CCN蛋白家族小鼠

CCN蛋白家族是一组细胞间基质蛋白，由CCN1-6六名成员组成。除CCN5缺乏CT模块外，CCN家族蛋白均包含4个保守的串联模块：1）胰岛素样生长因子结合蛋白模块（IGFBP）；2）血管性血友病因子C型重复模块（VWC）；3）血小板反应蛋白1型重复模块（TSP-1）；以及4）含有半胱氨酸羧基端结构的模块（CT）。典型的CCN蛋白由5个外显子编码。CCN蛋白氨基酸同源性为60%，共有38个半胱氨酸残基，这些残基在位置和数量上都严格保守。由于信号肽的存在，CCN蛋白的特点是在细胞质中表达，并以旁分泌的形式在外界环境中积累。它们的四个离散功能域决定了它们相互作用的结合配体的类型，包括不同的整合素，HSPGs、IGFs、TGFb和VEGF等，导致全长CCN蛋白具有多种生物学功能。

图1 CCN蛋白结构^[1]

各种刺激诱导的CCN蛋白在各种细胞中被激活，可直接与细胞表面整合素、生长因子、细胞因子等ECM蛋白相互作用，这些反应诱导肌成纤维细胞的生长和衰老，导致基质重塑。

图2 CCN蛋白在纤维化中的作用^[2]

CCN家族在生物反应和疾病中的几个主要作用：1）伤口愈合和纤维化疾病：纤维化是组织再生过程中CCN家族网络失衡的结果。促纤维化因子TGF-β通过诱导CCN1、CCN2、CCN4的表达，抑制CCN3的表达，在心脏纤维化中发挥促纤维化作用或诱导真皮成纤维细胞衰老（CCN1）；2）炎症：CCN1、CCN2、CCN4被TGF-β上调，而CCN3被相同的细胞因子以相反的方式调节；3）恶性肿瘤：肿瘤微环境（TME）增加了肿瘤的复杂性，CCN蛋白可能是一个平衡TME的潜在靶点。CCN蛋白根据肿瘤类型的不同，在肿瘤发生和发展过程中起到正向或负向作用。

表1 CCN1-6在泛癌中表达水平变化^[1]

下面我们将重点介绍一下促肿瘤生长的CCN1、CCN2、CCN4。

肿瘤的发生发展改变了细胞外基质的组成和物理性质。基质刚度的增加对肿瘤生长和转移有深远的影响。CCN1又称富半胱氨酸蛋白61（cysteine-rich 61, CYR61），其在内皮细胞中受刚度的高度调控。在体外，刚度诱导的CCN1激活β-连环蛋白核转位和信号转导，以上调内皮细胞表面的N-钙粘蛋白水平，促进N-钙粘蛋白依赖的癌细胞-内皮相互作用。而敲除内皮细胞中的CCN1可以抑制黑色素瘤细胞与血管的结合，抑制瘤细胞通过血管转移过程。因此，靶向硬化诱导的血管改变(如CCN1)是一种潜在的、但尚未被重视的损害转移的机制。

图3 肿瘤血管系统中CCN1的作用模式^[3]

CCN2又称结缔组织生长因子（Connective Tissue Growth Factor，CTGF），是一种促纤维化介质。在大多数纤维性疾病中，生化或机械刺激诱导产生的CCN2与TGF-β协同促进成纤维细胞向肌成纤维细胞的表型转化。CCN2还与恶性肿瘤的侵袭有关，CCN2由肿瘤细胞产生并作用于自身，主要抑制其侵袭性表型。但由于CCN2可以通过旁分泌的方式激活血管内皮细胞和破骨细胞祖细胞，促进血管生成和骨吸收，从而又促进了肿瘤的侵袭和转移。因此，CCN2既可以成为一个促进组织再生的潜在的治疗工具，又可以成为对抗纤维化及其相关疾病，以及肿瘤转移的重要靶点。

图4 CCN2在病理纤维化中的分子作用^[4]

CCN4又称Wnt1诱导的信号通路蛋白（Wnt1-Inducible Signaling pathway Proteins, WISP-1），由肿瘤细胞和基质成纤维细胞产生和分泌(蓝色箭头)。然后，分泌的CCN4可通过旁分泌和自分泌两种机制对肿瘤细胞和血管内皮细胞发挥作用(红色箭头)。CCN4能够结合到细胞外基质蛋白(如纤维连接蛋白;绿色形状)，以及细胞膜上的整合素(蓝色形状)，从而调节细胞与细胞外基质的相互作用。

图5 CCN4作为肿瘤微环境中的自分泌和旁分泌介质^[5]

