ULBP1蛋白：NKG2D配體潛力成員，多種血液和實體腫瘤CAR-T治療靶點！
日期：2023-04-28 09:20:13
近日，一篇發(fā)表在血液瘤《The Lancet Haematology》知名雜志的研究報道，多劑CYAD-01治療反復(fù)發(fā)作/難治性急性髓性白血?。ˋML）、骨髓增生異常綜合征（MDS）或多發(fā)性骨髓瘤（MM）患者，顯示出一定程度的療效和安全性 [1]。CYAD-01是一種基于NKG2D受體的CAR-T細胞治療，NKG2D受體可以識別表達在大多數(shù)實體瘤和血癌細胞表面的8種不同的配體（MICA、MICB；ULBP1-ULBP6），導(dǎo)致它可以同時靶向多種不同的癌癥。
NKG2D配體（NKG2D Ligands，NKG2DL）在廣泛的血液惡性腫瘤中過表達。據(jù)CYAD-01的I期臨床數(shù)據(jù)顯示，通過CAR T細胞療法靶向NKG2D配體可提高對這些腫瘤的治療效果。ULBP1，作為NKG2D配體成員之一，在多種血液和實體腫瘤中高表達，使用NKG2D CAR-T靶向方法，有望增強對高表達ULBP1的腫瘤細胞的抗腫瘤活性。今天，我們一起探究ULBP1作為NKG2D配體潛力成員，在癌癥治療中的新機遇！
1. 什么是NKG2D Ligands家族蛋白？
NKG2D ligands（NKG2DLs）家族蛋白即NKG2D所識別的配體，主要包括六種巨細胞病毒UL16結(jié)合蛋白1-6（ULBP1、ULBP2、ULBP3、ULBP4、ULBP5、ULBP6）和MHC I鏈相關(guān)分子A和B（MICA、MICB）[2]。正常情況下，NKG2DLs在健康細胞表面表達相對較低。當(dāng)細胞發(fā)生應(yīng)激，例如在感染或惡性轉(zhuǎn)化，NK細胞就能通過NKG2D-NKG2DLs形式結(jié)合并殺傷應(yīng)激細胞（圖1）[3]。
大量研究已證實，NKG2D/NKG2DL軸參與NK細胞的抗腫瘤作用。因而，NKG2DLs成為腫瘤免疫治療的分子潛力靶點。事實上，鑒于NKG2D配體在腫瘤組織表達的特異性，目前已開發(fā)出基于靶向NKG2D配體的CAR-T療法，該CAR-T在臨床前和臨床試驗中被應(yīng)用于腫瘤的治療，展現(xiàn)出了優(yōu)越的抗腫瘤效果和良好的安全性 [4]。
圖1. NKG2DL在腫瘤中高表達 [3]
2. 什么是ULBP1？
UL16結(jié)合蛋白-1（UL16-binding protein 1，ULBP1）是NKG2D ligand家族蛋白的成員之一，亦稱NKG2DL，屬于MHC-I類相關(guān)分子的新家族。ULBP1編碼基因位于6q24.2-6q25.3。ULBPs都具有相似的結(jié)構(gòu)特征，包括一個信號肽序列、一個α1域、一個α2域和一個細胞膜錨定區(qū)域 （圖2） [5]。ULBP1-4不含跨膜結(jié)構(gòu)域，只能通過GPI與細胞膜相連。各ULBPs分子與受體NKG2D的親和力不同。ULBP1蛋白可以通過結(jié)合NKG2D激活NK細胞、CD8+ T細胞和γδT細胞，從而參與免疫監(jiān)視和免疫清除的過程。已有研究證實，NKG2D和ULBP1配體在多種腫瘤中相互作用，在免疫細胞靶向并殺傷細胞中起重要作用 [6]。
圖2. 人和鼠NKG2D ligands的結(jié)構(gòu) [5]
3. ULBP1在NKG2D/NKG2DL系統(tǒng)中的作用機制
大量研究已揭示，NKG2D/NKG2DL系統(tǒng)在腫瘤免疫治療中扮演重要作用。該系統(tǒng)可誘導(dǎo)癌細胞表達NKG2DL，使得這些細胞易受NK細胞殺傷，充分說明NKG2D/NKG2DL系統(tǒng)在腫瘤免疫排斥和監(jiān)測中的作用，使該系統(tǒng)成為免疫治療的重要靶點（點擊查看“NKG2D，一個極具潛力的CAR-T和CAR-NK靶點”相關(guān)報道文章）。然而，NKG2DL誘導(dǎo)所涉及的機制在很大程度上是未知的。
