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Claudin蛋白作為實體瘤治療的新興靶點

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引言

Claudins(CLDNs)是跨膜蛋白,在健康組織中促進上皮細胞極性和緊密連接完整性。CLDNs在多種實體瘤中頻繁過表達,且其表達與腫瘤亞型、分級和預(yù)后相關(guān)。CLDNs的失調(diào)表達調(diào)節(jié)致癌信號傳導(dǎo),并促進腫瘤增殖、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、干性、纖維化、免疫調(diào)節(jié)和治療耐藥性。由于其頻繁過表達和在癌癥生物學(xué)中的功能作用,CLDNs已成為有吸引力的治療靶點。其表面表達可被利用以引導(dǎo)療法進入腫瘤內(nèi)部。例如,一種靶向CLDN18.2亞型的單克隆抗體已獲得臨床批準(zhǔn),驗證了CLDN導(dǎo)向方法的潛力。針對多個CLDN家族成員的其他策略,如抗體藥物偶聯(lián)物、雙特異性及三特異性抗體和嵌合抗原受體(CAR)T細胞正在開發(fā)中。靶向CLDN胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域或其下游信號傳導(dǎo)以破壞其生物學(xué)功能可能提供進一步的希望。

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一、Claudins的結(jié)構(gòu)、功能與分類

緊密連接是介導(dǎo)上皮細胞間細胞黏附、細胞極性和信號傳導(dǎo)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這些多蛋白復(fù)合物由跨膜成分、相關(guān)的細胞質(zhì)支架和調(diào)節(jié)蛋白組成。緊密連接具有三種主要功能:屏障功能,封閉旁細胞空間并調(diào)節(jié)離子和溶質(zhì)通量;柵欄功能,通過防止頂膜和基底側(cè)膜結(jié)構(gòu)域的混合來維持細胞極性;信號傳導(dǎo)功能,傳遞環(huán)境信號以適應(yīng)細胞反應(yīng)和功能。

Claudins(CLDNs)是形成緊密連接蛋白復(fù)合物的關(guān)鍵成分,作為結(jié)構(gòu)和信號成分發(fā)揮作用。在人類中,CLDN家族包含23個成員,所有成員都具有四個跨膜結(jié)構(gòu)域的保守膜結(jié)構(gòu),但表現(xiàn)出多樣的組織特異性表達模式和不同的功能作用。每個蛋白包含四個α-螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域、兩個細胞外環(huán)(ECL1和ECL2)以及胞質(zhì)N末端和C末端尾部。ECL1包含一個保守的甘氨酸、亮氨酸、色氨酸(GLW)基序和兩個形成分子內(nèi)二硫鍵的半胱氨酸殘基,兩者對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和緊密連接組裝至關(guān)重要。由于其保守的結(jié)構(gòu)、序列基序和功能相關(guān)性,ECL1經(jīng)常成為藥物開發(fā)的靶點。ECL2促進相鄰細胞間的CLDN-CLDN相互作用,支持緊密連接鏈的形成。大多數(shù)CLDN具有C末端PDZ結(jié)合基序,該基序介導(dǎo)與細胞內(nèi)支架蛋白(如閉鎖小帶蛋白1(ZO1)、ZO2和ZO3)的相互作用。這些復(fù)合物將CLDNs錨定至肌動蛋白細胞骨架,并作為信號整合平臺。

CLDNs可大致分為形成屏障的CLDNs(增強緊密連接完整性)和形成通道的CLDNs(產(chǎn)生選擇性旁細胞離子孔)。近期研究提出了四種機制類別:第1類CLDNs(如CLDN1、CLDN3、CLDN7、CLDN9、CLDN11、CLDN14、CLDN18.1和CLDN19)作為自主屏障形成蛋白;第2類CLDNs(如CLDN2、CLDN10A、CLDN10B和CLDN15)作為自主通道形成蛋白;第3類CLDNs(如CLDN8、CLDN12、CLDN16、CLDN17等)是非自主的,需要共表達的CLDNs整合到現(xiàn)有連接中;第4類,以CLDN18.2為代表,在中性條件下形成弱鏈,但表現(xiàn)出酸增強的連接組裝,反映了其在胃中的生理特化。

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二、CLDNs在癌癥中的表達與調(diào)節(jié)

CLDNs在癌癥中經(jīng)常失調(diào),表現(xiàn)為異常過表達和/或在癌細胞表面重新分布到非連接膜區(qū)域,使其成為治療干預(yù)的可及靶點。CLDN過表達在許多上皮癌中很常見。從治療角度來看,最相關(guān)的CLDN表達模式涉及顯著上調(diào)或異常的亞細胞定位,特別是重新分布到典型緊密連接之外的膜區(qū)室,使CLDNs可及治療性抗體。

在不同實體瘤中,CLDNs可表現(xiàn)出瘤內(nèi)異質(zhì)性。例如,胃癌中CLDN18.2的研究顯示,約60%的病例存在瘤內(nèi)異質(zhì)性。此外,原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性癌組織可能存在差異,高達25%的病例顯示CLDN18.2表達不一致。在各種轉(zhuǎn)移器官部位中,腹膜病變的CLDN18.2陽性率(44.3%)和陽性一致率(31.4%)最高,而肝臟病變的陽性率(17.9%)和一致率(12.8%)最低。

