肿瘤免疫新兴靶点之：CD73
作者 l Timbersaw
编辑 l 细胞房间
前言
以PD-1/PD-L1、CTLA-4单抗为代表的第一代免疫检查点抑制剂已逐渐成为肿瘤免疫（Immuno-oncology，IO）治疗的基石。而寻找安全有效的，并能与PD-1/PD-L1产生协同效应的新一代肿瘤免疫靶点，是现阶段学术界和工业界关注的焦点，也由此涌现出如LAG3，TIGIT，TIM3，CD47，OX40，4-1BB等一系列免疫抑制性或激动性靶点。
对于实体瘤治疗而言，要克服耐药提高疗效，很重要的一个方面就是解除肿瘤微环境（Tumor micro-environment，TME）对免疫效应细胞的抑制作用。TME是非常复杂的系统，由多种细胞、胞间质、酶、细胞因子、代谢产物等构成，有显著的低氧、低pH以及高压的特点，与正常组织差异巨大。其间很重要的一个免疫抑制机制由CD73-腺苷（Adenosine）代谢信号通路介导。腺苷可以通过腺苷受体（A2AR）抑制T细胞的免疫杀伤作用，使肿瘤实现免疫逃逸，而CD73则是催化腺苷产生的关键酶。
本文将重点介绍CD73-腺苷信号通路对抗肿瘤免疫反应的调节作用，CD73抗体药物的临床前和临床研究进展，以及未来的开发方向。
CD73简介
CD73是NT5E基因编码的胞外-5'-核苷酸酶，蛋白分子量70KD，由葡糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定在细胞表面形成同源二聚体，但同时也可被切割并游离于循环系统。CD73上游的CD39可以催化ATP产生腺苷单磷酸（AMP），所产生的AMP被CD73转化为腺苷，而腺苷会结合下游的腺苷受体（A2AR）（图1）。有研究显示，A2AR通过激活蛋白激酶A（PKA）和Csk激酶，抑制LCK、MAPK、PKC等一系列与免疫激活相关的信号通路，从而发挥免疫抑制作用。
图1. CD39-CD73-腺苷示意图
CD73在肿瘤微环境的癌细胞、DC细胞、Treg（调节型T细胞）、NK细胞、MDSC（髓系起源的抑制细胞）、TAM（肿瘤相关巨噬细胞）等多种细胞表面均有表达。CD73的表达受到低氧诱导因子-1（HIF-1）、TGF-β、EGFR、AKT、β-catenin等分子的调控，尤以行使转录因子功能的HIF-1最为关键。如上文介绍，低氧（Hypoxia）是肿瘤微环境的一个重要特征，低氧诱导HIF-1上调，进而导致CD73在肿瘤微环境广泛表达。放化疗杀伤肿瘤细胞所造成的低氧或ATP富集会促进CD39-CD73-腺苷信号的级联反应，有利于各种促癌类细胞的增殖和功能，而不利于抑癌类细胞。CD73与肿瘤微环境的相关性可参考图2。
图2. CD73与免疫抑制性肿瘤微环境[1]
CD73与临床肿瘤预后
对临床肿瘤样本的分析显示，CD73高表达是一种潜在的生物标志物，与多种类型肿瘤的不良预后密切相关，包括乳腺癌、肺癌、卵巢癌、肾癌、胃癌、头颈癌等（表1）。
表1.
