TNFR1：癌癥雙重作用分子，或可作為新型冠狀病毒（COVID-19）治療靶點(diǎn)

1. TNFR1結(jié)構(gòu)和功能

TNFR1屬于腫瘤壞死因子（TNF）受體超家族成員之一，又稱(chēng)TNFRSF1A，CD120a或p55，是分子量為55 ku的I型跨膜糖蛋白 ^[2]。TNFR1包含胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三個(gè)部分。胞外結(jié)構(gòu)域含182個(gè)氨基酸，由4個(gè)富含半胱氨酸的結(jié)構(gòu)域（CRD1-CRD2-CRD3-CRD4）組成?？缒^(qū)位于細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域之間，長(zhǎng)約22個(gè)氨基酸（殘基183-205個(gè)）。胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域長(zhǎng)約223個(gè)氨基酸。其中，在胞外結(jié)構(gòu)域有3個(gè)潛在的N-糖基化位點(diǎn)，其功能主要是與三聚體形式的TNF結(jié)合。N末端殘基是亮氨酸。C末端含有80個(gè)保守氨基酸序列所構(gòu)成的死亡結(jié)構(gòu)域（Death domain，DD），是轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞死亡信號(hào)所必需的，且TNFR1的很多功能都與此結(jié)構(gòu)域有關(guān)（圖1） ^{[3, 4]}。

圖1. TNFR1的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

*本圖來(lái)源于ResearchGate 出版物^[4]。

TNFR1廣泛分布于正常細(xì)胞膜表面，也存在于多種腫瘤細(xì)胞表面 ^[5]。TNFR1主要介導(dǎo)凋亡信號(hào)，引起細(xì)胞凋亡，在抗腫瘤和抗病毒感染中發(fā)揮重要作用，同時(shí)也參與自身免疫性疾病，是誘導(dǎo)類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 ^[6]和系統(tǒng)性紅斑性狼瘡（SLE）關(guān)鍵因子 ^[7]。由于TNFR1參與到復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，使得TNFR1精確的功能意義尚不清楚。

2. TNFR1的配體TNF

TNF是三個(gè)相同的單體亞單位組成的致密三聚體 ^[8]。TNF包含TNF-α和TNF-β兩種，屬于Ⅱ型膜蛋白。巨噬細(xì)胞分泌出來(lái)的TNF，即TNF-α。T淋巴細(xì)胞分泌的淋巴毒素，即TNF-β ^[9]。TNF總活性中，TNF-α的占比為70％～95％，所以，平時(shí)所指的TNF基本為T(mén)NF-α ^[10]。

TNFα在體內(nèi)又以?xún)煞N形式存在，分別是跨膜型TNF-α（tmTNF-α）和可溶型TNF-α（sTNF-α）。tmTNF-α為sTNF-α的前體形式，通過(guò)TNF轉(zhuǎn)化酶（TACE，又稱(chēng)ADAM17）的剪切，分泌到細(xì)胞外，形成可溶性sTNF-α（圖2）^[11]。

圖2. tmTNF-α轉(zhuǎn)化為sTNF-α過(guò)程

*本圖來(lái)源于Ochsner Journal 出版物^[11]。

兩型TNFα與受體（TNFR1或TNFR2）相互作用而誘導(dǎo)生物效應(yīng)，但因TNFR2缺乏死亡結(jié)構(gòu)域，TNFR1便成為介導(dǎo)TNF-α活動(dòng)的主要受體 ^{[12, 13, 14]}。TNFR1與TNF-α的胞外段結(jié)合后而引起胞內(nèi)段構(gòu)像的改變，使TNFR1激活 ^[15]。

3. TNFR1介導(dǎo)的信號(hào)通路

3.1 TNFR1-sTNF-α信號(hào)通路

TNFR1與sTNF-α結(jié)合，啟動(dòng)的下游信號(hào)通路已經(jīng)非常明確。TNFR1作為sTNF-α的主要受體，其胞內(nèi)段含有DD（death domain，死亡結(jié)構(gòu)域）。在無(wú)sTNF-α刺激時(shí)，TNFR1的DD被死亡結(jié)構(gòu)域的沉默子蛋白（SODD）占據(jù)，阻斷TNFR相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白（TRADD）與TNFR1的銜接，抑制TNFR1信號(hào)通路 ^[16]。當(dāng)sTNF-α刺激后，sTNF-α與TNFR1結(jié)合，SODD從TNFR1的DD結(jié)構(gòu)域脫落，TNFR1通過(guò)其暴露的DD結(jié)構(gòu)域募集TRADD，TNFR1信號(hào)通路激活（圖3）^[17]。

當(dāng)TNFR1/sTNF-α激活后，TRADD可以募集受體相關(guān)蛋白-1（RIP1）以及受體相關(guān)因子2（TRAF2），在胞膜上形成可激活NF-κB的信號(hào)復(fù)合物I（TNFR1-TRADD-RIP1-TRAF2），促進(jìn)靶基因轉(zhuǎn)錄，抵抗凋亡，促進(jìn)生存（圖3）^{[4, 17]}。

