新兴 SEMA4D 抑制剂崭露头角，克服免疫治疗耐药难题？

2022 年 4 月，美国癌症研究协会（AACR）年会公布了首. 个靶向 SEMA4D 的抗体-Pepinemab，在治疗复发性或转移性头颈癌患者的 1b/2 期临床数据（NCT04815720），结果表明 Pepinemab 具有良好的耐受性和安全性，为癌症患者的治疗提供了一个极具潜力的新方向  [1]。目前，该项目的 2 期临床扩展阶段正在招募患者，其研究的主要终点是客观缓解率（ORR），这些研究将有望支持 SEMA4D 靶点作为癌症患者一线治疗的巨大潜力。既往临床数据证明，Pepinemab 联合阿维鲁单抗（Bavencio），在晚期非小细胞肺癌患者治疗中，同样获得了良好的耐受和显著疗效。SEMA4D 作为新发现的重要免疫调节分子，大量数据证明 SEMA4D 参与到肿瘤调控过程中，且与耐药机制密切相关。那么，什么是 SEMA4D？SEMA4D 在肿瘤等疾病中的研究进展如何？今天，我们一起来了解一下。
 

1、什么是 SEMA4D？

2、SEMA4D 的受体有哪些？

3、SEMA4D 介导的信号通路是什么？

4、SEMA4D 与哪些疾病相关？

• SEMA4D 和自生免疫性疾病

• SEMA4D 和肾脏相关疾病

• SEMA4D 和骨相关疾病

• SEMA4D 和肿瘤相关疾病

5、SEMA4D 的研发药物及临床意义

1、什么是 SEMA4D？

SEMA4D（轴突导向蛋白 4D，又称为 CD100），是分子量为 150 kDa 的跨膜型同源二聚体蛋白，且为脑信号蛋白（Semaphorins）家族的重要成员之一  [2]。SEMA4D 分子结构主要包括：SEMA 结构域、富含半胱氨酸结构域（cysterine-rich domain，CRD）和免疫球蛋白结构域（immunolobulin，Ig）（图 1）[3]。SEMA 和 CRD 结构域为 Semaphorins 家族所共有的结构。SEMA 结构域不仅是 SEMA4D 蛋白进行信号转导的分子基础，且决定了反应的特异性。CRD 结构域与细胞膜间单独存在 Ig 样结构域，为 SEMA4D 所特有，可直接与细胞膜结合。SEMA4D 以二聚体形式存在于细胞表面，细胞活化时它可以裂解释放出具有生物活性的可溶性蛋白 SEMA4D（图 1） [3, 4]。
 

图 1. SEMA4D 蛋白结构示意图
 

SEMA4D 广泛表达于人体的多种组织和器官，在胚胎及成人组织中均有表达，其中包括非淋巴组织（心、脑和肾）和淋巴组织（脾、胸腺和淋巴结）[4, 5]。通过多种信号转导途径，SEMA4D 在神经系统的轴突向导、免疫系统 T、B 细胞的活化和免疫调节等方面发挥重要的生物学功能  [6]。近年来，大量研究发现 SEMA4D 在许多人体肿瘤组织中高表达，且对肿瘤血管新生以及肿瘤侵袭转移起重要作用  [7]。

2、SEMA4D 的受体有哪些？

目前，SEMA4D 主要有 3 个受体，分别是 Plexin-B1、Plexin-B2 和 CD72 [8]。Plexin-B1 属于跨膜蛋白 Plexins 家族的重要成员之一，最初从小鼠肾脏来源的细胞上发现  [9]。Plexin-B1 作为 SEMA4D 的高亲和力受体，是形成 SEMA4D 受体复合物的重要组成部分。

Plexin-B1 分子量为 300 kDa，由全长 2135 氨基酸的糖蛋白构成，包括 α 和 β 两个亚基  [9]。Plexin-B1 在多种组织中表达，如消化系统、甲状腺、前列腺等  [9]。SEMA4D 结合 Plexin-B1 后，可使 Met 酪氨酸激酶活化（图 2）。SEMA4D、Plexin-B1 和 Met 形成复合物，激活下游信号通路，参与血管形成、细胞侵袭以及细胞迁移等生物学活动  [10]。

