PROM1：一种新的肿瘤干细胞CSCs表面标志物，未来新分子靶点！
日期：2023-02-15 16:19:22
近期，Science Translational Medicine杂志发表的一篇题为“Intracavity generation of glioma stem cell-specific CAR macrophages primes locoregional immunity for postoperative glioblastoma therapy”研究引起高度的关注 [1]。该研究团队开发了靶向CD133-GSC的嵌合抗原受体巨噬细胞（CAR-MΦ）免疫疗法，用于清除肿瘤切除后残留的CD133-GSCs。本项研究证实，在神经胶质瘤GBM小鼠模型中，靶向CD133-GSCs，可发挥抗肿瘤免疫作用，抑制GBM术后的复发率，并减少抗肿瘤药物的毒副作用。
CD133又叫PROM1，越来越多的实验证据支持PROM1可能是肿瘤（尤其是实体瘤）干细胞表面特异性表达的分子。目前为止，已有临床研究将PROM1作为靶点或作为靶向性杀死肿瘤干细胞的分子靶点。因此，PROM1极有可能成为治疗肿瘤的未来新分子靶点，为最终治疗恶性肿瘤提供新的途径！
1. 什么是PROM家族？
Prominin（PROM）家族有2个成员，Prominin-1和Prominin-2。Prominin来源于希腊语“prominere”突起，由于Prominin-1和Prominin-2均定位于细胞膜的突起，因而得名。Prominin-1主要在胰腺、肝脏、前列腺等上皮细胞和CSCs、胶质细胞等非上皮细胞表达，定位于细胞膜上表面突起。Prominin-2主要在肾小管等上皮细胞表达，定位于细胞膜的上表面和下表面的突起 [2-4]。目前，Prominin-1作为第一个被鉴定为“Prominin”的蛋白质，是一种新发现干细胞表面抗原标志，在肿瘤的诊断、治疗和预防方面发挥着重要作用，成为PROM家族热门的研究成员。
2. 什么是Prominin-1（PROM1）？
Prominin-1（PROM1，又名CD133）属于五次跨膜糖蛋白Prominin家族的成员。人类的Prominin-1和Prominin-2基因分别定位于染色体4p15.32和2q11.1。PROM家族成员具有相同的空间结构，为五次跨膜的胆固醇结合糖蛋白，N端位于细胞外侧，C端位于细胞内侧，细胞内的2个环富含半胱氨酸，细胞外的2个环分别包含4个N连接的糖基化位点（图1） [5]。1997年Miraglia等人在CD34+人造血干细胞和祖细胞（hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs）的表面发现CD133/PROM1后，人们对PROM1的研究便不断升温。
PROM1起初的功能是作为造血祖细胞的特异性标志物，随后科学家发现PROM1也可用于分离鉴定肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）。现有研究揭示，PROM1不仅能作为各种干细胞、CSCs以及肿瘤细胞的标记，还能介导PI3K/Akt、Akt、Src-FAK等信号通路，影响PROM1细胞的行为，其表达量与癌症治疗的效果也密切相关。因此，PROM1作为肿瘤治疗靶点或预后的标志物，越来越受到重视！[6]
图1. PROM1蛋白结构示意图 [5]
3. PROM1相关的调控功能
目前对PROM1结构的分布及其他相关的研究推测PROM1具有以下功能：1）调节细胞增殖及分化；2）参与神经髓鞘形成；3）参与糖、铁代谢调节和细胞骨架改变 [7-9]。除了生物学功能，PROM1作为干细胞、CSCs和肿瘤细胞的标志物，在分子调控上也发挥着重要作用，与肿瘤细胞的信号通路转导相关，如p38MAPK及P13k/Akt途径、NOTCH、Ras/MEK/ERK、mTOR等信号。
在神经胶质瘤中，PROM1蛋白的C端胞质结构域第828位酪氨酸残基的磷酸化介导PROM1与p85之间的相互作用，通过激活PI3K/Akt信号通路，从而促进神经胶质瘤干细胞的致瘤能力。当敲低PROM1时则可有效抑制PI3K/Akt途径的活性，降低神经胶质瘤干细胞的自我更新和致瘤性。此外，PROM1酪氨酸残基的磷酸化能被PTPRK去除，PTPRK与PROM1羧基末端区域结合，催化PROM1的酪氨酸第828位和第852位去磷酸化，调节PROM1介导的Akt信号转导 （图2）[10-11]。
图2. PROM1相关的调控功能 [11]
同样在胶质瘤中，研究发现PROM1细胞的自我更新可能与HEDGEHOG-GLI（HH-GLI）通路相关，并且其表达了干细胞特征基因，如OLIG2、BMI1、BCAN、OCT.4、NANOG、PTEN、ABCG2、PDGFR-A、SOX2和NRD1。此外，PROM1/CD133+细胞比PROM1/CD133-细胞表达更高水平的神经前体细胞标志物CD90、CD44、CXCR4、nestin等等；同样，PROM1/CD133+细胞表达高水平的抗凋亡基因，如Bcl-2、Bcl-xL、FLIP、c-IAP2、XIAP、NAIP [12]。
4. PROM1在疾病中的作用
PROM1作为多种肿瘤共同的细胞表面标志物已成为研究热点。肿瘤干细胞（CSCs）在肿瘤的耐药、转移复发过程中发挥关键作用。研究发现PROM1/CD133+细胞在卵巢癌、神经系统肿瘤、肺癌、胰腺癌、前列腺癌、黑色素瘤等多种肿瘤中具有CSCs特征 [13]。因此，PROM1有望在干细胞相关疾病的治疗中发挥巨大作用。
4.1 PROM1和肿瘤干细胞相关疾病
在胶质瘤细胞系中，PROM1的高表达，可促进神经胶质瘤干细胞的自我更新和致瘤性。
另有研究提示，氧分压水平可能影PROM1的表达，甚至PROM1基因的转录翻译。在缺氧参与的PROM1表达调节中，缺氧诱导因子（hypoxia induced factor α，HIF-α）及SOX2起调节转录作用 [15]。另有实验数据表明，在胃肿瘤细胞系中SOX17的表达与PROM1的表达相关，而前者是维持自我更新能力和干细胞特性的重要转录因子 [16]。
