CD39/CD73及其介導的腺苷信號通路在肺癌免疫調控中的作用及研究進展

肖文華，孫榮麗

1青島市中心醫院呼吸與危重癥醫學科，山東 青島 266042

2青島大學醫學部，山東 青島 266000

2018年國際癌癥研究機構發布的報告顯示，肺癌是發病率最高的惡性腫瘤，占全部惡性腫瘤的11.6%，肺癌患者死亡人數占惡性腫瘤死亡總人數的比例也最大（占死亡總人數的18.4%）[1]。肺癌是威脅人類健康且加重社會負擔的重大疾病，目前肺癌的治療方案如化療、放療及靶向治療等均已取得了重大進展，但其局限性如明顯的不良反應和高耐藥率給肺癌的治療帶來諸多難題。免疫治療的出現為惡性腫瘤提供了新的治療方案，隨著免疫檢查點的發現及免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI）的應用，肺癌患者的生存期獲得了明顯改善，不良反應也更少，為肺癌的治療提供了新的方向[2-3]。有研究指出，肺癌的發生發展與CD39/CD73的表達增強有關，且與肺癌患者的預后密切相關，但完整的調控機制尚無定論。本文就CD39/CD73及其介導的腺苷信號通路在肺癌發生發展中的作用及研究進展做一綜述。

1 CD39/CD73與肺癌發生發展的關系

1.1 CD39/CD73在肺癌中的表達

在一項有關A549和H1299肺癌細胞株的體外實驗中，研究者檢測了正常組織細胞、肺癌細胞、腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）和腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）中CD39和CD73的表達，結果發現其在正常支氣管上皮細胞、肺泡細胞中不表達，而在腫瘤相關細胞中表達增強，其中CD39主要在CAF和TIL中表達，CD73在肺癌細胞和CAF中均有表達，并且其過表達與腫瘤組織中調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）和程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱PD-L1）的上調有關[4]。另一項研究結果顯示，在從非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）組織中分離的CD4+和CD8+T細胞中，CD39、程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）的表達明顯高于從正常肺組織中分離的T細胞，且自然殺傷（natural killer，NK）細胞、B細胞、巨噬細胞等免疫細胞中CD39的表達均上調[5]。Schmid等[6]研究顯示，CD39在NSCLC中高表達，且發生遠處轉移者更為明顯，說明CD39不僅在肺癌發生過程中發揮促進作用，還可能促進肺癌的遠處轉移，但具體機制尚不清楚。

CD73在NSCLC中表達升高，這可能與腫瘤的進展、轉移和免疫逃逸有關[7]。Rocha等[8]檢測了106例接受手術治療而未接受其他輔助治療的肺腺癌患者的CD73表達情況，結果表明，CD73在正常肺組織、不典型腺瘤樣增生、原位腺癌、微浸潤性腺癌和進展期腺癌組織中的表達呈進行性增加趨勢，并且與腫瘤細胞中PD-L1的表達增加有關。

PD-1信號通路是導致肺癌腫瘤微環境免疫抑制的重要途徑，針對PD-1/PD-L1信號通路的免疫治療給肺癌患者的治療提供了新的方案[9]。由于CD73的表達上調與PD-1有關，因此CD39/CD73介導的信號通路可能在肺癌發生發展過程中發揮了關鍵的調控作用，是誘導肺癌免疫抑制的重要途徑，針對該途徑開發出新的治療制劑也許能夠為肺癌患者的免疫治療提供新的思路，從而進一步改善患者的生存率及生活質量。

