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    盤狀結構域受體DDR1:一種新型RTKs成員,腫瘤治療潛力靶標!

    瀏覽次數:118      日期:2022-08-01 11:24:33

    新近發現,DDR1是受體酪氨酸激酶(RTKs)中的一員。受體酪氨酸激酶(Receptor Tyrosine Kinases,RTKs)在控制細胞增殖和分化的信號轉導通路中扮演重要的角色,并參與腫瘤的發生與發展。近年來,越來越多關于盤狀結構域受體(DDR)的研究引起關注,尤其是DDR1,大量研究揭示,DDR1在細胞分化、增殖、黏附、遷移中起重要作用,同時也具有促進細胞惡性轉化及腫瘤侵襲、轉移的作用。國際頂級期刊Nature早前報道,DDR1的表達,有助于在腫瘤周圍建立物理屏障,從而防止T細胞浸潤到腫瘤中,阻礙殺傷腫瘤細胞的作用。那么,抑制DDR1,將可阻斷DDR1對免疫細胞的抑制作用。因此,DDR1作為一種新型RTKs蛋白,成為具有潛力的癌癥治療靶點之一。

    1、DDR的發現

    在1993年,Johnson等人在研究乳腺癌細胞中的酪氨酸磷酸化時,發現盤狀結構域受體(Discoidin domain receptor,DDR),被認為是跨膜受體酪氨酸激酶(RTKs)超家族的成員?,F已鑒定出了2種類型DDR,即DDR1和DDR2 [1]。DDR由胞內激酶區、跨膜區和胞外區3部分組成。與RTKs家族的其他成員不同的是,DDR在胞外結構域中存在盤狀結構discoidin region(DR),所以被稱為盤狀結構域受體型蛋白酪氨酸激酶。DDR作為一種新型的RTKs,在研究者探索酪氨酸激酶蛋白的表達與人惡性腫瘤中的關系時被發現的,盤狀結構域受體可能是腫瘤發生發展的重要因素。陸續研究表明,DDR與腫瘤細胞的侵襲和轉移有關,能促進細胞惡性增殖。另有研究表明DDR與纖維化、神經系統變性有關。對DDR的深入研究,或為臨床上預防腫瘤等疾病的發生發展提供依據(圖1[2]。

    DDR與腫瘤等疾病聯系密切

    圖1. DDR與腫瘤等疾病聯系密切 [2]

    2、什么是DDR1?

    DDR1(Discoidin domain receptor 1)作為DDRs成員之一,屬于一種新型的受體型酪氨酸激酶(RTKs)。DDR1基因位于人6號染色體的p臂(6p21.3)。DDR1由與配體相互作用的細胞外結構域、跨膜區和通過激酶結構域傳遞信號的細胞質內結構組成(2[3]。DDR1有5種亞型,即5個剪接變異體,DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e,由外顯子的選擇性剪接或缺失產生。目前,被證實有生物學功能的亞型為DDR1a和DDR1b。研究表明,不少蛋白能與活化后的DDR1結合,非肌肉肌球蛋白重鏈IIA(Non-myscle myosin heavy chain IIA, NMHC-IIA),黏著斑激酶(Focal adhesion kinase,FAK),STAT3,Lyn等。但某些蛋白與DDR1的結合不需要DDR1的磷酸化,如多巴胺和cAMP調節的磷蛋白、腎腦表達蛋白、Notch1、E-鈣黏蛋白(Cadherin-1,CADH1[4-8]。

    DDR1主要表達于上皮細胞,平滑肌細胞、成纖維細胞、少突膠質細胞和巨噬細胞,且DDR1與腎臟、肝臟、肺組織的纖維化病變有關。此外,DDR1酪氨酸激酶在多種腫瘤中均有表達,如肺癌、乳腺癌、腦瘤、卵巢癌、食管癌、頭頸部腫瘤、肝癌、睪丸癌等,其高表達與腫瘤預后不良密切相關。鑒于DDR1功能的改變和腫瘤的發展之間的聯系,使得DDR1成為癌癥治療的新靶點 [9-10]。目前,已有多款靶向DDR1在研臨床藥物,主要用于癌癥治療。

    DDR1的結構

    圖2. DDR1的結構 [3]

    3、DDR1的配體

    典型的RTK的配體是可溶的生長因子,DDRs酪氨酸激酶的配體是胞外基質的關鍵成分——膠原蛋白。DDR1可與I、II、III、IV型膠原結合,對X型膠原,則親和力較低。DDRs酪氨酸激酶能識別膠原蛋白上的特定的氨基酸序列GVMGFO。膠原蛋白與盤狀結構域受體結合后,最終導致酪氨酸激酶的緩慢而持續的激活(圖3[3]。

