免疫治療熱門靶點CD28的介紹與CD28人源化小鼠

  

想獲得國自然選題思路，提高國自然基金申請命中率？想調整研究方向，獲得學術研究突破口？有機會發(fā)高分文章？你需要了解學科發(fā)展態(tài)勢和未來走向！賽業(yè)生物專欄《Gene of the Week》每周二會根據(jù)熱點研究領域介紹一個基因，詳細為您介紹基因基本信息、研究概況和應用背景等，助您保持學術研究敏銳度，提高科學研究效率，期待您的持續(xù)關注哦。今天我們要講的主角是免疫檢查點的后起之秀——CD28。

免疫檢查點是指免疫細胞擁有的一組具有調節(jié)和控制免疫應答持久性同時保持自我耐受的信號通路分子。免疫檢查點可以是刺激性或抑制性的。免疫應答的功效由共刺激信號和共抑制信號之間的微妙平衡決定�？乖�性的MHC/肽復合物與T細胞受體相互作用誘導的信號傳導是T細胞活化的先決條件，但不足以單獨啟動T細胞反應。共刺激分子的進一步信號傳導對于T細胞的最佳啟動、擴增和分化至關重要。

初始T細胞中主要的共刺激受體是CD28，它是組成型表達的，是增強MHC-TCR的主激活信號的主要輔助信號。CD28和CTLA-4具有高度的同源性，具有相同的配體CD80和CD86（也叫B7-1和B7-2），CD28負責傳遞激活信號，活化T細胞，而CTLA-4負責傳遞抑制信號給T細胞，讓T細胞不會殺傷其它細胞，包括腫瘤細胞。CTLA-4與配體的親和力要高于CD28，因此會競爭阻斷CD28的T細胞激活作用。在T細胞輔助激活的過程中，CD86優(yōu)先表達，在與CD28結合上，CD86表現(xiàn)出優(yōu)于CD80的結合能力，有利于T細胞激活。實際上，可以將T細胞活化與駕駛汽車類比。打開點火開關（通過TCR-CD3或信號1發(fā)出信號）很重要，但要使汽車行駛，必須踩下加速器（共刺激受體信號或信號2）。汽車開始行駛后，可能需要踩剎車（共抑制信號接收器）以降低速度或停止行駛。開車和T細胞激活之間的這種類比通常稱為T細胞激活的點火-加速-剎車模型（圖1）。
 

圖1. CD28和CTLA-4調節(jié)初始T細胞的活化。初始T細胞的起始活化由同源TCR與肽-MHC復合物的結合產(chǎn)生（信號1，“點火”）。T細胞的穩(wěn)定活化除了信號1以外，還需要CD28及其配體CD80/CD86的結合（信號1→2，“加速”）。T細胞活化后，與CD80/CD86具有更高的親和力的CTLA-4受體被誘導產(chǎn)生在T細胞表面，并抑制其激活（“剎車”）。這個模型通常被稱為T細胞活化的點火、加速和剎車模型。

CD28是免疫球蛋白超家族成員之一 ，為T細胞特異性由二硫鍵連接的同源二聚體表面糖蛋白，在嚙齒動物的幾乎所有T細胞、大多數(shù)人CD4^＋T細胞以及一半的外周血CD8^＋T細胞都有表達。對遲發(fā)型超敏反應以及Tc介導的細胞毒作用都有免疫調節(jié)作用。CD28及其配體之間的相互作用促進了高水平的IL-2和存活因子的產(chǎn)生，導致T細胞應答的啟動。CD28通過互補決定區(qū)（CDR）3中存在的MYPPPY基序（圖2）與其同源配體CD80和CD86相互作用。CD28在其配體結合位點附近具有獨特的G鏈口袋。這個口袋可用于研究針對器官移植排斥和自身免疫性疾病的潛在治療化合物。
 

圖2. 多序列比對描述了關鍵基序，這些基序對T細胞活化的共刺激受體的功能很重要。

盡管單抗和雙抗已顯示出一定的臨床療效，但許多腫瘤治療方面的問題仍然無法解決，比如：雙抗不足以充分激活T細胞的活性，T細胞殺瘤效果不明顯；病人體內(nèi)的T細胞本身活力不夠，雙抗的優(yōu)勢不能完全展現(xiàn)出來。針對這些問題，科學家們嘗試利用各種方法來解決，其中一種就是試圖在雙抗上再額外增加一個臂，這個臂是針對T細胞共刺激CD28信號的，這樣有可能會增強T細胞的殺瘤效果。

針對CD28靶點，早年設計的藥物由于激活后導致了嚴重因子風暴副作用，該靶點的研究降至冰點。2020年5月，賽諾菲已經(jīng)啟動了SAR442257的臨床研究，SAR442257為CD38/CD28/CD3三特異性抗體。CD3抗體募集T細胞，CD28低親和力抗體（毒性低）提供T細胞激活的第二重共刺激信號，增強T細胞的激活能力。未來，三特異性抗體有望為抗癌免疫治療提供一條新出路。

參考文獻：
1. Nandi D, Pathak S, Verma T, et al. T cell costimulation, checkpoint inhibitors and anti-tumor therapy[J]. Journal of Biosciences, 2020, 45(1).
2. Lan Wu et al. Trispecific antibodies enhance the therapeutic efficacy of tumor-directed T cells through Tcell receptor co-stimulation. Nature Cancer (2019).

賽業(yè)生物CD28人源化小鼠，助力腫瘤研究
品系背景：C57BL/6N

品系構建策略：
在小鼠CD28位點敲入人源CD28基因的胞外區(qū)序列，保留鼠源CD28基因的胞內(nèi)區(qū)和跨膜區(qū)，構建嵌合型的CD28人源化小鼠模型。

品系說明：
■ CD28在小鼠體內(nèi)表達具有正常的生理表達和調節(jié)模式。
■ 小鼠的免疫系統(tǒng)功能健全。
■ 缺乏小鼠靶基因的表達，從而避免了交叉反應。

研究應用：
能在免疫系統(tǒng)功能健全的小鼠中進行靶向人免疫檢查點CD28的免疫腫瘤藥物的體內(nèi)功效評估和分析。

模型驗證：

圖3. hCD28表達模式與mCD28在野生型小鼠中的表達模式一致。hCD28和mCD28分別在新鮮分離的脾細胞（A）CD8⁺（viable, CD3⁺CD8⁺）T細胞、（B）傳統(tǒng)CD4⁺（viable, CD3⁺CD4⁺Foxp3^-）T細胞和（C）Tregs（viable, CD3⁺CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺）的表達。
 

圖4. hCD28是具有功能的：α-human CD28共刺激誘導T細胞活化和增殖。用CTV標記被分離的T細胞，并用αCD3和可溶性小鼠或人αCD28激活4天。FACS條形圖表示（A）CD25的表達作為激活的標志和（B）CTV的稀釋度指征T細胞的分化。

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