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            Your Good Partner in Biology Research

            Claudins家族靶點:CLDN4接踵而至,展示聯合用藥潛力!

            瀏覽次數:148      日期:2022-09-26 09:54:20

            近期,Nature旗下Cell Death & Disease雜志,一篇標題為“TGF-β induces GBM mesenchymal transition through upregulation of CLDN4 and nuclear translocation to activate TNF-α/NF-κB signal pathway”文章首次發現,CLDN4在膠質母細胞瘤(GBM)組織和細胞中上調,研究提示,CLDN4通過調節TNF-α誘導的NF-κB活性,誘導GBM細胞的間質轉化,增強GBM細胞的遷移能力。進一步的實驗數據表明,穩定敲低CLDN4,可抑制異種移植小鼠膠質瘤的生長和侵襲,且聯合ITD-1治療,對小鼠腫瘤的抑制效果更好 [1]。CLDN4作為Claudins家族的重要分子,在各種類型腫瘤中廣泛出現高表達或表達缺失。陸續有研究表明,CLDN4可作為治療腫瘤的特定靶點。令人鼓舞的是,已有多篇文獻報道將抗CLDN4抗體聯合治療,可增強抗腫瘤作用。因此,繼CLDN18.2、CLDN9、CLDN6等靶點后,CLDN4接踵而至,有望成為Claudins家族腫瘤靶向治療的有效靶點,且在聯合用藥方面展示出潛力。


            1. 什么是CLDN4?

            緊密連接蛋白4(Claudin 4/CLDN4)屬于Claudins家族的一員,也是緊密連接(Tight Junctions,TJ)的重要連接蛋白之一。Claudins蛋白均由4個跨膜結構域構成,N端和C端均位于細胞內部,C-末端上存在結合域,可與胞質內層的蛋白結合(如:ZO-1),在信號轉導中發揮重要的作用。細胞膜外有2個長度不等的環(ECL1和ECL2),它們可以和臨近其他同類型的環相接觸,構成細胞間的緊密連接(圖1[2]。細胞外環是維持緊密連接功能和上皮屏障完整性所必需的。緊密連接是位于上皮細胞和內皮細胞頂端的細胞間黏附結構。Claudins作為緊密連接的重要組成部分,可調節上皮細胞通透性及維持細胞極性等方面發揮作用。當Claudins蛋白發生變化時,將影響細胞間的通透性,可引起疾病的發生 [2, 3]。越來越多研究揭示CLDN4在癌癥中發揮著調控作用,或可作為潛力腫瘤治療靶標 [4-6]。事實上,大量證據已表明Claudins成員在腫瘤免疫治療中扮演重要的角色,且在臨床中具有極大的成藥性。針對Claudins家族火熱研究靶點,可點擊以往Claudins蛋白相關文章(CLDN6;CLDN9;CLDN18.2)。

            CLDN4的結構

            圖1. CLDN4的結構 [2]


            2. CLDN4的作用機制

            相關文獻指出,Claudins參與腫瘤的機制途徑可能為:1)Claudins異常表達引起緊密連接紊亂和滲漏,促進腫瘤細胞的轉移和侵襲;2)細胞極性的降低增加腫瘤的營養和生長因子供應,使腫瘤細胞的增殖加快;3)細胞間黏附的減少,會增加轉移風險并促進腫瘤的發展 [7-9]。如今,CLDN4作為常見的腫瘤異常表達基因,對其研究仍處于初步階段,其在腫瘤中的信號調節機制有待深入了解。

            在膠質瘤中,研究發現CLDN4/TNFα/NF-κB信號軸,在膠質瘤的生物學進展中起關鍵作用,揭示CLDN4誘導膠質瘤EMT是通過調節TNF-α介導的NF-κB信號通路(圖2[1]。在卵巢癌中,CLDN4的過表達,可通過PI3K/Akt和EMT轉錄因子Twist1信號通路,誘導卵巢癌細胞EMT [10, 11]。在胰腺癌中,轉化生長因子β(TGF-β)可以負性調解CLDN4表達,且高表達CLDN4可抑制胰腺癌細胞的侵襲 [12]。在乳腺癌中,CLDN4通過PAK4-CEBPB-CLDN4軸,促進腫瘤細胞遷移和侵襲 [13]。

            另外,在人喉癌Hep-2細胞中,CLDN4低表達,并初步證實CLDN4通過JAK2/STAT3信號通路,可抑制細胞增殖 [14]。另有研究認為,在喉癌Hep-2細胞中,DNA甲基化可下調CLDN4基因,其與MeCP2募集HDAC1有關,進一步發現,CLDN4上調可抑制Hep-2細胞增殖,并增加細胞間緊密連接數目 [15]。

            CLDN4誘導膠質瘤細胞EMT途徑

            圖2. CLDN4誘導膠質瘤細胞EMT途徑 [1]


            3. CLDN4在腫瘤中的作用

            很多學者研究發現,CLDN4在多種腫瘤中存在異常表達現象。尤其在消化道腫瘤,包括食管腫瘤、胃癌、結腸癌、肝癌、胰腺癌、喉鱗狀細胞癌等等;以及在生殖系統腫瘤,如卵巢癌、宮頸癌,均有研究顯示CLDN4在這些腫瘤組織中的異常高表達或低表達。因此,CLDN4作為常見的腫瘤異常表達基因,將有著非常重要的潛在應用價值。

