01
TNFR2的分子生物学基础
TNFR2的基础结构
● 基因结构:人类的TNFR2基因(TNFRSF1B)定位于染色体1p36.2,含10个外显子和9个内含子,总长为26kb。
图1 TNFR2的基因组组织及其与TNF-α的相互作用
● 蛋白性质:TNFR2为75kDa的I型跨膜糖蛋白,由胞外区、跨膜区和胞内区三部分组成,各区域功能高度特化:
①胞外域(核心功能:配体结合与受体组装):含4个连续的富含半胱氨酸结构域(CRD1-CRD4)。其中,CRD1(PLAD域)介导受体低亲和力自组装,维持膜上单体/二聚体动态平衡。CRD2/CRD3负责与配体高亲和力结合,是TNF、LTα₂β等配体的核心结合区域。
②跨膜域(核心功能:受体定位与三聚体稳定):由22个氨基酸形成α-螺旋结构,通过疏水性相互作用锚定细胞膜,同时辅助胞外区介导的三聚体构象稳定,确保信号复合物高效组装。
③胞内域(核心功能:信号传导启动):通过TRAF2结合位点招募TRAF1/2及cIAP1/2,启动下游信号。此外,不含死亡结构域(DD),不直接启动凋亡信号,主要介导促存活、促炎症通路。
图2 TNFR2蛋白在细胞表面的结构和组装
● 表达分布:正常组织中TNFR2表达受限,主要见于免疫细胞(T细胞、B细胞、巨噬细胞)、血管内皮细胞及神经细胞,参与免疫稳态和组织修复,且不直接启动凋亡信号,主要介导促存活、促炎症通路。
TNFR2的激活机制
● 配体依赖性激活:TNF-α存在膜结合型(mTNF-α,34kDa)和可溶性(sTNF-α,17kDa)两种形式。TNFR2对mTNF-α的结合亲和力显著高于sTNF-α,且mTNF-α触发的信号更强、功能更广泛。
①mTNF-α:mTNF-α由免疫细胞(T细胞、巨噬细胞)及肿瘤细胞直接表达,优先结合TNFR2。mTNF-α需形成三聚体,与TNFR2的CRD2/3域结合,通过“前配体组装域(PLAD)”介导受体二聚化→三聚化,进而招募TRAF2、TRAF1/3/5、cIAP1/2等适配蛋白,形成信号复合物,激活下游通路。可介导“正向”(TNFR2激活)和“反向”(tmTNF-α⁺细胞激活)信号。调控免疫细胞交叉对话,促进Treg激活、效应细胞共刺激。
图3 mTNF-α诱导的NFκB信号传导
②sTNF-α:sTNF-α由mTNF-α经TACE/ADAM17酶切释放,高亲和力结合TNFR1,对TNFR2无有效激活作用。 激活促炎和细胞死亡通路,参与炎症反应。sTNF-α虽能结合TNFR2,但无法诱导受体有效聚集,仅当通过抗体交联或寡聚化结构域修饰后,才能弱激活TNFR2。
● 受体组装过程:单个TNF三聚体可结合3个TNFR2单体,形成“TNF₃-TNFR2₃”复合物,但需多个复合物聚集,通过TRAF2三聚化与cIAP1/2交叉激活,启动信号。
图4 天然TNF-TNFR2与抗体-TNFR2复合物结合模式的差异
可溶性TNFR2(sTNFR2)的作用
●产生机制:膜结合型TNFR2(mTNFR2)被TACE(TNF-α转化酶)切割,释放sTNFR2进入血液,与mTNF-α结合发挥功能作用。
●功能特性:与mTNFR2的双向功能不同,sTNFR2仅发挥免疫抑制作用。通过中和游离TNF,抑制TNF-TNFR1介导的促炎反应;Treg分泌的sTNFR2可增强自身免疫抑制功能。
● 临床意义:
①血清sTNFR2水平是癌症预后标志物:结直肠癌患者诊断前sTNFR2升高与总死亡率正相关; 卵巢癌中sTNFR2水平与肿瘤分化程度、恶性分级相关。
②治疗潜力:TNFR2拮抗剂可减少Treg分泌sTNFR2,同时降低mTNFR2表达,双重削弱免疫抑制。
TNFR2的信号传导通路
TNFR2通过多种通路调控肿瘤进展和免疫功能,均不依赖死亡结构域:
图5 TNFR2的相关信号通路
●经典NF-κB通路(促生存与增殖)
①激活过程:结合TNF后,以非DD依赖方式招募TRAF2/cIAP1/2复合物,通过K63泛素化修饰TRAF2,招募LUBAC复合物(生成M1泛素链),进而激活TAK1-IKK复合物,降解IκB,释放p65/p50二聚体入核,促进抗凋亡(如cFLIP)、促增殖(如Ki67)基因转录。
②关键分子:TRAF2和cIAP1/2的“双聚化激活”是核心——单个TRAF2仅结合1个cIAP分子,需两个TRAF2-cIAP复合物相互作用,才能激活cIAP的E3连接酶活性,启动通路。
●非经典NF-κB通路(免疫细胞发育与稳态)
①静息状态:胞质中TRAF3-cIAP1/2-NIK复合物介导NIK的K48泛素化降解,通路抑制。
②激活过程:TNFR2招募TRAF2-cIAP1/2,导致胞质中该复合物减少,NIK蓄积并激活,磷酸化IKK1,进而切割p100生成p52,形成p52/RelB二聚体入核,调控免疫细胞(如Treg、B细胞)发育相关基因。
●Etk/Bmx-PI3K-Akt通路(血管生成与代谢):TNFR2与胞质酪氨酸激酶BMX(Etk)结合,激活PI3K-Akt通路,同时反式激活VEGFR2,促进血管内皮细胞增殖和肿瘤血管生成;在Treg中,该通路还通过mTOR调控糖酵解,增强其抑制功能。
●JNK通路:TRAF2激活AIP1,进而磷酸化ASK1,启动ASK1-JNK信号,促进Treg增殖和肿瘤细胞存活(非凋亡依赖途径)。
●与TNFR1的交叉对话:TNFR2通过招募TRAF2-cIAP1/2,消耗胞质中该复合物,抑制TNFR1介导的经典NF-κB通路(促炎、促生存),同时增强TNFR1依赖的细胞死亡(凋亡/坏死性凋亡)——因TRAF2-cIAP1/2减少,TNFR1更易形成死亡复合物(TRADD-FADD-caspase-8)。
图6 TNFR2/mTNF-α信号体通路
02
TNFR2的功能特性
TNFR2在免疫抑制细胞中的功能特性
●调节性T细胞(Treg):核心免疫抑制细胞
①表型与功能:TNFR2是Treg中“高抑制性亚群”的标志物(30%-40%外周Treg表达TNFR2),表达CD25、FoxP3,通过分泌IL-10、TGF-β抑制Teff活性。
②调控机制:一方面是信号通路,通过经典NF-κB(cRel/p65)促进Foxp3转录和稳定性,非经典NF-κB(p52/RelB)维持Treg表型;PI3K-Akt-mTOR调控糖酵解,增强增殖能力。 另一方面是表观调控,抑制Foxp3启动子区CpG甲基化,防止Treg向Th17样促炎表型转化;诱导组蛋白甲基转移酶EZH2,与Foxp3形成复合物增强抑制活性。
③临床关联:肿瘤浸润Treg中TNFR2⁺比例显著升高(如乳腺癌、AML),其数量与患者预后不良正相关;卵巢癌腹水Treg的TNFR2表达更高,对TNFR2拮抗剂更敏感。
●CD8⁺T细胞:双重阶段依赖性作用