1.2 CD39/CD73表達上調與肺癌患者預后的關系

Chen等[10]研究顯示，在小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）中，CD39在腫瘤細胞上不表達，而在TIL表面表達，并且TIL表面表達CD39是SCLC預后不良的危險因素。Inoue等[11]研究表明，CD73高表達提示NSCLC患者的臨床預后不良，而腺苷A2A受體（adenosine A2A receptor，A2AR）則與之相反，可能與較好的臨床預后有關。在一組NSCLC患者中，骨髓來源的抑制性細胞（myeloidderived suppressor cell，MDSC）中CD39和CD73的表達與患者的腫瘤分期、淋巴結轉移和受累情況有關，并且隨著肺癌的進展而增加，說明CD39/CD73的表達可能作為預后不良的預測指標[12]。一項研究納入了67例表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）突變陽性NSCLC患者，發現CD73高表達患者的無進展生存期（progression-free survival，PFS）和總生存期（overall survival，OS）均短于CD73低表達患者，在EGFR突變陽性、對EGFR-酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI）治療耐藥的患者中，CD73高表達可能提示較好的ICI臨床療效，CD73表達水平越高，接受ICI治療后患者的PFS和OS越長[13]。一項納入超過12 000例患者涵蓋9種惡性腫瘤類型的薈萃分析證實，CD73高表達與預后不良有關，CD73高表達與較差的 OS（HR=1.28，95%CI：1.19～1.37）和無病生存期（disease-free survival，DFS）（HR=1.28，95%CI：1.01～1.62）密切相關[14]。

1.3 CD39/CD73表達上調的機制

Li等[12]研究證明了轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）可以通過激活雷帕霉素靶 蛋 白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）/缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α途徑誘導 MDSC表達 CD39/CD73，阻斷TGF-β后CD39/CD73的表達會減弱，應用雷帕霉素抑制MTOR通路也能夠減弱TGF-β介導的CD39/CD73在MDSC亞群上的誘導表達，這表明MTOR和TGF-β之間存在聯系。在低氧（1.5%O2、5%CO2）或模擬低氧的條件下，TGF-β能夠上調MDSC上HIF-1α的表達，也能夠促進CD39/CD73的表達，而HIF-1α抑制劑MeoE2可以降低MDSC上CD39/CD73的表達，提示TGF-β可能通過激活MTOR/HIF-1α途徑誘導MDSC表達CD39/CD73。此外，TGF-β還可能通過TGF-βⅡ型受體基因發揮作用，引導MDSC分化為CD39+CD73+終末分化的髓樣細胞，導致CD39/CD73的表達上調[15]。

Rao等[16]研究發現，Kirsten鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）激活和自噬相關基因5（autophagy related 5，ATG5）失活有利于CD39的表達，KRAS基因表達和ATG5基因敲除相結合時，可以刺激依賴于HIF-1的CD39激活。另一項研究發現微小RNA（microRNA，miRNA）-30a-5p可以通過直接靶向CD73的3'-非翻譯區（3'-untranslated region，3'-UTR）抑制CD73的表達，miRNA-30a-5p常在人類惡性腫瘤組織中表達下調，說明miRNA-30a-5p表達下調可能是CD73表達升高的原因[17]。此外，白細胞介素（interleukin，IL）-2、IL-6、IL-27等炎性因子也能夠促進CD39/CD73的表達上調[18-19]，化療可以導致腫瘤細胞環境處于低氧狀態，也能夠使腫瘤細胞表面CD39/CD73的表達增強[20]。

CD39/CD73在肺癌中表達增強，其表達上調的機制非常復雜，受多方面因素影響。大量證據表明，在肺癌以外的其他腫瘤（包括黑色素瘤、卵巢癌、食管癌、前列腺癌、結直腸癌和乳腺癌等）中也發現了CD39和CD73表達增強的現象[10,21-22]，且大多數與不良預后有關，但在不同的腫瘤中，其對預后的影響尚存在爭議，已發表的文獻中有互相矛盾的研究結果[23]，這表明需要進行更多深層次的研究，探明其在腫瘤發生發展中的具體作用機制，為進一步研究腫瘤患者的治療策略提供理論基礎。

