王宇辰,黃俊甫,王沛妍,吳錦慧,
(1. 南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院,江蘇 南京 210093;2. 南京大學(xué)化學(xué)和生物醫(yī)藥創(chuàng)新研究院,江蘇 南京 210093)
圖1 腫瘤細(xì)胞表達(dá)不同的信號蛋白向巨噬細(xì)胞傳遞“不要吃我”信號Figure 1 Tumor cells express different proteins to transmit “Don’t eat me”signal to macrophages
巨噬細(xì)胞作為腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)中含量最豐富的免疫細(xì)胞,其吞噬功能在TME內(nèi)通常是失調(diào)的[5]。多數(shù)腫瘤利用“不要吃我”信號而上調(diào)表達(dá)CD47,與SIPPα相互作用以避免被巨噬細(xì)胞吞噬,促進(jìn)免疫逃逸的發(fā)生,并導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展[4,6]。所以,阻斷巨噬細(xì)胞傳遞“不要吃我”信號,如直接應(yīng)用抗體或小分子抑制劑來抑制CD47的表達(dá)與功能,對腫瘤的治療具有積極作用[7-8]。
由于CD47在多種正常細(xì)胞上的廣泛表達(dá),其潛在的副作用受到了研究人員的廣泛關(guān)注。因此為了提高腫瘤靶向性而降低副作用的發(fā)生,采用不同載體材料構(gòu)建的藥物遞送系統(tǒng)受到了研究人員的廣泛關(guān)注,如已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床的脂質(zhì)、白蛋白等載體材料包載CD47抑制劑會顯著降低潛在的副作用,對CD47抑制劑的開發(fā)具有重要意義?;诖耍疚膶腃D47-SIRPα的生物學(xué)背景以及藥物遞送系統(tǒng)(包括凝膠、納米遞送系統(tǒng)、抗體偶聯(lián)藥物等)兩個方面對近年該領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為臨床藥物開發(fā)提供借鑒。
CD47是由323個氨基酸殘基組成的多跨膜糖蛋白,其結(jié)構(gòu)包括高度糖基化的免疫球蛋白樣胞外區(qū)、5個跨膜螺旋組成的跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)[9]。CD47廣泛表達(dá)在紅細(xì)胞、血小板等正常細(xì)胞表面,通過與SIRPα相互作用以防止被巨噬細(xì)胞吞噬;然而,幾乎所有的腫瘤細(xì)胞均會上調(diào)表達(dá)CD47而抑制巨噬細(xì)胞的吞噬功能,并促進(jìn)免疫逃逸的發(fā)生[10]。另外,CD47可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3 kinase,PI3K)/蛋 白 激 酶B(protein kinase B,PKB)等信號通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲,同時避免細(xì)胞凋亡[11-12]。
SIRPα由504個氨基酸殘基組成,包括單跨膜螺旋、胞質(zhì)區(qū)和3個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域組成的胞外區(qū)(包括1個V區(qū)和2個C1區(qū)),其中V區(qū)是CD47的主要結(jié)合位點(diǎn)[13],因此將其與Fc片段融合形成的SIRPα融合蛋白可以抑制CD47的功能。此外,SIRPα胞質(zhì)區(qū)還含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)以介導(dǎo)“不要吃我”信號的傳遞。SIRPα集中分布在髓細(xì)胞中,包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等[14]。