①早期(免疫激活阶段):TNFR2作为共刺激分子,降低TCR激活阈值,促进IL-2、Bcl-2分泌,增强CD8⁺T细胞增殖、存活及IFN-γ分泌,提升抗肿瘤免疫。
②晚期(慢性炎症阶段):长期TNF-α刺激下,TNFR2激活诱导线粒体超极化,产生活性氧(ROS),导致TRAF2降解,触发“激活诱导的细胞死亡(AICD)”,加剧T细胞耗竭。
●髓系抑制细胞(MDSCs):强化免疫抑制微环境
①促进MDSCs向肿瘤部位招募:上调CXCR4表达,增强趋化迁移能力。
②增强抑制分子分泌:诱导Arg-1、iNOS、IL-10、TGF-β生成,通过NO、ROS抑制CD8⁺T细胞和NK细胞功能。
③延长存活:上调cFLIP表达,抑制caspase-8活性,延长MDSCs存活,抑制死亡受体介导的凋亡。
●间充质干细胞(MSCs):TNFR2激活使骨髓MSC(BM-MSC)分化为肿瘤相关MSC(T-MSC)。 通过增强MSC分泌IL-10、TGF-β,诱导CD8⁺FoxP3⁺Treg生成。 并分泌趋化因子使MSC定植于TME,进一步分化为CAFs,推动肿瘤侵袭和转移。
●自然杀伤细胞(NK细胞):
①DC表面tmTNF结合NK细胞TNFR2,激活NF-κB,促进GM-CSF分泌,进而诱导DC产生IL-12/IFN-γ,增强NK细胞增殖和细胞毒性。
②直接上调NK细胞CD25(IL-2Rα)和营养转运体表达,促进糖酵解代谢,加速NK细胞增殖。
● 肿瘤相关巨噬细胞(TAM):激活p38/MAPK与NF-κB,促进M2型极化。 通过反向信号增强mTNF分泌,进一步扩增Treg。
●Th9细胞:TNF-α通过TNFR2激活STAT5/NF-κB,促进Th9细胞分化与肿瘤浸润,增强抗瘤效应(小鼠乳腺癌模型)。
●内皮细胞/EPCs:激活PI3K/Akt-VEGFR2通路,促进肿瘤血管生成。 增强EPCs的免疫抑制功能,抑制Teff浸润。
图7 TNFR2在不同细胞中的生物学功能
表1 TNFR2介导的信号传导和免疫细胞中的TNFR2功能
TNFR2在关组织修复中的作用机制
● 肠道上皮修复:TNFR2在结肠上皮修复中起“开关”作用。在炎症状态下,TNFR2表达上调,终止上皮过度再生,触发稳态分化,维持肠道屏障功能。
● 神经系统保护:TNFR2通过促进少突胶质细胞分化和髓鞘再生,减轻组织损伤。在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE,多发性硬化模型)中,少突胶质细胞特异性TNFR2缺失会导致脱髓鞘加重、轴索损伤、少突胶质细胞丢失。
TNFR2在肿瘤微环境中的核心功能
● TNFR2兼具“促肿瘤”和“抗肿瘤”双重作用:
①促肿瘤:通过激活Treg、MDSCs等免疫抑制细胞,营造肿瘤免疫逃逸微环境;在肿瘤细胞中作为癌基因,促进增殖和转移。
②抗肿瘤:共刺激CD8⁺T细胞活化,增强其细胞毒性;肿瘤细胞对TNFR1介导的细胞死亡的敏感性。
图8 TNF/TNFR2通过调节不同信号通路参与肿瘤发展的各种过程
● 促进肿瘤细胞增殖与侵袭
①增殖机制:IL-6与TNF-α协同激活STAT3,结合TNFR2启动子,导致肿瘤细胞TNFR2过表达,进而磷酸化AKT,促进细胞增殖。并激活Ki67介导的DNA损伤修复,保护肿瘤细胞免受化疗/放疗损伤。