            3.1 CLDN4與消化道腫瘤

            在胰腺癌中,有研究表明,羅格列酮(Rosiglitazone)可通過抑制MEK-ERK信號通路,增加CLDN4的表達,從而抑制胰腺癌細胞的侵襲,認為CLDN4是胰腺癌細胞侵襲和轉移表型的潛在抑制劑 [17]。然而,使用cDNA微陣列分析胰腺導管內乳頭狀黏液性腫瘤,顯示CLDN4基因上調,提示CLDN4可能參與到早期胰腺癌的形成 [18]。在胃癌中,CLDN4異常高表達,采用CLDN4 siRNA 轉染SGC7901胃癌細胞,發現細胞的侵襲能力顯著下降,進一步研究發現,敲低CLDN4可增強PI3K和Akt的磷酸化,促進胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲,以及降低胃癌細胞對化療的敏感性 [19, 20]。

            在肝癌中,鋅指蛋白703(ZNF703)能夠與CLDN4啟動子結合,激活CLDN4的表達,誘導EMT從而促進腫瘤轉移和索拉非尼耐藥 [21]。在喉鱗狀細胞癌中,CLDN4表達下調,研究證實喉癌組織中CLDN4的表達與MECP-2的表達相關,進一步的研究發現,DNA甲基化轉移酶抑制劑(5-aza-dc)作用喉鱗癌細胞系hep-2后,可上調CLDN4的表達,并使hep-2細胞的遷移和侵襲能力下降 [22]。因此,CLDN4或可成為消化道相關腫瘤診斷的分子標志物。

            3.2 CLDN4與生殖系統腫瘤

            在卵巢癌中,過表達CLDN4可促進卵巢癌細胞的EMT進程,且高表達的CLDN4與患者的不良預后相關 [10, 11]。近期,另有研究揭示CLDN4缺失,可抑制DNA修復,并增加對PARP抑制劑的敏感性。而高表達CLDN4的卵巢癌腫瘤細胞,其對PARP抑制劑的敏感性降低 [23]。

            在宮頸癌中,當細胞連接破壞后,與正常鱗狀上皮相比,宮頸癌組織中CLDN4表達明顯上調。當宮頸癌前病變越嚴重,組織表達的CLDN4水平則隨之上升。CLDN4蛋白表達強度與宮頸癌前病變的程度密切相關,提示CLDN4的高表達可能會促進宮頸癌的發生 [24]。此外,高危型人乳頭瘤病毒(HR-HPV)聯合CLDN4檢測能夠提高宮頸癌前病變診斷的特異性。HR-HPV已被證實為宮頸癌及宮頸癌前病變的重要治病因素。因此,CLDN4或可作為診斷卵巢癌和宮頸癌前病變的重要手段。

            3.3 CLDN4與其它腫瘤

            在前列腺癌中,在表達CLDN4的小鼠前列腺癌異種移植模型中,注射產氣莢膜梭菌腸毒素(clostridium perfringens enterotoxin, CPE)可顯著抑制腫瘤的生長。CPE是人食物中毒及胃腸疾病的重要致病因子。CLDN3和CLDN4作為CPE的受體,CPE與受體特異性結合后,可通過胞膜穿透作用使細胞溶解壞死。研究表明,CPE的細胞毒性僅限于CLDN3和CLDN4高表達的癌細胞,并呈劑量依賴性 [25--27]。因此,在CLDN3和CLDN4高表達的癌組織中,整合CPE治療,使其能結合特異CLDN受體,將使化療藥物具有腫瘤特異性,從而增強化療效果。

            在膠質瘤中,基于TCGA數據集進行Kaplan-Meier的分析表明,CLDN4的表達與OS和DFS呈負相關。進一步發現,CLDN4能夠調節TNF-α誘導的NF-κB活性。破壞CLDN4/TNFα/NF-κB信號軸的功能,可能是治療惡性膠質瘤患者的一種新策略 [1]。在三陰性乳腺癌中,CLDN4表達高于非三陰性乳腺癌,通過小鼠模型,使用CLDN4細胞外結構域抗體(4D3)可削弱乳腺癌細胞緊密連接的屏障功能,增強紫杉醇(Paclitaxel)的抗癌作用 [28]。在膀胱癌中,在皮下腫瘤和肺轉移的小鼠模型中,聯合CLDN4抗體(4D3)治療可增強順鉑(Cisplatin)抑制腫瘤生長的效果 [29]。


            4. CLDN4的臨床研究前景

            大量研究已證明CLDN家族是一類具有重要研究價值的細胞表面蛋白質分子,發揮著重要的屏障作用。CLDN蛋白在腫瘤細胞表面存在的異常表達,和多種腫瘤的發生發展有關。當前,CLDN4蛋白在細胞增殖、遷移和侵襲中的作用有了越來越多的新見解,大量證據顯示CLDN4的異常表達能影響腫瘤的侵襲和轉移能力。尤其是在高表達CLDN4的腫瘤中,CLDN4有望作為腫瘤的標志物和治療靶點。日益增多的證據表明,聯合抗CLDN4抗體治療,具有潛在的應用前景,能增強現有藥物的作用效果。隨著CLDN家族領域研究的不斷深入,相信越來越多CLDN蛋白作用將為更多疾病的診斷治療提供新思路。

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