PROM1：一種新的腫瘤干細(xì)胞CSCs表面標(biāo)志物，未來新分子靶點！
日期：2023-02-15 16:19:22
近期，Science Translational Medicine雜志發(fā)表的一篇題為“Intracavity generation of glioma stem cell-specific CAR macrophages primes locoregional immunity for postoperative glioblastoma therapy”研究引起高度的關(guān)注 [1]。該研究團隊開發(fā)了靶向CD133-GSC的嵌合抗原受體巨噬細(xì)胞（CAR-MΦ）免疫療法，用于清除腫瘤切除后殘留的CD133-GSCs。本項研究證實，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤GBM小鼠模型中，靶向CD133-GSCs，可發(fā)揮抗腫瘤免疫作用，抑制GBM術(shù)后的復(fù)發(fā)率，并減少抗腫瘤藥物的毒副作用。
CD133又叫PROM1，越來越多的實驗證據(jù)支持PROM1可能是腫瘤（尤其是實體瘤）干細(xì)胞表面特異性表達的分子。目前為止，已有臨床研究將PROM1作為靶點或作為靶向性殺死腫瘤干細(xì)胞的分子靶點。因此，PROM1極有可能成為治療腫瘤的未來新分子靶點，為最終治療惡性腫瘤提供新的途徑！
1. 什么是PROM家族？
Prominin（PROM）家族有2個成員，Prominin-1和Prominin-2。Prominin來源于希臘語“prominere”突起，由于Prominin-1和Prominin-2均定位于細(xì)胞膜的突起，因而得名。Prominin-1主要在胰腺、肝臟、前列腺等上皮細(xì)胞和CSCs、膠質(zhì)細(xì)胞等非上皮細(xì)胞表達，定位于細(xì)胞膜上表面突起。Prominin-2主要在腎小管等上皮細(xì)胞表達，定位于細(xì)胞膜的上表面和下表面的突起 [2-4]。目前，Prominin-1作為第一個被鑒定為“Prominin”的蛋白質(zhì)，是一種新發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞表面抗原標(biāo)志，在腫瘤的診斷、治療和預(yù)防方面發(fā)揮著重要作用，成為PROM家族熱門的研究成員。
2. 什么是Prominin-1（PROM1）？
Prominin-1（PROM1，又名CD133）屬于五次跨膜糖蛋白Prominin家族的成員。人類的Prominin-1和Prominin-2基因分別定位于染色體4p15.32和2q11.1。PROM家族成員具有相同的空間結(jié)構(gòu)，為五次跨膜的膽固醇結(jié)合糖蛋白，N端位于細(xì)胞外側(cè)，C端位于細(xì)胞內(nèi)側(cè)，細(xì)胞內(nèi)的2個環(huán)富含半胱氨酸，細(xì)胞外的2個環(huán)分別包含4個N連接的糖基化位點（圖1） [5]。1997年Miraglia等人在CD34+人造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs）的表面發(fā)現(xiàn)CD133/PROM1后，人們對PROM1的研究便不斷升溫。
PROM1起初的功能是作為造血祖細(xì)胞的特異性標(biāo)志物，隨后科學(xué)家發(fā)現(xiàn)PROM1也可用于分離鑒定腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells，CSCs）?，F(xiàn)有研究揭示，PROM1不僅能作為各種干細(xì)胞、CSCs以及腫瘤細(xì)胞的標(biāo)記，還能介導(dǎo)PI3K/Akt、Akt、Src-FAK等信號通路，影響PROM1細(xì)胞的行為，其表達量與癌癥治療的效果也密切相關(guān)。因此，PROM1作為腫瘤治療靶點或預(yù)后的標(biāo)志物，越來越受到重視！[6]
圖1. PROM1蛋白結(jié)構(gòu)示意圖 [5]
3. PROM1相關(guān)的調(diào)控功能
目前對PROM1結(jié)構(gòu)的分布及其他相關(guān)的研究推測PROM1具有以下功能：1）調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖及分化；2）參與神經(jīng)髓鞘形成；3）參與糖、鐵代謝調(diào)節(jié)和細(xì)胞骨架改變 [7-9]。除了生物學(xué)功能，PROM1作為干細(xì)胞、CSCs和腫瘤細(xì)胞的標(biāo)志物，在分子調(diào)控上也發(fā)揮著重要作用，與腫瘤細(xì)胞的信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，如p38MAPK及P13k/Akt途徑、NOTCH、Ras/MEK/ERK、mTOR等信號。
