糖基化:参与肿瘤发生、发展、转移
CA CANCER J CLIN发表的2020癌症统计数据,全球每年新发癌症病例接近2000万,因癌症死亡人数超过1000万。
放疗,化疗,手术等治疗成功取决于几个因素,如肿瘤的类型和疾病的分期。不幸的是,大多数肿瘤都在晚期被检测到,肿瘤已转移,导致治疗失败,约占癌症死亡的90%。
很多靶向治疗药物,开始有效,之后会发生获得性耐药,肿瘤干细胞及肿瘤异质性是耐药的重要因素。为了克服耐药,人们不断寻找新靶点,开发双抗等新策略。

糖基化是将糖链接到蛋白质,脂质,其他糖类的酶促过程,这种主要的翻译后修饰(PTM)发生在所有细胞的内质网/高尔基腔,由不同糖基转移酶和糖苷酶的协调作用介导。
糖基化是各种生物过程的基础,糖结构的微小变化严重影响细胞生物学,引起病理生理的发生和发展,如癌症。恶性肿瘤转化与异常糖基化有关,一些异常糖成为癌症生物标记物。

在肿瘤细胞解离和入侵的过程中,糖会干扰细胞-细胞粘附。β1,6乙酰基葡萄糖氨基转移酶V (GnT‑V)修饰cadherin (E-cadherin),使其增加β1,6-N-acetylglucosamine (β1,6GlcNAc)-branched N-glycan,损害细胞粘附,促进肿瘤细胞侵袭。而α2,6-唾液酸化的末端结构会干扰肿瘤细胞的粘附。
GnT-III可以给E-cadherin增加N糖,增加蛋白质的稳定性和抑制肿瘤的进展。
异常的O-糖基化,如α-N-acetylgalactosamine (α-GalNAc) 和α-2,6‑sialyltransferase I (ST6GalNAc‑I)过表达,会引起sialyl Tn (STn)表达,C1GalT1-specific chaperone 1 (C1GALT1C1)突变等,和肿瘤细胞浸润相关。
肿瘤生长和增殖过程中,关键生长因子受体的糖基化改变,从而调节它们的活性和信号传导。在肿瘤细胞迁移过程中,整合素在O糖和N糖中显示糖基化改变。
末端唾液酸化干扰细胞与细胞外基质(ECM)的相互作用,促进迁移和侵袭性表型的增加。
血管内皮生长因子受体(VEGFR)的异常糖基化调节其与galectins的相互作用,与肿瘤血管生成相关。
Glycan抗体
糖基化参与肿瘤从发生到转移的各个环节,因而可针对糖基化进行抗肿瘤药物开发,如癌症相关的糖型和与合成糖相关的糖基转移酶,都是有治疗潜力的靶点。现在有十多个临床试验处在不同阶段。

糖-凝集素
糖-凝集素的相互作用是癌症进展的多个方面的中心轴,如免疫逃避、细胞增殖、入侵和外渗。阻断这种相互作用是一种很有前途的单药和联合治疗的新策略。如多发性骨髓瘤(MM)中,MM细胞的配体与血管内皮上表达的粘附分子E选择素和P选择素之间的相互作用而启动,进而诱导滚动、粘附和外渗。
最近使用GMI-1271(E-选择素拮抗剂)对急性髓细胞白血病患者完成的一期/二期临床试验显示出高缓解率和总体生存率,正在对MM患者进行一期临床试验(NCT02811822)。
GMI-1359(E-选择素和CXCR4双拮抗剂)的安全性正在进行一期临床试验(NCT02931214)的评估。
此外泛特异性选择素抑制剂(如CY-1503,GMI-1070,TBC-1269)等也在不同的临床开发阶段。
Siglecs
Siglecs是大多数免疫细胞类型表达的受体家族,其配体是唾液酸化蛋白质和脂质。由于它们与免疫球蛋白超家族同源,被认为是I型凝集素。从结构上讲,它们包括一个氨基末端v型结构域,结合唾液酸化的聚糖,然后是几个免疫球蛋白样区域,一个跨膜区域,最后是一个具有激活(ITAM)或抑制信号基序(ITIM)的羧基末端。含有ITIM抑制基序的Siglecs与PD-1等类似,是重要的免疫检查点,也是近年来热门的药物开发靶点。

糖基化是肿瘤的重要特征之一,参与肿瘤从发生到转移的各个环节,因而靶向糖基化成为重要的抗肿瘤药物开发策略。糖,糖基化分子,以及糖化分子结合蛋白这一靶点群,日益受到全球制药企业的关注,目前有数十个产品在开发的不同阶段。
1.Padmanee Sharma et al,Primary, Adaptive, and Acquired Resistance to Cancer Immunotherapy,Cell 168, February 9, 2017
2.Pinho, S.S. and Reis, C.A. (2015) Glycosylation in cancer: mechanisms and clinical implications. Nat. Rev. Cancer 15, 540–555
3.Benjamin A H Smith, Carolyn R Bertozzi.The clinical impact of glycobiology: targeting selectins, Siglecs and mammalian glycans.Nat Rev Drug Discov . 2021 Mar;20(3):217-243
编辑 l winston