巨噬細(xì)胞的吞噬作用與細(xì)胞骨架的改變是密切相關(guān)的。腫瘤細(xì)胞CD47與巨噬細(xì)胞SIRPα相互作用后,會引起SIRPα胞質(zhì)區(qū)的ITIM的酪氨酸發(fā)生磷酸化,隨后招募蛋白酪氨酸磷酸酶-1/2(SH2-containing protein tyrosine phosphatase-1/2,SHP-1/2)。SHP-1/2利用其Src同源區(qū)2(Src-homology domain 2,SH2)結(jié)合SIRPα的磷酸化位點(diǎn),并阻滯磷酸化信號向下游傳遞,使得肌球蛋白無法結(jié)合到微絲上。因此,這將導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的細(xì)胞骨架會維持相對穩(wěn)定,無法發(fā)揮吞噬功能(見圖2)[6,15]。
圖2 CD47-SIRPα信號通路的概述圖Figure 2 Schematic diagram of the CD47-SIRPα signaling pathway
細(xì)胞CD47的表達(dá)水平受轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾等多個過程的調(diào)控,包括轉(zhuǎn)錄因子和翻譯后修飾酶的正向調(diào)控以及微小RNA(microRNA,miR)的負(fù)向調(diào)控等。
CD47的轉(zhuǎn)錄過程受到多種轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)。癌基因Myc促進(jìn)多種腫瘤生長,通過直接與淋巴瘤等腫瘤細(xì)胞的CD47啟動子結(jié)合,促進(jìn)CD47的轉(zhuǎn)錄過程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸[16];乏氧誘導(dǎo)因子1(hypoxia-inducible factors 1,HIF-1)同樣可以結(jié)合到CD47的啟動子來促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞CD47的表達(dá)[17]。miR是一類可以結(jié)合到靶基因3'-非翻譯區(qū)而實(shí)現(xiàn)對靶基因表達(dá)水平進(jìn)行負(fù)向調(diào)控的非編碼RNA。CD47的翻譯過程也受到miR的負(fù)向調(diào)控,例如,miR-340可以直接下調(diào)CD47的mRNA和蛋白表達(dá)水平,不會直接影響腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移,但可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬而發(fā)揮抗腫瘤作用,miR-340還可以作為預(yù)測腫瘤患者預(yù)后的指標(biāo)[18];除此之外,miR-200a、miR-128等均可以在不同的腫瘤模型中下調(diào)CD47的表達(dá),并抑制腫瘤生長[19-23]。翻譯后修飾過程同樣影響CD47與SIRPα的相互作用,谷氨酰胺酰肽環(huán)轉(zhuǎn)移酶(glutaminyl-peptide cyclotransferase-like protein,QPCTL)可以將目標(biāo)蛋白N端的谷氨酸或谷氨酰胺催化為焦谷氨酸,因此,QPCTL可以在翻譯后修飾過程中將CD47的關(guān)鍵氨基酸催化形成焦谷氨酸而促進(jìn)其與SIRPα的結(jié)合[24]。綜上所述,這些參與調(diào)節(jié)CD47表達(dá)的分子可以作為調(diào)控CD47-SIRPα的備選靶點(diǎn)。
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臨床上已經(jīng)開展了多項(xiàng)阻斷CD47-SIRPα的研究用于腫瘤治療,包括抑制CD47功能的抗CD47抗體、SIRPα融合蛋白和小分子抑制劑以及抑制SIRPα的抗SIRPα抗體等,表1總結(jié)了目前臨床研究進(jìn)展較快的幾種處于臨床試驗(yàn)的CD47-SIRPα抑制劑。
表1 調(diào)控CD47-SIRPα的藥物的臨床研究進(jìn)展Table 1 Advances in clinical research on regulation of CD47-SIRPα axis
