近日，滋养层糖蛋白TPBG引起多家药企的广泛兴趣。来自ClinicalTrials临床的数据显示，针对TPBG靶点已有10多种药物在研。其中，靶向TPBG的癌胚抗原瘤苗（Trovax）进展最快，已先后完成了多种不同肿瘤临床二期和三期试验。多款ADC药物的临床数据也陆续披露，例如，Asana BioSciences公司scFv-Fc抗体偶联药物（ASN004）可选择性地结合到表达TPBG的癌细胞上并被其内化，临床前研究显示，ASN004在多种肿瘤异种移植小鼠模型中能够诱导肿瘤消退。Byondis BV公司的靶向TPBG抗体（SYD1875），其相关报道揭示，SYD1875不仅能够实现靶向杀伤，也能够诱导旁观者效应介导的抗肿瘤活性。事实上，大量研究已揭示TPBG是一种双重功能的癌胚抗原，既对胚胎生长发育不可或缺，又对肿瘤发生发展有促进作用，使其成为肿瘤免疫治疗机会靶点！

1. TPBG的结构

2. TPBG的表达及功能

3. TPBG的肿瘤调节机制

• 3.1 TPBG和上皮细胞-间质转化（EMT）
• 3.2 TPBG和CXCR4/CXCL12生物轴
• 3.3 TPBG和Wnt信号转导

4. TPBG在肿瘤中的作用

5. TPBG的临床在研药物

 

1. TPBG的结构

滋养层糖蛋白TPBG（Trophoblast glycoprotein，又称5T4或WAIF1）是发现于胚胎滋养层细胞的糖蛋白。TPBG基因位于人6号染色体的p臂（6p14-15），属一种N端高度糖基化跨膜糖蛋白，TPBG蛋白的分子量约为72kDa，含420个氨基酸，其中细胞外部分由310个氨基酸组成，跨膜区含20个氨基酸，细胞质内由44个氨基酸组成，含PDZ结构，可重构细胞骨架，改变细胞膜的完整性。细胞外氨基酸部分有7个N糖基化位点，其结构具有多样性，能够防止蛋白质水解。TPBG糖蛋白还有7个富亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat，LRR），参与蛋白质之间的相互作用 （图1） ^[1]。人类和小鼠的TPBG序列相比较，两个物种之间是高度保守的，跨膜区域和胞质部分的氨基酸一致性水平达到81%。大量的证据显示TPBG与不同的生理、病理过程密切相关，如细胞间连接、细胞形态及运动、细胞黏附能力、细胞膜的完整性等等 ^[2]。

图1. TPBG的结构 ^[6]

 

2. TPBG的表达及功能

TPBG在胚胎发育时期，相对广泛表达，在整个怀孕过程中TPBG强烈表达在胎盘滋养层细胞中，而正常组织仅在某些特殊的上皮中存在，如基底层复层鳞状上皮、腺体和导管上皮，以及视网膜次级神经元和嗅球。TPBG不仅仅在胚胎细胞发育、着床与植入等过程中起到重要作用，而且可以在胚胎期引导细胞分化和胚胎器官生成 ^{[3, 4]}。

在肿瘤相关的研究中，学者们发现正常人滋养层细胞和恶性肿瘤细胞有着共同的生理或病理过程，包括侵入局部组织和逃避免疫监视。陆续的研究表明，TPBG在多种实体肿瘤组织中有较高表达，而正常的成熟组织中却很少存在，被认为是一种肿瘤相关性抗原，成为抗癌药的重要设计靶点。也就是说，TPBG不仅对胚胎生长发育至关重要，而且可能促进肿瘤细胞，拥有与滋养层细胞相似的局部浸润和逃避免疫监视的能力 ^[4]。

 

3. TPBG的肿瘤调节机制

目前，关于TPBG的研究在肿瘤发生发展过程中的信号通路以及分子机制尚未明确，现有的研究表明，TPBG可能通过这三个机制发挥作用：1）上皮-间质转化（EMT）；2）CXCL12/CXCR4生物轴的调节；3）Wnt信号转导 ^[5]。

3.1 TPBG和上皮细胞-间质转化（EMT）

上皮细胞-间充质转化（EMT），是上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。已有许多证据表明，EMT在肿瘤发生浸润和转移中扮演着重要角色。而EMT最重要特征之一是E-cadherin的表达下调，其可促进癌细胞的迁移。E-cadherin通过与胞质内的β-catenin结合形成E-cadherin/β-catenin复合体，此复合体与肌动蛋白细胞骨架结合，保证细胞的黏附和极性形成 ^{[5, 6]}。