除了高亲和力受体 Plexin-B1，SEMA4D 可与低亲和力受体 CD72 和 Plexin-B2 结合（图 2）。CD72 为分子量 45 kDa 的Ⅱ型跨膜蛋白，其属于 C 型凝集素超家族  [11]。CD72 主要表达于免疫细胞，如 B 细胞、APC 及肥大细胞等  [12]。在人肥大细胞中，CD72/SEMA4D 复合物，能抑制肥大细胞增殖、趋化因子和细胞因子的产生  [6, 13]。另外，Plexin-B2 也属于跨膜蛋白 Plexins 家族，其分子量为 240 kDa，存在于各种组织中  [14]。大量研究发现，SEMA4D 通过结合高亲和受体 Plexin-B1 参与免疫反应、神经生长、骨生长、血栓形成以及肿瘤血管新生等  [6]。
 

图 2. SEMA4D 与不同的受体结合

3、SEMA4D 介导的信号通路是什么？

目前的研究主要集中在 SEMA4D 结合高亲和受体 Plexin-B1 介导的信号通路。如图 3 所示，SEMA4D 结合 Plexin-B1 受体后，活化 ERBB2、Met 或者 RON 酪氨酸激酶途径，激酶活化后可诱导 ERBB2、Met 和 RON 下游的信号分子（比如 Gab1 和 Shc）的磷酸化  [16]。ERBB2、Met 或 RON 信号激活是 SEMA4D/Plexin-B1 介导细胞增殖、迁移和侵袭的条件  [17, 18]。在肿瘤细胞中，血管生成是恶性肿瘤侵袭转移的重要环节。SEMA4D 与 Plexin-B1 结合后促使一系列级联式反应发生，从而介导肿瘤血管生成，但其具体过程仍然存在争议。
 

图 3. SEMA4D 结合 Plexin-B1 激活下游通路

有研究认为 SEMA4D，借助受体 Plexin-B1，通过 Rho 信号转导途径促进血管生成（图 3） [16]。另外有研究认为，SEM4D 的促血管生成作用是通过 Met 激活，继而在酪氨酸磷酸化的过程中实现的  [19]。总而言之，SEMA4D 通过结合高亲和受体 Plexin-B1，可激活下游信号转导途径，引起细胞的增殖和迁移的变化，进而发挥其生物学功能。

4、SEMA4D 与哪些疾病相关？

4.1 SEMA4D 和自生免疫性疾病

SEMA4D 作为一种具有免疫特异性的分泌和膜结合蛋白，其在少突胶质细胞迁移、中枢神经系统炎症和神经系统变性中起重要作用。SEMA4D 或 SEMA4D/Plexin-B1 表达发生异常，可能造成中枢神经系统相关疾病，如神经炎症性脱髓鞘病  [4]、多发性硬化症等  [20]。
 

4.2 SEMA4D 和肾脏相关疾病

除了神经系统，SEMA4D 在肾小管中表达，调控肾脏免疫机制。采用实验性免疫复合物（IC）肾小球肾炎模型，发现高表达的 SEMA4D，能增强 T 细胞和 B 细胞的应答反应，引起肾小球损伤，导致肾小球肾炎。SEMA4D 的受体 Plexin-B1 在肾小管和肾小球中均有表达，研究发现，SEMA4D/Plexin-B1 复合物可能是引起肾脏巨噬细胞募集，诱导肾炎的重要机制  [21]。

4.3 SEMA4D 和骨相关疾病

众多研究显示，SEMA4D 表达于破骨细胞，其高亲和受体 Plexin-B1 在成骨细胞中表达  [22]。研究提示，破骨细胞上表达的 SEMA4D 结合成骨细胞上的 Plexin-B1，可上调 RhoA 蛋白表达，下调 IGF-1 蛋白表达，从而抑制骨形成。采用骨质疏松的动物模型中，SEMA4D 特异性抗体处理可防止骨丢失，改善骨质疏松  [22]。