②侵袭与转移:通过TWEAK/Fn14通路激活NF-κB,诱导MMP-9分泌,降解细胞外基质(ECM),增强肿瘤侵袭能力。并上调VEGF表达,促进血管生成,为肿瘤转移提供条件。
图9 TNFR2在肿瘤细胞中的作用
● 调控肿瘤血管生成
①TNFR2激活肿瘤细胞的Akt/ERK通路,促进VEGF-A/C、FGF-1等促血管生成因子分泌。
②在血管内皮细胞(EC)和内皮祖细胞(EPC)中,通过NF-κB维持细胞存活,通过Etk/Bmx通路上调VEGFR2表达,增强VEGF介导的血管生成。
③间充质干细胞(MSC)经TNFR2信号分化为癌相关成纤维细胞(CAFs),分泌MMP和生长因子,进一步推动血管生成和肿瘤进展。
图10 靶向肿瘤微环境(TME)中不同细胞中的TNFR2
TNFR2在不同癌症中的表达与临床关联
基于TCGA和TISIDB数据库分析,TNFR2表达具有显著肿瘤特异性:
● 高表达癌症:胰腺导管腺癌(PAAD)、胶质母细胞瘤(GBM)、肾透明细胞癌(KIRC)等,且高表达与不良预后相关(如KIRC中TNFR2高表达患者生存期缩短30%)。
● 低表达癌症:乳腺癌(BRCA)、肺腺癌(LUAD)等,但部分亚型(如三阴性乳腺癌TNBC)中,肿瘤浸润TNFR2⁺T细胞(TILs)与良好预后相关。
● 分期/分级关联:KIRC、PAAD中TNFR2表达与TNM分期正相关;而肝癌(LIHC)中呈负相关,提示TNFR2功能受肿瘤类型影响。
图11 不同癌症类型中的TNFR2表达水平
TNFR2在肿瘤细胞中的直接作用
● 表达特征:TNFR2在多种肿瘤细胞中异常高表达,如卵巢癌、结直肠癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、T细胞淋巴瘤等,且表达水平与肿瘤恶性程度、临床分期正相关(如NSCLC中TNFR2高表达患者生存期缩短30%)。
● 致癌机制:
①增殖与存活:激活PI3K/Akt通路,促进肿瘤细胞增殖;通过NF-κB上调抗凋亡基因(如Bcl-2),增强化疗耐药。
②转移促进:激活TWEAK/Fn14通路,诱导MMP-9分泌,降解细胞外基质(ECM);促进血管内皮生长因子(VEGF)表达,加速肿瘤血管生成。
● 治疗意义:TNFR2拮抗剂可“双重打击”——既抑制免疫抑制细胞,又直接抑制TNFR2⁺肿瘤细胞的增殖和转移,实现“一石二鸟”效果。
03
TNFR2的靶向治疗策略
TNFR2作为新型免疫检查点的优势
● 表达特异性:仅高表达于Treg、肿瘤细胞等,正常组织中限制性表达,降低自身免疫风险(Tnfr2⁻/⁻小鼠无严重自身免疫病)。
● 双重靶向效应:
①拮抗剂:清除TNFR2⁺Treg,直接杀伤TNFR2⁺肿瘤细胞。
②激动剂:共刺激CD8⁺T/NK细胞,不影响外周Treg功能。
表2 不同的TNFR2靶向治疗及其作用机制
表3 TNFR2靶向治疗抗体研发的临床进展
激动剂:激活抗瘤免疫
● 作用机制
①共刺激效应免疫细胞:激活CD8⁺T细胞和NK细胞的NF-κB和PI3K通路,增强其增殖、细胞毒性(IFN-γ、颗粒酶分泌)和肿瘤浸润能力。
②选择性激活而非耗竭Treg:在肿瘤局部优先激活效应免疫细胞,对Treg的扩增作用较弱(可能与TME中Treg已处于高激活状态有关)。
③逆转T细胞耗竭:上调CD8⁺T细胞表面CD25、4-1BB等激活标志物,改善其在“冷肿瘤”中的功能。
