Siglecs家族分子在肿瘤中的表达与意义①

蒋奎莹 齐莉莉 康富标 闫聪艺 王 玲

（河北医科大学第三医院骨与软组织肿瘤科，石家庄 050051）

Siglecs 家族分子可在人巨噬细胞、T 细胞、B 细胞、树突状细胞（dendritic cell，DC）、自然杀伤（natural killer，NK）细胞等多种免疫细胞中特异性表达，参与免疫细胞活化、增殖及凋亡等多个重要的生理过程［1］。Siglecs 可通过识别肿瘤细胞表面的单糖唾液酸（Sialic acid，Sia）介导细胞间或病原体与细胞间相互作用，在免疫应答中发挥重要的调控作用，但由于肿瘤生长和增殖过程中细胞表面抗原Sia 易发生糖基化，Siglecs 与其结合后可传递抑制信号并调控免疫应答，进而影响肿瘤免疫微环境形成，促进肿瘤细胞发生免疫逃逸。此外，Sia-Siglec 结合后还可参与抗原提呈细胞对抗原的捕获和提呈，影响抗原提呈细胞功能；同时肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）也促进肿瘤细胞异常分泌Sia，进而刺激浸润免疫细胞Siglecs表达上调。Siglecs可通过诱导M2型巨噬细胞极化、改变T细胞分化方向和抑制NK 细胞杀伤活性促进肿瘤免疫逃逸。因此，肿瘤中Sia-Siglec 轴失调有助于传递免疫抑制信号，促进肿瘤免疫负性微环境形成，协助肿瘤细胞免疫逃逸［2］。此外，部分Siglecs分子还可传递激活信号，促进抗肿瘤免疫应答，增强宿主抗肿瘤功能。近年越来越多靶向Siglecs 及其配体的治疗药物已被相继开发并进入临床试验，可能成为肿瘤免疫治疗的新方向，本文就此进行综述。

1 Siglecs的结构与分类

Siglecs 是一类Ⅰ型免疫球蛋白样跨膜蛋白，由1 个胞外结构域、跨膜结构域和1 个胞内结构域组成，胞内部分为含有赖氨酸的短尾，胞外结构域由1个与N端结合的Ig结构域和不定数量的C2型结构域组成［3］。

根据Siglecs 携带的基序可将其分为抑制性与激活性两种类型［4］。抑制性Siglecs分子包括Siglec-3、Siglec-5、Siglec-7、Siglec-9 和Siglec-10，其胞内区域携带ITIM（immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif）和ITIM 样基序，并通过招募酪氨酸磷酸酶（SH2 domain-containing protein tyrosine phosphatase，SHP）如SHP-1和SHP-2，使其去磷酸化，传导抑制性信号［5-6］。部分Siglecs 家族分子不含有ITIM 和ITIM样基序，在跨膜区域携带1个带正电荷的残基，可与携带ITAM（immunoreceptor tyrosine-based activation motif）的DAP12 相互作用产生激活胞内的信号，包括小鼠Siglec-H 及人类Siglec-4、Siglec-14、Siglec-15、Siglec-16［5，7］。

不同种类脊椎动物（如鱼类、两栖动物、鸟类、爬行动物和哺乳动物）体内均可检出Siglecs 分子表达，根据序列保守程度，Siglecs家族又可分为经典的保守型Siglecs 分子和CD33 相关Siglecs 分子。保守型Siglecs 分子在4 亿多年前就存在于古脊椎动物中，包括Siglec-1（CD169）、Siglec-2（CD22）、Siglec-4和Siglec-15，而CD33相关Siglecs分子由于基因中外显子丢失和基因转换等遗传突变，形成了哺乳动物物种间分子差异［8］。因此对人和小鼠CD33 相关Siglecs 分子使用不同编号系统，人类CD33 相关Siglecs 包括Siglec-3（CD33）、Siglec-5 至Siglec-12、Siglec-14 和Siglec-16。小鼠表达的CD33 相关Siglecs分子较少，包括Siglec-3、Siglec-E、Siglec-F、Siglec-G以及Siglec-H，其中Siglec-E与Siglec-9同源，Siglec-G与Siglec-10 同源，常用于代替其同源物研究其功能［5］。