4.4 SEMA4D 和肿瘤相关疾病

越来越多的研究表明，SEMA4D 在肿瘤细胞中高表达，包括头颈鳞状细胞癌  [23]、肺癌  [24]、胃癌  [25]、乳腺癌  [26]、骨肉瘤  [27]、卵巢癌  [28] 和宫颈癌  [29]。SEMA4D 作为重要的促血管生成因子，通过促进血管生成而发挥对肿瘤的促进作用。
 

研究发现，在头颈鳞状细胞癌中，SEMA4D/Plexin-B1 高表达，诱导内皮细胞的迁移，促进肿瘤新生血管生成介导癌细胞发生转移；敲低 SEMA4D 表达，能显著抑制癌细胞的生长或转移  [23]。另外，采用乳腺癌成瘤模型，发现肿瘤微环境中 SEMA4D 的下调，能抑制微血管形成能力和转移能力  [26]。
 

此外，在肺癌和胃癌中，有高水平的 SEMA4D 和 Plexin-B1，沉默 SEMA4D 表达，能显著地抑制肿瘤细胞增殖  [24, 25]。在卵巢癌及骨肉瘤中，高表达 SEMA4D 的患者，其无疾病进展生存期及总生存期缩短  [27, 28]。在宫颈癌中，下调 SEMA4D 表达能改善患者总生存时间  [29]。
 

SEMA4D 的研究还见于前列腺癌、结肠癌、B 细胞型非霍奇金淋巴瘤和嗜神经性恶性肿瘤等等  [30-32]。因此，进一步研究 SEMA4D 在各肿瘤中的表达和作用机制，将对肿瘤的发病机制、治疗和预防等具有重要的意义。

5、SEMA4D 的研发药物及临床前景

越来越多的证据表明，SEMA4D 在神经系统、免疫调节、血管生成、肿瘤侵袭转移等方面均起着重要作用。来自 Pharmsnap 的最. 新数据显示，靶向 SEMA4D 的在研临床药物，目前仅有美国 Vaccinex 公司的 Pepinemab（派比奈单抗），已处于临床 II 期。Pepinemab 是一种人源化单抗，可靶向并阻断 SEMA4D 的信号活动，克服免疫排斥和骨髓抑制的耐药机制，其适应症为头颈鳞状细胞癌，非小细胞肺癌、阿尔茨海默病、多发性硬化等。临床数据表明，在治疗头颈鳞状细胞癌和晚期非小细胞肺癌中，SEMA4D 抗体 Pepinemab 取得了重大进展，其耐受性良好，具有强大的抗肿瘤活性。
 

随着对 SEMA4D 的受体和信号转导研究的深入，大量数据证明 SEMA4D 是参与免疫相关疾病的重要分子。近年来，免疫治疗早治疗早受益的观点已经被临床普遍接受。但免疫治疗的耐药往往会限制患者的疗效。因此，耐药治疗方案已逐渐成为免疫治疗的重要研究方向。另外，有研究提示，在临床前动物模型中，SEMA4D 抗体与免疫检查点抑制剂（包括抗 CTLA-4、抗 LAG3、抗 PD-L1、抗 TGFβ）联合用药时，可增强 T 细胞的浸润和活化，并导致持久的肿瘤消退  [33-35]。
 

SEMA4D 作为一个新兴的免疫调节分子，SEMA4D 高表达提示肿瘤细胞恶性程度较高，而之前的研究也表示 SEMA4D 表达强弱预示着血管生成能力的强弱，因此 SEMA4D 有望作为抗肿瘤治疗的靶标。目前国内外仅 Pepinemab 在研临床药物，具有较大的开发潜力。我们期待在不久的未来，研究者们能够研发出针对 SEMA4D 为靶点的药物。
 

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参考文献：

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