趋化因子研究进展2

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1、趋化因子受体在不同亚类趋化因子受体在不同亚类T T细胞中的表达谱细胞中的表达谱Nature Immunology, 2008 , 9(9), 970-9802021/5/211（2 2）CKRCKR在在DCDC迁移和功能成熟中具有不同的表达模式迁移和功能成熟中具有不同的表达模式: : 非成熟非成熟DCDC：CCR1CCR1，2 2，5 5， CXCR4CXCR4， 易于向炎症部位聚集，摄取抗原；易于向炎症部位聚集，摄取抗原； 成熟成熟DCDC：CCR4CCR4，7 7，CXCR4CXCR4，负载抗原负载抗原, ,向淋巴组织迁移。向淋巴组织迁移。The EMBO Journal (2008),

2、1102021/5/212Nonsignaling Scavenger Chemokine Nonsignaling Scavenger Chemokine Receptor-like Molecules Adjust the Receptor-like Molecules Adjust the Chemokine EnvironmentChemokine EnvironmentRichard M. Ransohoff1, Immunity, 2009 (31), 711-721.2021/5/213趋化因子及其受体在免疫系统的表达和功能趋化因子及其受体在免疫系统的表达和功能Ye H. Oo

3、et al, Journal of Autoimmunity 34 (2010) 4554.2021/5/214 ( (四四) ) CKRCKR的信号传导途径的信号传导途径Domanska UM et al, Rev Oncol Hematol. 2010 Aug 13. Epub ahead of print .2021/5/215（一）趋化作用；（一）趋化作用；（二）上调整合素的表达（二）上调整合素的表达, , 活化白细胞；活化白细胞；（三）促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放（三）促进细胞脱颗粒和生物活性物质释放: : CCL2CCL2：BaBa释放组织胺；释放组织胺；CXCL8CXCL8：

4、 Neu Neu产生活性物质，呼吸爆发；产生活性物质，呼吸爆发；（四）调节血管生成：（四）调节血管生成： ELRCXC ELRCXC 、CCL2CCL2促进血管生成；促进血管生成； CXCL10 CXCL10 、CCL21/SLCCCL21/SLC抑制血管生成。抑制血管生成。三、趋化因子的基本功能三、趋化因子的基本功能2021/5/216趋化因子的基本功能趋化因子的基本功能2021/5/217趋化因子引起的细胞形态改变趋化因子引起的细胞形态改变2021/5/218CXCL8/IL-8CXCL8/IL-8的作用的作用2021/5/219（五）调控免疫细胞分化、发育、成熟、归巢、（五）调控免疫细胞

5、分化、发育、成熟、归巢、相互作用等。相互作用等。2021/5/2110趋化因子参与趋化因子参与T T细胞发育细胞发育2021/5/2111趋化因子及其受体在免疫应答中的作用趋化因子及其受体在免疫应答中的作用2021/5/2112趋化因子参与免疫细胞在周围免疫器官的定位趋化因子参与免疫细胞在周围免疫器官的定位2021/5/2113四、四、 趋化因子与疾病趋化因子与疾病 2021/5/2114CKRCKR与疾病与疾病2021/5/2115疾病相关趋化因子受体在免疫细胞中的表达疾病相关趋化因子受体在免疫细胞中的表达Richard Horuk, Nature reviews, drug discove

6、ry, 2009, Jan, 8, 23-332021/5/2116AIDS:AIDS:获得性免疫缺陷综合症获得性免疫缺陷综合症（Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDSAcquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS）CD4CD4分子和分子和CCR5CCR5、CXCR4CXCR4等等CKRCKR是是HIV-1HIV-1感染人体细胞感染人体细胞 所必须的受体；所必须的受体； 针对针对CCR5CCR5的小分子抑制物的小分子抑制物MaravirocMaraviroc已获已获FDAFDA批准并于批准并于 20072007年年8

7、8月上市。月上市。（一）（一）CKsCKs与与AIDSAIDS2021/5/2117CCR5CCR5、CXCR4CXCR4是是HIVHIV感染人体细胞的共受体感染人体细胞的共受体2021/5/2118HIVHIV感染人体细胞的过程感染人体细胞的过程Chem Biol Drug Des 2008; 72: 971102021/5/2119 It is currently believed that 90% HIV strains use CCR5 (macrophage tropic) for initial infections, and the infected viruses underg

