人癌胚抗原相關(guān)的細(xì)胞粘附分子5（CEACAM5）是一種腫瘤特異性抗原，由Gold和Freeman于1965年首次在結(jié)腸癌中發(fā)現(xiàn) [1] [2]。一直以來(lái)，CEACAM5作為結(jié)直腸癌臨床診療中常用的腫瘤標(biāo)志物來(lái)幫助診斷和檢測(cè)腫瘤發(fā)展。近幾年隨著研究的深入，CEACAM5作為腫瘤靶點(diǎn)用于新藥開(kāi)發(fā)的潛能也逐步凸顯出來(lái)。2023年AACR會(huì)議上，賽諾菲和禮新醫(yī)藥分別公布了其CEACAM5 ADC和雙抗的在研進(jìn)展。那CEACAM5究竟什么？表達(dá)有何特點(diǎn)？目前布局CEACAM5靶點(diǎn)的管線又有哪些？涉及哪些適應(yīng)癥？
1、CEACAM5的結(jié)構(gòu)與分布
CEACAMs分子屬于免疫球蛋白超家族黏附分子，是一類細(xì)胞表面糖蛋白家族，共包含12個(gè)家族成員，分別是CEACAM1、CEACAM3、CEACAM4、CEACAM5、CEACAM6、CEACAM7、CEACAM8、CEACAM16、CEACAM18、CEACAM19、CEACAM20和CEACAM21。除CEACAM16外，其他CEACAMs蛋白分子N端都有一個(gè)108個(gè)氨基酸組成的免疫球蛋白可變區(qū)（IgV）樣結(jié)構(gòu)域，而CEACAM16蛋白N端有兩個(gè)。不過(guò)，它們N端的免疫球蛋白恒定區(qū)(IgC)2型樣結(jié)構(gòu)域數(shù)量從0-6個(gè)不等。雖然所有CEACAMs分子都連接在細(xì)胞膜上，但不同的是，CEACAM5、CEACAM6、CEACAM7和CEACAM8是通過(guò)GPI連鎖與細(xì)胞膜結(jié)合，而CEACAM1、CEACAM3、CEACAM4、CEACAM19、CEACAM20和CEACAM21是通過(guò)跨膜結(jié)構(gòu)域錨定在細(xì)胞膜上。CEACAM16是無(wú)膜錨定的分泌型。
Figure 1. The structures of CEACAMs [4]
CEACAM5，也稱為CEA（癌胚蛋白）或CD66e，是癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞粘附分子（CEACAMs）家族的首位成員。人源CEACAM5基因位于染色體19q13.2，基因長(zhǎng)度約為 21 kb，由9個(gè)外顯子和3個(gè)非編碼外顯子組成。CEACAM5蛋白由642個(gè)氨基酸組成（分子量約為70kDa），具有 28 個(gè)潛在的 N 連接糖基化位點(diǎn)。一個(gè)CEACAM5蛋白分子中含有24-26個(gè)天冬酰胺連接的糖鏈，其最終分子量約為180kDa。該蛋白通過(guò)糖基磷脂酰肌醇（GPI）與膜結(jié)合，胞外共有7個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，包括一個(gè)是可變（lgV）樣結(jié)構(gòu)域和6個(gè)lgC樣結(jié)構(gòu)域（A1-B3），lg結(jié)構(gòu)域前有一個(gè)34個(gè)氨基酸的信號(hào)肽 [3] [4]。
與其他在造血細(xì)胞中表達(dá)CEACAMs分子（如CEACAM1、CEACAM8、CEACAM6等）相比，尚未在造血細(xì)胞中檢測(cè)到CEACAM5的表達(dá)。相關(guān)研究表明，CEACAM5的表達(dá)始于人類胚胎和胎兒發(fā)育的早期階段（9-14周），并在某些細(xì)胞中保持終身表達(dá)。在成人正常組織中，CEACAM5主要存在于結(jié)腸柱狀上皮細(xì)胞和杯狀細(xì)胞中，也存在于胃、舌、食道、宮頸、汗腺和前列腺中 [5]。值得注意的是，正常情況下，肺和胃腸道上皮細(xì)胞中CEACAM5的表達(dá)僅限于上皮細(xì)胞膜面向腔內(nèi)的頂端表面，所以不能被免疫細(xì)胞識(shí)別。
2、CEACAM5與癌癥
在癌細(xì)胞中，CEACAM5主要在上皮腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)，包括結(jié)直腸癌、胃癌、胰腺癌、膽囊癌、肺腺癌、小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、膀胱癌、卵巢癌等。
2.1、 CEACAM5與結(jié)直腸癌
