨酸残基(人DAP12中的Asp50)的跨膜结构域，以及包含称为免疫物质–受体酪氨酸激活基序(ITAM)的序列基序的细胞质尾，该序列基序在磷酸化时募集SYK。Siglec-15与DAP12之间的相互作用基于离子键，就像许多其他与DAP12相关的受体一样。Siglec-15被证明优先结合唾液酰Tn结构 [2]，尽管研究中使用的聚糖结构种类非常有限。人Siglec-15的聚糖结合活性远弱于小鼠Siglec-5。Siglec-15与衔接蛋白DAP12相关，并且在人工实验系统中也显示出与另一种衔接蛋白DAP10的弱相互作用；然而，后者的体内相关性尚不清楚。使用多克隆抗体，发现Siglec-15在人脾脏和淋巴结中表达DC-SIGN (一种巨噬细胞/树突状细胞标记物)的细胞亚群中表达 [2]。这些发现暗示Siglec-15可能在髓系细胞中发挥作用，但Siglec-15在体内的作用尚不清楚。

3. Siglec-15在肿瘤中作用机制

3.1. Siglec-15与细胞生物过程在肿瘤中的作用

细胞生物学过程包括细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程。而在肿瘤中，细胞生物学过程及其复杂，由此产生大量与肿瘤相关的细胞生物学过程，包括细胞自噬、细胞凋亡、上皮间充质转化、程序性细胞细胞、细胞焦亡和细胞铁死亡等一系列生物学现象。而Siglec-15主要通过哪几种生物学过程促进肿瘤进展，本文将简单列举。

3.2. Siglec-15与细胞自噬

自噬最初的科学定义是将细胞质物质运送到溶酶体进行降解。至少有三种不同形式的自噬——伴侣介导的自噬，微自噬和巨自噬——它们在向溶酶体运送货物的模式上有所不同。巨自噬是真核细胞维持营养稳态和控制细胞器质量的主要分解代谢机制。它由一组进化保守的基因介导，即自噬相关基因 [3]，最初在酵母遗传筛选中发现。自噬与肿瘤进展目前已被大量证实 [4]，而Siglec-15诱导的自噬可以促进骨肉瘤细胞的侵袭和迁移，同时生物信息学分析和免疫共沉淀表明，Siglec-15是与关键的自噬蛋白Beclin-1与直接相互作用促进肿瘤侵袭和转移 [4]。此外，Siglec-15诱导的自噬可通过促进上皮间充质转变并影响细胞骨架重排，和Beclin-1/ATG14途径促进肿瘤细胞的侵袭转移这两种途径发挥作用 [5]。总的来说，Siglec-15与自噬在肿瘤中的机制研究较少，未来针对其与自噬在肿瘤的作用研究将会进一步深入研究。

3.3. Siglec-15与细胞凋亡

肿瘤的生长表现为细胞增加和细胞损失之间的失调失衡，其中突变肿瘤细胞的增殖速度超过了死亡细胞的速度。细胞凋亡是最著名的程序性细胞死亡形式，是限制细胞群扩张的关键生理机制，要么维持组织稳态，要么清除潜在的有害细胞，比如那些已经遭受DNA损伤的细胞。矛盾的是，高级别癌症通常与高组成水平的细胞凋亡有关。在癌症中，细胞自主凋亡是一种常见的肿瘤抑制机制，在癌症治疗中被利用。相比之下，肿瘤细胞群中有限的凋亡也有可能通过调节肿瘤微环境(TME) (包括吞噬细胞和存活的肿瘤细胞)来促进细胞存活和对治疗的耐药性，并产生促癌作用。最新研究显示：沉默Siglec-15通过抑制STAT1/STAT3信号通路抑制甲状腺间变性癌细胞增殖并促进细胞凋亡 [6]，同时通过靶向Siglec-15/STAT3/Bcl-2通路，敲除骨肉瘤细胞中的Siglec-15，可抑制细胞增殖，促进细胞凋亡和焦亡 [7]。由此可见Siglec-15一种促癌基因，对肿瘤的发生发展发挥重要作用，沉默Siglec-15可加速细胞凋亡，抑制肿瘤的进展，这也是Siglec-15在多种肿瘤的被重视的原因。