2 Siglecs在肿瘤组织中的表达

肿瘤细胞与其所处的TME 是一个功能整体，相互影响，共同进化［9］。TME主要由肿瘤细胞、各种免疫细胞、肿瘤相关成纤维细胞以及附近的间质细胞及各种细胞因子、趋化因子构成［10］。其中，肿瘤浸润免疫细胞作为TME 的主要组成，参与抗肿瘤免疫应答，影响TME 免疫稳态，调控肿瘤生长、转移，促进肿瘤发展［11］。Siglecs家族中有很多分子表达于不同肿瘤细胞表面或TME 中的免疫细胞表面，参与TME 形成与调节［12］。Siglecs 在不同肿瘤免疫细胞类型显示出不同的表达模式，如Siglec-1 通常在单核/巨噬细胞表面表达，Siglec-9 主要表达于肿瘤相关中性粒细胞、单核细胞和NK细胞表面；Siglec-7和Siglec-9 的氨基酸序列相似性高达98%，并主要在NK 细胞表达；TME 中Siglec-10 主要在B 细胞、肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophages，TAMs）表达，Siglec-15也主要在TAMs表达［2］。

Siglecs家族成员在多种肿瘤中均具有异常表达现象，如Siglec-1 分子在恶性黑色素瘤、结直肠癌、子宫内膜癌、前列腺癌、乳腺癌等多种肿瘤的淋巴结巨噬细胞呈高表达［13-17］。Siglec-3 分子表达于急性髓系白血病（acute myelocytic leukemia，AML）细胞表面，而在正常造血干细胞不表达，因此Siglec-3 可作为AML 治疗的靶点［18］。在其他髓系细胞疾病如骨髓增生异常综合征的异常细胞表面、急性淋巴细胞白血病的B细胞和T细胞亚群中也可检出Siglec-3表达［19-20］。

研究发现，非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）、结直肠癌、黑色素瘤患者肿瘤浸润CD8+T 细胞表面均高表达Siglec-9 分子，Siglec-9 与其配体相互作用后可抑制CD8+T细胞的细胞毒性和细胞因子产生［21-22］。NSCLC 患者中，Siglec-9+T 细胞分泌细胞因子和趋化因子的能力显著降低，导致患者生存率下降，阻断Sia-Siglec-9 相互作用可增强肿瘤浸润淋巴细胞活性，成为NSCLC 的治疗靶点。此外，Siglec-9的基因多态性也与肺癌和结直肠癌发病风险呈正相关［21］。

Siglec-10、Siglec-15 等在乳腺癌、结直肠癌、膀胱癌等多种肿瘤中检测到表达，通过不同方式在TME 中发挥作用。Siglec-10 是一种抑制性受体，在卵巢癌和乳腺癌患者TME 中的TAMs 表达，且其配体CD24 在肿瘤细胞的表达也上调，通过与CD24 相互作用参与免疫调节，抑制免疫应答，促进肿瘤进展［23］。LI等［24］通过整合来自TCGA 的肿瘤样本和来自GTEx 数据库的正常样本鉴定了Siglec-15 mRNA表达特征，Siglec-15 mRNA 在多数癌症类型中表达均上调，如乳腺癌、胆管癌、食管癌、胰腺腺癌、皮肤黑色素瘤、胃腺癌、甲状腺癌、子宫内膜癌等。进一步研究发现，TAMs 相关Siglec-15 可通过产生转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）抑制CD8+T 细胞反应，促进免疫抑制性TME 形成，从而促进肿瘤免疫逃逸［25］。此外，最近研究显示Siglec-15 通过抑制DUSP1 介导的MAPK 途径抑制促进骨肉瘤（osteosarcoma，OS）细胞恶性进展，Siglec-15高表达与OS 肺转移有关，并可预测OS 患者不良预后，表明Siglec-15 可能是OS 治疗的新靶点［26］。总之，越来越多的证据表明Siglecs 在肿瘤组织中广泛存在，多数通过负向调节免疫应答促进形成免疫抑制微环境和肿瘤免疫逃逸。因此，鉴于不同Siglecs分子表达谱及作用机制不同，深入研究Siglecs 在不同细胞类型上表达的不同功能，阐明Siglecs 在各种肿瘤类型中的调节机制，将为更好地开发以Siglecs家族分子为靶点进行的肿瘤免疫治疗提供实验依据。

