B7-H3在腫瘤中作用的研究進展

李譯玄 陳霄鋌 關中

中山大學孫逸仙紀念醫院耳鼻咽喉頭頸外科，廣州 510120

腫瘤細胞在發生和發展中會產生一些特異抗原，被機體免疫系統識別并消除。T細胞免疫在腫瘤免疫中發揮重要作用。T細胞介導的免疫應答需要特異性抗原肽-主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）和共刺激分子雙重信號共同作用。B7-CD28家族是T細胞重要的共刺激分子，既有促進T細胞活化作用，也有抑制T細胞增殖、擴散的作用。B7家族蛋白在許多腫瘤組織中異常表達，參與腫瘤發生發展，發揮調節腫瘤免疫作用。目前，B7家族由10位成員組成：B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、B7-DC［程序性死亡受體2（PD-L2）］、B7-H1（PD-L1）、B7-H2（CD275）、B7-H3（CD276）、B7-H4、B7-H5、B7-H6和B7-H7（HHLA2）。B7-H3由于在腫瘤中的異常表達以及多種功能而受到研究人員的關注。本文圍繞B7-H3分子的結構、生理功能、在腫瘤中的作用、免疫治療等方面展開論述。

1 B7-H3的生物學特征

1.1 B7-H3的結構 B7-H3（CD276）是B7家族中新發現的Ⅰ型膜蛋白，由Chapoval等［1］于2001年在樹突狀細胞cDNA文庫中發現。人B7-H3基因定位于15號染色體，編碼316個氨基酸構成的蛋白，相對分子量為45～66 kDa。整個B7-H3蛋白包括預測信號肽、胞外V-和C-樣Ig結構域（IgV和IgC）、跨膜結構域及胞內尾端4個部分。人類B7-H3有2種異構體：2IgB7-H3和4IgB7-H3。2IgB7-H3由1對IgV、IgC組成，而4IgB7-H3由于外顯子重復，胞外結構域由2對重復的IgV、IgC組成，是在許多人類組織及細胞株發現的主要形式。B7-H3蛋白主要定位于細胞膜，在胞質和細胞核內也偶有表達［2］。人類B7-H3蛋白除了膜蛋白形式，在血清中還存在可溶性B7-H3［3］，后者主要是由金屬蛋白酶裂解單核-巨噬細胞、樹突狀細胞及活化T細胞上的膜B7-H3蛋白形成。B7-H3是B7家族中進化最保守的成員之一，在自硬骨魚到哺乳動物的各種動物中都有表達。小鼠B7-H3基因定位于9號染色體，編碼2IgB7-H3；其與人類B7-H3蛋白有88%一致性和93%相似性［1］。

1.2 B7-H3表達及調控 B7-H3 mRNA廣泛存在于人體許多組織中，如心臟、前列腺、胰腺、肝臟、結腸、胸腺等，而在正常組織中B7-H3蛋白質卻極少表達［4］，提示可能與轉錄后調控相關。研究發現與正常組織相比，B7-H3在許多腫瘤組織中高表達，例如非小細胞肺癌［5］、胃癌［6］、結腸癌［2］、乳腺癌［7］、前列腺癌［8］和頭頸腫瘤［9］等。除了腫瘤細胞，B7-H3還可以在免疫細胞中被誘導表達，如活化的樹突狀細胞、單核-巨噬細胞、T細胞、B細胞和自然殺傷（natural killer，NK）細胞［10］。