CLDNs失調(diào)的機制包括遺傳改變、轉(zhuǎn)錄重編程和表觀遺傳修飾。在遺傳改變方面,對TCGA數(shù)據(jù)的分析表明,CLDN基因在多種腫瘤類型中可能發(fā)生改變,拷貝數(shù)變異的發(fā)生頻率遠高于點突變;蛉诤鲜录惨娪诟鞣N腫瘤類型,一個顯著的例子是CLDN18與ARHGAP26的融合,主要在胃腺癌中檢測到,其在印戒細胞癌中的患病率高達17%。這種重排導(dǎo)致CLDN18的截斷并與ARHGAP26的RhoGAP結(jié)構(gòu)域融合,已知其促進上皮屏障破壞和致癌YAP-TAZ信號傳導(dǎo),支持其作為潛在驅(qū)動事件和治療靶點的作用,特別是在胃食管癌中。

轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)方面,與癌癥相關(guān)的環(huán)境因素(如促炎信號和缺氧)已顯示可調(diào)節(jié)CLDN表達。例如,腫瘤壞死因子(TNF)通過MAPK或核因子-κB(NF-κB)轉(zhuǎn)錄激活誘導(dǎo)多種CLDNs(最顯著的是CLDN1)的表達。表觀遺傳調(diào)節(jié)方面,啟動子高甲基化與幾種情況下的CLDN沉默有關(guān),例如在腎癌中CLDN10B的高甲基化與侵襲性疾病和不良預(yù)后相關(guān)。

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三、CLDNs在癌癥生物學(xué)中的功能作用

CLDNs的失調(diào)表達通過激活調(diào)節(jié)細胞侵襲、失巢凋亡和細胞外基質(zhì)重塑的信號通路影響EMT和轉(zhuǎn)移。例如,在肝膽和胃腸道癌細胞模型中,CLDN1通過ABL-ERK和NOTCH1信號傳導(dǎo)誘導(dǎo)EMT和侵襲。在結(jié)直腸癌和胃癌中,來自細胞系和異種移植的證據(jù)表明,CLDN1通過增強對失巢凋亡的抗性進一步促進轉(zhuǎn)移擴散。

多個研究表明,CLDNs調(diào)節(jié)癌癥的上皮分化、干性和可塑性,通常通過參與控制祖細胞樣狀態(tài)的發(fā)育通路。例如,在肝細胞癌(HCC)中,基于細胞模型的CLDN1過表達通過JAG1的并置接觸激活NOTCH促進干性。CLDN2也被證明參與調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌的可塑性,其過表達促進球體自我更新,富集高醛脫氫酶活性的細胞群,促進起始和轉(zhuǎn)移。

幾種CLDNs的過表達已顯示在多種癌癥類型中與治療耐藥性功能相關(guān),其通過維持促生存信號、限制藥物滲透和/或促進表型可塑性實現(xiàn)。在結(jié)直腸癌中,CLDN1是一種治療誘導(dǎo)的耐藥因子,化療(特別是奧沙利鉑)通過MAPK–p38–GSK3β–WNT–β-catenin軸誘導(dǎo)CLDN1。在肝細胞癌中,CLDN6通過破壞Hippo-YAP信號傳導(dǎo)促進索拉非尼耐藥?笴LDN1和CLDN6抗體不僅通過升高的CLDN1和CLDN6表達識別腫瘤細胞,還抑制下游致癌胞內(nèi)信號通路,是結(jié)合兩種方法的策略示例。

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四、靶向CLDNs的臨床治療開發(fā)

目前的臨床開發(fā)主要集中在CLDN1、CLDN6、CLDN4和CLDN18.2,利用包括單克隆抗體、ADC、雙特異性和三特異性抗體或CAR T細胞在內(nèi)的多種平臺。治療策略可大致分為兩類:利用癌細胞表面可及的、非連接的CLDN過表達以介導(dǎo)免疫或細胞毒性殺傷,例如靶向CLDN18.2的單克隆抗體;靶向涉及腫瘤進展的CLDN依賴性胞內(nèi)信號通路,例如靶向CLDN1的PDZ結(jié)構(gòu)域抑制劑。

CLDN18.2:處于CLDN導(dǎo)向療法的前沿

Zolbetuximab是一種誘導(dǎo)抗體依賴性細胞介導(dǎo)的細胞毒性(ADCC)和補體依賴性細胞毒性的單克隆抗體,在CLDN18.2陽性的胃食管腺癌患者中與化療聯(lián)合顯示出改善的無進展生存期(PFS)和總生存期(OS),并于2024年獲得FDA批準(zhǔn)。這一里程碑式的批準(zhǔn)驗證了CLDN18.2作為治療靶點,并為后續(xù)基于CLDN的療法奠定了基礎(chǔ)。兩項III期試驗的聯(lián)合分析顯示,zolbetuximab組的中位PFS為9.2個月,對照組為8.2個月;中位OS分別為16.4個月和13.7個月,客觀緩解率(ORR)為45.5%,完全緩解率為6%。

