碳酸酐酶（carbonic anhydrase, CA）是一类含锌金属酶，在机体内参与调节pH、二氧化碳浓度、碳酸氢盐转运和电解质平衡等多个生理过程。目前，已经从哺乳动物中分离出至少16种CA亚型，它们在催化活性、组织分布和亚细胞定位等方面存在明显差异。其中，碳酸酐酶IX（carbonic anhydrase IX, CAIX，CA9）在癌症发展过程中扮演着重要的角色。
CAIX是一种在乏氧肿瘤细胞表面特异性过表达的跨膜蛋白，由暴露于细胞外的信号肽、粘蛋白域、催化域、跨膜片段和胞质内短肽5个部分组成。
CAIX的结构
其在调节肿瘤细胞内外酸碱度、二氧化碳和碳酸氢盐的转运方面发挥重要作用。作为一种催化CO2水解反应的蛋白，CAIX能够调节肿瘤细胞内外的酸碱平衡状态，CAIX对细胞的正常功能和代谢过程起着至关重要的作用。
CAIX在肿瘤细胞的pH调节
在肿瘤生物学中，CAIX的表达与肿瘤的发生、发展和预后密切相关。在缺氧环境下，肿瘤细胞通过调节转录因子HIF-1α的表达来增加CAIX的产生。HIF-1α的上调是对低氧环境的适应性反应，而CAIX的表达有助于形成肿瘤微环境的酸性和缺氧特征。这种酸性和缺氧的微环境为肿瘤的生长和转移提供有利条件。此外，CAIX的过表达还与肿瘤的耐药性和预后不良相关。大量研究表明，CAIX的过表达不仅显著增加了肿瘤转移的可能性，而且与化疗耐药性和放疗耐受性呈正相关，对癌症的治疗和预后不利。CAIX作为一个关键的缺氧诱导标志物，在正常组织中的表达量有限，但在如乳腺癌、肺癌、卵巢癌、头颈部癌等多种缺氧实体肿瘤细胞表面过度表达。因此，CAIX的高表达也被视为实体肿瘤的不良预后标志物，例如在肾透明细胞癌中，高表达的CAIX可作为其特异性标志物。
综上所述，将CAIX作为靶点开发抗肿瘤药物具有重要意义。
CAIX作为一个潜力靶点，目前针对它的应用主要有造影成像和免疫疗法。
CAIX在绝大多数缺氧实体肿瘤细胞表面过表达，为肿瘤分子影像探针的开发提供了可靠的靶点。随着肿瘤发展，缺氧程度加重，导致CAIX表达增加。因此，利用CAIX作为靶点提供高灵敏度和高空间分辨率的肿瘤成像效果，助于早期诊断和药物疗效评价。
基于CAIX的抗肿瘤研究进展
◆ RDC药物进展迅速
在针对CAIX的免疫治疗药物中，进展最快的是远大医药/Telix开发的适用于透明细胞肾细胞癌(ccRCC) 诊断的放射性核素偶联药物（RDC）药物TLX250-CDx(89Zr-DFO-girentuximab)，其中Girentuximab是一种IgG1 kappa 轻链嵌合单克隆抗体，可特异性结合CAIX，随后被内化。TLX250-CDx已于2020年7月被美国FDA授予突破性疗法。在2023年的核医学和分子成像学会(SNMMI) 上，Telix宣布了其已完成的TLX250-CDx治ccRCC的关键III期ZIRCON研究的更多阳性结果细节。数据表明，TLX250-CDx能够检测肾外病灶，支持转移性或复发性肾外病灶的潜在临床应用，并用于疾病分期和治疗决策。
核药示意图
还有一些针对CAIX的RDC药物也在研究中。如Debio 0228/0328，这是一种基于CAIX肽（DPI-4452）的放射性配体（[177Lu]Lu-DPI-4452，即Debio 0228）和PET显像剂（[68Ga]Ga-DPI-4452，即Debio 0328）组成的RDC。Debio 0328可识别肿瘤中过度表达的CAIX，而放射性配体Debio 0228则具有治疗作用。临床前数据显示，Debio 0228在ccRCC和CRC异种移植小鼠模型中表现出剂量依赖的生长抑制效果。Debiopharm在2023年ASCO年会上介绍了Debio 0228/0328临床1/2期试验的设计，该试验旨在评估其在不可切除的局部晚期或转移性ccRCC、CRC或PDAC患者中的疗效。
Debio 0228/0328示意图
◆ 小分子抑制剂及单抗
除了RDC以外，正在进行的临床阶段的免疫疗法中，单克隆抗体以及小分子抑制剂也均有显著的进展。如SLC-0111这一靶向CAIX的小分子抑制剂，已在晚期疾病患者的I期临床中进行了测试，具有可接受的安全性和药代动力学特征。单抗和小分子抑制剂在单一使用时，都表现出一定程度的抑制肿瘤增殖和发展的作用。随着时间的推移，肿瘤细胞会逐渐产生耐药性，从而导致疗效降低。因此，通常会采用联合治疗的策略，通过发挥协同治疗作用来增强对肿瘤细胞的杀伤作用，最大程度地减少癌症复发和转移，以达到根除肿瘤的目的。
◆ CAR-T疗法
在转移性肾细胞癌中，LAMERS教授等构建基于识别CAIX的CAR-T细胞，在治疗12例表达CAIX的转移性肾细胞癌患者的过程中产生了特异性抗肿瘤免疫应答。
靶向CAIX的药物研发进展（部分）
此外，针对CAIX的融合蛋白等药物也在研发进行中。针对 CAIX 开发的多种策略都取得了令人惊讶的临床前结果，特别是针对 ccRCC。
ACROBiosystems百普赛斯顺应市场需求，开发了一系列高品质CAIX蛋白产品，具有Human/Cynomolgus等种属；APC/PE/FITC/Biotin等多标签；高纯度经MALS验证；高结合活性经ELISA/FACS验证；酶活稳定；批间一致性高，可用于免疫/抑制剂筛选/CAR阳性率检测等多种应用场景。
The purity of Biotinylated Human Carbonic Anhydrase IX (38-414), His,Avitag (Cat. No.CA9-H82E3) is more than 90% and the molecular weight of this protein is around 86-115 kDa verified by SEC-MALS.
◆ 与抗体的高结合活性经ELISA验证
Immobilized Human Carbonic Anhydrase IX (38-414), His Tag (Cat. No. CA9-H5226) at 1 μg/mL (100 μL/well) can bind Anti-Carbonic Anhydrase IX Antibody, Human IgG1 with a linear range of 0.08-5 ng/mL (QC tested).
Immobilized Biotinylated Human Carbonic Anhydrase IX (38-414), His,Avitag (Cat. No. CA9-H82E3) at 1 μg/mL (100 μL/well) on streptavidin (Cat. No. STN-N5116) precoated (0.5 μg/well) plate can bind Anti-Carbonic Anhydrase IX Antibody, Human IgG1 with a linear range of 0.1-3 ng/mL (QC tested).
◆ 高生物活性经FACS验证
5e5 of anti-Carbonic Anhydrase IX CAR-293 cells were stained with 100 μL of 1:50 dilution (2 μL stock solution in 100 μL FACS buffer) of PE-Labeled Human Carbonic Anhydrase IX (38-414), His Tag (Cat. No. CA9-HP2H6) and negative control protein respectively. PE signal was used to evaluate the binding activity (QC tested).
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