B7-H3在mRNA水平和蛋白水平上的表達差異，提示可能存在嚴格的轉錄后調控機制，抑制蛋白表達。B7-H3蛋白表達受細胞和細胞環境影響，已有文獻對此進行報道。粒-巨噬細胞集落刺激因子、脂多糖可以誘導B7-H3在T細胞、B細胞、單核細胞上表達，干擾素γ（interferon gamma，IFN-γ）、脂多糖聯合抗CD40可誘導人類樹突狀細胞（dendritic cell，DC）中B7-H3表達，而Th2細胞因子白細胞介素（IL）-4卻抑制其表達［11］。Zhang等［12］發現，免疫球蛋白轉錄物4（immunoglobulin-like transcript 4，ILT4）可通過PI3K-Akt-mTOR途徑增加非小細胞肺癌中B7-H3表達。Mahnke等［13］將調節性T細胞（CD4+CD25+regulatory Tcells，Treg）與骨髓來源DC共培養，發現Treg誘導B7-H3表達上調、促進DC成熟，并削弱T細胞功能。miRNA是長度為18～24個核苷的內源性非編碼單鏈小分子RNA，可以與靶標mRNA的3＇非翻譯區（3＇UTR）結合，阻遏mRNA翻譯來抑制基因表達。研究人員通過熒光素酶報告基因分析發現，miR-29［14］、miR-506［15］在B7-H3的3＇UTR端有保守靶點，可以在神經母細胞瘤和套細胞淋巴瘤中抑制B7-H3基因表達。

B7家族配體需要結合相應受體來發揮免疫作用，明確受體對了解B7-H3生物學功能有重要意義。2008年Hashiguchi等［16］發現鼠B7-H3可以與髓樣細胞樣轉錄物2（TREM-like transcript 2，TLT-2，TREML2）直 接 和 特 異 性 結 合。TLT-2是髓樣細胞觸發受體（Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells，TREM）家族成員，在CD8+T細胞上結構性表達。將與B7-H3結合的TLT-2轉導至T細胞可以增強IL-2及IFN-γ細胞因子表達，促進T細胞增殖及增強細胞毒性［17］。然而，Leitner等［18］在分析人B7-H3與高表達TREML2細胞結合的情況時，卻沒有發現任何B7-H3與TREML2結合現象。因此，目前認為TLT-2是B7-H3的潛在受體，并且可能存在其他受體與B7-H3作用，而人類B7-H3受體尚未被發現。

2 B7-H3生物學功能

T細胞介導的免疫應答需要抗原呈遞細胞和共刺激因子共同作用。T細胞共刺激分子在調節T細胞活化及T輔助細胞分化中發揮重要作用，負性共刺激分子抑制T細胞增殖和分化，維持免疫系統穩定。B7-H3在調節T細胞活化過程中起到刺激和抑制兩種完全相反的作用。Chapoval等［1］首次提出B7-H3作為共刺激分子在體外協同刺激CD4+和CD8+T細胞活化，誘導和增強細胞毒性T細胞活性，并在TCR信號傳導情況下選擇性增強IFN-γ產生。同樣，研究發現B7-H3能明顯提高T細胞分泌IL-4、IL-6、IL-17、轉化生長因子-β（TGF-β）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的水平。在Th1介導的小鼠實驗性自身免疫腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）和膠原誘導的關節炎模型中，敲除B7-H3導致T細胞活性下降，IFN-γ和IL-17分泌減少，從而改善炎癥［19］。Lupu等［20］通過在結腸癌小鼠中瘤內注射鼠B7-H3/腺病毒表達載體，引起腫瘤縮小、繼發轉移減少和IL-2、IFN-γ分泌增加。上述實驗表明，B7-H3對T細胞活化及T輔助細胞分化有共刺激作用。

而隨著進一步研究發現，B7-H3也有抑制T細胞功能。Mahnke等［13］觀察到在表達B7-H3的非小細胞肺癌患者體內，腫瘤浸潤CD8+T淋巴細胞數量明顯少于未表達B7-H3患者并且在體內外實驗中，使用拮抗性抗體阻斷B7-H3與受體結合可提高T細胞增殖和IL-2分泌水平。Suh等［11］在小鼠EAE模型中，發現B7-H3缺陷的小鼠較野生型小鼠產生氣道炎癥的時間更早、癥狀更重，并且體內CD4+和CD8+T細胞數量明顯高于野生型小鼠，對Th1細胞免疫起負調節作用。上述實驗結果均提示B7-H3是T細胞的負性調節因子。