其他治療平臺也在開發(fā)中。ADC如sonesitatug vedotin、IBI343和SHR-A1904將細胞毒性載荷直接遞送至CLDN18.2陽性細胞,并在早期研究中顯示出有前景的療效,ORR范圍在24%至29%之間。雙特異性抗體和T細胞接合器,如Q-1802、ASP2138和givastomig,通過CD3募集T細胞或通過PDL1或4-1BB調(diào)節(jié)免疫通路以增強免疫介導(dǎo)的腫瘤細胞殺傷。CAR T細胞療法在CLDN18.2陽性的胃食管腺癌中顯示出臨床活性,在一項開放標(biāo)簽II期試驗中,CLDN18.2特異性CAR T細胞優(yōu)于研究者選擇的化療,ORR為35%,中位緩解持續(xù)時間為3.88個月,PFS為3.25個月。

CLDN6:利用癌癥限制性表達

類似于CLDN18.2,CLDN6在成人正常組織中表達有限,使其成為高度腫瘤限制性候選抗原。CLDN6主要在生殖細胞瘤、子宮內(nèi)膜癌和卵巢癌中表達,這是探索多種治療方法的基礎(chǔ)。CAR T細胞療法BNT211結(jié)合了CLDN6特異性CAR和旨在增強T細胞持久性和抗腫瘤功效的自擴增RNA疫苗(CARVac),在CLDN6陽性實體瘤的I/II期研究中顯示出33%的緩解率。

CLDN1:靶向癌癥和纖維化中的雙重作用

CLDN1在多種腫瘤中廣泛表達,如HCC、膽管癌、結(jié)直腸癌、非小細胞肺癌、尿路上皮癌、食管癌、宮頸癌和頭頸部鱗狀細胞癌。其致癌作用由表面暴露的、非連接的表達驅(qū)動。靶向CLDN1的治療策略包括結(jié)合暴露于癌細胞表面的非連接形式蛋白的單克隆抗體,在此類CLDN1陽性癌癥模型中顯示出強效的臨床前活性。值得注意的是,CLDN1靶向療法已進入早期臨床評估(I/II期),用于CLDN1陽性實體瘤,如CLDN1導(dǎo)向的ADC ALE.P02和ALE.P03。此外,抗CLDN1抗體顯示出強效的抗纖維化作用,使其可能對纖維化相關(guān)的CLDN1陽性癌癥(如HCC和肝內(nèi)膽管癌)有價值。

CLDN4:靶向上皮癌

CLDN4在上皮癌中廣泛表達,如胰腺癌、結(jié)直腸癌、卵巢癌、胃癌、膀胱癌和乳腺癌。雙特異性抗體ASP1002是首個臨床階段的CLDN4靶向療法,目前正在實體瘤的I期試驗中進行研究。通過同時結(jié)合CLDN4和共刺激受體4-1BB,ASP1002旨在增強T細胞增殖和活化。

靶向CLDN胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域和通路的策略

雖然胞外結(jié)構(gòu)域一直是治療開發(fā)的主要焦點,但胞內(nèi)CLDN結(jié)構(gòu)域,特別是C末端結(jié)構(gòu)域和PDZ結(jié)合基序,代表了破壞CLDN驅(qū)動的致癌信號傳導(dǎo)的另一途徑。靶向CLDN1的小分子,如N-phenylcarbamothioyl-2-naphthamide衍生物(例如PDS-0330),在結(jié)直腸癌模型中通過損害CLDN1依賴性生存顯示出臨床前療效。

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結(jié)語

盡管CLDN靶向療法的開發(fā)標(biāo)志著精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的重要里程碑,但仍存在一些未解決的挑戰(zhàn)。為了優(yōu)化CLDN靶向,需要對其在腫瘤發(fā)生中的功能進行更深入的機制見解。完善患者選擇的生物標(biāo)志物策略對于成功的臨床開發(fā)至關(guān)重要。例如,CLDN18.2靶向治療的經(jīng)驗表明,納入低表達人群可能會損害靶向療法的療效,特別是對于單克隆抗體。然而,對于ADC、CAR T細胞和雙特異性抗體等新型模式,可能存在治療CLDN18.2表達較低的腫瘤的潛力。

此外,盡管正常組織與腫瘤的表達比例相對較低,但管理靶上、脫瘤毒性仍然是一個關(guān)鍵的轉(zhuǎn)化問題。CLDNs并非僅由腫瘤細胞表達,這增加了靶向治療時發(fā)生意外毒性的風(fēng)險。最后,聯(lián)合策略代表了擴展的一個主要領(lǐng)域,臨床試驗顯示,將CLDN18.2靶向治療與化療聯(lián)合比單獨使用抗體更有效。

參考資料:Claudin proteins as emerging therapeutic targets for solid tumours. Nat Rev Cancer. 2026 Mar 2.

       原文標(biāo)題 : Claudin蛋白作為實體瘤治療的新興靶點

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