在转移性乳腺癌患者的肿瘤细胞中发现PROM1与EMT标志物之间具有密切关系，N-钙粘蛋白与PROM1蛋白的表达呈正相关，揭示了在乳腺癌中肿瘤干细胞与上皮间质转化的相关性 [17]。在肝癌细胞中，PROM1/CD133+细胞的体外增殖能力，在免疫缺陷小鼠体内的成瘤能力均明显强于PROM1/CD133-细胞，且PROM1/CD133+细胞低表达成熟肝脏细胞 [18]。
在人转移性结肠癌标本中发现PROM1/CD133+及PROM1/CD133-细胞均能在体内外成瘤，但CD133+细胞表现出更强的侵袭性 [19]。在黑色素瘤中，CD133-和CD133+细胞均能成瘤，且均能分化使瘤体中CD133+/CD133-细胞比例与初始肿瘤相似 [20]。在卵巢癌中，CD133+细胞具有CSCs特征，且可通过CCL5介导的上皮间质转化导致非CSCs转移 [21]。
4.2 PROM1和其它疾病
早期临床试验表明，与CD34+细胞相比，PROM1/CD133+细胞可以改善移植的状况。循环中PROM1/CD133+细胞，可用于干细胞治疗肌肉萎缩症 [22]；移植PROM1+骨髓可以改善梗死心肌的功能 [23]。此外，PROM1与视网膜功能相关密切相关，研究发现PROM1基因中一个单核苷酸转移突变会导致常染色体隐性视网膜变性疾病。敲除小鼠PROM1基因后表现出视网膜退化而失明 [24]。在人类内皮细胞系中的PROM1直接和血管内皮生长因子VEGF互相影响 [25]。PROM1的敲除还会导致肠道炎症的发生，推测其在维持肠道的平衡过程中发挥重要的作用 [26]。
5. PROM1的临床在研药物
目前已有多款针对PROM1的临床药物在研（表1），主要用于癌症治疗，如胶质母细胞瘤、卵巢上皮癌。其中靶向PROM1的ICT-121、COR-3、293C3-SDIE均为单克隆抗体免疫疗法，暂未公布临床数据。另外，随着肿瘤干细胞理论的不断进步完善，在探索治疗肿瘤的过程中，CSCs已经成为最重要的靶点之一。如前所述，已有研究团队开发出一种基于纳米载体-水凝胶超结构系统的CAR-MΦ细胞疗法，靶向CD133-GSCs，其在复发性胶质母细胞瘤的免疫治疗方面取得了突破性进展。PROM1作为多种实体肿瘤干细胞表面的特异性标志物，其扮演的角色中也越来越被关注。相信未来在更多的PROM1抗体被研发出来以后，联合各种现代分子实验技术，PROM1的更多生物学功能也会被进一步阐明，从而为癌症疾病提供新的治疗方法。
| 药物 | 靶点 | 作用机制 | 药物类型 | 在研适应症 | 在研机构 | 最高研发状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ICT-121 | CD133;EEF2 | CD133调节剂 | 树突状细胞疫苗 | 胶质母细胞瘤 | Torrey Pines Institute For Molecular Studies, Inc.；Formatech, Inc.； | 临床1期 |
| OXS-1650 | CD133 | 蛋白质生物合成抑制剂；CD133抑制剂；EEF2抑制剂 | ADC；单克隆抗体 | 实体瘤；卵巢上皮癌 | University of Minnesota；University of Minnesota Masonic Cancer Center；GT Biopharma, Inc. | 临床1期 |
| CNTY-103 | CD133 | 自然杀伤细胞替代物；免疫细胞毒性；CD133调节剂 | CAR-NK | 胶质母细胞瘤 | Century Therapeutics, Inc. | 临床前 |
| COR-3 | CD133;GPVI | CD133调节剂；GPVI抑制剂 | 单克隆抗体 | Acute Coronary Syndrome 急性冠状动脉综合征；Vascular restenosis 血管再狭窄；Cardiovascular Diseases 心血管疾病 |
advanceCOR GmbH | 临床前 |
| 293C3-SDIE | CD133 | CD133抑制剂 | 单克隆抗体；单链Fv片段抗体 | / | / | 药物发现 |
| rAAV vector prominin-1 gene therapy (Technische Universitat Dresden) | CD133 | CD133抑制剂 | 腺相关病毒基因治疗 | / | / | 药物发现 |
表1：PROM1的临床在研药物
为鼎力协助各药企针对PROM1在肿瘤临床中的研究，CUSABIO推出PROM1活性蛋白产品（Code: CSB-MP018751HU(A4))，助力您在PROM1机制方面的研究或其潜在临床价值的探索。
Recombinant Human Prominin-1(PROM1)-VLPs (Active)
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The high specifity was validated by SDS-PAGE. CSB-MP018751HU(A4) is detected by Mouse anti-6*His monoclonal antibody.
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Immobilized PROM1 at 5 μg/mL can bind Anti-PROM1 recombinant antibody (CSB-RA018751MA1HU), the EC50 is 0.4322-0.7189 ng/mL.
参考文献：
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