Claudins家族靶點：CLDN4接踵而至，展示聯(lián)合用藥潛力！
日期：2022-09-26 09:54:20
近期，Nature旗下Cell Death & Disease雜志,一篇標題為“TGF-β induces GBM mesenchymal transition through upregulation of CLDN4 and nuclear translocation to activate TNF-α/NF-κB signal pathway”文章首次發(fā)現(xiàn)，CLDN4在膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）組織和細胞中上調(diào)，研究提示，CLDN4通過調(diào)節(jié)TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB活性，誘導(dǎo)GBM細胞的間質(zhì)轉(zhuǎn)化，增強GBM細胞的遷移能力。進一步的實驗數(shù)據(jù)表明，穩(wěn)定敲低CLDN4，可抑制異種移植小鼠膠質(zhì)瘤的生長和侵襲，且聯(lián)合ITD-1治療，對小鼠腫瘤的抑制效果更好 [1]。CLDN4作為Claudins家族的重要分子，在各種類型腫瘤中廣泛出現(xiàn)高表達或表達缺失。陸續(xù)有研究表明，CLDN4可作為治療腫瘤的特定靶點。令人鼓舞的是，已有多篇文獻報道將抗CLDN4抗體聯(lián)合治療，可增強抗腫瘤作用。因此，繼CLDN18.2、CLDN9、CLDN6等靶點后，CLDN4接踵而至，有望成為Claudins家族腫瘤靶向治療的有效靶點，且在聯(lián)合用藥方面展示出潛力。
1. 什么是CLDN4？
緊密連接蛋白4（Claudin 4/CLDN4）屬于Claudins家族的一員，也是緊密連接（Tight Junctions，TJ）的重要連接蛋白之一。Claudins蛋白均由4個跨膜結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，N端和C端均位于細胞內(nèi)部，C-末端上存在結(jié)合域，可與胞質(zhì)內(nèi)層的蛋白結(jié)合（如：ZO-1），在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要的作用。細胞膜外有2個長度不等的環(huán)（ECL1和ECL2），它們可以和臨近其他同類型的環(huán)相接觸，構(gòu)成細胞間的緊密連接（圖1） [2]。細胞外環(huán)是維持緊密連接功能和上皮屏障完整性所必需的。緊密連接是位于上皮細胞和內(nèi)皮細胞頂端的細胞間黏附結(jié)構(gòu)。Claudins作為緊密連接的重要組成部分，可調(diào)節(jié)上皮細胞通透性及維持細胞極性等方面發(fā)揮作用。當Claudins蛋白發(fā)生變化時，將影響細胞間的通透性，可引起疾病的發(fā)生 [2, 3]。越來越多研究揭示CLDN4在癌癥中發(fā)揮著調(diào)控作用，或可作為潛力腫瘤治療靶標 [4-6]。事實上，大量證據(jù)已表明Claudins成員在腫瘤免疫治療中扮演重要的角色，且在臨床中具有極大的成藥性。針對Claudins家族火熱研究靶點，可點擊以往Claudins蛋白相關(guān)文章（CLDN6；CLDN9；CLDN18.2）。
圖1. CLDN4的結(jié)構(gòu) [2]
2. CLDN4的作用機制
相關(guān)文獻指出，Claudins參與腫瘤的機制途徑可能為：1）Claudins異常表達引起緊密連接紊亂和滲漏，促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲；2）細胞極性的降低增加腫瘤的營養(yǎng)和生長因子供應(yīng)，使腫瘤細胞的增殖加快；3）細胞間黏附的減少，會增加轉(zhuǎn)移風(fēng)險并促進腫瘤的發(fā)展 [7-9]。如今，CLDN4作為常見的腫瘤異常表達基因，對其研究仍處于初步階段，其在腫瘤中的信號調(diào)節(jié)機制有待深入了解。
在膠質(zhì)瘤中，研究發(fā)現(xiàn)CLDN4/TNFα/NF-κB信號軸，在膠質(zhì)瘤的生物學(xué)進展中起關(guān)鍵作用，揭示CLDN4誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤EMT是通過調(diào)節(jié)TNF-α介導(dǎo)的NF-κB信號通路（圖2） [1]。在卵巢癌中，CLDN4的過表達，可通過PI3K/Akt和EMT轉(zhuǎn)錄因子Twist1信號通路，誘導(dǎo)卵巢癌細胞EMT [10, 11]。在胰腺癌中，轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）可以負性調(diào)解CLDN4表達，且高表達CLDN4可抑制胰腺癌細胞的侵襲 [12]。在乳腺癌中，CLDN4通過PAK4-CEBPB-CLDN4軸，促進腫瘤細胞遷移和侵襲 [13]。