8、o mutations that allow them to use CXCR4 (T cell tropic) as the infection progresses to AIDS. Entry of HIV into host cells requires the formation of an entry complex including the viral envelop glycoprotein gp120, CD4 and either CCR5 or CXCR4 receptors。CCR5CCR5、CXCR4CXCR4和和HIVHIV感染感染 Tian Jin et al,

9、 Cytokine 44 (2008) 18.2021/5/2120CCR5CCR5缺失突变对嗜缺失突变对嗜M M HIV HIV病毒感染有抵抗性病毒感染有抵抗性2021/5/2121 Targets a host protein, CCR5, rather than a viral target; Targets a host protein, CCR5, rather than a viral target; Binding of maraviroc to CCR5 results in blocking HIV-1 Binding of maraviroc to CCR5 results

10、 in blocking HIV-1 attachment to the coreceptor and prevents the virus from attachment to the coreceptor and prevents the virus from entering CD4+ cells.entering CD4+ cells.Maraviroc, the first US Food and Drug AdministrationMaraviroc, the first US Food and Drug Administrationapproved drug from a ne

11、w class of antiretroviral agentsapproved drug from a new class of antiretroviral agentsTherapeutics and Clinical Risk Management 2008:4(2) 473485.2021/5/2122辉瑞公司生产；辉瑞公司生产；副作用：肝脏或心脏损伤，出现其他感染或罹患副作用：肝脏或心脏损伤，出现其他感染或罹患 癌症的风险增加；癌症的风险增加；适应症：适应症：FDAFDA强调该药仅适用于对其他抗艾药已强调该药仅适用于对其他抗艾药已 产生耐药性的患者，而不适用于刚确诊的患者。产生耐药

12、性的患者，而不适用于刚确诊的患者。 它是自它是自20032003年以来研发成功的首个抗艾新药；也是首个趋年以来研发成功的首个抗艾新药；也是首个趋化因子相关药物。化因子相关药物。SelzentrySelzentry（Maraviroc Maraviroc ）2021/5/21231 1、哮喘：、哮喘： CCL3，5，7，11，22等在靶细胞的迁等在靶细胞的迁 移、聚集、活化中发挥关键作用移、聚集、活化中发挥关键作用; ;2 2、肿瘤：、肿瘤：CXCR4CXCR4与与CXCL12CXCL12、CCR7CCR7与与CCL21CCL21在肿瘤细胞向在肿瘤细胞向 骨、淋巴结等器官的转移中起重要作用；骨、

13、淋巴结等器官的转移中起重要作用；3 3、自身免疫病：、自身免疫病：MSMS和和RARA等；等；4 4、动脉粥样硬化：、动脉粥样硬化：CX3CR1CX3CR1基因缺陷人群对该病不易感基因缺陷人群对该病不易感；5 5、移植排斥。、移植排斥。 （二）（二） 趋化因子与其它疾病趋化因子与其它疾病2021/5/2124(1) inducing leukocyte infiltration to tumors and regulating immune functions, with emphasis on tumor-associated macrophages (CCL2, CCL5), T cell

14、s (CXCL9, CXCL10), dendritic cells (CCL19, CCL20, CCL21) and NK cells (CX3CL1); (2) directing the homing of tumor cells to specific metastatic sites (the CXCL12CXCR4 axis); (3) regulating angiogenic processes (mainly the ELR+CXC and non-ELRCXC chemokines); (4) acting directly on the tumor cells to c

15、ontrol their malignancy-related functions. Multifaceted roles of chemokines Multifaceted roles of chemokines in malignancyin malignancy2021/5/2125肿瘤组织表达的趋化因子受体肿瘤组织表达的趋化因子受体Ann Richmond, et al. Pigment Cell Melanoma Res. 2009, 22; 175186.2021/5/2126 Due to genetic alterations, epigenetic regulation a

16、nd hypoxia in tumors, over 23 different cancer types overexpress CXCR4, therapies that target CXCR4 may be applicable to many cancer types. In prostate cancer, CXCR4 expression relates to increasing tumor grade. CXCR4 is highly expressed in breast cancer tissue, with low expression in normal breast

