VISTA蛋白的表达和纯化文献综述

 2022-12-24 14:16:29

一、研究背景

近年来,肿瘤免疫治疗是癌症领域的热点,也是当下肿瘤治疗领域最具前景的发展方向之一,在复发、难治性肿瘤的治疗上表现出了突破性疗效。肿瘤免疫治疗是通过调动机体的免疫系统,增强抗肿瘤免疫力,从而抑制和杀伤肿瘤细胞。众所周知,T细胞是抗肿瘤免疫的核心执行者[1]。T细胞的活化不但需要由抗原提呈细胞提供的第一信号的刺激,同时还需要协同刺激分子提供的第二信号的刺激。协同刺激分子不但提供增强免疫的共刺激信号,而且还提供抑制免疫的共抑制信号,以此达到调节免疫的作用,这些免疫抑制信号即为免疫检查点。在肿瘤的发生、发展中,免疫检查点成为免疫耐受的主要原因之一,应用免疫检查点抑制剂,可以解除肿瘤患者的免疫抑制, 发挥T细胞抗肿瘤作用,达到治疗肿瘤的目的。如今,针对免疫检查点的癌症免疫治疗研究发展迅速,将成为未来抗肿瘤研究的方向[2-3]。其中,针对免疫检查点蛋白CTLA-4、PD-1和PD-L1的抗体已成为治疗癌症的突破性疗法。然而,目前的靶点仍不足以满足临床的需求,我们需要提供更多的免疫检查点作为治疗靶点。

VISTA( V-domain Ig suppressor of T cell activation),即T细胞激活抑制物免疫球蛋白可变区结构域,是2011年新发现的共抑制分子,是B7 /CD28家族的最新成员之一。该蛋白是典型的 I 型跨膜蛋白,具有免疫调节和免疫抑制的功能[4],在维持外周免疫耐受和调节机体免疫应答中发挥重要的作用,被证实参与自身免疫疾病、外源病原体侵袭及癌症的发生发展过程[5-6],有望成为免疫治疗的新靶点。

VISTA,又被称为C10orf54、PD-1H (programmed death-1 homolog)、B7-H5[7]、DD1alpha;[8],Gi24,Dies1和SISP1[9],其Ig V域与B7家族成员有同源性,因此,VISTA 也被归为B7家族。鼠VISTA是一种I型跨膜蛋白,有一个Ig V结构域,与B7家族具有序列同源性,具有Ig V稳定性的保守区段,VISTA是B7成员中最保守的。而人VISTA与鼠VISTA有90%以上的相似性,因此现有的VISTA相关实验常以小鼠为实验对象。人的VISTA由311个氨基酸组成,其中33个构成信号肽,130个构成胞外Ig V结构域,33个构成茎区,20个构成跨膜结构域,130个构成细胞质长尾[10]

VISTA在人体内的表达情况与在小鼠内的表达情况非常相似,主要在造血组织或含有大量浸润性白细胞的组织中表达[11],在B细胞上无表达。此外,VISTA 在胎盘组织中的表达水平特别高,可能与母体对胎儿组织耐受机制有关。VISTA主要表达于造血细胞,在骨髓细胞上表达非常高,在抗原递呈细胞(APCs)如巨噬细胞、树突状细胞及单核细胞等较高表达,在幼稚T细胞上也有表达,表明VISTA在更早阶段就抑制T细胞活性,与PD-1/PD-L1和CTLA-4相比,VISTA可能在不同阶段限制T细胞免疫[9]

目前,已经证明VISTA同时发挥配体和受体功能。首先,VISTA作为配体来负向调节T细胞活化。肿瘤细胞、肿瘤炎性浸润细胞、抗原呈递细胞上表达的VISTA作为配体与幼稚T细胞上的表面受体结合,可诱导幼稚T细胞转化为调节性T细胞,抑制其IL-2和IFN-gamma;的分泌,同时阻止其活化为成熟T细胞,从而抑制免疫反应。抗原呈递细胞上表达的VISTA还可通过抑制CD69、CD25、CD44和CD62L分子的活性,进而抑制幼稚T细胞的活化。此外,髓系来源的抑制细胞(MDSCs)上表达的VISTA可抑制B细胞介导的免疫反应。同时,VISTA还可负向调控树突细胞介导的炎症反应。其次,VISTA已经被证明作为T细胞上的受体负调节其活性。VISTA-/- CD4 T细胞对多克隆和抗原特异性刺激反应大大高于野生型(WT) CD4 T细胞,导致IFN-gamma;、TNF-alpha;和IL-17A表达增加[12]。除了T细胞,VISTA还作为骨髓细胞上的受体发挥其抑制性功能。

VISTA 在多种肿瘤中均有异常表达,这提示VISTA与肿瘤有一定的相关性。已有研究表明VISTA是对PD -1抗体耐药的黑色素瘤患者的重要潜在治疗靶点[13];类似的,VISTA已被证明是Ipilimumab药物作用于前列腺癌阻断CTLA -4通路后,起代偿作用的一条抑制性通路[14];另外,VISTA有着不同于已知免疫检查点的表达模式和作用机制。这些研究共同提示了一种可能性——VISTA通路可能是引起PD-1抗体和CTLA-4抗体耐药的重要机制之一[15]

VISTA在炎症调控中也扮演了重要的角色,对T细胞、B细胞等都存在调节作用,但在各个不同的疾病模型中VISTA的调控对象、作用机制不尽相同,作用效果也不一致,甚至存在截然相反的结果。

近年来,关于VISTA的研究已逐渐深入,但对于VISTA的一些作用机制仍不甚清楚。因此,对VISTA的结构和功能等方面进行基础研究是非常有必要而有意义的,可为进一步研究VISTA的免疫学功能奠定基础。

近年来,随着对蛋白质结构以及功能的研究进一步深入,重组蛋白技术的应用范围也越来越广泛。大肠杆菌是第一个用于重组蛋白生产的宿主菌,它不仅具有遗传背景清楚、培养操作简单、转化和转导效率高、生长繁殖快、成本低廉、可以快速大规模地生产目的蛋白等优点,而且其表达外源基因产物的水平远高于其它基因表达系统,表达的目的蛋白量甚至能超过细菌总蛋白量的30%因此大肠杆菌是目前应用最广泛的蛋白质表达系统。因此,利用大肠杆菌表达系统获取大量的VISTA 蛋白,有助于进一步研究免疫检查点VISTA对T细胞活化抑制及在免疫相关疾病中的作用机制。

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