另外，在人喉癌Hep-2細胞中，CLDN4低表達，并初步證實CLDN4通過JAK2/STAT3信號通路，可抑制細胞增殖 [14]。另有研究認為，在喉癌Hep-2細胞中，DNA甲基化可下調(diào)CLDN4基因，其與MeCP2募集HDAC1有關(guān)，進一步發(fā)現(xiàn)，CLDN4上調(diào)可抑制Hep-2細胞增殖，并增加細胞間緊密連接數(shù)目 [15]。
圖2. CLDN4誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細胞EMT途徑 [1]
3. CLDN4在腫瘤中的作用
很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，CLDN4在多種腫瘤中存在異常表達現(xiàn)象。尤其在消化道腫瘤，包括食管腫瘤、胃癌、結(jié)腸癌、肝癌、胰腺癌、喉鱗狀細胞癌等等；以及在生殖系統(tǒng)腫瘤，如卵巢癌、宮頸癌，均有研究顯示CLDN4在這些腫瘤組織中的異常高表達或低表達。因此，CLDN4作為常見的腫瘤異常表達基因，將有著非常重要的潛在應(yīng)用價值。
3.1 CLDN4與消化道腫瘤
在胰腺癌中，有研究表明，羅格列酮（Rosiglitazone）可通過抑制MEK-ERK信號通路，增加CLDN4的表達，從而抑制胰腺癌細胞的侵襲，認為CLDN4是胰腺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移表型的潛在抑制劑 [17]。然而，使用cDNA微陣列分析胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤，顯示CLDN4基因上調(diào)，提示CLDN4可能參與到早期胰腺癌的形成 [18]。在胃癌中，CLDN4異常高表達，采用CLDN4 siRNA 轉(zhuǎn)染SGC7901胃癌細胞，發(fā)現(xiàn)細胞的侵襲能力顯著下降，進一步研究發(fā)現(xiàn)，敲低CLDN4可增強PI3K和Akt的磷酸化，促進胃癌細胞的增殖、遷移、侵襲，以及降低胃癌細胞對化療的敏感性 [19, 20]。
在肝癌中，鋅指蛋白703（ZNF703）能夠與CLDN4啟動子結(jié)合，激活CLDN4的表達，誘導(dǎo)EMT從而促進腫瘤轉(zhuǎn)移和索拉非尼耐藥 [21]。在喉鱗狀細胞癌中，CLDN4表達下調(diào)，研究證實喉癌組織中CLDN4的表達與MECP-2的表達相關(guān)，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑（5-aza-dc）作用喉鱗癌細胞系hep-2后，可上調(diào)CLDN4的表達，并使hep-2細胞的遷移和侵襲能力下降 [22]。因此，CLDN4或可成為消化道相關(guān)腫瘤診斷的分子標志物。
3.2 CLDN4與生殖系統(tǒng)腫瘤
在卵巢癌中，過表達CLDN4可促進卵巢癌細胞的EMT進程，且高表達的CLDN4與患者的不良預(yù)后相關(guān) [10, 11]。近期，另有研究揭示CLDN4缺失，可抑制DNA修復(fù)，并增加對PARP抑制劑的敏感性。而高表達CLDN4的卵巢癌腫瘤細胞，其對PARP抑制劑的敏感性降低 [23]。
在宮頸癌中，當細胞連接破壞后，與正常鱗狀上皮相比，宮頸癌組織中CLDN4表達明顯上調(diào)。當宮頸癌前病變越嚴重，組織表達的CLDN4水平則隨之上升。CLDN4蛋白表達強度與宮頸癌前病變的程度密切相關(guān)，提示CLDN4的高表達可能會促進宮頸癌的發(fā)生 [24]。此外，高危型人乳頭瘤病毒（HR-HPV）聯(lián)合CLDN4檢測能夠提高宮頸癌前病變診斷的特異性。HR-HPV已被證實為宮頸癌及宮頸癌前病變的重要治病因素。因此，CLDN4或可作為診斷卵巢癌和宮頸癌前病變的重要手段。
3.3 CLDN4與其它腫瘤
在前列腺癌中，在表達CLDN4的小鼠前列腺癌異種移植模型中，注射產(chǎn)氣莢膜梭菌腸毒素（clostridium perfringens enterotoxin, CPE）可顯著抑制腫瘤的生長。CPE是人食物中毒及胃腸疾病的重要致病因子。CLDN3和CLDN4作為CPE的受體，CPE與受體特異性結(jié)合后，可通過胞膜穿透作用使細胞溶解壞死。研究表明，CPE的細胞毒性僅限于CLDN3和CLDN4高表達的癌細胞，并呈劑量依賴性 [25--27]。因此，在CLDN3和CLDN4高表達的癌組織中，整合CPE治療，使其能結(jié)合特異CLDN受體，將使化療藥物具有腫瘤特異性，從而增強化療效果。
在膠質(zhì)瘤中，基于TCGA數(shù)據(jù)集進行Kaplan-Meier的分析表明，CLDN4的表達與OS和DFS呈負相關(guān)。進一步發(fā)現(xiàn)，CLDN4能夠調(diào)節(jié)TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB活性。破壞CLDN4/TNFα/NF-κB信號軸的功能，可能是治療惡性膠質(zhì)瘤患者的一種新策略 [1]。在三陰性乳腺癌中，CLDN4表達高于非三陰性乳腺癌，通過小鼠模型，使用CLDN4細胞外結(jié)構(gòu)域抗體（4D3）可削弱乳腺癌細胞緊密連接的屏障功能，增強紫杉醇（Paclitaxel）的抗癌作用 [28]。在膀胱癌中，在皮下腫瘤和肺轉(zhuǎn)移的小鼠模型中，聯(lián)合CLDN4抗體（4D3）治療可增強順鉑（Cisplatin）抑制腫瘤生長的效果 [29]。