2 CD39/CD73及其介導的腺苷信號通路在腫瘤發生發展中的作用

2.1 CD39/CD73的作用

CD39是腺苷生成途徑的關鍵酶，可誘導細胞外的腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）去磷酸化生成腺苷二磷酸（adenosine diphosphate，ADP），再將ADP去磷酸化生成腺苷一磷酸（adenosine monophosphate，AMP）[24]。CD73將 AMP 水解為腺苷和磷酸[25]，在腺苷生成的整個過程中，尤其以CD73的作用更為重要。CD39能夠抑制NK細胞的作用，減少γ干擾素（interferon-γ，INF-γ）的生成，進而導致腫瘤發生肺轉移[26]。CD73介導T細胞活化的共刺激信號時不需要酶活性[27]，在腫瘤患者中，CD73可以促進血管生成[28]，也可以作為一種黏附分子參與腫瘤細胞的侵襲和轉移[29-30]，并且與化療藥物耐藥有關[31]。CD39/CD73表達增強導致腫瘤發生發展的機制包括促進腫瘤生長、血管生成、腫瘤轉移和化療耐藥等，抑制或阻斷CD39/CD73的表達能夠減少腫瘤轉移，增強抗腫瘤免疫治療效果[32-35]。

臨床數據顯示，CD39/CD73的高表達與預后不良有關，提示CD39/CD73可能是另一個有希望的免疫治療標志物，CD39[36]和CD73[8]的表達與PD-L1的上調有關。研究表明，PD-1/PD-L1、細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4（cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA4）、腫瘤突變負荷（tumor mutation burden，TMB）均是對免疫治療敏感的標志物[9,37]，而與這些免疫標志物相比，關于CD39/CD73的研究相對較少，這凸顯了進一步臨床前研究的必要性。

2.2 腺苷的作用

細胞外腺苷由應激或損傷的細胞釋放，也可以經胞外酶CD39和CD73共同作用于胞外腺嘌呤核苷酸產生，有文獻報道CD38、CD203可以介導腺苷生成的替代途徑，該途徑最終也經CD73水解生成腺苷[38]。與參與代謝的細胞內腺苷不同，細胞外腺苷除了是維持各種組織內穩態的重要內源性介質，還具有強大的免疫抑制作用。腺苷通過結合其受體[腺苷 A1受體（adenosine A1 receptor，A1R）、A2AR、腺苷A2B受體（adenosine A2B receptor，A2BR）、腺苷 A3受體（adenosine A3 receptor，A3R）]發揮作用，通常認為A2BR是低親和力受體，在病理條件下腺苷濃度較高時才能激活。腺苷與免疫細胞表面表達的受體結合后可以導致廣泛的免疫抑制特性，參與形成免疫抑制的腫瘤微環境[39]，進而引起腫瘤免疫耐受，其機制主要包括減弱T細胞、NK細胞及樹突狀細胞的免疫活性，減少免疫刺激因子產生，增強主要免疫抑制細胞因子活性等[40]。腫瘤細胞表面也有腺苷受體的表達，不同組織來源的腫瘤細胞與腺苷結合后對腫瘤細胞的存活、增殖和遷移的作用也不同[41]。因此，細胞外腺苷信號除了能夠建立免疫抑制的腫瘤微環境，還可以直接影響腫瘤細胞的增殖和轉移，從而減弱免疫應答，降低免疫治療的效果[15]。

腺苷在腫瘤免疫逃逸過程中發揮重要作用，腫瘤微環境中能夠檢測出高水平的腺苷，靶向腺苷生成通路或腺苷受體的治療策略可以減弱免疫抑制，有效抑制腫瘤生長[42]。因此，針對CD39/CD73介導的腺苷信號通路的免疫治療可作為抗腫瘤免疫治療的新方向。