除了調節T細胞的活化，B7-H3對其他免疫細胞也有影響。研究發現B7-H3在肝癌患者體內的巨噬細胞、DC中過表達，并且人類和鼠B7-H3都可以抑制NK細胞活化，缺乏B7-H3的DC誘導NK細胞活化作用更為顯著，提示B7-H3可能通過機體固有免疫發揮作用［21］。Kreymborg等［22］發現在缺乏B7-H3的前列腺癌小鼠模型中，腫瘤內浸潤的Treg顯著累積和腫瘤體積增大。Zheng等［23］在小鼠系統性紅斑狼瘡模型中發現，B7-H3表達可以抑制DC活化并減輕炎癥，向小鼠體內注射重組B7-H3Ig可以抑制疾病進展。因此，B7-H3對NK細胞、Treg、抗原呈遞細胞活化及免疫細胞因子分泌有抑制作用，對獲得性免疫和先天性免疫都有抑制作用。

上述結論提示B7-H3發揮雙重免疫調節作用，而在近幾年研究中，越來越多實驗證明B7-H3在腫瘤中發揮免疫抑制作用，參考相關文獻包括以下幾種學說：首先，B7-H3可能存在不同的受體。目前發現TLT-2是B7-H3的潛在受體并增強T細胞活化，但仍有未知受體介導免疫抑制作用。其次，B7-H3可能與不同受體親和力不同，抑制性受體親和力高，甚至與刺激性受體競爭。兩次，B7-H3不同的異構體在腫瘤細胞表達也可能導致作用不同。B7-H3發揮雙重免疫調節作用的具體機制仍需進一步研究。

3 B7-H3與腫瘤

B7-H3在許多腫瘤組織中異常表達，如非小細胞肺癌、結腸癌、肝癌、皮膚癌［24］、乳腺癌和頭頸腫瘤［25］。在126例膽囊癌患者病理切片免疫組化檢測中，66.7%患者異常表達B7-H3［26］，而在皮膚癌患者中該比例則高達85%。B7-H3異常表達可以影響腫瘤細胞增殖、侵襲、遠處轉移能力及耐藥性，與腫瘤的不良預后有關。B7-H3不僅具有調節腫瘤免疫的功能，還有其他的獨立功能影響腫瘤進展。

3.1 B7-H3在腫瘤免疫逃逸中的作用 研究認為，B7-H3與腫瘤免疫逃逸有關。目前已經證明，B7-H3異常表達可以抑制T細胞等免疫細胞活化及免疫細胞因子分泌。Lee等研究發現，肝癌患者體內的腫瘤細胞及腫瘤浸潤抗原呈遞細胞上高表達B7-H3蛋白，而淋巴細胞上過表達B7-H3抗體。在體內外實驗中發現B7-H3-Ig融合蛋白與CD8+T細胞、NK細胞牢固結合，卻與CD4+T細胞不結合，應用B7-H3單克隆抗體可以抑制腫瘤增長。這說明，B7-H3通過抑制細胞免疫起到腫瘤免疫逃逸作用。未成熟髓樣細胞，包括髓樣來源的抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）和腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages，TAMs）［27］，可以抑制腫瘤免疫、促進腫瘤轉化，與腫瘤預后不良相關。Mao等［25］發現，在小鼠頭頸癌模型中B7-H3異常表達與未成熟髓樣細胞數量呈強烈正相關，用抗B7-H3抗體治療后小鼠體內未成熟髓樣細胞數量明顯減少。而在肝癌患者體內，B7-H3與腫瘤組織中TAMs表達呈正相關并且加速肝癌發展［28］。

