TM4SF1：四次跨膜蛋白TM4SF家族成員，抗腫瘤血管新生潛力靶點？
日期：2023-11-23 14:54:30
近年來，TM4SF1作為多種惡性腫瘤治療的新靶點被廣泛研究。TM4SF1屬于四次跨膜蛋白TM4SF家族成員，其家族蛋白可以與細胞內(nèi)外的多種分子相互作用，調(diào)控細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞黏附和遷移過程，從而對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展產(chǎn)生影響。最新研究報道，TM4SF1-CAR-T細胞在體外顯示出特異性細胞毒性，能夠殺死TM4SF1陽性的腫瘤細胞，并釋放干擾素-γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子α（TNF-α）。TM4SF1-CAR-T細胞在體內(nèi)抑制了SKOV3來源的腫瘤生長，達到了90%的緩解率，包括低劑量和高劑量組 [1]。TM4SF1作為一種在多種腫瘤中潛在的生物標志物，已被證實在多種腫瘤中高表達。越來越多的研究顯示TM4SF1在癌癥研究中具有潛在的應(yīng)用價值，并展示了基于TM4SF1蛋白的靶向潛力。因此，新靶點TM4SF1正成為許多研究學者關(guān)注的焦點！
1. 什么是TM4SF家族？
TM4SF（Transmembrane 4 Superfamily）是四次跨膜蛋白超家族，在多數(shù)哺乳動物組織和白細胞中均有不同程度的表達。目前，在哺乳動物中有約30多個公認的四次跨膜蛋白超家族成員，包括CD9（MRP1）、CD82（KAI1）、CD63（LAMP-3）、CD81（TAPA1）、CD151（PETA3）、CD37、CD53、C0-029和Sm23等 [2-4]。其中，TM4SF1（L6）與TM4SF家族其它成員相比，雖具有相似的拓撲結(jié)構(gòu)，但缺乏四次跨膜蛋白整體序列的同源性-高度保守的CCG（Cys-Cys-GLy）序列，因此，將其從4次跨膜蛋白家族中細化出來，又歸為4次跨膜蛋白L6超家族（L6 superfamily），這一家族成員還包括TM4SF4、TM4SF5、TM4SF18、TM4SF19、TM4SF20等 [5-6]。TM4SF家族有些成員對腫瘤細胞的生長、移動和轉(zhuǎn)移起著負性調(diào)節(jié)的作用，即可以抑制腫瘤細胞的遷移及侵襲，但也有些可以促進惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移浸潤 [1, 2-4]。
2. 什么是TM4SF1？
2.1 TM4SF1的結(jié)構(gòu)
TM4SF1（Transmembrane-4-L-six-family-1）又稱L6、TAL6。TM4SF1是近十幾年才發(fā)現(xiàn)的一種癌基因，因結(jié)構(gòu)和功能上都與TM4SF家族類似，屬于四次跨膜蛋白家族（TM4SF）成員之一。TM4SF家族成員結(jié)構(gòu)相似，大多由200-350個氨基酸組成，具有四個跨膜區(qū)域。蛋白內(nèi)部有短的C末端和N末端，可能與細胞骨架和信號傳導(dǎo)相關(guān)。在細胞外部，它們與特定受體等空間蛋白相互作用 [7-8]。目前，TM4SF1的分子結(jié)構(gòu)尚未完全闡明，一項研究揭示TM4SF1蛋白是由202個氨基酸組成的一個富含半胱氨酸且呈現(xiàn)疏水性的多肽，該肽鏈有四個疏水結(jié)構(gòu)域并四次跨越細胞膜，其中三個疏水區(qū)靠近氨基端，第四個靠近羥基末端，疏水區(qū)域Ⅲ與Ⅳ之間被一個由29個氨基酸組成的親水結(jié)構(gòu)域分隔開，該親水結(jié)構(gòu)域含有兩個潛在的糖基化位點，同時與類似拓撲酶結(jié)構(gòu)的細胞表面蛋白相關(guān)聯(lián) [10]。
圖1. TM4SF1的結(jié)構(gòu) [10]
2.2 TM4SF1的表達及功能研究
通常情況下，在正常組織中TM4SF1呈現(xiàn)低表達。然而，研究發(fā)現(xiàn)TM4SF1在胰腺癌、卵巢癌、肝癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌以及乳腺癌等多種上皮性惡性腫瘤細胞中高表達，參與腫瘤細胞的生長、黏附、侵襲和轉(zhuǎn)移，以及調(diào)控血管內(nèi)皮細胞的功能及病理血管的生成 [11-12]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，TM4SF1抗體可能通過調(diào)控人類單核細胞抗體依賴性細胞毒作用和人類補充因子補體依賴性細胞毒作用來殺滅腫瘤細胞，并抑制它們代謝產(chǎn)物的生成 [13]。對乳腺癌、結(jié)腸癌、肺癌、卵巢癌等復(fù)發(fā)患者進行I期臨床研究發(fā)現(xiàn)，TM4SF1抗體的耐受性較好，且也有效地局限了腫瘤細胞，有復(fù)發(fā)的患者甚至得到了完全緩解。因此，TM4SF1抗體有望成為未來惡性腫瘤研究的新靶點 [14-16]。