2.3 腺苷信號通路與上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

Petruk等[43]研究發現，抑制CD73的表達可以減少腫瘤細胞增殖，增加上皮標志蛋白上皮鈣黏素（E-cadherin）的表達，減少間質組織標志蛋白波形蛋白（vimentin）的表達，說明CD73可能通過促進EMT導致腫瘤進展。Lupia等[44]研究發現，在卵巢癌細胞中沉默CD73后導致EMT相關基因表達減少，并且這種減少可以被外源性腺苷重新上調，提示CD73的酶活性參與調節EMT的發生，但其具體機制尚不清楚。Xu等[45]研究證明，腺苷信號通過與細胞內Rho GTP酶激活蛋白32（Rho GTPase activating protein 32，ARHGAP32，又稱 RICS）的相互作用，抑制ras同源基因家族成員A（ras homolog family member A，RHOA）/LIM 激酶（LIM domain kinase，LIMK）/絲切蛋白（cofilin，CFL）通路的磷酸化，促進β-連環蛋白（β-catenin）的激活，進而引起EMT的發生，促進胃癌轉移。Ma等[46]研究發現，肝細胞癌組織中CD73與神經鈣黏素（N-cadherin）的表達呈正相關，與E-cadherin的表達呈負相關，提示CD73是肝癌EMT的關鍵調節因子，CD73產生的腺苷與A2AR結合后能夠激活Rap1，Rap1再將P110β募集到質膜上，誘導磷脂酰肌醇-3，-4，-5-三磷酸（phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate，PIP3）的產生，從而促進肝癌細胞中蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）磷酸化，這些結果表明，CD73介導的腺苷信號可以激活磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/AKT信號通路，促進EMT和肝癌發展。Yu等[47]研究發現，腺苷信號能夠顯著促進乳腺癌的生長和轉移，并且在乳腺癌EMT中發揮作用，但其具體作用機制有待繼續研究。此外，4種腺苷受體均與促分裂原活化的蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）和蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）途徑的激活有關[48]，A2AR和A2BR與腺苷結合后可以刺激環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的產生和蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）的激活，A1R和A3R與PI3K途徑的激活有關，A2BR可在腺苷的作用下激活cAMP/PKA和MAPK/胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路從而調節EMT[49]。

EMT被認為是腫瘤發生發展的關鍵步驟，其發生受到多個信號通路的調控[50]。目前關于腺苷信號通路通過促進EMT的發生導致腫瘤進展的機制研究相對較少，其具體機制仍需深入研究。

3 針對CD39/CD73腺苷通路的治療現狀

3.1 CD39

Zhang等[26]研究證明，CD39在MDSC上表達是保證CD39抑制劑POM-1治療活性的前提。Yan等[51]研究顯示，CD39在MDSC上的表達是抗CD39抗腫瘤活性所必需的，這與之前的研究結果一致。此外，細胞外ATP（extracellular ATP，eATP）/嘌呤能受體 P2X7（purinergic P2X 7，P2RX7）/凋亡相關微粒蛋白（apoptosis-associated speck-like protein containing CARD，ASC）/NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NALP3）炎癥小體軸在阻斷CD39后的抗腫瘤活性中發揮重要作用，P2RX7、ASC或NALP3基因缺失會導致阻斷CD39介導的抗腫瘤效應消失，抗CD39單抗可通過刺激eATP/P2RX7/炎癥小體/IL-18信號通路，減少腫瘤內巨噬細胞的數量，增強腫瘤內T細胞的效應功能，克服抗PD-1治療的耐藥性，并潛在地增強過繼性T細胞治療（adoptive T-cell therapy，ACT）的療效[52]。Bastid等[53]研究發現，抑制CD39的表達可以減輕腫瘤細胞介導的對CD4+和CD8+T細胞的免疫抑制，還證實了抗CD39單抗（OREG-103/BY40）能夠增強細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）和NK細胞的活性，從而增強對腫瘤細胞的殺傷作用。另一項研究評估了抗CD39單抗IPH5201在小鼠臨床前模型中的應用效果，發現IPH5201能夠增加ATP誘導的奧沙利鉑的抗腫瘤活性，并證實了其與ICI和化療藥物聯合應用在惡性腫瘤治療中的潛力[54]。

3.2 CD73

一項對接受免疫治療的晚期或復發性NSCLC患者的研究顯示，患者的PFS和OS與CD73的表達水平呈正相關，腫瘤細胞中CD73表達≥50%的患者PFS和OS明顯改善，說明CD73高表達可能提示NSCLC患者對ICI應答，CD73是具有良好代表性的免疫標志物[12]。Jin等[7]開發了CD73抗體Ab001/Ab002和人源化版本Hu001/Hu002，并首次產生了抗體藥物偶聯物（antibody-drug conjugate，ADC）Hu001-MMAE，可以特異性靶向包括NSCLC在內的多種CD73高表達實體瘤并顯示出良好的抗腫瘤效果，對正常增殖的人T細胞和CD73低表達的腫瘤細胞則無明顯的細胞毒性。MEDI9447是一種針對胞外酶CD73的人類單克隆抗體，目前正在進行關于MEDI9447在惡性腫瘤患者中安全性、耐受性和臨床活性的Ⅰ期臨床試驗[55]。BMS-986179是一種高親和力抗體，能夠抑制CD73酶活性并下調其在腫瘤細胞上的表達，Siu等[56]首次進行了BMS-986179+納武單抗（nivolumab）在晚期實體瘤患者中應用的Ⅰ/Ⅱa期臨床研究，結果顯示出初步的抗腫瘤活性，且患者對該組合耐受良好。IPH5301是一種抗CD73單抗，可以單獨使用，也可以與其他ICI、腺苷受體抑制劑、TKI以及治療晚期實體瘤的化療藥物聯合使用，初步數據顯示出良好的抗腫瘤效果和安全性，目前正在進行聯合PD-1/PD-L1抑制劑或A2AR的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗[54]。