這些藥物通過直接或者間接的方式阻斷“不要吃我”信號,恢復(fù)巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的吞噬能力,進(jìn)而激活機(jī)體的抗腫瘤免疫并產(chǎn)生積極的腫瘤治療效果。目前抗CD47抗體(magrolimab)[25]和SIPRα融合蛋白(evorpacept)[26]分別有1款藥物正在開展Ⅲ期臨床試驗(yàn)。除此之外,作用于癌基因Myc的小分子藥物RRx-001通過與鉑類化合物聯(lián)合治療小細(xì)胞肺癌,也正在進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗(yàn)[27-28]。
盡管CD47-SIRPα抑制劑已經(jīng)在腫瘤患者體內(nèi)表現(xiàn)出良好的治療效果,然而這些抑制劑面臨的最大問題是血液毒性的發(fā)生:由于CD47廣泛表達(dá)在紅細(xì)胞、血小板等多數(shù)正常細(xì)胞表面,抗CD47抗體進(jìn)入機(jī)體后會優(yōu)先與紅細(xì)胞的CD47結(jié)合,引起巨噬細(xì)胞對紅細(xì)胞的吞噬,進(jìn)而造成貧血等嚴(yán)重血液毒性,針對這一嚴(yán)重副作用有待進(jìn)一步解決。
為了避免貧血等藥物副作用的發(fā)生,一方面,通過構(gòu)建合適的藥物遞送系統(tǒng)將CD47抑制劑包載在載體材料中,避免其與紅細(xì)胞的CD47相互作用,保證其在TME中蓄積并促進(jìn)巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的吞噬而發(fā)揮抗腫瘤作用;另一方面,通過對抗CD47抗體進(jìn)行篩選可以獲得與腫瘤特異性結(jié)合的抗體,從而緩解貧血的發(fā)生[35],這使得將抗CD47抗體修飾在遞送系統(tǒng)表面以提高其靶向性成為可能。
綜上所述,目前靶向CD47-SIRPα的研究主要包括2部分:1)構(gòu)建藥物遞送系統(tǒng)遞送CD47抑制劑(見表2);2)利用抗CD47抗體增加抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)的靶向性。在此,本文總結(jié)了近年來基于CD47-SIRPα的抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng),包括抗體偶聯(lián)藥物(antibody-drug conjugate,ADC)、凝膠以及基于不同載體材料構(gòu)建的納米遞送系統(tǒng),常見的載體材料包括脂質(zhì)、白蛋白、聚合物和無機(jī)材料等。這些遞送系統(tǒng)可以有效克服傳統(tǒng)游離藥物的局限性,具有延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間、增加藥物在目標(biāo)部位的蓄積、提高藥物安全性和療效、同時遞送多種藥物實(shí)現(xiàn)聯(lián)合治療等多種優(yōu)勢[36]。
表2 應(yīng)用藥物遞送系統(tǒng)遞送的CD47-SIRPα抑制劑總結(jié)Table 2 CD47-SIRPα inhibitors delivered by drug delivery systems
腫瘤手術(shù)切除后殘存的微小病灶以及傷口愈合過程中產(chǎn)生的免疫抑制微環(huán)境可能會導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)甚至轉(zhuǎn)移,因此仍然需要配合使用化療藥物或免疫治療藥物來提高手術(shù)的成功率[37-38]。將CD47抑制劑,包括抗CD47抗體、沉默RNA和小分子抑制劑包載在凝膠基質(zhì)中并噴涂在腫瘤組織周圍,可以防止其滲入血液,其作用范圍也局限在手術(shù)部位,同時抑制劑還可以阻斷腫瘤細(xì)胞CD47的表達(dá)來增加巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬,從而顯著提高安全性和患者依從性[39]。Song等[40]設(shè)計(jì)了可以包載短發(fā)卡RNA(short hairpin RNA,shRNA)的聚乳酸-羥基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]水凝膠,用于下調(diào)腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞CD47的表達(dá)。該水凝膠在前2天釋放60%的藥物,在1周內(nèi)可釋放78%,達(dá)到緩釋效果。