負性共刺激分子B7-H4與腫瘤免疫信號通路的研究進展

尹承龍

【摘要】 負性共刺激分子B7-H4與PI3K-AKT-mTOR信號轉導通路有著重要聯系，同時PI3K-AKT-mTOR信號轉導通路是哺乳動物腫瘤免疫中重要的信號通路，通過研究探討B7-H4與PI3K-AKT-mTOR信號通路之間的內在聯系，從而討論其在腫瘤發生、發展過程中的信號轉導機制，對于尋找作用于多種信號通路、多靶點的新藥，腫瘤的靶向治療有重要意義。

【關鍵詞】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; 信號通路; 腫瘤免疫

【Abstract】 The negative costimulatory molecule B7-H4 has an important relationship with the PI3K-AKT-mTOR signal transduction pathway.Meanwhile，PI3K-AKT-mTOR signaling pathway is an important signal pathway in mammalian tumor immunity.Researching the relationship between B7-H4 and PI3K-AKT-mTOR signaling pathway was important to discuss the signal transduction mechanisms in tumor genesis and evolution.Besides，it is important to find new drugs that targeted therapy for tumors.

【Key words】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; Signaling pathway; Tumor immunology

First-authors address：Jiangmen Peoples Hospital，Jiangmen 529000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.03.041

免疫主要功能是識別自身與異體抗原，對進入自身的抗原物質進行清除，同時清除人體自身所產生的損傷細胞和腫瘤細胞。機體的特異性免疫在抗腫瘤過程中起重要作用，特異性免疫包括細胞免疫和體液免疫，兩者相互協調共同發揮免疫監督、清除作用。正常的免疫功能有利于維持人體的健康，但是免疫功能的抑制導致腫瘤細胞發生免疫抑制及免疫逃逸，威脅人類健康。揭示腫瘤免疫抑制和免疫逃逸的機制，從而有針對地對腫瘤進行免疫靶向治療，對提高腫瘤患者的生存時間和生活質量有重要意義。

在腫瘤免疫應答過程中T細胞介導的細胞免疫起關鍵作用。激活T細胞需要兩種信號：第一信號由抗原提呈細胞（APC）表面的抗原肽-組織相容性抗原（MHC）復合物識別T細胞表面的T細胞受體（TCR）復合物而發揮作用;第二信號由位于APC表面的協同刺激分子識別T細胞表面的相應受體發揮作用[1]。共刺激信號傳導一方面加強和維系T細胞應答的正性第二信號，同時抑制T細胞應答過程的負性第二信號，TCR在缺少適當協同刺激信號存在的情況下，會導致T細胞失活或凋亡[2-3]。

1 B7-H4的研究進展

1.1 B7-H4的結構特征 B7-H4又稱為B7S1、B7x，最早由Sica等[4]、Zang等[5]在2003年發現，屬于B7家族的成員之一。B7屬于免疫球蛋白超家族，除B7-H4外，目前發現的B7家族還包括B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、B7 H2（ICOSL）、B7 H1（PDLl）、B7 DC（PDL2）、B7 H3（B7 RP2）和B7 H6[3]。B7-H4的DNA位于1號染色體上，是由5個內含子和6個外顯子組成，共66個堿基對，編碼的蛋白質含有282個氨基酸，屬于Ⅰ型跨膜糖蛋白，組成蛋白質的結構主要包括胞內區、跨膜區、IgV-IgC胞外區及信號肽區。另外B7-H4中外顯子6可選擇性剪接而產生兩種轉錄表達產物：一種存在于細胞表面，另一種存在于血清中[6-7]。

1.2 B7-H4與免疫調節 B7家族共刺激因子對T細胞的激活包括正向信號和負向信號?，F有研究表明B7-1和B7-2識別T細胞表面CD28受體為T細胞激活提供正性信號;但是與受體CTLA-4結合則提供負性刺激信號[8]。早期研究表明，B7-H1和B7-DC與其受體PD-1可促進T細胞活化，但是目前多數實驗結果表明B7-H1和B7-DC與受體結合后抑制T細胞的增殖和細胞因子的生成而介導免疫耐受[9]。B7-H2與受體ICOS結合，依賴IL-2促進T細胞的增殖、活化。目前對于B7-H3、B7-H4、B7-H6的受體及對T細胞的影響機制仍在探索之中。其中B7-H4與腫瘤的關系是當前研究的熱點，相關研究已經表明，B7-H4抑制T細胞的活化，下調T細胞的表達，在免疫反應中起抑制作用，進而導致腫瘤免疫抑制和免疫逃逸。B7-H4的受體尚未明確，目前研究發現B7-H4的生物學功能主要有三個方面：抑制T細胞分裂、減少細胞因子及調節細胞周期。研究證實在CD28的影響下，B7-H4-Ig識別相應受體后發揮作用，可以下調T細胞的增殖，活化的CD28不能逆轉這個作用，然而IL-2可以逆轉這種作用。Suh等[10]制作了B7-H4缺陷小鼠模型研究發現，B7-H4與激活的T細胞上的未知受體相互識別來阻止T細胞與IL-2的相關表達，并具有劑量依賴性。IL-2標志著T細胞的活化，因此推測IL-2低表達抑制了B7-H4對T細胞免疫應答過程。Sugamata等[11]證實在B7-H4的作用下，T細胞的免疫應答受到抑制，尤其對IL-2的抑制作用更為顯著。B7-H4使T細胞增殖停滯在G0/G1而阻滯細胞周期進展，從而在早期發揮免疫抑制作用[12]。B7-H4對T細胞應答的負性調控主要通過抑制CD4、CD8 T細胞及細胞毒性T淋巴細胞（CTLs）產生。