3.2 B7-H3在腫瘤血管形成中的作用 腫瘤生長同時伴隨腫瘤血管生成，腫瘤血管不僅為腫瘤細胞提供營養和氧氣，還促進腫瘤侵襲和轉移，因此腫瘤血管生長被認為是實體瘤的重要標志。血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是腫瘤生長的關鍵因素，針對VEGF的抗腫瘤藥物已經作為一線藥物應用于結腸癌治療。Wang等［29］分析125例結腸癌患者發現，B7-H3在腫瘤血管內皮細胞中表達，并可通過核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）通路上調VEGF受體A表達，促進血管生長。B7-H3表達與腫瘤微血管密度（microvessel density，MVD）、腫瘤分期、淋巴結轉移率正相關。同樣，可溶性B7-H3（soluble B7-H3，sB7-H3）也可以通過TLR4-NF-κB通路，增強胰腺癌腫瘤微環境中IL-8、VEGF表達，誘導血管生成、腫瘤侵襲和遷移［30］。相反，在一項224例乳腺癌患者研究中發現，B7-H3與VEGF表達和MVD呈負相關，而且在體外研究中，沉默B7-H3可以增加VEGF表達［7］。這提示我們B7-H3在腫瘤發生過程中存在動態變化。

3.3 B7-H3在腫瘤代謝中的作用 即使氧氣充足條件下，腫瘤細胞代謝仍然有糖酵解及乳酸生成的特征，這被稱為Warburg效應或有氧糖酵解［31］，有氧糖酵解通過提供能量和生物合成的前體產物來賦予腫瘤細胞生長優勢；而富含乳酸的腫瘤微環境促進腫瘤細胞的侵襲和轉移［32］。研究發現B7-H3參與調節腫瘤有氧糖酵解，并且與腫瘤預后不良有關。Shi等［33］在體外實驗中觀察到B7-H3促進結腸癌細胞的葡萄糖消耗和乳酸產生，并且在體內外實驗證明B7-H3通過STAT3信號通路上調己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）表達，促進有氧糖酵解。而在乳腺癌和口腔癌［34］中，研究發現B7-H3可以上調缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）及它的直接靶點LDHA、PDK1蛋白或PFKFB3/Glut1蛋白表達，增強有氧糖酵解。腫瘤細胞有氧糖酵解同時提供化療抵抗的微環境，增強腫瘤耐藥性［35］，未來可以進一步研究B7-H3誘導的腫瘤代謝重編輯與腫瘤免疫的關系。

3.4 B7-H3在腫瘤中的其他作用 上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是通過改變上皮細胞骨架和形態，增加細胞足突和運動能力來提高腫瘤侵襲和遷移能力。Jiang等［36］研究發現B7-H3在結腸癌組織中高表達，并且表達水平與腫瘤浸潤深度呈正相關。B7-H3通過激活PI3K-Akt通路，上調Smad1表達進而促進腫瘤發生EMT。Li等［37］將編碼全長B7-H3的質粒轉染膀胱癌5637細胞系中，發現膀胱癌細胞中PI3K-Akt-STAT3通路被激活、基質金屬蛋白酶表達增加、腫瘤細胞遷移能力和侵襲能力增強。研究發現，B7-H3在調節腫瘤細胞凋亡方面也發揮重要作用。Zhang等［38］在體外實驗發現B7-H3通過激活JAK2-STAT3通路，促進結腸癌細胞中抗凋亡蛋白（B-cell CLL/lymphoma 2，Bcl-2）和Bcl-xl表達，增強腫瘤細胞抗凋亡能力并降低化療敏感性。Chen等［39］研究發現，Ca9-22口腔癌細胞中B7-H3糖基化水平較正常細胞高，這可能也是導致腫瘤發生的機制。

在腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）中，腫瘤細胞與基質細胞比例失調與腫瘤預后有關。基質含量高的腫瘤，其總體生存率和無病生存率都較低，這可能與TME中免疫細胞浸潤密度、免疫細胞類型相關。Costa等［40］研究發現乳腺癌腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）上的B7-H3異常表達可以誘導T細胞分化。MacGregor等［41］通過免疫組化檢測發現上皮性卵巢癌組織標本中的基質細胞和腫瘤細胞中均表達B7-H3分子，而在基質細胞中B7-H3表達高于腫瘤細胞。B7-H3高水平可以反映出腫瘤基質和CAFs含量高，這些都可能與預后不良相關。