通过对鼠胚胎干细胞表面的TPBG抗原研究揭示，敲除TPBG的鼠胚胎干细胞，表现出明显的活动力下降、迁移能力减弱；增强小鼠上皮细胞TPBG cDNA表达，可诱导E-cadherin转化为N钙粘蛋白（N-cadherin），E-cadherin抑制因子Snail和Slug蛋白上调，从而造成E-cadherin蛋白减少，同时还发现细胞胶原酶活性增加（如基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9）。也就是说，TPBG可诱导E-cadherin下调，导致细胞骨架肌动蛋白的重组，及细胞黏附的减弱，造成细胞形态的改变及细胞迁移的增强。因此，TPBG是调节细胞发生EMT的关键分子之一，影响肿瘤的发生发展 ^{[5, 6]}。

3.2 TPBG和CXCR4/CXCL12生物轴

TPBG与CXCR4/CXCL12生物轴的关系，是在发现抗mTPBG抗体能抑制CXCL12对分化的鼠胚胎干细胞的趋化作用后，而备受关注的。CCXL12是一种由基质细胞产生的趋化因子，其受体为CXCR4，二者结合形成了著名的CXCR4/CXCL12轴，有启动细胞信号传导并启动细胞趋化作用的能力，与肿瘤的发生、侵袭、转移密切相关 （点击查看关于细胞因子专题报道）。

研究人员发现，在敲除TPBG的小鼠体内的鼠胚胎干细胞（ES细胞）和胚胎成纤维细胞（MEF细胞）中，仅CXCR4表达，细胞趋化性丢失。用编码TPBG蛋白的腺病毒转染小鼠的ES细胞和MEF细胞，可恢复CXCR4和TPBG的膜共定位表达，以及CXCL12的趋化性，证实TPBG能激活CXCR4的细胞表面定位和趋化性 ^{[5, 7]}。

此外，在TPBG表达缺失时，CXCL12与CXCR4结合受阻，游离的CXCL12又可与CXCR7结合，激活Ras-Raf-MAPK和P13K-Akt两条转导通路，促进肿瘤的生长增殖。因此，TPBG通过CXCR4/CXCL12轴，促进肿瘤细胞的趋化转移，或再进一步选择性表达CXCR7，通过CXCR7/CXCL12轴促进肿瘤细胞的增殖 ^{[4, 5, 7]}。

图2. TPBG相关的信号通路 ^[4]

3.3 TPBG和Wnt信号转导

TPBG有调节Wnt信号转导功能的能力，但TPBG对Wnt信号体系的调节是双面的：一方面TPBG阻断经典Wnt/β-catenin信号通路；另一方面TPBG又通过激活非经典Wnt信号通路，不需β-catenin通路的激活。Wnt信号通路在正常成熟的细胞中处于关闭状态，但在肿瘤细胞中信号活性增高，目前已在人多种肿瘤中发现Wnt信号通路的激活 ^{[5, 9]}。

研究发现，在乳腺癌、胃癌、黑色素瘤中，TPBG可通过DKK1蛋白使Wnt辅助受体LRP5/6产生变构，从而抑制Frizzled-LRP5/6的生成，阻止LRP5/6的信号放大，阻断经典的Wnt信号，从而阻碍细胞正常的发育和分化。另一方面，TPBG又通过DKKl蛋白激活非经典Wnt信号通路，通过激活JNK基因，促进细胞骨架重组，增强细胞运动能力，导致癌细胞扩散，使患者临床存活能力下降 ^{[5, 9]}。

 

4. TPBG在肿瘤中的作用

TPBG作为一种细胞表面癌胚抗原，现有研究揭示，TPBG在人体多种肿瘤中存在选择性高表达，如在结肠癌、胃癌、肾癌、宫颈癌、卵巢癌等等。TPBG既在基底细胞中有保留性地出现，又在肿瘤细胞中高调表达；既能促进上皮细胞间质化分化，又能加快肿瘤细胞浸润转移。因此，TPBG与肿瘤的关系引起广泛的关注。

在结直肠癌和胃癌中，研究显示TPBG表达与肿瘤转移高度相关，且发现在肿瘤的早期阶段TPBG阳性多出现于基底层细胞。此外，对72例结肠癌病人的TPBG抗原表型与患者的预后进行分析，有56%的肿瘤细胞TPBG表达阳性。TPBG表达阳性的肿瘤患者五年生存率为22%，而TPBG表达阴性的病人五年生存率增加到75% ^[9]。来自英国Oxford BioMedica公司开发的一款靶向TPBG的癌症基因疫苗（药名MVA-5T4或Trovax）首次应用于转移性结直肠癌（mCRC）的临床实验表明，MVA-5T4耐受性良好，没有严重的不良反应 ^[10]。