④增强NK细胞功能:与IL-12协同激活NK细胞,提升其杀伤能力,依赖TNFR2介导的TRAF2-NF-κB信号。
● 代表性药物及进展
①Y9(小鼠激动抗体):结合TNFR2的CRD1域,不与TNF竞争结合,依赖FcγR增强激动活性。WEHI-164肉瘤模型中,Y9单药抑瘤率优于抗PD-1;CT26模型中,Y9+抗PD-1使生存期延长60%。
②MM-401(人源激动抗体):兼具T细胞共刺激和ADCC效应,清除卵巢癌腹水TNFR2⁺Treg。体外实验中,使健康人CD8⁺T细胞激活标志物(CD25、CD69)表达提升2-3倍;卵巢癌PDX模型中,单药抑瘤率达45%。
③HFB200301:Fc非依赖激动活性,激活CD4⁺/CD8⁺T细胞和NK细胞,不影响Treg数量。MC38模型中,单药使肿瘤浸润CD8⁺T细胞比例增加50%,与抗PD-1联用完全清除肿瘤。
表4 TNFR2激动剂在自身免疫和癌症中的应用
拮抗剂:阻断免疫抑制与致癌信号
● 作用机制:直接阻断TNFR2与TNF-α结合(如Y7、Y10抗体结合CRD2/3,竞争配体结合位点);耗尽TNFR2⁺免疫抑制细胞(如TY101抗体通过ADCC效应清除Tregs和肿瘤细胞)。
①清除免疫抑制细胞:通过抗体依赖的细胞毒性(ADCC)、抗体依赖的细胞吞噬(ADCP)耗竭TNFR2⁺Treg和MDSCs,解除TME免疫抑制,对正常组织Treg影响较小。
②直接抑制肿瘤细胞:阻断TNFR2介导的NF-κB/PI3K通路,直接抑制TNFR2⁺肿瘤细胞(如卵巢癌、淋巴瘤)的增殖和存活。
③改善TME平衡:提升CD8⁺T细胞/Treg比例,增强效应T细胞的浸润和功能。
④减少sTNFR2释放:降低Treg分泌sTNFR2,削弱其免疫抑制功能。
● 代表性药物及进展
①抗TNFR2拮抗抗体(Torrey等):锁定TNFR2为反平行二聚体,阻止TNF-α结合;优先杀伤卵巢癌腹水TNFR2⁺Treg,对健康人Treg毒性低。卵巢癌模型中,单药使Treg比例降低60%,CD8⁺CTL/Treg比值恢复正常,抑瘤率达55%。
②TY101:与抗PD-1联用协同增效,诱导肿瘤浸润Treg凋亡,激活CD8⁺CTL。CT26结肠癌模型中,TY101+抗PD-1的完全缓解率达70%,显著高于单药(TY101:20%;抗PD-1:10%)。
③M861:联合CpGODN(TLR9激动剂),增强DC激活,协同清除TNFR2⁺Treg。CT26模型中,联合治疗使IFN-γ⁺CD8⁺CTL比例提升3倍,抑瘤率较单药提升40%。
表5 临床前TNFR2拮抗剂/激动剂相关研究
双特异性抗体(Bs-Abs)
● 设计思路:同时靶向TNFR2和免疫激活分子(如CD3ε,激活T细胞)或其他免疫检查点(如PD-L1),兼顾“阻断抑制信号+激活效应细胞”。
图12 用于中和TNFR2的Bs-Abs
● 代表设计:TNFR2×CD3ε(T细胞衔接器)、TNFR2×PD-L1(双重阻断免疫抑制)、TNFR2×NK细胞激活受体(如NKG2D,增强NK细胞杀伤)。
● 优势与进展
①高特异性:仅靶向TNFR2⁺细胞,减少对正常细胞的毒性;
②临床前数据:TNFR2×CD3ε双抗可激活CD8⁺T细胞,在TNBC模型中抑制肿瘤生长,且毒性低于抗CTLA-4抗体。
图13 抗TNFR2 Bs-Abs的作用机制