2 腫瘤免疫中的信號通路

近些年來，隨著對腫瘤信號通路研究，發現PI3K-AKT-mTOR信號傳導是在腫瘤免疫過程中有至關重要的作用，該通路主要作用于細胞分裂增殖、程序化死亡和免疫抑制。目前研究發現PI3K-AKT-mTOR信號傳導通路在甲狀腺癌、消化系統腫瘤、肺癌、泌尿系統腫瘤和婦科腫瘤的發病機制中有重要作用。

磷酯酰肌醇-3激酶（PI3K）是一種癌基因，磷酯酰肌醇對細胞的作用主要通過兩個特異性的結構域，即FYVE和PH結構域[13]。當細胞受到相關因子作用后，激活的PI3K使3，4-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）轉化為3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。作為第二信使的PIP3再激活諸多下游蛋白。PI3K的激活包括以下兩種方式[14]，一種是與已經發生磷酸化的酪氨酸殘基生長因子受體識別結合，引起二聚體構象改變而被激活;另一種是Ras和p110相互結合作用使PI3K激活。

蛋白激酶B（AKT/PKB）為PI3K下游關鍵蛋白之一，是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，PIP2作用于AKT使其產生同二聚體，同時部分激活AKT，激活的AKT在3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇的作用下與細胞膜相應受體結合，而二聚體對AKT進一步激活，最后AKT完全活化并從細胞膜上釋放出來，進入細胞質內傳遞生物學信號[15]。

在哺乳動物中，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）屬于磷脂酰肌醇激酶（PIKK）家族。mTOR的結構主要包括5部分，從氨基端到羧基端依次為HEAT、FAT、FRB激酶、NRD及FATC。位于上游的FRB是FKBP12-雷帕霉素復合物域互相作用的區域; FAT作用是與FATC結構域形成一個空間結構，將mTOR分子的催化域暴露出來; NRD是mTOR的負性調節域;在mTOR活化過程中FATC起著重要影響，FATC結構中任何氨基酸殘基的丟失都將使mTOR失活[16]。在哺乳動物細胞中mTOR主要以雷帕霉素靶蛋白復合物形式存在，包括復合物1（mTORC1）和復合物2（mTORC2），研究表明mTOR的活性信號通路調節分別受依賴雷帕霉素和不依賴雷帕霉素兩種方式[17]。mTOR主要通過PI3K-AKT-mTOR途徑來實現對細胞生長、細胞周期等多種生理功能的凋控作用。

PI3K在相關刺激因子的作用下活化并聚集到細胞膜上，將PIP2轉變為PIP3，形成的 PIP3通過血小板-白細胞相關激酶結構與下游信號分子AKT結合，改變AKT構象，使得308位蘇氨酸（Thr308）和437位的絲氨酸（Ser437）位點磷酸化而被激活，被激活的AKT可以作用于下游靶蛋白而抑制細胞的凋[18];另外AKT能對Caspase-9的活性產生抑制，阻止凋亡過程的激活;同時，AKT可以通過磷酸化MDM2來調節p53的活性，加速降解p53蛋白，進而影響細胞存活[19]。mTOR是AKT的下游信號分子，激活的AKT通過直接激活mTORC1或通過TSC1/2復合物激活mTOR信號[20]，激活后的磷酸化mTOR（P-mTOR）可以有效的調控其兩個下游分子：S6K和4E-BP1，調控特定的mRNA翻譯及蛋白質表達。S6K（核糖體的S6蛋白激酶）在P70S6K的作用下發生磷酸化，進而引起核糖體蛋白的合成;4E-BP1（真核生物中的啟動因子4E結合蛋白1）通過與真核生物中的細胞翻譯啟動因子（elF-4E）結合產生反應，抑制其活性，從而阻止翻譯的啟動，但是4E-BP1經mTOR的作用后后失活，使其與elF-4E結合能力降低，促進蛋白質的表達與翻譯[21]。