3.4. Siglec-15与上皮-间质转化(EMT)

上皮细胞–间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)在癌症的发展和进展中都起着重要的作用。根据特定细胞的环境信号和细胞内基因回路，该程序可以驱动完全上皮细胞进入沿上皮–间充质表型轴排列的一系列表型状态。这些细胞状态表现出鲜明的细胞特征，包括干性、侵袭性、耐药性和在远处器官形成转移的能力，从而促进癌症的转移和复发。Siglec-15参与EMT可通过与双特异性磷酸酶1 (DUSP1/MKP1)相结合，后者介导的p38/MAPK和JNK/MAPK表达的增强，促进骨肉瘤细胞增值迁移和侵袭 [8]。此外，Siglec-15也可通过自噬可促进EMT，影响细胞骨架重排，从而导致骨肉瘤肺转移 [9]。因此Siglec-15可介导EMT并通过增强癌细胞的移动性、侵袭性和对凋亡刺激的抵抗力来赋予癌细胞转移性。在未来对于难治性转移性肿瘤，Siglec-15与EMT可作为新的研究出发点。

4. Siglec-15调节免疫逃逸促进肿瘤进展

晚期人类癌症肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)的免疫逃避机制是高度异质性的。B7-H1/PD-1通路在不到40%的人类实体肿瘤中负责功能失调免疫 [10]。大量证据表明，除了B7-H1的上调外，许多其他分子或细胞机制也可导致TME的免疫功能失调 [11] [12]。这些机制包括但不限于缺乏足够的免疫细胞浸润、调节性T细胞的积累、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和骨髓源性抑制细胞(MDSCs)的存在，以及抑制分子、细胞因子、代谢物的上调和免疫刺激分子的下调 [13]。然而，其中许多机制对TME可能不是选择性的，因此，对这些途径的操纵可能导致免疫系统的广泛激活，同时存在自身免疫性毒性的风险。目前抗PD治疗的成功强调了在TME中恢复缺陷免疫反应作为癌症免疫治疗正常化原则的重要性。然而并不是所有的肿瘤都能使用抗PD治疗，例如胰腺癌抗PD治疗效果就不显著。而Siglec-15的免疫抑制功能独立于B7-H1/PD-1轴，因此Siglec-15也作为PD-1的补充，是人类突破抗PD-1免疫耐受或者不敏感的肿瘤患者的新的出发点，Siglec-15也成为各种肿瘤免疫治疗的新的研究点。

4.1. Siglec-15与肿瘤相关巨噬细胞

肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages, TAMs)是肿瘤微环境( TME)中最丰富的浸润性免疫细胞，在肿瘤进展中起着重要作用。一般情况下，巨噬细胞可以根据周围环境的不同分化为M1或M2样表型巨噬细胞 [14]。M1-巨噬细胞具有促炎和抑瘤作用，M2-巨噬细胞具有抗炎和促进肿瘤发生和免疫抑制作用。巨噬细胞的促肿瘤功能包括促进肿瘤细胞的迁移、细胞内渗、上皮细胞–细胞充质转化和抑制抗肿瘤作用免疫力。M1巨噬细胞产生促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子α (TNFα)、IL-1β、IL-12和IL-18，并上调主要组织相容性复合体(MHC) II类(MHC-II)以及共刺激分子，包括CD80和CD86。M2巨噬细胞通过表达包括转化生长因子β (TGFβ)、IL-10、精氨酸酶1 (Arg1)和CD206在内的免疫抑制分子而具有免疫抑制的特征。研究显示，Siglec-15可以促进TAMs极化为M2巨噬细胞，并有助于形成免疫抑制TME以促进肿瘤进展。此外Siglec-15通过上调巨噬细胞的糖酵解来调控TAMs的极化，环状GMP-AMP合成酶(cGAS)-干扰素基因刺激因子(STING)信号通路以及glut1相关的糖代谢参与极化机制 [15]。Siglec-15识别肿瘤sTn抗原，并转导信号增强TAMs中TGF-β分泌，进一步表明巨噬细胞上的Siglec-15可能通过TGF-β介导的瘤内微环境调节促进肿瘤进展 [16]。由于目前肿瘤巨噬细胞在肿瘤微环境中发挥重要作用，而Siglec-15对能够对巨噬细胞的功能具有调节作用，Siglec-15在肿瘤免疫调节功能研究尚在起步阶段，在未来具有巨大的研究潜质。