CEACAM5在超80%的結(jié)直腸癌（CRC）中表達(dá)，目前已經(jīng)廣泛用作CRC的預(yù)后標(biāo)志物?，F(xiàn)已明確的是，術(shù)前CEACAM5水平升高的患者生存結(jié)果較差 [6]。有研究表明，CEACAM5的強(qiáng)制過(guò)度表達(dá)與失巢凋亡（一種由細(xì)胞基質(zhì)脫離引起的細(xì)胞凋亡形式）相關(guān)，會(huì)增強(qiáng)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移 [7]。復(fù)旦大學(xué)上海腫瘤中心結(jié)直腸外科蔡三軍團(tuán)隊(duì)研究表明結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移可通過(guò)FBW7以HIF1α依賴性方式調(diào)控CEACAM5的表達(dá)抑制 [8]。
2.2、CEACAM5與胃腸癌
CEACAM5在約90%的胃腸癌（GC）中過(guò)度表達(dá)，其過(guò)度表達(dá)可以改變細(xì)胞極性和正常組織結(jié)構(gòu)，減緩細(xì)胞分化和成熟，最終導(dǎo)致腫瘤形成 [9]。2015年，第四軍醫(yī)大學(xué)西京消化病醫(yī)院腫瘤生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聶永戰(zhàn)團(tuán)隊(duì)鑒定出MGd1的抗原是CEACAM5，并利用MGd1研究CEACAM5在非GC和GC組織中的表達(dá)。他們的研究結(jié)果表明，CEACAM5的表達(dá)從正常胃黏膜到慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生直至GC逐漸升高。在胃癌前病變（腸化生和不典型增生）中，CEACAM5陽(yáng)性患者比CEACAM5陰性患者發(fā)生GC的風(fēng)險(xiǎn)更高。此外，CEACAM5與胃腺癌的浸潤(rùn)深度呈正相關(guān)?；谶@些結(jié)果，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為CEACAM5可作為胃癌預(yù)警和預(yù)后的生物標(biāo)志物 [10]。2022年，江漢大學(xué)附屬武漢市第六醫(yī)院消化外科劉念團(tuán)隊(duì)就CEACAM5在胃癌中上游調(diào)控通路開(kāi)展了研究。研究結(jié)果證明了CEACAM5在促進(jìn)GC細(xì)胞遷移、增殖和EMT中的作用。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)miR-498能夠通過(guò)下調(diào)CEACAM5來(lái)控制GC細(xì)胞的生長(zhǎng) [11]。
2.3、CEACAM5與非小細(xì)胞肺癌
CEACAM5約在20%的NSCLC腺癌患者中高表達(dá)。2020臨沂市中心醫(yī)院Xinwen Zhang等人通過(guò)qRT-PCR發(fā)現(xiàn)，CEACAM5在NSCLC組織和細(xì)胞系中表達(dá)升高；利用IHC分析87 名患者腫瘤中CEACAM5的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，CEACAM5的表達(dá)與腫瘤分期、淋巴侵襲和組織學(xué)分級(jí)顯著相關(guān)。此外，這項(xiàng)研究中的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)CEACAM5可通過(guò)抑制p38-SMAD2/3信號(hào)通路來(lái)刺激NSCLC細(xì)胞增殖和遷移[9]。
3、靶向CEACAM5臨床管線研究進(jìn)展
在臨床開(kāi)發(fā)方面，研究人員正在全面開(kāi)發(fā)CEACAM5作為多種新型治療靶點(diǎn)的生物療法，包括 ADC、雙特異性抗體和嵌合抗原受體 T 細(xì)胞療法。這些研究大部分集中在結(jié)直腸癌和其他胃腸道惡性腫瘤上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前處于臨床前或臨床階段的靶向CEACAM5療法大約有25項(xiàng)，其中12項(xiàng)單抗、5項(xiàng)ADC、3項(xiàng)雙特異性抗體、5項(xiàng)car-t療法。這里重點(diǎn)展示了進(jìn)入臨床階段的幾項(xiàng)療法。
3.1、tusamitamab ravtansine