3 Siglecs家族分子在肿瘤中的作用

3.1 Siglecs非免疫调控作用

3.1.1 Siglecs诱导细胞凋亡 CD33相关Siglecs 的一个重要功能是通过抑制增殖或诱导凋亡调节细胞生长和生存，Siglec-3在99%AML中的髓系细胞和一些淋巴亚群（包括NK 细胞）上表达［5］。VITALE等［27］用抗Siglec-3 mAb 处理AML 细胞，发现细胞凋亡早期标志物Annexin V 表达增加，与DNA 结合使双螺旋断裂，诱导AML 细胞凋亡，因此，Siglec-3 可用作AML 的诊断标志物和治疗靶点。体外研究表明，Siglec-3 还能抑制IL-1β、TNF-α 和IL-8 等促炎细胞因子分泌，进而影响细胞增殖［28］。一些靶向Siglec-3 的抗体如gemtuzumab、ozogamicin 已被批准进入1 期临床试验并进行评估，但存在一定临床毒性，目前正着力减缓其毒性反应并致力于与其他形式的免疫治疗结合以增强其疗效［29］。

Siglec-10 在B 细胞激活中起重要免疫调节作用，Siglec-10 及其同源物Siglec-G 分别在人和小鼠B细胞表达［30］。YIN 等［31］研究发现Siglec-G 可抑制B1细胞增殖和钙信号转导，并抑制转录因子NFATc1和NF-κB 活性，与CD24 结合后，激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）相关通路，诱导B 细胞凋亡，发挥免疫抑制作用，Siglec-10 可通过此通路促进肿瘤细胞免疫逃逸。缺失Siglec-G 表达易引发B 细胞淋巴增生性疾病，如B细胞淋巴瘤/白血病［32］。Siglec-10/G是B细胞上重要的抑制性受体，Siglec-G 的抑制功能主要限于B1 细胞，影响肿瘤发展，可能成为治疗白血病的新一代药物。

3.1.2 Siglecs 促进肿瘤新生血管生成 Siglec-9 作为抑制性受体，在粒细胞、巨噬细胞、NK 细胞和T细胞表达。Siglec-9可与人类结肠癌、胰腺癌和乳腺癌等肿瘤细胞表面的MUC1 黏蛋白结合，分泌纤溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）等肿瘤相关因子，促进肿瘤侵袭、转移及新生血管生成［33-35］。此外，Siglec-9 与MUC1 相互作用还可募集细胞周期相关蛋白β-catenin 并与之相互作用，使Siglec-9+树突状细胞表面共刺激分子、抗原提呈分子和成熟表型发生标记丢失，导致其无法作为抗原提呈细胞发挥功能，从而导致肿瘤细胞免疫逃逸［36］。Siglec-9+NK细胞高表达趋化因子受体CXCR1和CX3CR1，使IL-8 趋化倾向更显著，而IL-8 对肿瘤增殖、侵袭及新生血管形成具有显著促进作用［37］。

3.2 Siglecs免疫调控作用

3.2.1 Siglecs 介导抗原提呈作用 Siglec-1 主要在巨噬细胞表面表达，在巨噬细胞抗原提呈中具有重要作用，表达Siglec-1 的巨噬细胞可将死亡的肿瘤细胞抗原交叉呈递给CD8+T 细胞，从而活化细胞毒性T细胞，促进抗肿瘤免疫应答［38］。阻断Siglec-1会抑制小鼠CD8+T 细胞活性，影响免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤清除。DING 等［39］研究显示，Siglec-G 缺陷小鼠通过增加树突状细胞表面MHCⅠ类肽复合物形成增强树突状细胞交叉呈递，从而增强细胞毒性T淋巴细胞反应，抑制黑色素瘤生长。但人Siglec-1+巨噬细胞能否交叉呈递抗原并激活T细胞应答尚不清楚。

3.2.2 Siglecs 抑制肿瘤相关T 细胞增殖活化 研究发现乳腺癌中Siglec-1+巨噬细胞与肿瘤浸润性CD8+T 细胞数量呈正相关，更好应答新辅助化疗［17］。提示Siglec-1+巨噬细胞可能是增强抗肿瘤免疫的理想靶点。

黑色素瘤中，HAAS 等［22］发现多数肿瘤浸润CD8+T 细胞表达Siglec-9，且Siglec-9 介导的信号通路优先与SHP-1 结合，抑制CD8+T 细胞TCR 信号通路和细胞毒性等。NSCLC患者中，Siglec-9在浸润性CD8+T 细胞上的表达与生存率降低相关，且其多态性与癌症发生风险有关，单价Fab 片段抗体可抑制Siglec-9与其配体相互作用，增强T细胞活性［21］。

Siglec-10 可抑制TCR 介导的T 细胞活化，研究表明，在T 细胞表面表达的Siglec-10 可抑制MHCⅠ类分子和T 细胞受体相关激酶ZAP-70 磷酸化，通过ITIM 基序抑制T 细胞信号，从而抑制T 细胞活化［40-41］。此外，Siglec-10 还可与CD24 或CD52 结合，抑制TCR 相关激酶抑制T 细胞激活，促进肿瘤细胞免疫逃逸［42］。