為了解誘導(dǎo)癌細胞表達NKG2DL的機制，一項研究首次報道了ULBP1基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)功能特征。研究表明，Sp3和Sp1在ULBP1啟動子活性和蛋白質(zhì)表達中發(fā)揮著重要作用。這些轉(zhuǎn)錄因子在體外和體內(nèi)都能與位于ULBP1基因最小啟動子的CRE(1)位點結(jié)合，證明了ULBP1的表達嚴格依賴于Sp1/Sp3的活性 [7]。
此外，在HeLa和HEK293細胞中，突變或刪除Sp1/Sp3結(jié)合位點會幾乎完全抑制ULBP1啟動子的活性，進而影響對癌細胞或感染細胞的免疫反應(yīng)。研究結(jié)果還表明，ULBP1的表達可能受AP-2α的調(diào)節(jié)，AP-2α下調(diào)HeLa細胞中ULBP1的表達（圖3） [7]。
另有研究發(fā)現(xiàn)，丙型肝炎病毒蛋白NS3/4A抑制了ULBP1啟動子的活性，并且這一抑制作用隨著NS3/4A表達量的增加而增加 [8]。此外，IL15可通過激活NK細胞ULBP1/NKG2D信號，抑制食管癌細胞的遷移和侵襲 [9-10]。
圖3. ULBP1轉(zhuǎn)錄調(diào)控模型 [7]
4. ULBP1在腫瘤中的作用
NKG2DL的表達在特定腫瘤或感染細胞中存在顯著差異，也就是說，不同的刺激或病理狀態(tài)可能引起不同NKG2DL的表達。陸續(xù)研究表明，ULBP1在多種類型的腫瘤細胞，包括白血病、淋巴瘤、黑色素瘤、乳腺癌、肺癌和胃癌等表達上調(diào) [11-13]。ULBP1與NK細胞和T細胞上的NKG2D的相互作用可以激活它們對腫瘤細胞的細胞毒性活動。
在原發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞中，存在MICA和ULBP1、ULBP2、ULBP3表達，但極少表達MICB [14-15]。在原發(fā)性白血病和惡性黑色素瘤中，主要表達ULBP分子。在卵巢癌細胞中，MICA、ULBP1、ULBP3低水平表達，而ULBP2表達水平較高 [16-17]。
在卵巢癌和頭頸部鱗癌中，ULBP1表達水平與患者生存率呈正相關(guān) [18-20]；而在結(jié)直腸癌和胰腺癌中，ULBP1表達水平與患者生存率呈負相關(guān) [21-22]。進一步研究提示，p53可以明顯上調(diào)人NKG2D配體ULBP1、ULBP2在腫瘤細胞表面的表達，進而增強NK細胞的殺傷作用 [23]。
在白血病或淋巴瘤中，存在非常廣泛的ULBP1表達水平。研究人員發(fā)現(xiàn)，淋巴瘤細胞表達高水平的ULBP1時更容易被γδ T細胞攻擊。在不同的淋巴瘤患者中，ULBP1的表達水平存在很大差異，提示ULBP1可作為生物標(biāo)志物，預(yù)測哪些患者會對γδ T細胞免疫療法產(chǎn)生良好的反應(yīng) [24]。
5. ULBP1的臨床在研藥物
目前，一些針對ULBP1的臨床在研藥物已經(jīng)進入到臨床試驗階段 （表1）。例如，美國Celyad公司開發(fā)的靶向ULBP1的CAR-T藥物（CYAD-01，又名CAR-T NKG2D）已處于臨床2期。早期臨床數(shù)據(jù)已顯示，CYAD-01在針對復(fù)發(fā)難治性AML的臨床試驗中，出現(xiàn)第一個CR（完全緩解）的患者，其結(jié)果令人振奮。此外，抗ULBP1單抗也處于早期開發(fā)階段，預(yù)計未來幾年將進入臨床試驗。這些基于NKG2D/NKG2DL系統(tǒng)的靶向藥物的成功研發(fā)和應(yīng)用，將為血液腫瘤治療提供新的方向和希望！
| 藥物名稱 | 靶點 | 作用機制 | 藥物類型 | 在研適應(yīng)癥 | 在研機構(gòu) | 全球最高研發(fā)狀態(tài) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CYAD-01 | ULBP1 | ULBP1調(diào)節(jié)劑 | CAR-T | 骨髓增生性疾病； 急性髓性白血??； 多發(fā)性骨髓瘤； 骨髓增生異常綜合征； 結(jié)直腸癌； 結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移； 結(jié)腸癌 |
Dartmouth College；Ono Pharmaceutical Co., Ltd.；Celyad Oncology SA | 臨床2期 |