3.5 以B7-H3為靶點的免疫治療 免疫治療，目前已經與手術治療、放療及化療共同活躍在腫瘤治療一線。腫瘤中B7-H3異常表達與腫瘤免疫逃避、腫瘤生長、侵襲及轉移相關，因此，B7-H3可以作為腫瘤免疫治療的新靶點。

阻斷性單克隆抗體（monoclonal antibodies，mAb）可以部分或完全阻斷抑制性配體與受體結合，從而實現抗腫瘤功能。B7家族單克隆抗體研究已經取得巨大成功。MGA271、8H9作為B7-H3單克隆抗體已經在許多研究中展現出較好的安全性和有效性。MGA271是一種工程化抗B7-H3單克隆抗體，在表達B7-H3的腎癌和膀胱癌異體移植物中顯示出強有力的抗腫瘤作用；Fc修飾的MGA271單克隆抗體通過增加外周血中T細胞增殖來調節腫瘤免疫［42］。該單克隆抗體目前正針對難治性B7-H3腫瘤表達和B7-H3脈管表達患者進行Ⅰ期臨床藥物試驗。8H9是碘-131標記的B7-H3特異性單克隆抗體，可用于轉移性中樞神經系統神經母細胞瘤治療，并已在體外實驗取得成功［43］。

雙特異性抗體是由2個不同mAb片段組成的人工生成抗體。2016年，Ma等［44］人研究出可同時靶向T細胞受體和腫瘤相關抗原的抗CD3和抗B7-H3雙特異性抗體，并且在皮下和肺癌轉移的研究中觀察到抑制作用。Liu等［45］將B7-H3雙特異性抗體應用于頭頸腫瘤中發現類似的效果。

多種方法共同治療腫瘤可以發揮巨大的協同作用。單克隆抗體治療方案協同化療、免疫檢查點抑制劑方案已經在許多研究中得到證實。研究表明，腫瘤細胞中B7-H3異常表達可以誘導紫杉醇耐藥，在沉默B7-H3的乳腺癌細胞模型中應用紫杉醇治療，DNA損傷較對照組明顯增多；在同系小鼠模型中腫瘤體積減少80%，與野生型小鼠模型對比差異有統計學意義（P＜0.01）［45］；抗B7-H3和抗PD-1聯合療法在晚期腫瘤中也有強大的治療效果。這也為腫瘤化療耐藥患者的治療提供一個新思路。

嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）T細胞療法是將特異性抗體衍生單鏈可變片段與識別特定腫瘤抗原的T細胞融合，并過繼到患者體內治療，對于肉瘤治療有顯著效果［45］。B7-H3 CAR-T在針對移植性骨肉瘤和尤因氏瘤研究中顯示有力優勢［46］。

4 總結與展望

B7-H3是B7家族中新發現的成員，因在腫瘤組織中廣泛表達而受到關注。B7-H3表達受多種因素調節。不同文章報道B7-H3在免疫調節和腫瘤進展中發揮雙重作用，而越來越多研究證明B7-H3與腫瘤不良預后相關。目前，已經有單抗MGA271和8H9進行藥物臨床試驗，嵌合抗原受體T細胞療法也成為治療新方向。B7-H3作為腫瘤診斷標志物和腫瘤免疫治療靶點顯示出巨大潛力，而目前仍未發現B7-H3明確受體，關于它的生物學功能和作用機制還需進一步探索。B7-H3與自身免疫性疾病的關系有少量文章報道，但二者相互作用及其機制有待研究。因此，對于B7-H3的深入研究可以幫助我們更好地理解B7-H3與腫瘤的關系，并為腫瘤免疫治療提供新的方向。