3.3 腺苷受體抑制劑

針對CD39和CD73的治療機制主要是阻斷腺苷的產生，另一種治療策略則是直接阻斷腺苷與其受體結合。A2AR抑制劑已進入惡性腫瘤患者的臨床試驗，初步數據表明這些藥物具有良好的耐受性，且顯示出一定的應用潛力[57]。3種A2AR抑制劑目前正在Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中作為單一藥物用于治療實體瘤患者，分別是CPI444（NCT02655822）、AZD4635（NCT02740985）和NIR178（NCT02403193、NCT03207867）[41]。臨床前研究結果表明，拮抗荷瘤小鼠A2BR的作用可抑制腫瘤的生長和轉移，延長小鼠的存活時間，這為A2BR拮抗劑的開發提供了數據支持[58]。基于這些數據，Palobiofarma公司啟動了一項劑量遞增的使用選擇性A2BR拮抗劑PBF-509治療晚期NSCLC患者的第一階段研究。AB928是一種新型A2AR/A2BR雙重腺苷受體拮抗劑，Seitz等[59]進行了Ⅰ期安慰劑隨機對照研究，評價AB928在健康志愿者中的安全性、耐受性、藥代動力學，結果顯示，AB928在測試的最高劑量下安全性、耐受性均良好，這些數據支持AB928的進一步臨床開發。

CD39/CD73腺苷途徑是促進腫瘤發生發展的關鍵途徑，除了對腫瘤本身的影響，還影響與之相關的腫瘤微環境以及抗腫瘤免疫反應[60]。針對CD39和CD73及腺苷信號的免疫治療能夠增強對局部腫瘤的控制，減少腫瘤的遠處轉移，還能夠增加放療的獲益[61]。早期臨床試驗的初步結果發現，現有的臨床數據已經顯示出針對CD39、CD73及腺苷信號的免疫治療的應用潛力，單藥治療或聯合其他藥物治療通常能夠表現出良好的耐受性和抗腫瘤作用，并報道了一些常見的免疫相關不良事件[57]。Goueli和Hsiao[62]的研究中提出一種非常靈敏的監測CD39/CD73酶活性的分析方法，為篩選出可能更有效的新型制劑提供了便利，相信不久后就會有令人興奮的結果出現。

4 小結與展望

綜上所述，CD39/CD73的表達及其介導的腺苷信號通路可能與腫瘤的發生發展密切相關，隨著免疫治療的興起，近年來CD39/CD73及腺苷信號通路成為了醫學研究的重點，大量的證據表明CD39/CD73表達上調能夠促進肺癌的發生發展，并與患者的預后不良密切相關，但其在肺癌免疫調控中的作用機制尚不完全清楚，其完整機制需進行更多的深入研究。針對CD39/CD73及腺苷信號的免疫阻斷治療為肺癌的免疫治療提供了新的角度，關于抗CD39/CD73單抗及腺苷受體抑制劑的臨床試驗正在陸續進行中，人們正在積極探索多種有關惡性腫瘤免疫治療的新方案，期待更多臨床試驗結果的公布。阻斷CD39/CD73及腺苷信號的免疫治療在臨床中具有較好的應用前景，而制訂合適的治療策略，如何同放療、化療及其他免疫抑制劑聯合應用，以及如何篩選適合治療目標的肺癌患者將會成為新的臨床研究方向。