    大多數受體酪氨酸激酶的活化是快速激活和快速失活,酪氨酸殘基的磷酸化激活發生在配體結合的幾秒鐘內,隨后是由去磷酸化或者受體/配體內化降解所導致的活性的快速下調。但是,DDR1活化的方式與大多數受體酪氨酸激酶不一樣。DDR1的活化形式是緩慢激活和緩慢失活,具有較長的磷酸化狀態。有研究表明,在暴露膠原配體刺激下,DDR1于30分鐘左右才能被磷酸化,并至少可持續16小時 [11]。無論如何,異常的酪氨酸激酶的活化與腫瘤的發生、發展相關。也就是說,DDR1主要通過膠原蛋白激活,參與癌細胞的增殖、遷移、侵襲和基質重塑。

    DDR1結合膠原蛋白

    圖3. DDR1結合膠原蛋白 [3]

    4、DDR1的調節機制

    目前,關于DDR1的研究,DDR1主要是通過這三個機制發揮作用:1)經典的collagen-DDR1信號通路,依賴于DDR1激酶活性,直接下游分子為Shc,Nck2,Shp-2等;2)依賴collagen的刺激,但是不依賴DDR1激酶活性,也稱為非經典的DDR1信號通路;3)不依賴collagen的刺激,也不依賴DDR1激酶活性,而發揮作用。

    DDR1在大多數情況下是依賴它的激酶活性發揮作用的,有文獻發現,激活的DDR1招募PSD4與ARF6結合,從而激活ARF6及其下游MAPK信號通路,進而促進肝癌細胞的肺轉移 [11]。另有研究提示,激活的DDR1通過Ras和Raf引起MAPK信號通路的激活,從而促進p19 ARF的表達,繼而誘導P53的表達 [12]。脂肪組織中,基質血管成分(SVF)中的DDR1促進了IL-6的分泌,IL-6對于SVF促腫瘤細胞的侵襲非常重要,說明腫瘤外的DDR1也可以促進腫瘤的進展 [13]。如上所說,DDR1可通過一種非經典的通路發揮促癌作用,如,在乳腺癌細胞中,TM4SF1充當膜銜接蛋白的功能,招募syntenin 2與DDR1相互作用,從而激活PKC,繼而激活JAK2及其下游STAT3,非經典通路誘導了SOX-2NANOG的表達,維持了癌干細胞的特性 [14-15]。因此,DDR1可充當促腫瘤生存因子的作用,說明DDR1是一種潛在的腫瘤治療靶點(圖4[3]。

    DDR1相關的信號通路

    圖4. DDR1相關的信號通路 [3]

    5、DDR1在腫瘤中的作用

    5.1 DDR1與腫瘤的增殖、生長

    DDR1在非惡性和惡性腫瘤細胞中均可促進細胞的增殖與生長,非惡性細胞,如在原代人支氣管上皮細胞、T細胞等;腫瘤細胞,如人膠質瘤細胞、結腸癌細胞、肝癌細胞等等。DDR1在某些非惡性腫瘤細胞中起著抑制增殖與生長的作用,如原代鼠系膜細胞,但是尚未有文獻報道DDR1能抑制惡性腫瘤細胞的增殖與生長。研究表明,在人乳腺癌和結腸癌中,DDR1主要是通過激活Ras/Raf/ERK和PI3K/Akt通路,從而上調抗凋亡蛋白Bcl-xL和使得細胞在基因毒性應激狀態下存活下來 [5, 16-17]。

    5.2 DDR1與腫瘤的侵襲、轉移

    在腫瘤中,盤狀結構域受體酪氨酸激酶通過破壞正常的細胞-基質中的信號傳遞,從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。研究表明,盤狀結構域受體酪氨酸激酶能促進多種人類腫瘤的侵襲,如乳腺癌、肺癌、睪丸癌等 [9-10]。在人胰腺癌細胞AsPC-1中,DDR1表達質粒轉染AsPC-1,AsPC-1細胞DDR1蛋白表達量顯著升高;Transwell試驗結果顯示,AsPC-1/DDR1遷移力上調,侵襲力上調。過表達DDR1后,AsPC-1細胞中MMP2和MMP9表達水平顯著升高。由此說明,DDR1可通過改變MMP2MMP9的表達水平,促進胰腺癌細胞的遷移及侵襲 [18]。