CD73与多种类型肿瘤不良预后相关[2]
另外，PD-1/PD-L1单抗、放化疗等治疗方案可能引起肿瘤微环境CD73表达升高，继而通过腺苷信号抑制免疫反应，使治疗大打折扣，也就是我们常说的获得性耐药（Acquired resistance）。因此，靶向CD73的治疗策略有潜力作为单药或联合疗法应用于临床。
靶向CD73的临床前研究
临床前动物模型研究显示，免疫细胞和非免疫细胞表达的CD73均可以促进肿瘤的免疫逃逸，发展和转移，其中Treg细胞相关的CD73-腺苷信号对CTL（细胞毒性T细胞）和NK细胞功能的抑制最为明显[3]。在动物模型中使用靶向CD73的抗体或基因敲除CD73可以有效阻断肿瘤生长和转移，有趣的是，这些研究也发现了CD73独立于其腺苷酸催化活性的其他功能，如介导细胞黏连和迁移[3, 4]。上述结果可能预示，有细胞内吞（Internalization）活性的CD73抗体有潜力同时阻断其催化活性和非催化功能，“一箭双雕”。
除了细胞内吞活性外，是否保留Fc段也可能影响抗体药物的功效。临床前研究显示，CD73的Fc段结合Fc受体而引起的免疫效应对控制肿瘤转移起到重要作用[5]。但值得注意的是，目前临床在研的CD73单抗如MEDI9447（AZ/Medimmune）和BMS-986179（BMS）去除了Fc段（下文介绍），笔者猜测这可能是为了降低潜在的副作用，扩大治疗窗口。
除了抗体外，也有公司在开发CD73小分子抑制剂。Arcus Biosciences的CD73抑制剂AB680开发了静脉和口服两种剂型，在啮齿类动物模型中体现了良好的选择性、安全性和有效性，目前接近IND申报。GSK已为其开发的氢氯噻嗪衍生物申请了CD73抑制剂专利。如果能进一步证明细胞内的CD73也有重要的促癌活性，则小分子CD73抑制剂是有一定竞争优势的。
靶向CD73的临床研究
由于靶点机理明确，且临床前研究结果显著，目前全球已有十多家企业在开发CD73抗体药物，其中BMS，AZ/MedImmune，Novartis/Surface Oncology，Corvus四家的项目已进入临床早期阶段，详细信息见表2。
表2.临床在研CD73抗体单药或组合疗法[1]
通过表2不难发现，CD73针对实体瘤治疗的研究重点在于其与PD-(L)1单抗和/或A2AR抑制剂联用的疗效和安全性。CD73与PD-(L)1的协同效应已在临床前研究中获得证明[6]，现在需要在临床试验中进一步确证。而A2AR作为CD73下游结合腺苷并启动免疫抑制反应的关键受体，与CD73单抗的临床联用效果也值得期待。
2018年AACR年会上，研究人员公布了BMS-986179的I期临床初步结果。数据显示，截止2017年12月19日，共有59名患者接受了BMS-986179单药或与Nivolumab（O药）联用的治疗，7名患者获得部分缓解（Partialresponse，PR），另有10名病情稳定（Stable disease，SD），联合疗法的安全性与Nivolumab单药一致[7]。
展望
CD73是一个新兴的肿瘤免疫靶点，与肿瘤的发生发展、转移、不良预后密切相关。临床前研究也充分证明CD73可以促进肿瘤的免疫逃逸，靶向CD73的药物（尤其是抗体药）可以遏制肿瘤发展转移，并能与PD-(L)1单抗和/或A2AR抑制剂联用产生协同效应，早期验证性临床试验正在进行中。
从肿瘤微环境的特点和获得性耐药的机理而言，CD73还有潜力与更多的治疗策略联用，如放化疗、CTLA-4单抗，过继细胞治疗等，当然这些都需要临床试验的验证。
要点
CD73是一种表达于免疫细胞、癌细胞表面的核苷酸酶，能够分解AMP生成腺苷
CD73-腺苷信号可以促进肿瘤微环境的免疫抑制效应，并与多种实体瘤的不良预后密切相关
CD73抗体在临床前模型显示积极疗效，已有多个项目进入早期临床研究
CD73抗体有潜力与PD-1/PD-L1单抗、放化疗、过继细胞疗法等联合使用
参考文献
1. Allard D, Chrobak P, Allard B, et al. Targeting the CD73-adenosine axis in immuno-oncology[J]. Immunology letters, 2018.
2. Leone R D, Emens L A. Targeting adenosine for cancer immunotherapy[J]. Journal for immunotherapy of cancer, 2018, 6(1): 57.
3. Wang L, Fan J, Thompson L F, et al. CD73 has distinct roles in nonhematopoietic and hematopoietic cells to promote tumor growth in mice[J]. The Journal of clinical investigation, 2011, 121(6): 2371-2382.
4. Stagg J, Divisekera U, McLaughlin N, et al. Anti-CD73 antibody therapy inhibits breast tumor growth and metastasis[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010, 107(4): 1547-1552.
5. Young A, Ngiow S F, Barkauskas D S, et al. Co-inhibition of CD73 and A2AR adenosine signaling improves anti-tumor immune responses[J]. Cancer Cell, 2016, 30(3): 391-403.
6. Allard B, Pommey S, Smyth M J, et al. Targeting CD73 enhances the antitumor activity of anti-PD-1 and anti-CTLA-4 mAbs[J]. Clinical Cancer Research, 2013.
7. Siu L L, Burris H, Le D T, et al. Abstract CT180: Preliminary phase 1 profile of BMS-986179, an anti-CD73 antibody, in combination with nivolumab in patients with advanced solid tumors[J]. 2018.
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