4. CLDN4的臨床研究前景
大量研究已證明CLDN家族是一類具有重要研究價值的細胞表面蛋白質(zhì)分子，發(fā)揮著重要的屏障作用。CLDN蛋白在腫瘤細胞表面存在的異常表達，和多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。當前，CLDN4蛋白在細胞增殖、遷移和侵襲中的作用有了越來越多的新見解，大量證據(jù)顯示CLDN4的異常表達能影響腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。尤其是在高表達CLDN4的腫瘤中，CLDN4有望作為腫瘤的標志物和治療靶點。日益增多的證據(jù)表明，聯(lián)合抗CLDN4抗體治療，具有潛在的應(yīng)用前景，能增強現(xiàn)有藥物的作用效果。隨著CLDN家族領(lǐng)域研究的不斷深入，相信越來越多CLDN蛋白作用將為更多疾病的診斷治療提供新思路。
為鼎力協(xié)助科研和藥企人員針對CLDN4在機體功能調(diào)節(jié)方面，以及CLDN4在腫瘤中的臨床應(yīng)用研究，CUSABIO推出CLDN4活性蛋白（Code: CSB-MP005506HU）產(chǎn)品，助力您在CLDN4機制方面的研究或其潛在臨床價值的探索。
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.
參考文獻：
[1] Yan, Tengfeng, et al. "TGF-β induces GBM mesenchymal transition through upregulation of CLDN4 and nuclear translocation to activate TNF-α/NF-κB signal pathway." Cell death & disease 13.4 (2022): 1-11.
[2] Uthayanan, Leshanth, and Mona El-Bahrawy. "Potential roles of claudin-3 and claudin-4 in ovarian cancer management. "Journal of the Egyptian National Cancer Institute 34.1 (2022): 1-9.
[3] Yao, Qing-Ting, et al. "Pilocarpine improves submandibular gland dysfunction in irradiated rats by downregulating the tight junction protein claudin-4." Oral Diseases 28.6 (2022): 1528-1538.
[4] Liu, Hong, et al. "Claudin-1/4 as directly target gene of HIF-1α can feedback regulating HIF-1α by PI3K-AKT-mTOR and impact the proliferation of esophageal squamous cell though Rho GTPase and p-JNK pathway." Cancer Gene Therapy 29.6 (2022): 665-682.
[5] Maesaka, Fumisato, et al. "Hypomethylation of CLDN4 Gene Promoter Is Associated with Malignant Phenotype in Urinary Bladder Cancer." International Journal of Molecular Sciences 23.12 (2022): 6516.
[6] Kim, Won Shik, et al. "High Expression of Claudin-4 Is Associated with Synchronous Tumors in Patients with Early Gastric Cancer." journal of clinical medicine 11.12 (2022): 3550.
[7] Swisshelm, Karen, Robert Macek, and Manfred Kubbies. "Role of claudins in tumorigenesis." advanced drug delivery reviews 57.6 (2005): 919-928.
[8] Kage, Hidenori, et al. "Dichotomous roles of claudins as tumor promoters or suppressors: lessons from knockout mice." Cellular and Molecular Life Sciences 76.23 (2019): 4663-4672.