目前针对CCN1靶点开发的药物主要是小分子药物，进展最快的是Asahi Kasei等公司的Zoledronate/Zoledronic acid monohydrate，该药物已在2000年上市，用于治疗癌症，骨关节炎，疼痛等多种疾病。目前只有一种针对CCN1的抗体药物，是罗氏公司的Mab 420/MOR-420，目前处于生物测试阶段，且并未处于活跃状态。

目前针对CCN2靶点，开发药物进展最快的是FibroGen，该公司的Pamrevlumab用于抑制结缔组织生长因子（CTGF）的活性，目前正在推进临床III期试验，适应症包括：胰腺癌、杜氏肌营养不良（DMD）和特发性肺纤维化（IPF）。同时还在进行治疗急性 COVID-19 住院患者的 II 期临床试验。该药已在美国获得孤儿药资格，用于治疗特发性肺纤维化、胰腺癌和杜氏肌营养不良症。在欧盟还指定了治疗杜氏肌营养不良症的孤儿药资格。

目前尚未有该靶点的临床在研药物。

B-hCCN1 mice

基本信息

mRNA表达分析

小鼠CCN1的mRNA仅在野生小鼠(+/+)的卵巢中检测到。人CCN1的mRNA仅在纯合B-hCCN1小鼠(H/H)中检测到，在野生小鼠中未检测到。

蛋白表达分析

利用western blot分析纯合B-hCCN1小鼠中种属特异性CCN1的表达。取野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hCCN1小鼠(H/H)的脾组织，用抗CCN1抗体进行western blot分析。因为该抗体与人CCN1和小鼠CCN1有交叉反应，CCN1在野生小鼠和纯合B-hCCN1小鼠中均可检测到。

B-hCCN2 mice

基本信息：

mRNA表达分析：

小鼠CCN2的mRNA仅在野生小鼠(+/+)的肾脏中检测到。人CCN2的mRNA仅在纯合B-hCCN2小鼠(H/H)中检测到，在野生小鼠中未检测到。

蛋白表达分析：

利用western blot分析纯合B-hCCN2小鼠中种属特异性CCN2的表达。取野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hCCN2小鼠(H/H)的肾组织，用抗CCN2抗体进行western blot分析。因为该抗体与人CCN2和小鼠CCN2有交叉反应，CCN2在野生小鼠和纯合B-hCCN2小鼠中均可检测到。

体内药效：

抗人CCN2抗体可以抑制博来霉素诱导的B-hCCN2小鼠肺部的胶原蛋白沉积。将B-hCCN2小鼠分为3组：生理盐水对照组，博来霉素处理的纤维化组以及博来霉素处理的纤维化+Pamrevlumab治疗组。（A）Pamrevlumab治疗能够改善博来霉素诱导的B-hCCN2小鼠的体重减轻。该模型中的纤维化通过总肺羟脯氨酸（HYP）的标准测量值进行评分。（B）与生理盐水对照组相比，博来霉素的诱导增加了HYP含量，而用Pamrevlumab治疗可以降低肺HYP含量。

B-hCCN4 mice

基本信息：

mRNA表达分析：

小鼠CCN4的mRNA仅在野生小鼠(+/+)的卵巢中检测到。人CCN4的mRNA仅在纯合B-hCCN4小鼠(H/H)中检测到，在野生小鼠中未检测到。

蛋白表达分析：

利用western blot分析纯合B-hCCN4小鼠中种属特异性CCN4的表达。取野生C57BL/6小鼠(+/+)和纯合B-hCCN4小鼠(H/H)的肾脏和脾脏组织，用抗CCN4抗体进行western blot分析。因为该抗体与人CCN4和小鼠CCN4有交叉反应，CCN4在野生小鼠和纯合B-hCCN4小鼠中均可检测到。

[1] Jia Q, et al. CCN Family Proteins in Cancer: Insight Into Their Structures and Coordination Role in Tumor Microenvironment. Front Genet. 2021 Mar 23;12:649387. 

[2] Sun, C., et al. Emerging role of CCN family proteins in fibrosis. Journal of cellular physiology. 2021 Jun;236(6):4195-4206. 

[3]Reid SE, et al. Tumor matrix stiffness promotes metastatic cancer cell interaction with the endothelium. EMBO J. 2017 Aug 15;36(16):2373-2389. 

[4] Kubota S, et al. Cellular and molecular actions of CCN2/CTGF and its role under physiological and pathological conditions. Clin Sci (Lond). 2015 Feb;128(3):181-96. 

[5] Nivison MP, et al. The role of CCN4/WISP-1 in the cancerous phenotype. Cancer Manag Res. 2018 Aug 27;10:2893-2903.