在前列腺癌中，免疫组化分析发现TPBG在正常前列腺组织中极少表达，在良性前列腺增生组织中有散在低水平表达，且多位于局部的基底细胞，而在前列腺癌细胞中表达明显增加，TPBG阳性细胞大多数在前列腺癌腺管上皮。Trovax也在前列腺癌患者中进行了临床研究，主要对比单独用Trovax或Trovax联合粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）的临床效果，其未出现严重的毒性反应，相比连用GM-CSF组，TroVax组患者的疾病进展期延长 ^[11]。

在肾癌中，对72例肾透明细胞癌的TPBG和CXCR4共表达统计分析，TPBG与肾透明细胞病理分级和临床分期都呈正相关，免疫荧光同步显示了TPBG与CXCR4的共表达定位。MVA-5T4也在治疗转移性肾癌中进行了不同的临床试验，结果表明MVA-5T4接种后诱导的5T4/TPBG抗体反应与癌症患者的预后情况相关，癌症患者5T4/TPBG特定抗体水平要明显高高于健康人 ^{[12, 13]}。

在卵巢癌和转移癌中，TPBG可以做为一个预后评估指标。在卵巢原位癌和转移癌的样本中，免疫组化分析表明，TPBG高表达是卵巢癌预后不良的指标。对72例卵巢癌进行分析，71%的卵巢癌免疫组化阳性，TPBG的表达和疾病分期间关系密切，低分化卵巢癌患者，如TPBG阳性，则预后较差 ^{[14, 15]}。

在前体B细胞急性淋巴细胞白血病（ALL）的研究表明，2/3的急性B淋巴细胞系有TPBG的表达，这可能反映了前体B淋巴细胞白血病干细胞群或侵入性状态。高表达TPBG的细胞显著增加了CXCL12的趋化性能，猜测TPBG或可稳定趋化因子受体CXCR4在细胞膜上的表达。因此，TPBG对CXCL12/CXCR4轴产生的生物学功能有着重要影响，很可能是共同影响肿瘤发生的关键蛋白 ^[16]。

 

5. TPBG的临床在研药物

目前，多家国内外药企正在开展以TPBG为靶点的药物临床试验，包括英百瑞（杭州）生物医药有限公司、思道医药科技（苏州）有限公司、美国Aptevo Therapeutics, Inc.、美国Inhibrx, Inc.、荷兰Byondis BV等等。针对TPBG在研临床药物已高达10多款，主要用于癌症治疗，如乳腺癌、肾细胞癌、膀胱癌、非小细胞肺癌等等，涉及多种免疫疗法包括单克隆抗体、双特异性抗体、三特异性抗体、ADC、肿瘤疫苗 （表1）。如前所述，多家药企的数据已揭示，TPBG药物与临床获益密切相关，展现TPBG抗体或疫苗在癌症治疗中有重要的价值。因此，滋养层细胞糖蛋白TPBG有望成为下个抗肿瘤免疫治疗的潜力靶标！