此外，TNFR1通過(guò)網(wǎng)格蛋白（clathrin）發(fā)生內(nèi)化（internalization），內(nèi)化后的TNFR1通過(guò)TRADD的DD和FAS相關(guān)結(jié)構(gòu)死亡蛋白結(jié)構(gòu)域蛋白（FADD）的DD結(jié)合，F(xiàn)ADD可通過(guò)其死亡效應(yīng)DED結(jié)構(gòu)域與caspase-8的DED結(jié)合，在胞漿內(nèi)形成信號(hào)復(fù)合物II，即DISC（death-inducing signalling complex，死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合體），激活caspase-8，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或程序化壞死（necroptosis）（圖3）^{[4, 17]}。

圖3. TNFR1-sTNF-α信號(hào)通路

*本圖來(lái)源于Cytokine 出版物^[17]。

3.2 TNFR1-tmTNF-α信號(hào)通路

關(guān)于TNFR1-tmTNF-α的信號(hào)通路目前的研究機(jī)制尚不明確，有研究發(fā)現(xiàn)，TNFR1-tmTNF-α信號(hào)通路不同于TNFR1-sTNF-α，后者可介導(dǎo)生存或凋亡兩種截然不同的信號(hào)途徑。而TNFR1-tmTNF-α僅能介導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，并不能激活NF-κB。雖然TNFR1與兩型TNF結(jié)合都能引起凋亡，但兩者的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制不同，細(xì)胞定位和影響因素也不同 ^[4]。

4. TNFR1在腫瘤疾病中的作用

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)，TNFR1廣泛參與各種疾病的病理生理過(guò)程，尤其是在腫瘤中，其調(diào)控作用引起人們的重視。大量的數(shù)據(jù)表明，TNFR1在不同癌細(xì)胞中可以決定細(xì)胞不同的命運(yùn)。雖然TNFR1包含死亡結(jié)構(gòu)域，但通過(guò)不同的信號(hào)傳導(dǎo)通路，TNFR1也可發(fā)揮促炎和致癌作用。所以TNFR1在癌癥中，不總是發(fā)揮其應(yīng)有的促凋亡生物學(xué)效應(yīng)。

在惡性星形膠質(zhì)瘤中，TNFR1和TNF結(jié)合，激活NF-κB通路，抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，研究提示TNFR1可能參與低度惡性星形細(xì)胞瘤的形成和惡性星形細(xì)胞瘤的發(fā)展 ^[18]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌細(xì)胞中，TNFR1的表達(dá)水平與胃癌細(xì)胞的分化程度有關(guān) ^[19]；在大腸癌中，高表達(dá)TNFR1的病人存活率較高 ^[20]。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在腎透明細(xì)胞癌中，TNFR1表達(dá)，促進(jìn)腫瘤樣變，誘導(dǎo)耐藥 ^[21]。而在一項(xiàng)小鼠模型實(shí)驗(yàn)中，研究人員評(píng)估了TNFR1在肝癌中的作用，數(shù)據(jù)顯示TNFR1的缺失能顯著降低小鼠腫瘤發(fā)生率，說(shuō)明TNFR1介導(dǎo)的信號(hào)通路促進(jìn)肝癌發(fā)生 ^[22]。

TNFR1參與到一個(gè)極其復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，其對(duì)疾病的作用往往受到很多不可控因素（比如，患者個(gè)體化差異）的影響。目前對(duì)于TNFR1在人類(lèi)全身各系統(tǒng)腫瘤中的表達(dá)研究還不是很深入，在造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及頭頸部的惡性腫瘤中，TNFR1均表達(dá)增強(qiáng)，其究竟是介導(dǎo)細(xì)胞增殖還是凋亡，需要更多的研究進(jìn)一步闡明。因此，TNFR1抗體或者抗TNFR1抗體在腫瘤治療中的意義重大。

5. TNFR1在COVID-19治療中的潛在價(jià)值

自從新型冠狀病毒（COVID-19）大流行開(kāi)始以來(lái)，新型冠狀病毒（COVID-19）已在地球上幾乎每個(gè)國(guó)家被發(fā)現(xiàn)，全球超過(guò)200萬(wàn)人死亡。值得注意的是，在COVID-19患者中，研究者們發(fā)現(xiàn)了高水平的炎癥和促炎性細(xì)胞因子，其中包括TNF，前面提到，TNF的功能主要通過(guò)TNFR1介導(dǎo)，所以單獨(dú)阻斷TNFR1來(lái)保持免疫系統(tǒng)功能，成為研究者們最為理想的途徑。盡管目前市場(chǎng)上尚無(wú)抑制TNFR1的抗體藥物，但令人興奮的是，一項(xiàng)由葛蘭素史克（GSK）公司研發(fā)的抗TNFR1藥物（GSK-2862277）已進(jìn)入臨床二期，用于急性肺損傷。

事實(shí)上，制藥工業(yè)界和學(xué)術(shù)界為治療COVID-19正在做前所未有的努力中，強(qiáng)生、賽諾菲、輝瑞、默克等全球性公司正在開(kāi)發(fā)近200種治療藥物，世界各國(guó)政府正投入巨額資金用于藥物的研發(fā)。不斷出現(xiàn)的市場(chǎng)需求，加上有機(jī)會(huì)解決人類(lèi)最近記憶中最大的醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)之一-COVID-19，這讓全球的醫(yī)藥企業(yè)都斗志激昂。盡管要真正了解COVID-19，還有很長(zhǎng)的路要走，但是我們知道炎癥是其中的重要組成部分，因此TNFR1抑制劑有望成為治療冠狀病毒患者的候選藥物。