17、tissue. CXCL12 is highly expressed at sites of breast cancer metastasis. CXCR4 is much more highly expressed in bone metastases than in visceral metastases. CXCR4 has an important role in the homing of tumor stem cells to the bone marrow, which is an area enriched with CXCL12.Pivotal role of CXCL12/

18、CXCR4 axis Pivotal role of CXCL12/CXCR4 axis in bone metastasisin bone metastasis2021/5/2127Antitumor activity induced by Antitumor activity induced by blocking CXCL12/CXCR4 pathwayblocking CXCL12/CXCR4 pathway Antibody to CXCR4 significantly reduces the number of bone metastasis of prostate cancers

19、 in an in vivo murine animal.2021/5/2128 CTCE-9908(Chemokine therapeutics, vancouver, BC, Canada) is a peptide analog of CXCL12 that acts as a competitive antagonist of CXCR4. in a mouse model, treatment with it did not reduce the frequency of metastasis, but did decrease both the tumor burden of br

20、east cancer in the bone and other organs, and also of the primary breast . Plerixafor (MD3100, Genzyme Corporation, Cambridge, Ma, usa) is a CXCR4 antagonist that promotes hematopoietic stem cells to mobilize from the bone marrow into the bloodstream, and is approved for use in autologous transplant

21、ation. Clinical trials of this agent are also underway, mainly for hematologic malignancies. Another potential strategy is to combine CXCR4 antagonists with other drugs, such as bisphosphonates, as these drugs are likely to have a synergistic action because zoledronic acid also inhibits CXCR4 expres

22、sion on breast cancer cells.Onishi, T. et al. Nat Rev Clin Oncol. 2010 Aug 31. Epub ahead of print 2021/5/2129 KW-0761, a defucosylated humanized anti-CCR4 antibody, exerts a strong antibody-dependent cellular cytotoxic effect. ATL: adult T-cell leukemia-lymphoma; PTPL: peripheral T-cell lymphoma .

23、KW-0761, finished phase I study for ATL and KW-0761, finished phase I study for ATL and PTPLPTPLYamamoto K et al. J Clin Oncol. 2010 Mar 20;28(9):1591-8. Ishii T et al. Clin Cancer Res. 2010 Mar 1;16(5):1520-31. 2021/5/2130（三）趋化因子拮抗剂的种类（三）趋化因子拮抗剂的种类1 1、小分子化合物：与受体的穿膜区结合，最有希望进入临、小分子化合物：与受体的穿膜区结合，最有希望进

24、入临床应用；床应用；2 2、修饰的趋化因子：具有结合受体的能力，但失去启动信、修饰的趋化因子：具有结合受体的能力，但失去启动信号转导的功能；失去与号转导的功能；失去与GAGGAG结合的能力；结合的能力；3 3、抗体；、抗体；4 4、趋化因子结合蛋白：尚有待证实人类是否存在。、趋化因子结合蛋白：尚有待证实人类是否存在。2021/5/2131作为趋化因子受体拮抗剂的作为趋化因子受体拮抗剂的小分子化合物的结构小分子化合物的结构2021/5/2132趋化因子受体拮抗剂的研发趋化因子受体拮抗剂的研发Richard Horuk, Nature reviews, drug discovery, 2009,

25、Jan, 8, 23-332021/5/2133趋化因子受体拮抗剂的专利分布趋化因子受体拮抗剂的专利分布2021/5/2134趋化因子、受体及其与疾病的关系趋化因子、受体及其与疾病的关系2021/5/2135五、趋化因子的常用研究方法五、趋化因子的常用研究方法2021/5/2136（一）趋化实验（一）趋化实验 (Chemotaxis Assay)(Chemotaxis Assay)1 1、体内实验、体内实验：皮下、腹腔、静脉注射，观察细胞皮下、腹腔、静脉注射，观察细胞 浸润情况；繁琐。浸润情况；繁琐。2 2、体外实验：、体外实验：最常用的方法是最常用的方法是BoydenBoyden小室法，也称