WANG 等［43］研究证明一些肿瘤细胞表面可异位高表达Siglec-15，发现在体外Siglec-15 可抑制CD8+T细胞增殖和激活，并在Siglec15缺陷小鼠体内实验中得到证实。小鼠黑色素瘤模型中，缺乏Siglec-15 的肿瘤细胞可促进T 细胞反应，减缓肿瘤生长，提高小鼠总生存率。此外，Siglec-15还可通过诱导TGF-β 促进调节性T 细胞分化，从而抑制T 细胞重塑免疫抑制TME［44］。人肺癌组织中，Siglec-15 和PD-L1 表达相互排斥。提示Siglec15 可能在TME 中发挥作用，有助于免疫抑制微环境形成［45］。因此，Siglec-15 可能是PD-1/PD-L1 通路外另一个免疫正常化的新靶点。对PD-1/PD-L1 抗体无反应的患者，靶向Siglec-15 可能是一种有效的替代疗法。目前，虽然结束了Siglec-15 单抗NC318 治疗NSCLC 和卵巢癌的1/2 期临床试验，但对头颈癌（HNSCC）及三阴性乳腺癌患者的临床试验则继续进行，招募表达Siglec-15 的患者并启动2 期临床试验，此外，还将进行Siglec15 抑制剂与其他免疫疗法联合治疗研究。

3.2.3 Siglecs 抑制NK 细胞的杀伤作用 HERNÁNDEZ-CASELLES 等［46］证 明Siglec-3 通 过Vav1 信号通路导致SHP-1 分子去磷酸化，特异性拮抗DAP10 偶联的特异性激活受体NKG2D 或2B4 介导的细胞毒性反应，在NK 细胞的细胞毒性和NKG2D/DAP10 通路中均起细胞内介质作用，进而抑制NK细胞杀伤作用。因此，Siglec-3 可作为NKG2D/DAP10 通路的抑制性受体，在针对肿瘤和感染细胞的持续免疫应答中发挥作用，保护自身细胞，并避免自身免疫。

Siglec-7 和Siglec-9 参与抑制NK 细胞在体外介导的杀伤肿瘤细胞能力，KAWASAKI 等［47］研究发现，NK 细胞的Siglec-7 分子可与肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）细胞表面表达的神经节苷脂DSGb5结合，导致NK 细胞对RCC 细胞的毒性降低。此外，Siglec-7 还与肿瘤细胞表达的神经节苷脂GD3 相互作用抑制NK 细胞的杀伤活性［48］。因此，Siglec-7 的信号传递是免疫检查点之一，可作为靶点增强NK细胞抗肿瘤活性［6，49］。部分NK 细胞也表达抑制性Siglec-9。JANDUS 等［37］发现黑色素瘤、白血病患者外周血NK 细胞Siglec-9 表达上调主要发生于CD56dimCD16+亚群，该亚群NK 细胞表现出更低的细胞毒性，同时肿瘤细胞Siglec-9配体表达增加，对NK细胞杀伤的敏感性降低，阻断Siglec-9信号后，NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用明显增强。目前已发现唾液酸酶治疗后，乳腺、脑、结肠、肝脏或淋巴组织Siglec-7高表达的肿瘤细胞对NK细胞杀伤的敏感性增强。唾液酸酶与靶向HER2抗体的体外融合增强了NK 细胞对HER2+肿瘤细胞的杀伤作用。阻断Siglec-7 和Siglec-9 配体可增强NK 细胞介导的杀伤作用［50］。目前正在开展该靶点的药物开发，尚处于早期研究阶段，但具有一定治疗潜力。

3.2.4 Siglecs 影 响TAMs 功能Siglec-1具有双重生物学作用，在肝细胞癌体外研究中，Siglec-1+巨噬细胞可明显增强CD8+T 细胞增殖、细胞毒性和细胞因子产生，并与更好的临床预后相关［51］。但在三阴性乳腺癌小鼠中，乳腺癌细胞可通过激活JAK2 信号促进Siglec-1+巨噬细胞PD-L1 表达，促进肿瘤免疫逃逸。清除Siglec-1+巨噬细胞后，乳腺肿瘤和肺转移结节微环境中CD8+T 细胞浸润增强，抑制原位肿瘤生长和肺转移［52］。因此，需进一步研究揭示Siglec-1+巨噬细胞在不同TME 中的复杂作用和机制及其参与调节的信号通路和关键细胞因子，以阐明巨噬细胞在不同肿瘤中的作用。

