Claudins家族靶点：CLDN4接踵而至，展示联合用药潜力！
日期：2022-09-26 09:54:20
近期，Nature旗下Cell Death & Disease杂志,一篇标题为“TGF-β induces GBM mesenchymal transition through upregulation of CLDN4 and nuclear translocation to activate TNF-α/NF-κB signal pathway”文章首次发现，CLDN4在胶质母细胞瘤（GBM）组织和细胞中上调，研究提示，CLDN4通过调节TNF-α诱导的NF-κB活性，诱导GBM细胞的间质转化，增强GBM细胞的迁移能力。进一步的实验数据表明，稳定敲低CLDN4，可抑制异种移植小鼠胶质瘤的生长和侵袭，且联合ITD-1治疗，对小鼠肿瘤的抑制效果更好 [1]。CLDN4作为Claudins家族的重要分子，在各种类型肿瘤中广泛出现高表达或表达缺失。陆续有研究表明，CLDN4可作为治疗肿瘤的特定靶点。令人鼓舞的是，已有多篇文献报道将抗CLDN4抗体联合治疗，可增强抗肿瘤作用。因此，继CLDN18.2、CLDN9、CLDN6等靶点后，CLDN4接踵而至，有望成为Claudins家族肿瘤靶向治疗的有效靶点，且在联合用药方面展示出潜力。
1. 什么是CLDN4？
紧密连接蛋白4（Claudin 4/CLDN4）属于Claudins家族的一员，也是紧密连接（Tight Junctions，TJ）的重要连接蛋白之一。Claudins蛋白均由4个跨膜结构域构成，N端和C端均位于细胞内部，C-末端上存在结合域，可与胞质内层的蛋白结合（如：ZO-1），在信号转导中发挥重要的作用。细胞膜外有2个长度不等的环（ECL1和ECL2），它们可以和临近其他同类型的环相接触，构成细胞间的紧密连接（图1） [2]。细胞外环是维持紧密连接功能和上皮屏障完整性所必需的。紧密连接是位于上皮细胞和内皮细胞顶端的细胞间黏附结构。Claudins作为紧密连接的重要组成部分，可调节上皮细胞通透性及维持细胞极性等方面发挥作用。当Claudins蛋白发生变化时，将影响细胞间的通透性，可引起疾病的发生 [2, 3]。越来越多研究揭示CLDN4在癌症中发挥着调控作用，或可作为潜力肿瘤治疗靶标 [4-6]。事实上，大量证据已表明Claudins成员在肿瘤免疫治疗中扮演重要的角色，且在临床中具有极大的成药性。针对Claudins家族火热研究靶点，可点击以往Claudins蛋白相关文章（CLDN6；CLDN9；CLDN18.2）。
图1. CLDN4的结构 [2]
2. CLDN4的作用机制
相关文献指出，Claudins参与肿瘤的机制途径可能为：1）Claudins异常表达引起紧密连接紊乱和渗漏，促进肿瘤细胞的转移和侵袭；2）细胞极性的降低增加肿瘤的营养和生长因子供应，使肿瘤细胞的增殖加快；3）细胞间黏附的减少，会增加转移风险并促进肿瘤的发展 [7-9]。如今，CLDN4作为常见的肿瘤异常表达基因，对其研究仍处于初步阶段，其在肿瘤中的信号调节机制有待深入了解。
在胶质瘤中，研究发现CLDN4/TNFα/NF-κB信号轴，在胶质瘤的生物学进展中起关键作用，揭示CLDN4诱导胶质瘤EMT是通过调节TNF-α介导的NF-κB信号通路（图2） [1]。在卵巢癌中，CLDN4的过表达，可通过PI3K/Akt和EMT转录因子Twist1信号通路，诱导卵巢癌细胞EMT [10, 11]。在胰腺癌中，转化生长因子β（TGF-β）可以负性调解CLDN4表达，且高表达CLDN4可抑制胰腺癌细胞的侵袭 [12]。在乳腺癌中，CLDN4通过PAK4-CEBPB-CLDN4轴，促进肿瘤细胞迁移和侵袭 [13]。
另外，在人喉癌Hep-2细胞中，CLDN4低表达，并初步证实CLDN4通过JAK2/STAT3信号通路，可抑制细胞增殖 [14]。另有研究认为，在喉癌Hep-2细胞中，DNA甲基化可下调CLDN4基因，其与MeCP2募集HDAC1有关，进一步发现，CLDN4上调可抑制Hep-2细胞增殖，并增加细胞间紧密连接数目 [15]。
图2. CLDN4诱导胶质瘤细胞EMT途径 [1]
3. CLDN4在肿瘤中的作用
很多学者研究发现，CLDN4在多种肿瘤中存在异常表达现象。尤其在消化道肿瘤，包括食管肿瘤、胃癌、结肠癌、肝癌、胰腺癌、喉鳞状细胞癌等等；以及在生殖系统肿瘤，如卵巢癌、宫颈癌，均有研究显示CLDN4在这些肿瘤组织中的异常高表达或低表达。因此，CLDN4作为常见的肿瘤异常表达基因，将有着非常重要的潜在应用价值。
3.1 CLDN4与消化道肿瘤
