GDF15是一种多功能细胞因子,属于转化生长因子β超家族成员,通过与GFRAL-RET异源二聚体受体结合而发挥作用。GDF15作为肥胖、糖尿病、肿瘤、代谢相关脂肪性肝病、心血管疾病等的生物标志物,已成为新药研发的“新星”靶标。目前,各大制药企业均开展了以GDF15为全新治疗靶标的药物研究,涉及肥胖、肿瘤及厌食综合征等诸多领域。GDF15与疾病01癌症GDF15是癌症诊断、疾病进展与预后的生物标志物,其在多种实体瘤中水平升高,是胰腺癌、肠癌、卵巢癌、前列腺癌、原发性肝癌和肺癌的诊断生物标志物,且与多种癌症的疾病进展、预后及总生存期之间均存在相关性,包括结直肠癌、胃癌、肝细胞癌、非小细胞肺癌、尿路上皮/肾细胞癌、卵巢癌、乳腺癌等,而与血液系统肿瘤无相关性。另外,GDF15还可作为预测化疗药治疗效果和耐药反应的生物标志物。GDF15作为免疫检查点,是癌症免疫疗法的新靶标。肿瘤细胞逃避免疫监视是癌症的标志,基于GDF15可作为炎症标志物,可预期GDF15会影响肿瘤的免疫力。神经胶质瘤衍生的GDF15耗竭会增强小鼠神经胶质瘤细胞对同源自然杀伤细胞和脾细胞的敏感性,导致致瘤性降低和T细胞浸润增加,改善免疫反应并延长生存期。因此,内源性GDF15有助于恶性神经胶质瘤的增殖和免疫逃逸。树突状细胞(Dendritic cells,DC)在抗原特异性免疫反应的起始阶段起着关键作用。研究表明,GDF15是DC成熟和发挥功能的有效抑制剂,可能通过抑制DC成熟过程中表面突起的形成,促进TGF-β1分泌,抑制T细胞刺激和细胞毒性T淋巴细胞活化,从而抑制肿瘤特异性的免疫反应,促进肿瘤细胞的免疫逃逸。最新研究也证实,GDF15靶向DC中的CD44,通过与其相互作用来抑制其功能,促进卵巢癌的免疫逃逸。总之,GDF15作为癌症诊断、预后以及化疗耐药的较明确生物标志物,同时作为免疫检查点,是癌症免疫疗法的新靶标,为抗肿瘤药物研发提供了新思路。GDF15也被认为是抗肿瘤T细胞活性的负调节因子,与抑制免疫反应有关,并阻止了T细胞被招募到肿瘤微环境中。同时,肿瘤在其微环境中表达并释放大量的GDF15,这使它能够避免被循环免疫细胞识别并产生抗肿瘤免疫反应。因此,抑制GDF15也是克服癌症标准治疗和免疫治疗(如检查点抑制剂)耐药的重要靶标。02肥胖GDF15通过与GFRAL结合发挥作用,GFRAL在结合GDF15后与辅助受体RET结合形成GDF15-GFRAL-RET复合物,激活下游AKT、ERK和PLC-ϒ信号通路,调节迷走交感神经系统活动,延迟胃排空。另外,GDF15还影响食物的偏好,限制高脂肪饮食的摄入。因此,GDF15成为治疗肥胖的重要靶标。一项发表在Nature上的文章也证明了这一点,研究指出GDF15在抑制食欲的同时,通过增强肌肉能量消耗减轻了适应性产热效应,导致了与单纯热量限制相比更大的体重减轻和代谢相关脂肪性肝炎(MASH)的改善。研究表明,靶向GDF15-GFRAL通路可能有助于维持骨骼肌在热量限制期间的能量消耗,并为肥胖治疗的瓶颈问题“体重反弹”提供了一个可行的研究前景。03糖尿病研究显示,2型糖尿病伴肥胖患者体内GDF15的血浆浓度显著高于正常人群,GDF15与稳态模型评估胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、空腹胰岛素浓度等血糖控制相关指标呈显著正相关。也就是说,血糖控制受损情况越严重,GDF15的血浆浓度就越高。这主要是因为高血糖能诱导内皮细胞合成和分泌GDF15,进而激活PI3K信号通路,减少活性氧的产生,从而抑制高血糖导致的内皮细胞凋亡。总的来说,GDF15在2型糖尿病患者中代偿性升高,其能通过抑制高血糖诱导的氧化应激、改善脂肪组织的胰岛素抵抗和炎症反应,从而影响2型糖尿病的发生和发展。04代谢相关脂肪性肝病(炎)人体研究显示,代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)伴肥胖患者GDF15的表达显著高于正常人群,MAFLD晚期纤维化患者GDF15的表达也明显高于MAFLD早期患者,并且GDF15的水平与肝脏硬度显著正相关。进一步观察肝脏组织切片发现,肝细胞气球样变、小叶炎症以及纤维化的严重程度越高,GDF15的表达水平也越高。对BMI和HOMA-IR等因素调整后,MAFLD患者GDF15的表达仍然高于正常人群。提示与糖尿病患者类似,MAFLD患者表达增多的GDF15除了由脂肪细胞分泌外,可能还有其他的分泌来源。在MAFLD患者中,GDF15水平升高。其能促进肝脏脂肪分解,抑制肝脏纤维化,减轻炎症反应,从而抑制MAFLD的进展。05厌食综合征GDF15可引起厌食的作用为抗肥胖和厌食综合征的治疗开启了新方向,尤其是癌症患者的厌食以及由此导致的恶液质。研究证实,内源性GDF15升高与能量平衡紊乱、癌症进展、化疗诱发的厌食症和晨吐有关,GDF15通过引起恶心和/或通过催吐神经回路,以及厌恶性的内脏不适状态诱发厌食症和体重减轻。辉瑞开发了GDF15抗体,发现其可减轻铂类化学疗法引起的呕吐、厌食以及小鼠和非人灵长类动物的体重减轻。NGM公司的进一步研究则证实,GDF15抗体介导的GDF15-GFRAL活性抑制可逆转荷瘤小鼠的癌症恶液质,提示GDF15抗体可阻断铂类药物化疗的不良反应,减轻癌症恶液质,将为癌症患者解除痛苦,提高生活质量和生存希望。06心血管疾病GDF15参与多种心血管疾病的发生,其水平升高与心肌肥大、心力衰竭、动脉粥样硬化、内皮功能障碍等相关。当心肌缺血再灌注损伤时,心肌细胞、巨噬细胞、内皮细胞等的应激可诱导GDF15表达增加。研究表明,衰老的内皮细胞集落形成细胞产生的GDF15可能以旁分泌方式作用于非衰老细胞,通过限制血管应激相关的内皮功能障碍,在血管功能失调中发挥有益作用。因此,GDF15被认为是一种新的心源性细胞因子。07其他疾病除上述疾病以外,GDF15还与其他疾病(包括系统性红斑狼疮、糖尿病肾病、肺部疾病等)相关,具体如表1所示。表1:GDF15与其他疾病的相关性【参考资料】1. 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