在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中，PROM1蛋白的C端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域第828位酪氨酸殘基的磷酸化介導(dǎo)PROM1與p85之間的相互作用，通過激活PI3K/Akt信號通路，從而促進神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的致瘤能力。當(dāng)敲低PROM1時則可有效抑制PI3K/Akt途徑的活性，降低神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的自我更新和致瘤性。此外，PROM1酪氨酸殘基的磷酸化能被PTPRK去除，PTPRK與PROM1羧基末端區(qū)域結(jié)合，催化PROM1的酪氨酸第828位和第852位去磷酸化，調(diào)節(jié)PROM1介導(dǎo)的Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo) （圖2）[10-11]。
圖2. PROM1相關(guān)的調(diào)控功能 [11]
同樣在膠質(zhì)瘤中，研究發(fā)現(xiàn)PROM1細(xì)胞的自我更新可能與HEDGEHOG-GLI（HH-GLI）通路相關(guān)，并且其表達了干細(xì)胞特征基因，如OLIG2、BMI1、BCAN、OCT.4、NANOG、PTEN、ABCG2、PDGFR-A、SOX2和NRD1。此外，PROM1/CD133+細(xì)胞比PROM1/CD133-細(xì)胞表達更高水平的神經(jīng)前體細(xì)胞標(biāo)志物CD90、CD44、CXCR4、nestin等等；同樣，PROM1/CD133+細(xì)胞表達高水平的抗凋亡基因，如Bcl-2、Bcl-xL、FLIP、c-IAP2、XIAP、NAIP [12]。
4. PROM1在疾病中的作用
PROM1作為多種腫瘤共同的細(xì)胞表面標(biāo)志物已成為研究熱點。腫瘤干細(xì)胞（CSCs）在腫瘤的耐藥、轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)PROM1/CD133+細(xì)胞在卵巢癌、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、肺癌、胰腺癌、前列腺癌、黑色素瘤等多種腫瘤中具有CSCs特征 [13]。因此，PROM1有望在干細(xì)胞相關(guān)疾病的治療中發(fā)揮巨大作用。
4.1 PROM1和腫瘤干細(xì)胞相關(guān)疾病
在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中，PROM1的高表達，可促進神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的自我更新和致瘤性。
另有研究提示，氧分壓水平可能影PROM1的表達，甚至PROM1基因的轉(zhuǎn)錄翻譯。在缺氧參與的PROM1表達調(diào)節(jié)中，缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia induced factor α，HIF-α）及SOX2起調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄作用 [15]。另有實驗數(shù)據(jù)表明，在胃腫瘤細(xì)胞系中SOX17的表達與PROM1的表達相關(guān)，而前者是維持自我更新能力和干細(xì)胞特性的重要轉(zhuǎn)錄因子 [16]。
在轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)PROM1與EMT標(biāo)志物之間具有密切關(guān)系，N-鈣粘蛋白與PROM1蛋白的表達呈正相關(guān)，揭示了在乳腺癌中腫瘤干細(xì)胞與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的相關(guān)性 [17]。在肝癌細(xì)胞中，PROM1/CD133+細(xì)胞的體外增殖能力，在免疫缺陷小鼠體內(nèi)的成瘤能力均明顯強于PROM1/CD133-細(xì)胞，且PROM1/CD133+細(xì)胞低表達成熟肝臟細(xì)胞 [18]。
在人轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)PROM1/CD133+及PROM1/CD133-細(xì)胞均能在體內(nèi)外成瘤，但CD133+細(xì)胞表現(xiàn)出更強的侵襲性 [19]。在黑色素瘤中，CD133-和CD133+細(xì)胞均能成瘤，且均能分化使瘤體中CD133+/CD133-細(xì)胞比例與初始腫瘤相似 [20]。在卵巢癌中，CD133+細(xì)胞具有CSCs特征，且可通過CCL5介導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致非CSCs轉(zhuǎn)移 [21]。
4.2 PROM1和其它疾病
早期臨床試驗表明，與CD34+細(xì)胞相比，PROM1/CD133+細(xì)胞可以改善移植的狀況。循環(huán)中PROM1/CD133+細(xì)胞，可用于干細(xì)胞治療肌肉萎縮癥 [22]；移植PROM1+骨髓可以改善梗死心肌的功能 [23]。此外，PROM1與視網(wǎng)膜功能相關(guān)密切相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)PROM1基因中一個單核苷酸轉(zhuǎn)移突變會導(dǎo)致常染色體隱性視網(wǎng)膜變性疾病。敲除小鼠PROM1基因后表現(xiàn)出視網(wǎng)膜退化而失明 [24]。在人類內(nèi)皮細(xì)胞系中的PROM1直接和血管內(nèi)皮生長因子VEGF互相影響 [25]。PROM1的敲除還會導(dǎo)致腸道炎癥的發(fā)生，推測其在維持腸道的平衡過程中發(fā)揮重要的作用 [26]。