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,腦膠質(zhì)瘤術(shù)后聯(lián)合替莫唑胺的中位生存期為59 d,而在此基礎(chǔ)上再聯(lián)合水凝膠可以將中位生存期顯著延長至73 d。Huang等[41]則報(bào)道了一種名為DLG的可注射雙層脂質(zhì)凝膠用于遞送抗CD47抗體和化療藥索拉非尼。外層裝載了吸附索拉非尼的氧化石墨烯納米粒,在近紅外輻射下,石墨烯受熱促進(jìn)索拉非尼釋放并激活巨噬細(xì)胞;內(nèi)層具有較高的相變溫度以保持更持久的凝膠狀態(tài),因此在手術(shù)部位可以緩慢釋放抗CD47抗體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,DLG凝膠在4T1荷瘤小鼠手術(shù)切除模型中可以顯著抑制腫瘤生長,并延長小鼠的生存時間。Li等[42]構(gòu)建了一種由琥珀酰亞胺琥珀酸酯和堿性牛血清白蛋白溶液快速氨解交聯(lián)形成的生物可降解水凝膠支架用于遞送QPCTL抑制劑PQ912,該抑制劑可以誘導(dǎo)B16F10黑色素瘤細(xì)胞的CD47下調(diào),并恢復(fù)巨噬細(xì)胞的吞噬功能,手術(shù)后敷用該凝膠可以有效控制黑色素瘤荷瘤小鼠的生長。綜上所述,利用凝膠來局部遞送CD47抑制劑,可以有效地激活腫瘤免疫微環(huán)境,并進(jìn)一步延長術(shù)后小鼠的生存期,產(chǎn)生良好的抗腫瘤治療效果。
納米藥物遞送系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于臨床治療,已經(jīng)在全球范圍內(nèi)批準(zhǔn)了多種納米粒、脂質(zhì)體等劑型用于臨床治療。目前在這一領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)包括:1)應(yīng)用白蛋白、聚合物、脂質(zhì)等載體材料包載CD47抑制劑構(gòu)建的納米藥物遞送系統(tǒng)來阻斷“不要吃我”信號的同時降低副作用;2)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)或基因編輯的方式,將抗CD47抗體或SIRPα蛋白修飾或表達(dá)在無機(jī)或細(xì)胞膜材料構(gòu)建的遞送系統(tǒng)表面,增加其靶向性的同時,還可以間接抑制CD47的功能以恢復(fù)巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的吞噬能力,發(fā)揮雙重作用(見圖3)。
圖3 靶向CD47-SIRPα的納米藥物遞送系統(tǒng)Figure 3 Nanomedicine delivery system targeting on the CD47-SIRPα axis
4.2.1 基于聚合物的藥物遞送系統(tǒng)高分子聚合物已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于藥物制劑領(lǐng)域,多種基于高分子聚合物的藥物已經(jīng)獲批用于腫瘤等多種疾病的治療[43]。對聚合物納米粒而言,可以包載多種不同類型的藥物分子,如小分子、蛋白質(zhì)、抗體等。PLGA作為其中的代表,具有良好的生物相容性、生物可降解性和緩控釋特性。
PLGA納米遞送系統(tǒng)利用增強(qiáng)滲透滯留效應(yīng)(enhanced permeability and retention effect,EPR)可以實(shí)現(xiàn)腫瘤蓄積,在腫瘤部位的酸性條件下降解并釋放CD47抑制劑,阻斷CD47與SIRPα的相互作用而發(fā)揮抗腫瘤作用。Liu等[44]以聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)修飾的PLGA(PLGAPEG)為載體包載了光神霉素A,增加藥物在腫瘤部位的蓄積并達(dá)到延長釋放的效果。光神霉素A通過抑制基因Myc,降低了BxPC-3胰腺癌細(xì)胞CD47的表達(dá)。然而,基于EPR效應(yīng)的納米粒腫瘤靶向效率較低[45]。腫瘤的快速增殖需要攝取大量營養(yǎng)物質(zhì),如葡萄糖[46]、谷氨酰胺[47]等。因此對營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)修飾而構(gòu)建的納米載體材料,可以更有效地被腫瘤細(xì)胞攝取,進(jìn)而增加腫瘤靶向。