Tusamitamab ravtansine（代號(hào)：SAR408701）是Sanofi從ImmunoGen引進(jìn)的一款新型抗體偶聯(lián)藥物（ADC），這款A(yù)DC由抗CEACAM5人源化單克隆抗體和DM4通過(guò)ImmunoGen開(kāi)發(fā)的可切割鏈接子（SPDB）偶聯(lián)而成。DM4是細(xì)胞毒性美登木素生物堿，可特異性靶向表達(dá)CEACAM5的腫瘤細(xì)胞。目前處在臨床III期，針對(duì)的主要適應(yīng)癥為非小細(xì)胞肺癌。
正在進(jìn)行的II期臨床試驗(yàn)CARMEN-LC05研究旨在評(píng)估tusamitamab ravtansine在雙聯(lián)（+Keytruda）、三聯(lián)（+Keytruda+含鉑化療）和四聯(lián)（+Keytruda+含鉑化療+培美曲塞）組合療法在晚期/轉(zhuǎn)移性非鱗狀NSCLC患者中的療效和安全性。在所有治療組中，患者每3周接受 150 mg/m2或170 mg/m2的tusamitamab ravtansine靜脈注射。在所有劑量水平中，總體緩解率(ORR)為52%，中位治療持續(xù)時(shí)間為24.3周。而且36%的患者病情穩(wěn)定，12%的患者病情進(jìn)展，疾病控制率為88%。在所有PDL1表達(dá)水平組均觀察到應(yīng)答，在CEACAM5中/高表達(dá)組均觀察到應(yīng)答，雙聯(lián)組的療效尤其突出 [12]。
3.2、Labetuzumab govitecan
Labetuzumab govitecan（IMMU-130）是Immunomedics開(kāi)發(fā)的一款A(yù)DC藥物，由抗CEACAM5單克隆抗體和SN-38通過(guò)PH敏感型連接子組成。SN-38是抗腫瘤藥伊立替康的活性代謝物。目前處在臨床II期，針對(duì)的適應(yīng)癥主要是結(jié)直腸癌。
2017年8月17日，刊登在《J Clin Oncol》雜志上的1/2期試驗(yàn)研究評(píng)估了Labetuzumab govitecan治療復(fù)發(fā)或難治性轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌（mCRC）的效果。該項(xiàng)試驗(yàn)研究入組了86例難治性結(jié)直腸癌患者（之前平均已經(jīng)接受過(guò)5次治療），這些患者每周接受一次8和10 mg/kg 的Labetuzumab govitecan治療，或在每個(gè)周期（以3周為一個(gè)周期）的第1周和第2周每周接受兩次4和6 mg/kg 的Labetuzumab govitecan治療。結(jié)果表明38%的患者出現(xiàn)了不同程度的腫瘤縮小。一名患者取得了部分緩解，且持續(xù)緩解超過(guò)2年，42名患者達(dá)到了疾病穩(wěn)定，中位總生存期為6.9個(gè)月。這表明labetuzumab govitecan 單藥治療顯示出可控的安全性和治療活性 [13]。
3.3、cibisatamab
Cibisatamab是羅氏開(kāi)發(fā)的CEACAM5xCD3雙特異性抗體，是一種T細(xì)胞雙特異性抗體，結(jié)合癌細(xì)胞上的CEACAM5（又稱CEA）和T細(xì)胞上的CD3。該結(jié)構(gòu)使得Cibisatamab的一只“手臂”附著在CEACAM5上，另一只手臂將T細(xì)胞拉過(guò)來(lái)并激活，促使其攻擊腫瘤。Cibisatamab在T細(xì)胞上有1個(gè)CD3ε鏈的單結(jié)合位點(diǎn)和2個(gè)CEA結(jié)合位點(diǎn)。目前處于臨床II期研究，針對(duì)的適應(yīng)癥主要是結(jié)直腸癌。羅氏臨床開(kāi)發(fā)并沒(méi)有采用cibisatamab單藥，當(dāng)前進(jìn)行的臨床I/II期試驗(yàn)共有兩項(xiàng)，一項(xiàng)（NCT04826003）是將FAP/4-1BB雙抗RO7122290（共刺激雙抗）與cibisatamab聯(lián)用，另一項(xiàng)（NCT03866239）是將 PD-L1單抗atezolizumab（T藥）與cibisatamab聯(lián)用。研究人群是既往接受過(guò)治療的轉(zhuǎn)移性、微衛(wèi)星穩(wěn)定、CEACAM5高表達(dá)的結(jié)直腸腺癌患者。目前，二者研究均處于招募中。
Figure 2. The structure of cibisatamab