在胰腺癌中，有研究表明，罗格列酮（Rosiglitazone）可通过抑制MEK-ERK信号通路，增加CLDN4的表达，从而抑制胰腺癌细胞的侵袭，认为CLDN4是胰腺癌细胞侵袭和转移表型的潜在抑制剂 [17]。然而，使用cDNA微阵列分析胰腺导管内乳头状黏液性肿瘤，显示CLDN4基因上调，提示CLDN4可能参与到早期胰腺癌的形成 [18]。在胃癌中，CLDN4异常高表达，采用CLDN4 siRNA 转染SGC7901胃癌细胞，发现细胞的侵袭能力显著下降，进一步研究发现，敲低CLDN4可增强PI3K和Akt的磷酸化，促进胃癌细胞的增殖、迁移、侵袭，以及降低胃癌细胞对化疗的敏感性 [19, 20]。
在肝癌中，锌指蛋白703（ZNF703）能够与CLDN4启动子结合，激活CLDN4的表达，诱导EMT从而促进肿瘤转移和索拉非尼耐药 [21]。在喉鳞状细胞癌中，CLDN4表达下调，研究证实喉癌组织中CLDN4的表达与MECP-2的表达相关，进一步的研究发现，DNA甲基化转移酶抑制剂（5-aza-dc）作用喉鳞癌细胞系hep-2后，可上调CLDN4的表达，并使hep-2细胞的迁移和侵袭能力下降 [22]。因此，CLDN4或可成为消化道相关肿瘤诊断的分子标志物。
3.2 CLDN4与生殖系统肿瘤
在卵巢癌中，过表达CLDN4可促进卵巢癌细胞的EMT进程，且高表达的CLDN4与患者的不良预后相关 [10, 11]。近期，另有研究揭示CLDN4缺失，可抑制DNA修复，并增加对PARP抑制剂的敏感性。而高表达CLDN4的卵巢癌肿瘤细胞，其对PARP抑制剂的敏感性降低 [23]。
在宫颈癌中，当细胞连接破坏后，与正常鱗状上皮相比，宫颈癌组织中CLDN4表达明显上调。当宫颈癌前病变越严重，组织表达的CLDN4水平则随之上升。CLDN4蛋白表达强度与宫颈癌前病变的程度密切相关，提示CLDN4的高表达可能会促进宫颈癌的发生 [24]。此外，高危型人乳头瘤病毒（HR-HPV）联合CLDN4检测能够提高宫颈癌前病变诊断的特异性。HR-HPV已被证实为宫颈癌及宫颈癌前病变的重要治病因素。因此，CLDN4或可作为诊断卵巢癌和宫颈癌前病变的重要手段。
3.3 CLDN4与其它肿瘤
在前列腺癌中，在表达CLDN4的小鼠前列腺癌异种移植模型中，注射产气荚膜梭菌肠毒素（clostridium perfringens enterotoxin, CPE）可显著抑制肿瘤的生长。CPE是人食物中毒及胃肠疾病的重要致病因子。CLDN3和CLDN4作为CPE的受体，CPE与受体特异性结合后，可通过胞膜穿透作用使细胞溶解坏死。研究表明，CPE的细胞毒性仅限于CLDN3和CLDN4高表达的癌细胞，并呈剂量依赖性 [25--27]。因此，在CLDN3和CLDN4高表达的癌组织中，整合CPE治疗，使其能结合特异CLDN受体，将使化疗药物具有肿瘤特异性，从而增强化疗效果。
在胶质瘤中，基于TCGA数据集进行Kaplan-Meier的分析表明，CLDN4的表达与OS和DFS呈负相关。进一步发现，CLDN4能够调节TNF-α诱导的NF-κB活性。破坏CLDN4/TNFα/NF-κB信号轴的功能，可能是治疗恶性胶质瘤患者的一种新策略 [1]。在三阴性乳腺癌中，CLDN4表达高于非三阴性乳腺癌，通过小鼠模型，使用CLDN4细胞外结构域抗体（4D3）可削弱乳腺癌细胞紧密连接的屏障功能，增强紫杉醇（Paclitaxel）的抗癌作用 [28]。在膀胱癌中，在皮下肿瘤和肺转移的小鼠模型中，联合CLDN4抗体（4D3）治疗可增强顺铂（Cisplatin）抑制肿瘤生长的效果 [29]。
4. CLDN4的临床研究前景
大量研究已证明CLDN家族是一类具有重要研究价值的细胞表面蛋白质分子，发挥着重要的屏障作用。CLDN蛋白在肿瘤细胞表面存在的异常表达，和多种肿瘤的发生发展有关。当前，CLDN4蛋白在细胞增殖、迁移和侵袭中的作用有了越来越多的新见解，大量证据显示CLDN4的异常表达能影响肿瘤的侵袭和转移能力。尤其是在高表达CLDN4的肿瘤中，CLDN4有望作为肿瘤的标志物和治疗靶点。日益增多的证据表明，联合抗CLDN4抗体治疗，具有潜在的应用前景，能增强现有药物的作用效果。随着CLDN家族领域研究的不断深入，相信越来越多CLDN蛋白作用将为更多疾病的诊断治疗提供新思路。
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Recombinant Human Claudin-4(CLDN4)-VLPs (Active)
The high specifity was validated by western blot. CSB-MP005506HU is detected by Mouse anti-6*His monoclonal antibody.
Immobilized Human CLDN4 at 5 μg/ml can bind Anti-CLDN4 recombinant antibody (CSB-RA005506MA1HU), the EC50 is 29.56-50.75 ng/mL.
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