腫瘤中PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活可以使腫瘤產生耐藥，抑制腫瘤的凋亡，同時促使腫瘤細胞存活。因而抑制PI3K-AKT-mTOR信號通路激活的藥物在腫瘤治療中有著重要作用。PI3K-AKT-mTOR信號轉導過程中的抑制劑主要包括PI3K、AKT、mTOR和雙重抑制劑四類[22]。PI3K抑制劑包括GDC-0941、BKM120、SAR245408和PX-866。AKT抑制劑包括GSK6-90693和GDC-0068，其可促進非AKT依賴性PI3K信號旁路的代償性激活，解除AKT對下游信號分子的抑制。mTOR抑制劑有4種應用于臨床，包括替西羅莫司（CCI-779）、雷帕霉素、依維莫司（RAD001）及AP23573，mTOR抑制劑可以阻斷mTORC1，進而抑制PI3K-AKT-mTOR信號轉導，其中雷帕霉素可以阻止P70S6K和4E-BP1激活，進而抑制相關蛋白的轉錄、翻譯。雙重抑制劑有兩種：一是BEZ235，其呈現劑量依賴性的抑制PI3K和mTOR信號分子激活;另外一個是非瑟酮，其主要對PI3K及AKT的活性產生負性調節，同時下調mTOR的活性從而減弱下游信號 P70S6K1、eIF-4E和4E-BP1的表達。

3 B7-H4與腫瘤關系的研究進展

B7-H4是B7家族新發現的成員，目前已證實其在患者血清及惡性腫瘤組織中高表達，B7-H4通過免疫抑制發揮抗腫瘤效應，從而導致腫瘤免疫抑制和免疫逃逸，B7-H4在腫瘤的演變過程中起著重要作用。

研究已經證實B7-H4的mRNA在機體的多種正常組織及器官中均有表達。但是其翻譯表達的相關蛋白質在正常組織中卻極其少見，這些表明B7-H4的翻譯表達受到相關機制的嚴格的調節控制。已經發現B7-H4在肺癌類型中非小細胞肺癌中明顯表達，其表達程度與T細胞的表達呈反比關系，應用具有特異性的shRNA阻斷非小細胞肺癌中B7-H4的mRNA及相關蛋白翻譯表達，具有誘導腫瘤細胞凋亡的表現，研究同時發現IFN-γ及IL-2的數量明顯增加[23]，提示B7-H4在肺癌中對T細胞進行負性調節，進而促進腫瘤的發生。文獻[24-25]通過實驗證實在胃癌中B7-H4高表達，并且研究發現腫瘤侵犯組織越深、分期越晚，B7-H4的表達水平就越高;發生淋巴結轉移組的B7-H4表達率顯著高于未發生淋巴結轉移組，B7-H4抑制T細胞的增殖、活化，細胞因子誘導的殺傷細胞（cytokine-induced killer cells，CIKC）活化后可以抑制B7-H4的信號轉導，已有實驗通過CIKC回輸治療改善胃癌預后。Yun等[26]研究證實在胰腺癌中B7-H4呈明顯高表達，而且腫瘤惡性程度越大、分期越晚，B7-H4的表達程度就越高，利用B7-H4的檢測結合腫瘤組織的穿刺活檢，對診斷胰腺癌有重要意義。目前在女性患者中，乳腺癌日益呈年輕化、高發病率趨勢，研究證實在乳腺癌組織中B7-H4的mRNA及蛋白表達水平升高，而在患者乳腺正常組織中表達水平很低[27]。在乳腺惡性腫瘤患者中，B7-H4的表達在Her-2陽性患者中明顯升高[28]。在卵巢癌患者中，相關研究檢測其血清及惡性腫瘤組織中B7-H4的表達水平明顯升高，其表達程度與卵巢癌腫瘤的病理分期、組織學類型有關，而與患者年齡、病理分級及淋巴轉移等無關[29-30]，血清B7-H4可以與血清CA125一起作為監測卵巢癌的腫瘤標記物，從而提高診斷率。除了上述器官，研究還證實B7-H4在腎、前列腺、子宮及黑色素惡性腫瘤中呈高表達水平，并且與腫瘤的侵襲、遷移密切相關。另外，惡性腫瘤的微環境中有大量炎癥調節因子和細胞因子，其中IL-6和IL-1O能夠刺激巨噬細胞、單核細胞和骨髓樹突狀細胞（DCs）高表達B7-H4。B7-H4在惡性腫瘤的微環境中進行有選擇性的表達，最終起到抑制T淋巴細胞免疫應答的作用。有研究證實，通過單克隆抗體阻斷B7-H4的表達，可以促進T細胞激活，促進腫瘤細胞的死亡、抑制腫瘤的發展，其作用原理可能與切斷腫瘤PI3K-AKT-mTOR信號轉導通路有關[31-32]。