3.4、MG7-CAR-T
MG7是糖基化CEACAM5蛋白，是一種具有高特異性和敏感性的胃癌相關(guān)性抗原。MG7-CART是由吉?jiǎng)P基因開(kāi)發(fā)的抗MG7抗體改造嵌合抗原受體療法。吉?jiǎng)P基因在2017年AACR會(huì)議上展示的結(jié)果表明MG7-CART在胃癌腫瘤病人的PDX模型中能夠顯著抑制PDX腫瘤生長(zhǎng)并清除了60%小鼠的腫瘤，治療效果顯著。目前處于臨床II期研究，針對(duì)的適應(yīng)癥主要是結(jié)直腸癌和胃癌。
4、締碼CEACAM5蛋白抗體助力CEACAM5靶向藥物研發(fā)
締碼生物是一家專注于提供可成藥靶點(diǎn)臨床前研發(fā)產(chǎn)品和服務(wù)的生物技術(shù)公司。公司擁有創(chuàng)新型功能膜蛋白開(kāi)發(fā)、單B細(xì)胞先導(dǎo)抗體發(fā)現(xiàn)、抗體工程改造與功能驗(yàn)證平臺(tái)，旨在讓藥企跨過(guò)單抗平臺(tái)建立和先導(dǎo)分子篩選的門檻，加速推進(jìn)臨床管線。針對(duì)CEACAM5靶點(diǎn)，締碼生物提供CEACAM5靶點(diǎn)全系列產(chǎn)品及服務(wù)，包括以現(xiàn)貨形式提供的活性蛋白、兔單抗和陽(yáng)參抗體。此外，針對(duì)CEACAM5靶點(diǎn)，我司還構(gòu)建了CAR分子，并完成了CAR分子體外驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，以上產(chǎn)品均可滿足CEACAM5抗體藥相關(guān)研究。
4.1、CEACAM5活性蛋白
Human CEACAM5 Protein, His Tag (PME100071)
Figure 3. Validation data of purified Human CEACAM5 Protein, His Tag (PME100071). Human CEACAM5 Protein, His Tag on SDS-PAGE (left); CEACAM5 Protein (PME100071) can bind Anti-CEACAM5 Antibody (BME100035) in a linear range of 2.56-320 ng/ml (right).
4.2、CEACAM5兔單抗
Anti-CEACAM5 antibody(DM120); Rabbit mAb (DME100120)
Figure 4. Validation data of Anti-CEACAM5 antibody(DM120) Rabbit mAb (DME100120). Flow cytometry analysis with Anti-CEACAM5 (DM120) on HEK293 cells transfected with human CEACAM5(Blue) or irrelevant protein (Red) (left). Anti-CEACAM5 antibody(DM120) (DME100120) can bind His tagged protein (PME100071) in a linear range of 0.1-50 ng/ml (right).
此外，締碼已成功制備CEACAM5單B細(xì)胞種子庫(kù)，最快20天可實(shí)現(xiàn)更多CEACAM5先導(dǎo)抗體分子篩選，點(diǎn)擊了解更多締碼B細(xì)胞種子庫(kù)>>
4.3、CEACAM5參照抗體
Anti-CEACAM5 (labetuzumab biosimilar) mAb (BME100035)
Figure 5. Validation data of Anti-CEACAM5 (labetuzumab biosimilar) mAb (BME100035); Flow cytometry analysis with Anti-CEACAM5 (labetuzumab) on HEK293 cells transfected with human CEACAM5 (Blue) or HEK293 transfected with irrelevant protein(Red) (left). His tagged protein (PME100071) can bind Anti-CEACAM5 Neutralizing antibody(BME100035) in a linear range of 2.56-320 ng/ml (right).