| Anti-NKG2DL gamma delta CAR-T cell therapy | ULBP1 | T淋巴細胞替代物；基因轉(zhuǎn)移；ULBP1抑制劑 | CAR-T | 結(jié)直腸癌；鼻咽癌；腫瘤；前列腺癌；肉瘤；胃癌 | CytoMed Therapeutics Ltd. | 臨床1期 |
| KYK-2.0 IgG1 (NCI) | ULBP1 | ULBP1抑制劑 | ULBP1抑制劑 | / | / | 藥物發(fā)現(xiàn) |
表1. ULBP1臨床研究進展
為鼎力協(xié)助各藥企針對ULBP1在血液及實體瘤臨床中的研究，CUSABIO推出ULBP1活性蛋白產(chǎn)品（CSB-MP887177HU；CSB-MP887177HUj1-B)，助力您在ULBP1機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
ULBP1 蛋白：
● Recombinant Human UL16-binding protein 1(ULBP1) (Active) (CSB-MP887177HU)
● RRecombinant Human UL16-binding protein 1(ULBP1),Biotinylated (Active) (CSB-MP887177HUj1-B)
參考文獻：
[1] Sallman, David A., et al. "CYAD-01, an autologous NKG2D-based CAR T-cell therapy, in relapsed or refractory a cute myeloid leukaemia and myelodysplastic syndromes or multiple myeloma (THINK): haematological cohorts of the dose escalation segment of a phase 1 trial." The Lancet Haematology 10.3 (2023): e191-e202.
[2] Lanier, Lewis L. "NKG2D receptor and its ligands in host defense." cancer immunology research 3.6 (2015): 575-582.
[3] Jones, Amber B., et al. "Regulation of NKG2D stress ligands and its relevance in cancer progression." Cancers 14.9 (2022): 2339.
[4] Baumeister, Susanne H., et al. "Phase I Trial of Autologous CAR T Cells Targeting NKG2D Ligands in Patients with AML/MDS and Multiple MyelomaPhase I Trial of NKG2D-CAR T cells in AML/Myeloma." Cancer immunology research 7.1 (2019): 100-112.
[5] Wu, J., & Wang, X. (2011). NKG2D-Based Cancer Immunotherapy. inTech. doi: 10.5772/23523
[6] Cho, Hanbyoul, et al. "MICA/B and ULBP1 NKG2D ligands are independent predictors of good prognosis in cervical cancer." BMC cancer 14 (2014): 1-11.
[7] López-Soto, Alejandro, et al. "Transcriptional regulation of ULBP1, a human ligand of the NKG2D receptor." Journal of Biological Chemistry 281.41 ( 2006): 30419-30430.