5. PROM1的臨床在研藥物
目前已有多款針對PROM1的臨床藥物在研（表1），主要用于癌癥治療，如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、卵巢上皮癌。其中靶向PROM1的ICT-121、COR-3、293C3-SDIE均為單克隆抗體免疫療法，暫未公布臨床數(shù)據(jù)。另外，隨著腫瘤干細(xì)胞理論的不斷進步完善，在探索治療腫瘤的過程中，CSCs已經(jīng)成為最重要的靶點之一。如前所述，已有研究團隊開發(fā)出一種基于納米載體-水凝膠超結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的CAR-MΦ細(xì)胞療法，靶向CD133-GSCs，其在復(fù)發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的免疫治療方面取得了突破性進展。PROM1作為多種實體腫瘤干細(xì)胞表面的特異性標(biāo)志物，其扮演的角色中也越來越被關(guān)注。相信未來在更多的PROM1抗體被研發(fā)出來以后，聯(lián)合各種現(xiàn)代分子實驗技術(shù)，PROM1的更多生物學(xué)功能也會被進一步闡明，從而為癌癥疾病提供新的治療方法。
| 藥物 | 靶點 | 作用機制 | 藥物類型 | 在研適應(yīng)癥 | 在研機構(gòu) | 最高研發(fā)狀態(tài) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ICT-121 | CD133;EEF2 | CD133調(diào)節(jié)劑 | 樹突狀細(xì)胞疫苗 | 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 | Torrey Pines Institute For Molecular Studies, Inc.；Formatech, Inc.； | 臨床1期 |
| OXS-1650 | CD133 | 蛋白質(zhì)生物合成抑制劑；CD133抑制劑；EEF2抑制劑 | ADC；單克隆抗體 | 實體瘤；卵巢上皮癌 | University of Minnesota；University of Minnesota Masonic Cancer Center；GT Biopharma, Inc. | 臨床1期 |
| CNTY-103 | CD133 | 自然殺傷細(xì)胞替代物；免疫細(xì)胞毒性；CD133調(diào)節(jié)劑 | CAR-NK | 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 | Century Therapeutics, Inc. | 臨床前 |
| COR-3 | CD133;GPVI | CD133調(diào)節(jié)劑；GPVI抑制劑 | 單克隆抗體 | Acute Coronary Syndrome 急性冠狀動脈綜合征；Vascular restenosis 血管再狹窄；Cardiovascular Diseases 心血管疾病 |
advanceCOR GmbH | 臨床前 |
| 293C3-SDIE | CD133 | CD133抑制劑 | 單克隆抗體；單鏈Fv片段抗體 | / | / | 藥物發(fā)現(xiàn) |
| rAAV vector prominin-1 gene therapy (Technische Universitat Dresden) | CD133 | CD133抑制劑 | 腺相關(guān)病毒基因治療 | / | / | 藥物發(fā)現(xiàn) |
表1：PROM1的臨床在研藥物
為鼎力協(xié)助各藥企針對PROM1在腫瘤臨床中的研究，CUSABIO推出PROM1活性蛋白產(chǎn)品（Code: CSB-MP018751HU(A4))，助力您在PROM1機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
Recombinant Human Prominin-1(PROM1)-VLPs (Active)
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The high specifity was validated by SDS-PAGE. CSB-MP018751HU(A4) is detected by Mouse anti-6*His monoclonal antibody.
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Immobilized PROM1 at 5 μg/mL can bind Anti-PROM1 recombinant antibody (CSB-RA018751MA1HU), the EC50 is 0.4322-0.7189 ng/mL.
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