Siglec-9在癌症进展过程中具有双重功能，这取决于肿瘤生长的阶段及其微环境。小鼠体内实验证明，在肿瘤和新的转移灶形成过程中，缺乏Siglec-E可导致一过性短暂的免疫监视增强，然而，肿瘤形成后，Siglec-E 缺陷可使TAMs 更易向促肿瘤的M2型巨噬细胞分化，从而促进肿瘤生长，清除巨噬细胞后则逆转了这种作用，可能由于Siglec-E 配体可直接抑制促肿瘤的M2 巨噬细胞形成，并将其重新编码成抗肿瘤表型［53］。RODRIGUEZ 等［54］研究表明，胰腺导管腺癌患者α-2，3 唾液酸表达增加并分泌TME，通过上调CD206、PD-L1 和IL-10 和IL-6 等免疫抑制因子激活Siglec-9 受体驱动单核细胞极化和分化，产生免疫抑制的TAMs，从而促进肿瘤进展和转移。

Siglec-10 在卵巢癌和乳腺癌患者TAMs 上表达，可与肿瘤细胞表达的CD24 特异性结合。使用单克隆抗体阻断CD24 或Siglec-10 可增强巨噬细胞吞噬肿瘤细胞的能力，减缓肿瘤生长。当CD24 与Siglec-10 结合时，Siglec-10 招募并激活含有SH2 结构域的蛋白，尤其是SHP-1 和SHP-2，触发信号级联，使ITIM 区域磷酸化，从而阻断Toll 样受体介导的炎症反应，激活一系列细胞内信号通路，负调控细胞内信号转导，抑制巨噬细胞吞噬作用，促进肿瘤免疫逃逸［23］。CD24-Siglec-10 作为一种天然免疫检查点，是介导抗肿瘤免疫的关键，可更好地预测哪些患者可能对治疗产生反应，并为治疗提供依据，目前已研发出针对CD24-Siglec-10 的药物，并有望用于临床治疗。

人Siglec-15 在肿瘤细胞和/或肿瘤浸润巨噬细胞/髓系细胞中表达上调，而在正常组织的巨噬细胞中表达降低。Siglec-15 由M-CSF 诱导产生，能识别人类癌症中普遍表达的Sialyl-Tn（sTn）抗原。过表达sTn 合酶的肺癌细胞与过表达Siglec-15 的THP-1巨噬细胞样细胞共培养，M-CSF诱导M2型巨噬细胞表达Siglec-15，而在M1 型巨噬细胞则不上调，并通过DAP12-Syk 途径产生TGF-β，促进肿瘤转移［25］。除sTn 或相关抗原序列外，Siglec-15 与唾液酸化聚糖具有更高的亲和力，推测可能在Siglec-15 的信号功能中发挥重要作用［55］。

3.2.5 Siglecs 抑制肿瘤相关中性粒细胞杀伤作用 Siglec-9阳性中性粒细胞可促进肿瘤免疫逃逸。结直肠癌体外研究显示，Siglec-9 可诱导SHP-1 募集并抑制中性粒细胞对肿瘤细胞的杀伤，使用抗体阻断后抑制作用减弱［56］。小鼠体内实验中，Siglec-E缺陷小鼠中性粒细胞对肿瘤细胞的杀伤力增强，对自体肿瘤的免疫监视增强［53］。

4 小结

Siglecs 家族的作用目前仍在探索，除在肿瘤中促进免疫逃逸外，还在骨质疏松、感染性疾病、过敏反应中发挥作用，即Siglecs 与其配体相互作用可能有不同功能，取决于抑制或激活Siglecs 家族成员、其表达的免疫细胞亚群、肿瘤类型、物种以及TME中其他激活或抑制信号提供的背景。目前已逐步开展针对Siglecs 家族的肿瘤靶向免疫治疗，如一些特异性抗体和人工合成的糖链类似物，由于TME 中的因子可调节癌细胞中唾液酸聚糖表达以及免疫细胞亚群Siglecs 表达，因此，免疫治疗使用Siglecs阻断前需进一步研究Siglecs 在多种细胞类型表达的不同功能及其促进肿瘤免疫逃逸的机制，以减少肿瘤药物的不良反应；还可与其他方式联合治疗使其发挥协同作用，更高强度地杀死肿瘤细胞，更有效地治疗肿瘤。