[8] Ma, H. F., et al. "The construction of reporter plasmid of ULBP1 and preliminary studying on the influence of NS3/4A on transcription of ULBP1." Xi bao yu fen zi Mian yi xue za zhi= Chinese Journal of Cellular and Molecular Immunology 25.6 (2009): 483-485.
[9] Dong Liang, et al. "IL-15 inhibits migration and invasion of esophageal cancer cells by activating NK cell ULBP1/NKG2D signaling in co-culture system." Chinese Journal of Immunology 39.03: 466.
[10] Hu, Baoguang, et al. "Epithelial-mesenchymal transition may be involved in the immune evasion of circulating gastric tumor cells via downregulation of ULBP1." Cancer Medicine 9.8 (2020): 2686-2697.
[11] Qi, Feng, et al. "Tumor mutation burden-associated LINC00638/miR-4732-3p/ULBP1 axis promotes immune escape via PD-L1 in hepatocellular carcinoma." Frontiers in Oncology 11 (2021): 729340.
[12] Textor, Sonja, et al. "Human NK Cells Are Alerted to Induction of p53 in Cancer Cells by Upregulation of the NKG2D Ligands ULBP1 and ULBP2ULBP1 and ULBP2 Are Direct p53 Target Genes." Cancer research 71.18 (2011): 5998-6009.
[13] Nanbakhsh, Arash, et al. "c-Myc regulates expression of NKG2D ligands ULBP1/2/3 in AML and modulates their susceptibility to NK-mediated lysis." Blood , The Journal of the American Society of Hematology 123.23 (2014): 3585-3595.
[14] Jung, Tae-Young, et al. "Immunological characterization of glioblastoma cells for immunotherapy." Anticancer research 33.6 (2013): 2525-2533.
[15] Choi, Haeyoun, et al. "Human allogenic γδ T cells kill patient-derived glioblastoma cells expressing high levels of DNAM-1 ligands. "OncoImmunology 11.1 (2022): 2138152.
[16] Sutherland, Claire L., et al. "ULBPs, human ligands of the NKG2D receptor, stimulate tumor immunity with enhancement by IL-15." Blood 108.4 (2006): 1313 -1319.
[17] Morgado, Sara, et al. "NK cell recognition and killing of melanoma cells is controlled by multiple activating receptor-ligand interactions." Journal of innate immunity 3.4 (2011): 365-373.
[18] Cho, Hanbyoul, et al. "MICA/B and ULBP1 NKG2D ligands are independent predictors of good prognosis in cervical cancer." BMC cancer 14 (2014): 1-11.
[19] Carlsten, Mattias, et al. "DNAX accessory molecule-1 mediated recognition of freshly isolated ovarian carcinoma by resting natural killer cells." Cancer research 67.3 (2007): 1317-1325.
[20] Saito, Hiroki, et al. "A combined lymphokine-activated killer (LAK) cell immunotherapy and adenovirus-p53 gene therapy for head and neck squamous cell carcinoma." Anticancer research 34.7 (2014): 3365-3370.
[21] Kim, So-Jung, et al. "COX-2- and endoplasmic reticulum stress-independent induction of ULBP-1 and enhancement of sensitivity to NK cell-mediated cytotoxicity by celecoxib in colon cancer cells." Experimental Cell Research 330.2 (2015): 451-459.
[22] Chen, Jiong, et al. "Expression and prognostic significance of unique ULBPs in pancreatic cancer." OncoTargets and therapy (2016): 5271-5279.
[23] Textor, Sonja, et al. "Human NK Cells Are Alerted to Induction of p53 in Cancer Cells by Upregulation of the NKG2D Ligands ULBP1 and ULBP2ULBP1 and ULBP2 Are Direct p53 Target Genes." Cancer research 71.18 (2011): 5998-6009.
[24] Lanca, Telma, et al. "The MHC class Ib protein ULBP1 is a nonredundant determinant of leukemia/lymphoma susceptibility to γδ T-cell cytotoxicity." Blood, The Journal of the American Society of Hematology 115.12 (2010): 2407-2411.