3. TM4SF1相關(guān)的抗腫瘤血管生成的調(diào)控機制
腫瘤生長依賴腫瘤血管的形成，它是腫瘤代謝的關(guān)鍵途徑。TM4SF1通過與整合素家族成員形成跨膜復(fù)合體來參與細胞的多項生命活動及影響腫瘤細胞的生長、黏附、侵襲和轉(zhuǎn)移能力，并參與腫瘤血管生成。也有報道TM4SF1能夠激活Rho信號通路，從而介導(dǎo)上皮-間質(zhì)的轉(zhuǎn)化（EMT），進而參與腫瘤細胞的浸潤轉(zhuǎn)移，具體作用機制尚在研究中 [17]。
研究報道，TM4SF1基因敲除后可以阻止絲狀偽足的形成，抑制細胞遷移，阻止細胞分裂，促進內(nèi)皮細胞衰老。整合素α5（Integrin α5）和整合素β1（Integrin beta 1/CD29）亞基，與TM4SF1結(jié)合后相互作用，且整合素只在血管內(nèi)皮生長因子A（VEGF-A）或凝血酶刺激作用下才與TM4SF1相互結(jié)合。因此，TM4SF1敲除后能抑制血管生成內(nèi)皮生長因子的成熟。同時，TM4SF1存在于腫瘤細胞膜及細胞器（如溶酶體）中，可與LAMP-1和LAMP-2或乳鐵蛋白結(jié)合蛋白（LTF）實現(xiàn)共定位后影響細胞功能；TM4SF1促進血管的生成同時，可通過募集到TEMs區(qū)域及相關(guān)的泛素化修飾影響細胞的遷移能力；還可通過與CD13相互作用以及調(diào)節(jié)跨膜蛋白CD63、CD82等的表達，參與調(diào)節(jié)細胞的運動及侵襲能力。無論無何，TM4SF1對體外內(nèi)皮細胞和體內(nèi)病理性血管形成具有重要作用，有望作為潛在的抗腫瘤血管生成的靶點 [17]。
圖2. TM4SF1的抗腫瘤血管生成的調(diào)控機制 [17]
4. TM4SF1相關(guān)的腫瘤研究
4.1 TM4SF1和胰腺癌研究
TM4SF1在胰腺癌中的表達量明顯高于良性腫瘤和正常組織。研究表明，通過siRNA沉默TM4SF1后，胰腺癌細胞的侵襲力和遷移能力受到抑制，但腫瘤細胞的增值能力并未受到影響。這可能是因為TM4SF1僅在腫瘤細胞的遷移和轉(zhuǎn)移途徑中發(fā)揮作用，與腫瘤的發(fā)生并無顯著關(guān)系。siRNA沉默TM4SF1后，腫瘤細胞對化療藥物卡培他濱的敏感性增加，然而其具體機制尚不明確。有研究提示，TM4SF1通過調(diào)節(jié)MMP-2和MMP-9的基因表達影響胰腺癌細胞的遷移和侵襲。事實上，TM4SF家族多種成員在胰腺癌組織中高表達。例如，CD151、CD9、CD81等家族成員在胰腺導(dǎo)管腺癌的細胞膜以及胞漿中均呈彌漫性表達 [18-21]。
4.2 TM4SF1和乳腺癌研究
研究發(fā)現(xiàn)，TM4SF1在乳腺癌組織中高表達，可能與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，能夠促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移。在HER-2高表達型乳腺癌中，TM4SF1蛋白的表達量最高，暗示兩者可能存在某種潛在聯(lián)系 [22]。另有研究發(fā)現(xiàn)，與周圍正常乳腺組織相比，乳腺腫瘤組織中高表達TM4SF1。其后，合成來源于抗原表位的衍生物HLA-A2，發(fā)現(xiàn)它能抑制腫瘤細胞生長。這些研究結(jié)果的發(fā)現(xiàn)對未來的乳腺癌新藥研發(fā)具有重要意義 [23]。此外，有研究揭示，TM4SF1可能通過PI3K/AKT/mTOR信號通路在TNBC細胞的侵襲和凋亡中起重要作用 [24]。
4.3 TM4SF1和前列腺癌研究
TM4SF1是雄激素受體（Androgen receptor，AR）轉(zhuǎn)錄因子的直接靶基因。雄激素受體在前列腺癌內(nèi)環(huán)境中扮演關(guān)鍵角色，促進了前列腺癌的發(fā)展。雄激素與其配體結(jié)合后，可能完全失去對其活性的控制，導(dǎo)致腫瘤細胞過度增殖。研究發(fā)現(xiàn)，TM4SF1其啟動子區(qū)含有雄激素反應(yīng)元件（ARE），并且受雄激素調(diào)節(jié)。在前列腺癌中，TM4SF1表達水平高于良性前列腺增生。進一步的功能研究表明，TM4SF1參與調(diào)控腫瘤細胞的遷移，可能在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用。深入研究TM4SF1作為雄激素受體（AR）的靶點，有望為前列腺癌研究開辟新的治療途徑。 [25-27]。
4.4 TM4SF1和卵巢癌研究