4.4、CEACAM5抗體人源化服務(wù)
采用通用模板進(jìn)行人源化，CEACAM5抗體親和力完全丟失；采用締碼人源化抗體庫(kù)進(jìn)行篩選后，獲得比嵌合抗體親和力更高的克隆。
4.5、CEACAM5 CAR分子體外殺傷試驗(yàn)
Figure 6. 24-hour in vitro killing test of CEACAM5 CAR T cells carrying humanized scFv constructs developed by DIMA. The results show that most of these CAR T cells effectively killed MKN-45 cells (naturally expressing CEACAM5) while not killing K562 cells (negative control). IL-2, TNF-α, and IFN-γ were detected 24 hours after the killing experiment at the effect target ratio of 3:1.
4.6、產(chǎn)品列表
參考文獻(xiàn)
[1] Gold, P. and Freedman, S.O. (1965) Demonstration of Tu-mor-Specific Antigens in Human Colonic Carcinomata by Immunological Tolerance and Absorption Techniques. Journal of Experimental Medicine, 121, 439-462.
[2] Gold, P. and Freedman, S.O. (1965) Specific Carcinoembryonic Anti-gens of the Human Digestive System. Journal of Experimental Medicine, 122, 467-481.
[3] Beauchemin, N., Draber, P., Dveksler, G., Gold, P., Gray-Owen, S., Grunert, F., et al. (1999). Redefined nomenclature for members of the carcinoembryonic antigen family. Experimental Cell Research, 252(2), 243–249.
[4] Beauchemin N, Arabzadeh A. Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecules (CEACAMs) in cancer progression and metastasis. Cancer Metastasis Rev. 2013 Dec;32(3-4):643-71.
[5] Nap M, Mollgard K, Burtin P, Fleuren GJ. Immunohistochemistry of carcino-embryonic antigen in the embryo, fetus and adult. Tumour Biol. 1988;9(2-3):145-53.
[6] Thirunavukarasu P, Sukumar S, Sathaiah M, Mahan M, Pragatheeshwar KD, Pingpank JF, et al. C-stage in colon cancer: implications of carcinoembryonic antigen biomarker in staging, prognosis, and management. Journal of the National Cancer Institute. 2011; 103: 689-97.
[7] Ordonez C, Screaton RA, Ilantzis C, Stanners CP. Human carcinoembryonic antigen functions as a general inhibitor of anoikis. Cancer research. 2000; 60: 3419-24.
[8] Li Q, Li Y, Li J, Ma Y, Dai W, Mo S, Xu Y, Li X, Cai S. FBW7 suppresses metastasis of colorectal cancer by inhibiting HIF1α/CEACAM5 functional axis. Int J Biol Sci. 2018 May 12;14(7):726-735.
[9] Zhang X, Han X, Zuo P, Zhang X, Xu H. CEACAM5 stimulates the progression of non-small-cell lung cancer by promoting cell proliferation and migration. J Int Med Res. 2020 Sep;48(9):300060520959478.
[10] Zhou J, Fan X, Chen N, Zhou F, Dong J, Nie Y, Fan D. Identification of CEACAM5 as a Biomarker for Prewarning and Prognosis in Gastric Cancer. J Histochem Cytochem. 2015 Dec;63(12):922-30.
[11] Zhang L, Zhang C, Liu N. CEACAM5 targeted by miR-498 promotes cell proliferation, migration and epithelial to mesenchymal transition in gastric cancer. Transl Oncol. 2022 Oct;24:101491.
[12] Paz-Ares L, Nagy T, Ravoire M, et al. Safety and efficacy of tusamitamab ravtansine in comination with pembrolizumab ± chemotherapy in patients with CEACAM5-positive nonsquamous NSCLC (CARMEN-LC05 phase 2 study). Presented at: 2023 European Lung Cancer Congress; March 29-April 1, 2023; Copenhagen, Denmark. Abstract 13MO.
[13] Dotan E, Cohen SJ, Starodub AN, Lieu CH, Messersmith WA, Simpson PS, Guarino MJ, Marshall JL, Goldberg RM, Hecht JR, Wegener WA, Sharkey RM, Govindan SV, Goldenberg DM, Berlin JD. Phase I/II Trial of Labetuzumab Govitecan (Anti-CEACAM5/SN-38 Antibody-Drug Conjugate) in Patients With Refractory or Relapsing Metastatic Colorectal Cancer. J Clin Oncol. 2017 Oct 10;35(29):3338-3346.
