TGF-β“悖论”研究——整连蛋白介导的TGF-β激活

转化生长因子β（TGF-β）是一种多功能的细胞因子，对细胞增殖、分化、粘附、衰老和凋亡具有多效性作用。在哺乳动物中存在三种TGF-β异构体：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3；其中TGF-β2和TGF-β3在胚胎发育中发挥重要作用，而TGF-β1则主要参与控制出生后的免疫反应¹。

转化生长因子 β (TGF-β)作为一种以潜伏形式分泌的蛋白，其活化是在一个复杂的途径中完成的：首先，TGF-β1会以pre-pro-TGF-β1的形式产生，在通过二硫键去除信号肽和同源二聚化后，pro-TGF-β1被前蛋白转化酶Furin切割。成熟的TGF-β1羧基末端二聚体会与其前体蛋白latency associated peptide（LAP）氨基末端二聚体保持非共价结合，形成无活性的latent TGF-β1复合物。成熟的TGF-β1需要从LAP释放才能激活，进而启动下游SMAD信号传导途径。

尽管TGF-β在调节关键的细胞活动中起重要作用，目前对于其激活途径的了解仍然较少。整连蛋白（Integrin）是目前已知的激活并介导TGF-β信号通路的因素之一。在TGF-β活化过程中，latent TGF-β1复合物上LAP区域会作为整连蛋白的配体，配合ECM 蛋白、EDIL3等相关蛋白，与如Integrin alpha V beta 1、Integrin alpha V beta 5、Integrin alpha V beta 6等整连蛋白结合，引发其构象的变化进而诱导TGF-β的活化（Fig.1）^4,5。

Figure 1. 整连蛋白介导的TGF-beta活化过程²

TGF-β信号传导途径及相关蛋白在不同的细胞类型或条件下可能具有不同的甚至完全相反的作用，导致其在肿瘤的进展中具有双重作用。在正常细胞和癌前细胞中，TGF-β作为肿瘤抑制因子，主要通过抑制细胞增殖，促进细胞凋亡和维持基因组稳定性等功能来抑制癌症的发展，因此在早期肿瘤中通常被认为是阳性预后因素。然而随着肿瘤的发展，肿瘤细胞可以适应或选择性绕过TGF-β的抑制功能，利用TGF-β的促进分子获得生长优势并经历上皮到间质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）等过程，从而使肿瘤细胞发生迁移，侵袭，血管生成和基质变化。此外，TGF-β还可以通过旁分泌的方式形成有利于肿瘤发展的肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME），进而激活癌症相关的成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAF），促进血管生成，产生细胞外基质（Extra Cellular Matrix，ECM）并抑制抗肿瘤免疫反应以触发癌症进展并促进转移，因此在晚期肿瘤诊断中，TGF被作为重要的不良预后标志物 （Fig.2）³。

Figure 2. TGF-β蛋白与整合素蛋白在肿瘤进展的作用

不仅如此，TGF-β的双向功能所导致的脱靶效应还会影响相关药物的临床使用效果。TGF-β蛋白目前已经被确定为免疫检查点抑制剂耐药性的关键介质。在进一步的动物模型验证中也证明了使用TGF-β抑制剂对小鼠进行联合治疗可以克服这种耐药性。然而，由于TGF-β的双向功能导致的导致脱靶毒性，TGF-β全局抑制剂未能实现预期的临床益处³。

TGF-β1信号传导途径最重要的功能之一是参与免疫抑制。随着对于TGF-β的深入研究，科研人员发现除上文提到的激活途径之外，跨膜蛋白GARP同样可以诱导latent TGF-β1转化成活化的TGF-β1。GARP是一个富含亮氨酸的重复系列LRR（leucine rich repeats）的孤独Toll样受体，在活化的调节性T细胞（Tregs）表面高度表达。CD4+调节性T细胞（Treg）是免疫抑制性T细胞，在免疫稳态中起重要作用。在调节性T细胞 （Treg）中，GARP能够直接结合LAP，将latent TGF-β转运并锚定到Treg的表面；经整合素蛋白介导，成熟的TGF-β得以从Treg表面的latent TGF-β/GARP复合物释放，转化为活化的TGF-β。成熟的TGF-β既可以作用于Treg本身，形成一个正向和自分泌的TGF-β反馈回路，也以旁分泌方式作用于靶细胞。此外，表面latent TGF-β/GARP复合物也可以直接作用于靶细胞，增加Tregs抑制功能，但目前机制尚不明确，有待进一步的深入研究（Fig. 3）。

Figure 3. TGF-β 和 GARP 维持调节性 T 细胞（Treg）的稳态和功能

尽管如此，如何利用抗GARP抗体特异性阻断Treg产生的活性TGF-β1同时不影响来自其他细胞类型的TGF-β1的活性，进而缓解肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）中的免疫抑制程度，成为癌症治疗方案的热点。