Wu等[48]開發(fā)了名為GPI的谷氨酰胺類似物用于CD47小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)的遞送。與未經(jīng)谷氨酰胺修飾的載體相比,GPI納米粒通過谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(alanine-serine-cysteine transporter 2,ASCT2)被不同肺癌細(xì)胞的攝取率均有提高,進(jìn)而在細(xì)胞中釋放siRNA來下調(diào)CD47的表達(dá),最終抑制腫瘤細(xì)胞的生長。Cheng等[49]則在葡萄糖上修飾了三嵌段共聚物構(gòu)建了名為GPPT的葡萄糖衍生載體,并包載了多靶點(diǎn)抑制劑CUDC101(抑制CD47)和光敏劑IR780用于重塑腫瘤免疫微環(huán)境。相比于未經(jīng)葡萄糖修飾的遞送系統(tǒng),12 h后腫瘤部位蓄積了更高水平的GPPT,同時肝癌Hep1-6細(xì)胞表面CD47的表達(dá)受到顯著抑制,恢復(fù)了巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬能力。綜上所述,利用腫瘤代謝偏向性而實(shí)現(xiàn)的靶向是提高藥物在腫瘤部位蓄積的有效手段。
4.2.2 基于白蛋白的藥物遞送系統(tǒng)與葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)類似,腫瘤細(xì)胞對白蛋白的攝取與代謝也具有偏好性,通過血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的糖蛋白60(glycoprotein 60,GP60)等受體攝取白蛋白并將其降解為氨基酸來促進(jìn)其自身的增殖[50-51]。因此,利用白蛋白進(jìn)行藥物遞送亦可以實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向,目前已經(jīng)有多種基于白蛋白構(gòu)建的藥物遞送系統(tǒng)應(yīng)用于臨床。此外,白蛋白載體還可以保護(hù)抗體避免發(fā)生交聯(lián)。
為了進(jìn)一步提高白蛋白藥物遞送系統(tǒng)的安全性,通過化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)而構(gòu)建的腫瘤環(huán)境響應(yīng)型的遞送系統(tǒng)已經(jīng)開展了多項(xiàng)研究[52],如pH響應(yīng)、溫度響應(yīng)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)響應(yīng)以及腫瘤相關(guān)酶響應(yīng)等藥物遞送系統(tǒng),這些方法可以有效防止抗CD47抗體在血液中的泄露而造成潛在的血液毒性。Chen等[53]制備了包載抗CD47抗體和抗PD-1抗體的ROS響應(yīng)型的雙層白蛋白納米粒(aPD1@aCD47),外層的抗CD47抗體通過阻斷CD47-SIRPα以激活機(jī)體的固有免疫,內(nèi)層的抗PD-1抗體增強(qiáng)T細(xì)胞的腫瘤殺傷功能,該納米粒在黑色素瘤荷瘤小鼠模型中展示出良好的抗腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的能力,此外,治療后第1天和第7天進(jìn)行全血檢測和血清生化分析結(jié)果表明,aPD1@aCD47在觀察期間引起的副作用較低。Lu等[54]則構(gòu)建了基于ROS和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)雙重響應(yīng)的白蛋白納米粒用于遞送抗CD47抗體和光敏劑IR820來增加巨噬細(xì)胞對腫瘤的殺傷能力,在乳腺癌4T1荷瘤小鼠模型中展示出良好的抗腫瘤能力,該納米粒在治療期間也表現(xiàn)出較低的毒性。綜上所述,以白蛋白為載體構(gòu)建的環(huán)境響應(yīng)型遞送系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送,同時進(jìn)一步提高藥物的安全性。