4.2. Siglec-15与T细胞

人体免疫系统在维持机体内环境稳态中起着不可或缺的作用。免疫系统有两个主要组成部分：固有免疫系统和适应性免疫系统。绝大多数适应性免疫细胞为TCR α和β (αβ)阳性，表达CD4或CD8，而双阴性(Double Negative, DN) T细胞为CD3阳性，但缺乏CD4和CD8辅助受体，可表达TCR β或TCR γ和δ (γδ)，不表达自然杀伤(NK) T细胞标志物。抗肿瘤免疫反应是复杂的，涉及多个步骤和各种类型的细胞，并依赖于先天免疫系统和适应性免疫系统的相互作用。针对先天、适应性免疫细胞或分子的免疫疗法已经证明了对广泛的人类恶性肿瘤的治疗效果 [17] [18] 最近，针对适应性免疫系统的免疫疗法，特别是T细胞，已经改善了肿瘤控制。T细胞完全激活需要三个信号：T细胞受体(TCR)信号、共刺激信号和细胞因子支持TCR信号通过TCR识别肿瘤细胞上唯一表达的新抗原而发生。而肿瘤特异性T细胞是有效抗肿瘤免疫所必需的，在肿瘤免疫治疗中具有核心作用。研究表明，Siglec-15蛋白在体外抑制T细胞增殖和活化，这一点在Siglec-15缺陷小鼠体内得到了验证。在小鼠黑色素瘤模型(B16细胞系过表达GM-CSF, GM-CSF是一种参与髓系细胞向肿瘤募集的细胞因子)中，Siglec-15缺失促进了T细胞应答、更好的肿瘤控制和总生存期。在野生型小鼠中，单克隆抗体靶向Siglec-15逆转了T细胞抑制，从而减弱了癌症生长。在这种疾病模型中，Siglec-15作为细胞毒性T细胞上一种未知抑制性受体的“配体”发挥作用，这与癌细胞或肿瘤基质上的PD-L1 (又名B7-H1, CD274)与T细胞上的免疫检查点分子PD-1结合的方式非常相似 [19]。值得注意的是，虽然Siglec-15与免疫调节分子“B7家族”没有表现出特别密切的相似性，但Siglec-15 (被干扰素-γ抑制)的表达与PD-L1 (由干扰素-γ诱导)的表达呈负相关，这意味着对于PD-1/PD-L1靶向疗法 [20] 难治性癌症患者，靶向Siglec-15可能是一种补充方法。总体来说，Siglec-15可能与T细胞上的一些蛋白质“受体”结合，从而抑制T细胞应答。未来的研究将通过化学生物学工具揭示Siglec-15在T细胞上的相互作用关系，这将进一步加深对Siglec-15深度机制的理解，以及如何利用这些知识进行治疗。

5. 总结

综上所述，Siglec-15在肿瘤细胞自噬、细胞凋亡和上皮间充质转化等生物学过程中扮演重要作用除此之外，Siglec-15还在肿瘤免疫调节中对肿瘤相关巨噬细胞有独特调节，并与T细胞表面受体有潜在结合位点，并可替代PD-1不敏感的肿瘤治疗，在未来具有巨大的发掘潜力并成为治疗新的突破点。

基金项目

云南省教育厅科学研究基金项目，项目编号：2021J0393。

NOTES

^*通讯作者。