[9] Li, Jian. "Context-dependent roles of claudins in tumorigenesis." Frontiers in oncology 11 (2021): 676781.
[10] Hicks, Douglas A., et al. "Claudin-4 activity in ovarian tumor cell apoptosis resistance and migration." bmc cancer 16.1 (2016): 1-11.
[11] English, Diana P., and Alessandro D. Santin. "Claudins overexpression in ovarian cancer: potential targets for Clostridium Perfringens Enterotoxin ( CPE) based diagnosis and therapy." international journal of molecular sciences 14.5 (2013): 10412-10437.
[12] Michl, Patrick, et al. "Claudin-4 expression decreases invasiveness and metastatic potential of pancreatic cancer." Cancer research 63.19 (2003): 6265-6271.
[13] Wang, Fei, et al. "A novel PAK4-CEBPB-CLDN4 axis involving in breast cancer cell migration and invasion." biochemical and biophysical research communications 511.2 (2019): 404-408.
[14] Shi, Hailian, et al. "SP1 affects the migration and invasion of laryngeal cancer cells by regulating methylation of claudin 4 promoter region through the p-JNK pathway." bioRxiv (2022).
[15] Liu, Yafang, et al. "DNA demethylation of claudin-4 suppresses migration and invasion in laryngeal squamous carcinoma cells." Human Pathology 75 (2018 ): 71-80.
[16] Okumura, Toshikatsu. "Mechanisms by which thiazolidinediones induce anti-cancer effects in cancers in digestive organs." journal of gastroenterology 45.11 (2010): 1097-1102.
[17] Kumei, Shima, et al. "Troglitazone increases expression of E-cadherin and claudin 4 in human pancreatic cancer cells." Biochemical and biophysical research communications 380.3 (2009): 614-619.
[18] Terris B, Blaveri E, Crnogorac-Jurcevic T, et al. Characterization of gene expression profiles in intraductal papillary-mucinous tumors of the pancreas[J]. The American journal of pathology, 2002, 160(5): 1745-1754.
[19] Liang Z Y, Kang X, Chen H, et al. Effect of Clostridium perfringens enterotoxin on gastric cancer cells SGC7901 which highly expressed claudin-4 protein[. J]. World Journal of Gastrointestinal Oncology, 2017, 9(4): 153.
[20] Luo, Jie, et al. "CLDN4 silencing promotes proliferation and reduces chemotherapy sensitivity of gastric cancer cells through activation of the PI3K/ Akt signalling pathway." Experimental Physiology 105.6 (2020): 979-988.
[21] Wang, Hao, et al. "Zinc finger protein 703 induces EMT and sorafenib resistance in hepatocellular carcinoma by transactivating CLDN4 expression." Cell death & disease 11.4 (2020): 1-15.
[22] Liu, Yafang, et al. "DNA demethylation of claudin-4 suppresses migration and invasion in laryngeal squamous carcinoma cells." Human Pathology 75 (2018 ): 71-80.
[23] Yamamoto, Tomomi M., et al. "Loss of Claudin-4 Reduces DNA Damage Repair and Increases Sensitivity to PARP Inhibitors." Molecular Cancer Therapeutics 21.4 (2022): 647-657.
[24] Di, Chenhong, and Fan Jin. "Value of combined detection of claudin 4 and high-risk human papilloma virus in high-grade squamous intraepithelial lesion and cervix squamous cell carcinoma." Zhejiang da xue xue bao. yi xue ban Journal of Zhejiang University. medical Sciences 47.4 (2018): 344-350.
[25] Maeda, Toshihiro, et al. "Claudin-4-targeted therapy using Clostridium perfringens enterotoxin for prostate cancer." The Prostate 72.4 (2012): 351-360.
[26] Takahashi, Azusa, et al. "Mutated C-terminal fragments of Clostridium perfringens enterotoxin have increased affinity to claudin-4 and reversibly modulate tight junctions in vitro." Biochemical and biophysical research communications 410.3 (2011): 466-470.
[27] Saeki, Rie, et al. "A novel tumor-targeted therapy using a claudin-4-targeting molecule." Molecular Pharmacology 76.4 (2009): 918-926.
[28] Luo, Yi, et al. "Targeting claudin-4 enhances chemosensitivity in breast cancer." Cancer science 111.5 (2020): 1840-1850.
[29] Kuwada, Masaomi, et al. "Pro-chemotherapeutic effects of antibody against extracellular domain of claudin-4 in bladder cancer." Cancer letters 369.1 (2015): 212-221.
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