26、微孔滤膜小室法，也称微孔滤膜 法。法。4848孔趋化小室，上层放靶细胞，下层放待检测因子，两孔趋化小室，上层放靶细胞，下层放待检测因子，两 层之间有聚炭膜隔开；简单易行。层之间有聚炭膜隔开；简单易行。 细胞类型细胞类型 膜孔径膜孔径 趋化时间趋化时间 Neu: 3um Neu: 3um 3030minmin； T T、B: B: 5 5umum 120 120minmin； Mo: 8um 90min Mo: 8um 90min 2021/5/2137反应结束后，洗掉非特异结合细胞，固定、染色，记数。反应结束后，洗掉非特异结合细胞，固定、染色，记数。记数方法：记数方法： 高倍镜下每孔随机选高倍

27、镜下每孔随机选5 5个视野，取平均值。个视野，取平均值。趋化活性表示方法：趋化活性表示方法： 通常以趋化指数（通常以趋化指数（chemotatic index, CIchemotatic index, CI）表示表示。 CICI指实验组细胞数与对照组细胞数（三个复孔指实验组细胞数与对照组细胞数（三个复孔 的平均值）的比值，的平均值）的比值，CICI大于大于2 2有意义。有意义。2021/5/2138BoydenBoyden小室示意图小室示意图2021/5/2139A A、微孔滤膜法示意图微孔滤膜法示意图 B B、内皮细胞趋化结果内皮细胞趋化结果2021/5/2140（二）钙流实验（二）钙流实验

28、(Calcium Mobilization Assay) (Calcium Mobilization Assay) 多数多数CKCK与受体结合后与受体结合后, , 胞内胞内Ca2+ Ca2+ ；Indo-1 Indo-1 AMAM或或Fura-2 Fura-2 AMAM等等是是Ca2+Ca2+螯螯合合剂剂EGTAEGTA的的衍衍生生物物，可可特异高亲和特异高亲和Ca2+Ca2+；将靶细胞与荧光探针孵育；将靶细胞与荧光探针孵育；检测荧光强度变化，反映检测荧光强度变化，反映CKCK活性。活性。 2021/5/2141 CK CK与与CKRCKR结合后结合后, ,出现受体一过性内化出现受体一过性内化

29、； 构构建建CKRCKR与与EGFPEGFP的的融融合合表表达达载载体体，转转染染细细胞胞，与与待待检检测测因子作用；因子作用； 观察荧光定位改变。观察荧光定位改变。（三）受体内化试验（三）受体内化试验(Receptor Internalization Assay)(Receptor Internalization Assay)2021/5/2142靶细胞与靶细胞与PTXPTX共孵育；共孵育；趋化试验；趋化试验；检测检测PTXPTX是否可阻断靶细胞的趋化运动。是否可阻断靶细胞的趋化运动。（四）（四）PTXPTX阻断试验阻断试验(PTX Blocking Assay)(PTX Blocking

30、Assay)2021/5/2143（五）功能实验（五）功能实验(Functional Assay)(Functional Assay)CXCCXC CKs: CKs: 弹性蛋白酶、葡萄糖醛酸酶释放检测、呼吸弹性蛋白酶、葡萄糖醛酸酶释放检测、呼吸 爆发实验；爆发实验；MIP-1MIP-1 ，：用骨髓造血干细胞集落形成实验；用骨髓造血干细胞集落形成实验；CC CKs: CC CKs: 组织胺释放。组织胺释放。2021/5/2144（六）交叉去敏感实验（六）交叉去敏感实验 Cross DCross Desensitization Assayesensitization AssayYing Wang,

31、 Dalong Ma, et al, Life sciences, 2006, 78: 614-621.2021/5/2145B B：B B淋巴细胞；淋巴细胞；T T：T T淋巴细胞；淋巴细胞；NeuNeu：嗜中性粒细胞；：嗜中性粒细胞； E:E:嗜酸性细胞；嗜酸性细胞； Ba:Ba:嗜碱性细胞；嗜碱性细胞； MC:MC:肥大细胞；肥大细胞； BMCBMC：骨髓细胞；：骨髓细胞；Th2Th2：2 2型辅助性型辅助性T T淋巴细胞；淋巴细胞； Mo:Mo:单核细胞；单核细胞； M M : :巨噬细胞；巨噬细胞；HPC:HPC:造血前体细胞。造血前体细胞。Abbreviations2021/5/2146 思思 考考 题题1 1、结合自己的专业，阐述趋化因子及其受体的功、结合自己的专业，阐述趋化因子及其受体的功能及可能的临床应用。能及可能的临床应用。2021/5/21472021/5/2148部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！