4.2.3 基于脂質(zhì)的藥物遞送系統(tǒng)基于脂質(zhì)的藥物遞送系統(tǒng)是目前納米藥物選擇的常見載體,具有生物相容性好、配方簡單、自組裝等諸多優(yōu)勢,因此是目前美國FDA批準(zhǔn)的最常見的納米藥物劑型,主要包括脂質(zhì)納米粒(lipid nanoparticle,LNP)和脂質(zhì)體。1)LNP是目前核酸藥物遞送系統(tǒng)中最常用的載體,多種新冠肺炎mRNA疫苗和siRNA藥物均采用了這一遞送系統(tǒng)[55-56]。Abdel-Bar等[57]設(shè)計(jì)了穩(wěn)定的核酸-脂質(zhì)顆粒系統(tǒng)用于聯(lián)合遞送CD47 siRNA和阿霉素,CD47 siRNA可以將CT26結(jié)腸癌細(xì)胞表達(dá)的CD47敲低約70%,阿霉素能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞表面鈣網(wǎng)蛋白的外翻(一種“吃我”信號),通過阻斷“不要吃我”信號并增強(qiáng)“吃我”信號而促進(jìn)巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬。Lian等[58]報(bào)道了由二油酰磷脂酰乙醇胺和膽固醇組成的LNP用于遞送PD-L1 siRNA和CD47 siRNA,在4T1乳腺癌荷瘤小鼠模型中,納米粒注射后12 h富集在腫瘤組織中,顯著抑制腫瘤生長并有效防止腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生。2)脂質(zhì)體是具有雙層膜結(jié)構(gòu)的磷脂囊泡[59],有良好的生物相容性和生物降解性。對于藥物遞送而言,脂質(zhì)體可以包裹親水或疏水等多種不同類型的藥物[60]。Ramesh等[61]構(gòu)建了一種特殊的脂質(zhì)體,將集落刺激因子1受體(colony stimulating factor 1 receptor,CSF1R)抑制劑BLZ-945與膽固醇半琥珀酸酯反應(yīng)形成兩親性藥物官能團(tuán)核心后,再與脂質(zhì)分子通過薄膜水化法自組裝成脂質(zhì)體。該脂質(zhì)體可以同時將SHP2抑制劑SHP099包載其中,一方面,BLZ-945可以抑制腫瘤對巨噬細(xì)胞的募集;另一方面,SHP099可以有效阻斷“不要吃我”信號的傳遞,促進(jìn)巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬;此外,該團(tuán)隊(duì)利用該系統(tǒng)還同時遞送了SHP099和Toll樣受體7/8(tolllike receptor-7/8,TLR7/8)激動劑R848以促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化并恢復(fù)其腫瘤吞噬能力,發(fā)揮良好的抗腫瘤效應(yīng)[62]。
為了進(jìn)一步提高脂質(zhì)體的靶向性,還可以在脂質(zhì)體表面修飾抗體以實(shí)現(xiàn)腫瘤靶向性。目前已經(jīng)開發(fā)出了多種與腫瘤特異性結(jié)合的抗CD47抗體,因此貧血副作用產(chǎn)生的可能性較小;另外,這一靶向過程還可以直接掩蔽腫瘤細(xì)胞表面的CD47,并恢復(fù)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。Ramesh等[63]構(gòu)建了可以同時靶向腫瘤和巨噬細(xì)胞的名為LPN的脂質(zhì)體,抗CD47抗體和抗SIRPα抗體化學(xué)交聯(lián)在脂質(zhì)體表面。LPN在抗體的作用下可以同時結(jié)合在巨噬細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞,阻斷了CD47-SIRPα信號的傳遞,也顯著增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞對黑色素瘤B16F10的吞噬作用。Chen等[64]報(bào)道了環(huán)境響應(yīng)型脂質(zhì)體PTX-ILIP,其表面修飾了MMP2裂解肽-抗CD47抗體,在MMP2的作用下,裂解肽斷裂并釋放抗CD47抗體,在TNBC荷瘤小鼠模型中,PTX-ILIP通過增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力,顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡并重塑TME。與對照組相比,促炎因子干擾素γ(interferon-γ,IFN-γ)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的水平均有所提高。綜上所述,表面修飾抗CD47抗體的脂質(zhì)體可以發(fā)揮“靶頭”和“治療”的雙重作用。