药物	别名	靶点	作用机制	药物类型	在研适应症	在研机构	最高研发状态（全球）
OXB-301	Modified vaccinia Ankara 5T4；MVA-5T4；MVA-h 5T4；OBA 1 cancer vaccine；SAR-109659；rV-5T4-VAC；TroVax；MVA 5T4；Recombinant modified vaccinia Ankara 5T4 vaccine；5T4 cancer vaccine	5T4	T淋巴细胞刺激剂；5T4调节剂	治疗性疫苗	肾细胞癌	Oxford Biomedica Plc；Wales Cancer Research Centre；University of Cardiff；University College London	临床3期
GEN-1044	GEN 1044；DuoBody-CD3x5T4	5T4；CD3	CD3调节剂；5T4调节剂	双特异性抗体	膀胱癌；食管癌；肿瘤转移；非小细胞肺癌；前列腺癌；三阴性乳腺癌；子宫癌；肿瘤；实体瘤	Genmab A/S	临床2期
Naptumomab estafenatox	TTS-CD3；Anyara；TTS CD3；ABR-217620	5T4	T淋巴细胞刺激剂；5T4调节剂	融合蛋白；抗体偶联毒素	非小细胞肺癌；实体瘤	NeoTX Therapeutics Ltd.	临床2期
ALG.APV-527	ATOR-1016；ADC-1016	5T4；4-1BB	4-1BB激动剂；5T4调节剂	双特异性抗体	实体瘤；肿瘤	Aptevo Therapeutics, Inc.；Alligator Bioscience AB	临床1期
ASN-004	ASN-004；Dolaflexin® ADC - Asana BioSciences；Fleximer® - ADC - Endo Pharmaceuticals/Mersana Therapeutics	5T4	5T4调节剂	ADC；单克隆抗体	实体瘤；乳腺癌；结直肠癌；转移性乳腺癌；肿瘤；非小细胞肺癌；卵巢癌	Asana BioSciences LLC	临床1期
CBA-1535	CBA-1535；Tb535H	5T4；CD3	CD3抑制剂；5T4调节剂	三特异性抗体	肿瘤	Chiome Bioscience, Inc.	临床1期
IBR854	Conjugated Antibody Redirecting ready-to-use allogeneic NK cells；CAR-raNK	5T4	自然杀伤细胞替代物；5T4调节剂	CAR-NK	实体瘤	英百瑞（杭州）生物医药有限公司	临床1期
SYD-1875	Anti-5T4 antibody drug conjugate；SYD 1875	5T4	5T4调节剂	ADC；单克隆抗体	实体瘤；肿瘤	Synthon BV；Byondis BV	临床1期
Anti-TPBG antibody-drug conjugate(XDCExplorer)	anti-TPBG antibody-drug conjugate(XDCExplorer)	5T4	5T4调节剂	ADC；单克隆抗体	肿瘤	凯惠科技发展（上海）有限公司	临床前
DF-7001	DF7001	5T4；CD16a	5T4调节剂；CD16a拮抗剂	三特异性抗体	炎症；肿瘤	Dragonfly Therapeutics, Inc.；Gilead Sciences, Inc.	临床前
DM004	-	5T4；MerTK	5T4调节剂；MerTK抑制剂	ADC；单克隆抗体	实体瘤	思道医药科技（苏州）有限公司	临床前
INBRX-130	INBRX-130	5T4；CD3	CD3抑制剂；5T4调节剂	双特异性抗体	肿瘤	Inhibrx, Inc.	临床前

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表1：TPBG临床研究进展

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High Purity Validated by SDS-PAGE

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 TPBG at 2 μg/mL can bind Anti-TPBG recombinant antibody (CSB-RA024093MA1HU), the EC₅₀ is 1.230-1.519 ng/mL.

● Recombinant Macaca fascicularis Trophoblast glycoprotein(TPBG),partial (Active)

High Purity Validated by SDS-PAGE

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 TPBG at 2 μg/mL can bind Anti-TPBG recombinant antibody (CSB-RA024093MA1HU), the EC₅₀ is 1.230-1.519 ng/mL.

 

参考文献：

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[3] Stern, Peter L., and Richard Harrop. "5T4 oncofoetal antigen: an attractive target for immune intervention in cancer. "Cancer Immunology, Immunotherapy 66.4 (2017): 415-426.

[4] Spencer, Helen L., et al. "Role of TPBG (trophoblast glycoprotein) antigen in human pericyte migratory and angiogenic activity. "Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 39.6 (2019): 1113-1124.

[5] Harrop, Richard, Eric O'Neill, and Peter L. Stern. "Cancer stem cell mobilization and therapeutic targeting of the 5T4 oncofetal antigen. " Therapeutic advances in vaccines and immunotherapy 7 (2019): 2515135518821623.

[6] Castro, Fernanda V., et al. "5T4 oncofetal antigen is expressed in high risk of relapse childhood pre-B acute lymphoblastic leukemia and is associated with a more invasive and chemotactic phenotype." Leukemia 26.7 (2012): 1487-1498.

[7] Stern, Peter L., et al. "Understanding and exploiting 5T4 oncofoetal glycoprotein expression. "Seminars in Cancer Biology. vol. 29. Academic Press, 2014.

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[9] Scurr, Martin, et al. "Escalating Regulation of 5T4-Specific IFN-γ+ CD4+ T Cells Distinguishes Colorectal Cancer Patients from Healthy Controls and Provides a Target for In Vivo TherapyAnti-5T4 T-cell Responses in Advanced Cancer." Cancer immunology research 1.6 (2013): 416-425.

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[16] Castro, Fernanda V., et al. "5T4 oncofetal antigen is expressed in high risk of relapse childhood pre-B acute lymphoblastic leukemia and is associated with a more invasive and chemotactic phenotype." Leukemia 26.7 (2012): 1487-1498.

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