表6 靶向TNFR2的不同Bs-Abs以及不同的免疫抑制分子和受体
CAR-T/CAR-NK细胞疗法
● CAR-T细胞
①靶点选择:针对膜结合TNFR2或Mb-TNF-α(TNFR2的配体),避免识别可溶性TNFR2。
②研究进展:靶向Mb-TNF-α的CAR-T细胞在乳腺癌模型中可分泌IFN-γ/IL-2,增强对TNFR2⁺肿瘤细胞的杀伤;敲除CAR-T细胞中的TNFR2可减少其耗竭,提升疗效。
● CAR-NK细胞
①优势:无移植物抗宿主病(GVHD)风险,细胞毒性依赖CAR和天然杀伤受体(如NKG2D),双重靶向TNFR2⁺肿瘤细胞。
②临床前数据:TNFR2-CAR-NK细胞可清除TNFR2⁺Tregs和乳腺癌细胞,且分泌的细胞因子以IFN-γ为主,减少细胞因子释放综合征(CRS)风险。
图14 TNRT2特异性CAR-T和CAR-NK细胞
其他策略
● 小分子抑制剂:Scutellarin(黄酮类化合物)通过结合TNFR2的Arg77/Arg108/Arg113位点,阻断TNF-α结合,抑制p38MAPK通路,在TNBC模型中减少Tregs数量。
● 联合治疗:抗TNFR2抗体+TLR激动剂(如R848,激活DC)、抗TNFR2+抗VEGF(阻断血管生成),协同增强抗肿瘤效应。
临床前研究:验证多模型疗效
● 结直肠癌:CT26模型中,TNFR2拮抗剂(如TY101、M861)可减少Treg浸润,提高CD8⁺Teff/Treg比例,抑瘤率显著提升;与CD25抗体联用疗效更佳。
● 黑色素瘤:B16F10模型中,TNFR2激动剂(如Y9、TR75-89)可激活CD8⁺T细胞和NK细胞,诱导长期免疫记忆,与PD-1抑制剂联用完全清除肿瘤。
● 卵巢癌:患者腹水样本中,TNFR2拮抗剂可优先诱导肿瘤浸润Treg凋亡,恢复Teff功能,对健康Treg影响极小。
联合治疗策略
● 与其他免疫检查点抑制剂联用:TNFR2抗体解除Treg抑制,PD-1/PD-L1抑制剂逆转T细胞耗竭,双重改善TME。BI-1808+帕博利珠单抗在晚期实体瘤中已进入Ⅰb期,初步显示协同抑瘤效应。
图15 PD-1/PD-L1抗体联合TNFR2抗体的作用机制
● 与TNFRSF家族靶点联用:联合阻断TNFR2与GITR/OX40(均为T细胞共刺激分子),可协同减少Treg数量、增强Teff增殖,在移植后肿瘤复发模型中显著延长生存期。
● 与放化疗联用:放疗/化疗可降低TME中TNFR2⁺Treg比例,同时增加TNFR2⁺CD8⁺T细胞,为TNFR2激动剂增效创造条件。TNFR2激动剂在化疗后的三阴性乳腺癌模型中,抑瘤率较单独化疗提升40%。
● 造血干细胞移植(HSCT)中的应用:靶向TNFR2可平衡“移植物抗肿瘤效应(GVT)”与“移植物抗宿主病(GVHD)”,增强供体T细胞的抗肿瘤活性,同时抑制其对正常组织的损伤。
● 与SMAC模拟物联用:SMAC模拟物(如birinapant)耗竭cIAP1/2,增强TNFR2介导的TNFR1依赖性细胞死亡,协同杀伤TNFR2⁺肿瘤细胞(如AML)。
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参考文献
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