4.2.4 基于無機(jī)材料的藥物遞送系統(tǒng)基于無機(jī)材料而構(gòu)建的遞送系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于藥物遞送和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域[65]。然而溶解度低以及潛在的組織毒性使這些材料的臨床應(yīng)用受到了限制[55]。因此,為了進(jìn)一步提高載體的靶向性,抗CD47抗體同樣可以修飾在載體材料表面以促進(jìn)遞送系統(tǒng)的精確遞送,同時也可以發(fā)揮抗腫瘤功能。
利用化學(xué)反應(yīng)將抗CD47抗體修飾在無機(jī)納米粒的表面是增加納米粒靶向性的常見策略,如反應(yīng)條件較為簡單的疊氮-炔烴點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(EDC)/N-羥基丁二酰亞胺(N-hydroxysuccinimide,NHS)反應(yīng)等。Zhang等[66]利用點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)將抗CD47抗體和重組鈣網(wǎng)蛋白共價連接在二氧化硅納米粒表面??笴D47抗體與腫瘤細(xì)胞的CD47相互作用以阻斷“不要吃我”信號的傳遞;另外,抗體還可以介導(dǎo)納米粒的靶向遞送以增強(qiáng)鈣網(wǎng)蛋白的暴露,進(jìn)而促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。Zhang等[67]報(bào)道了一種納米粒的協(xié)同遞送系統(tǒng):包載光敏劑和溴化硒(誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡)的介孔二氧化硅納米粒和修飾了抗CD47抗體的二氧化硅納米粒。前者通過光熱療法和化學(xué)療法誘導(dǎo)腫瘤死亡可以啟動適應(yīng)性免疫;后者可以增強(qiáng)納米粒在腫瘤中的靶向遞送,同時阻斷CD47-SIRPα以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。綜上所述,將抗CD47抗體利用EDC/NHS等化學(xué)反應(yīng)修飾在納米表面可以有效促進(jìn)腫瘤靶向以及腫瘤治療,同時又可以利用無機(jī)材料固有的屬性增強(qiáng)抗腫瘤的效果。
4.2.5 仿生遞送系統(tǒng)基于細(xì)胞膜和細(xì)胞外囊泡的內(nèi)源性遞送載體已經(jīng)引起了研究人員的廣泛關(guān)注。這種仿生遞送系統(tǒng)可以保留膜表面分子,從而保留細(xì)胞的固有功能[68],因此可以避免遞送系統(tǒng)被機(jī)體免疫系統(tǒng)識別,展現(xiàn)出更長的循環(huán)時間[69]。Rao等[70]使用基因編輯技術(shù)構(gòu)建了名為gCM-MN的仿生納米粒來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞,將過表達(dá)SIRPα的腫瘤細(xì)胞膜分離并包裹磁性納米粒,gCM-MN與巨噬細(xì)胞競爭性結(jié)合腫瘤CD47來阻斷CD47-SIRPα信號,促進(jìn)巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬。相比于單獨(dú)的磁性納米粒,gCM-MN可以更有效地抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移,同時顯著延長小鼠生存期。細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicle,EV)是由細(xì)胞分泌的脂質(zhì)囊泡。與細(xì)胞膜類似,EV的膜表面分子同樣有助于保留固有功能并降低潛在的免疫原性[71]。