應(yīng)用SEREX技術(shù)將TM4SF1從人卵巢癌腹水cDNA文庫中篩選出來，并通過分離并純化相關(guān)抗原，對其進行了進一步的分析。研究發(fā)現(xiàn)，TM4SF1基因在不同卵巢組織中的表達，發(fā)現(xiàn)隨著卵巢癌的發(fā)生與發(fā)展，TM4SF1呈逐漸增高的趨勢，其基因表達顯示出與卵巢癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的特征 [28]。另有報道，通過基因芯片數(shù)據(jù)庫分析和蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)分析顯示，TM4SF1和DDR1有直接相互作用，并且與細胞外基質(zhì)、膠原、整合素等信號通路相關(guān) [29]。
4.5 TM4SF1和其它癌癥研究
TM4SF1在多種惡性癌癥的遷移和侵襲中起重要作用，如研究發(fā)現(xiàn)TM4SF1通過調(diào)節(jié)caspase-3、caspase-9、MMP-2、MMP-9和VEG等相關(guān)基因的表達促進肝癌細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移 [30]；根據(jù)基于芯片結(jié)果，篩選宮頸癌相關(guān)的目標基因2個：EFNB2和TM4SF1。EFNB2和TM4SF1在宮頸癌原代SP細胞中有較高表達，且兩者與腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲均有密切相關(guān)性 [28, 31]；TM4SF1通過調(diào)控凋亡相關(guān)蛋白caspase-3等促進胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲；亦或通過調(diào)控PPARγ-SIRT1反饋環(huán)影響膀胱癌細胞凋亡、細胞周期 [32]。
5. TM4SF1臨床研究前景
目前，有四種針對TM4SF1的藥物在研發(fā)中，分別是Angiex公司的抗體偶聯(lián)藥物Anti-TM4SF1 ADC，上海科棋藥業(yè)科技有限公司的兩種CAR-T細胞療法CART-TM4SF1 cells和KQ-L6，以及上海科醫(yī)聯(lián)創(chuàng)生物科技有限公司的CAR-T細胞療法Anti-TM4SF1-CAR-T-cell therapy。這些藥物都通過不同的作用機制抑制或殺死表達TM4SF1的腫瘤細胞，主要適用于實體瘤以及消化系統(tǒng)腫瘤。其中，Anti-TM4SF1 ADC還處于臨床前階段，而其他三種藥物已進入臨床I期階段。TM4SF1作為潛力巨大的腫瘤研究靶點，其在臨床藥物研究方面具有廣闊前景。然而，要證明其有效性和優(yōu)勢，需要進一步收集臨床研究數(shù)據(jù)并進行安全性評估。
為鼎力協(xié)助科研和藥企人員針對TM4SF1在腫瘤中的臨床應(yīng)用研究，CUSABIO推出TM4SF1活性蛋白（Code：CSB-MP013330HU）以及重組抗體（Code：CSB-RA023615MA1HU），助力您在TM4SF1機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
華美 CUSABIO TM4SF1 蛋白
● Recombinant Human Transmembrane 4 L6 family member 1(TM4SF1)-VLPs (Active) Code: CSB-MP023615HU
CSB-MP023615HU is detected by Mouse anti-6*His monoclonal antibody.The two bands respectively correspond to monomer, Homodimer.
Immobilized Human TM4SF1 at 5μg/mL can bind Anti-TM4SF1 recombinant antibody(CSB-RA023615MA1HU). The EC50 is 4.079-4.472 ng/mL. VLPs (CSB-MP3838) is negative control.
CSB-MP5031MOV is detected by Mouse anti-6*His monoclonal antibody.The two bands respectively correspond to monomer, Homodimer.
Immobilized Cynomolgus TM4SF1 at 5μg/mL can bind Anti-TM4SF1 recombinant antibody(CSB-RA023615MA1HU). The EC50 is 4.480-4.930 ng/mL. VLPs (CSB-MP3838) is negative control.
華美 CUSABIO TM4SF1 抗體
TM4SF1 Recombinant Monoclonal Antibody (Code: CSB-RA023615MA1HU)
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