    5.3 DDR1與腫瘤的EMT

    上皮細胞-間充質細胞轉化(EMT)在胚胎發育、慢性炎性反應、組織重建、癌癥轉移和多種纖維化疾病中發揮重要作用。通過EMT,上皮細胞失去細胞極性,失去與基質膜的連接等上皮表型,獲得較高的遷移、侵襲、抗凋亡和降解細胞外基質的能力等間質表型 [19-20]。有研究表明,DDR1通過促進EMT增加非小細胞肺癌細胞的侵襲和遷移能力。進一步的研究揭示,DDR1的過表能促進胃癌細胞的上皮間質轉化,與Snail信號通路激活有關 [21]。Snail參與的信號途徑,與上皮間質轉化有著密不可分的關系。Snail可通過抑制E-cadherin誘導的上皮間質轉化,加速腫瘤的淋巴結及遠處轉移 [22];也有研究表明,Snail/HDAC1/HDAC2復合體通過抑制E-cadherin促進胰腺癌的EMT,從而促進腫瘤的轉移能力 [23]。DDR1在腫瘤的EMT進程中所發揮的作用,仍需進一步探索 。

    5.4 DDR1與腫瘤微環境TME

    有研究指出,在腫瘤發展過程中,DDR1可以使細胞外基質(ECM)變為高度有序的狀態,阻礙免疫細胞浸潤及其殺傷腫瘤細胞的作用。進一步分析發現,在TNBC小鼠模型中敲除DDR1,可以促進腫瘤內T細胞的浸潤,并能抑制腫瘤的生長。因此,敲除DDR1基因或通過抑制DDR1,有可能阻斷腫瘤的抗免疫監控的能力,讓免疫細胞成功進入腫瘤殺傷腫瘤細胞 [24]。DDR1可能是阻止免疫細胞靠近腫瘤的關鍵蛋白。因此,DDR1有望成為腫瘤免疫治療的新靶標。

    6、DDR1的臨床應用前景

    目前,多家國內外藥企已開展以DDR1為靶點的藥物臨床試驗,用于腫瘤等疾病治療,包括北京諾誠健華醫藥科技、韓國Avixgen, Inc.、美國KeifeRx LL等等。一般而言,酪氨酸激酶抑制劑主要是針對酪氨酸激酶活性和功能而設計,包括破壞細胞內的激酶活性的化學小分子和旨在干擾胞外結構域功能的單克隆抗體?,F在臨床研究所用的DDR1拮抗劑,主要是小分子化藥,用于癌癥、神經系統變性病、阿爾茨海默病等疾病的治療(表1)。

    有臨床前研究提示,DDR1抑制劑在肝癌、乳腺癌、結腸直腸癌、胃癌、食管癌和NSCLC患者來源的腫瘤移植小鼠模型中,表現出廣泛且很強的抗腫瘤活性。隨著對盤狀結構域受體酪氨酸激酶的深入研究,DDR1作為一種新型的RTKs成員,有潛力成為開發新型抗腫瘤藥物的重要靶標之一,值得持續關注。

    藥物 作用機制 在研適應癥 最高研發狀態 在研機構 藥物類型
    ICP-033 DDR1拮抗劑
    、受體蛋白酪氨酸激酶抑制劑、VEGFR1拮抗劑
    實體瘤;
    前列腺癌;
    卵巢癌;
    腎細胞癌;
    結直腸癌;
    肝癌
    臨床1期 北京諾誠健華醫藥科技有限公司 小分子化藥
    AVI-4015 DDR1拮抗劑 干眼綜合征 臨床1期 Avixgen, Inc. 化學藥
    Gutinib 2 DDR1拮抗劑 神經系統變性病 臨床前 KeifeRx LLC 小分子化藥
    PRTH 101 DDR1拮抗劑 腫瘤 臨床前 Parthenon Therapeutics, Inc. 未知
    Discoidin Domain Receptor Inhibitors(Redx Pharma) DDR1拮抗劑 纖維化 臨床前 萊德克斯制藥公共有限公司 小分子化藥
    Gutinib 1 DDR1拮抗劑 神經系統變性病 臨床前 KeifeRx LLC 小分子化藥
    BK-40143 DDR1拮抗劑、
    DDR2抑制劑
    阿爾茨海默病 臨床前 Georgetown University Law Center 小分子化藥

    表1:DDR1臨床研究進展

    為鼎力協助各藥企針對DDR1在腫瘤、神經系統變性病等疾病在臨床中的研究,CUSABIO推出DDR1活性蛋白產品(Code: CSB-MP006595HU,助力您在DDR1機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。

    Recombinant Human Epithelial discoidin domain-containing receptor 1(DDR1),partial (Active)

    High Purity Validated by Western Blot (WB)

    The purity was greater than 95% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

    Excellent Bioactivity Validated by Functional ELISA

    Immobilized Human DDR1 at 2 μg/ml can bind Anti-DDR1 recombinant antibody (CSB-RA006595MA1HU), the EC50 is 2.824-3.810 ng/mL.

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