利用化學(xué)反應(yīng)將CD47抑制劑修飾在EV的表面可以恢復(fù)巨噬細(xì)胞的吞噬功能,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤免疫治療。Rao等[72]報(bào)道了膜擠出法制備的混合型納米囊泡,結(jié)果表明,該遞送平臺可顯著抑制黑色素瘤術(shù)后的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,產(chǎn)生積極的治療效果。綜上所述,這些基于細(xì)胞膜的仿生遞送載體通過基因工程或化學(xué)修飾等手段過表達(dá)抗CD47抗體或SIRPα融合蛋白,可以有效地實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞靶向,同時具有治療作用。
ADC是將細(xì)胞毒性小分子藥物與可以識別腫瘤抗原的單克隆抗體偶聯(lián)而構(gòu)建的藥物遞送系統(tǒng),一方面可以提高化療藥物的腫瘤靶向性并避免潛在的組織毒性,另一方面又可以增加抗體的抗腫瘤作用[73]。ADC由抗體、有效載荷和抗體-藥物連接子3部分組成[74]。Kiss等[75]利用EDC/NHS反應(yīng)將光敏劑IRDye700DX修飾在抗CD47抗體上,ADC可以誘導(dǎo)UMUC3等多種膀胱癌細(xì)胞凋亡。體內(nèi)治療后可以有效抑制腫瘤生長,延長荷瘤小鼠的存活時間。Si等[76]將抗CD47抗體與小分子DM1進(jìn)行偶聯(lián)。體外研究發(fā)現(xiàn),抗CD47抗體與正常乳腺細(xì)胞不具有結(jié)合能力,而與乳腺癌MDA-MB-468細(xì)胞、4T1細(xì)胞的結(jié)合率達(dá)到98.9%和90.5%,并被內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞后釋放DM1,通過抑制腫瘤微管聚合而抑制腫瘤增殖。藥效實(shí)驗(yàn)表明,標(biāo)準(zhǔn)化療后聯(lián)合不同劑量的ADC可有效抑制腫瘤生長,同時未發(fā)現(xiàn)明顯的組織毒性。綜上所述,ADC是一種同時增強(qiáng)化療藥物靶向性和抗CD47抗體抗腫瘤作用的遞送系統(tǒng),具有較強(qiáng)的臨床轉(zhuǎn)化潛力。
基于CD47-SIRPα的抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)已經(jīng)在腫瘤治療領(lǐng)域中開展了大量的臨床前和臨床研究。包括正在進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗(yàn)的抗CD47抗體、SIRPα-Fc融合蛋白和小分子抑制劑RRx-001,這些藥物已經(jīng)通過不同方案解決了貧血等血液毒性副作用的問題,此外其他制藥企業(yè)也提出了針對血液毒性的治療方案,如雙特異性抗體(抗體會優(yōu)先結(jié)合在腫瘤特異性抗原上,隨后再結(jié)合CD47)等。除此之外,利用藥物遞送載體對CD47抑制劑進(jìn)行包載,通過EPR效應(yīng)進(jìn)入TME中亦可以緩解貧血等。為了進(jìn)一步提高藥物遞送載體的腫瘤靶向性,可以將腫瘤細(xì)胞特異性結(jié)合的抗CD47抗體通過化學(xué)反應(yīng)修飾在其表面。
CD47除了介導(dǎo)腫瘤避免被巨噬細(xì)胞吞噬外,還可以用于藥物遞送系統(tǒng)中來延長循環(huán)時間。多數(shù)藥物遞送系統(tǒng)因其固有的免疫原性容易被機(jī)體的免疫系統(tǒng)識別且清除,從而無法有效發(fā)揮抗腫瘤作用,因此衍生出了PEG化修飾和仿生遞送系統(tǒng)等策略以延長藥物在機(jī)體內(nèi)的循環(huán)時間。CD47作為機(jī)體固有表達(dá)的“不要吃我”蛋白而避免被巨噬細(xì)胞清除,因此可以在遞送系統(tǒng)表面直接修飾CD47蛋白[77]或CD47模擬肽[78],進(jìn)而逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的識別,從而延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間。
綜上所述,基于CD47-SIRPα開發(fā)的藥物遞送系統(tǒng)可以通過恢復(fù)巨噬細(xì)胞對腫瘤的吞噬能力而產(chǎn)生良好的腫瘤治療效果,并具有良好的轉(zhuǎn)化前景。