综述：髓系C型凝集素受体的合成配体

《ChemBioChem》：Synthetic Ligands of Myeloid C-Type Lectin Receptors

　　

C型凝集素受体（C-type lectin receptors，CLRs）是模式识别受体的主要类别之一。该类受体介导多种生物学事件，包括细胞黏附、病原体识别以及先天免疫应答。病原体被特异性CLRs初始识别后，会塑造宿主的炎症图谱，而由此产生的免疫应答既可能具有保护作用，也可能促成免疫介导性病理。阐明CLRs与其配体之间的结合机制，已日益受到关注，并推动了结构生物学、病原体识别及免疫信号传导等领域的研究。对于理解影响结合的因素、并据此将CLRs作为可药物化靶点加以治疗性开发而言，关键在于识别结合表位以及具有药物样性质的类似物。因此，对候选分子进行知情化定制可提高亲和力、利用多价效应，并推动新型配体的设计。本综述系统梳理了髓系CLR合成配体领域中已形成的广泛多样性，重点关注树突状细胞特异性ICAM3捕获非整联蛋白受体（DC-SIGN）、巨噬细胞诱导型C型凝集素（Mincle）、树突状细胞相关C型凝集素-1（Dectin-1）和langerin。文章结合其结合模式、信号通路及治疗机会展开论述，从而有助于识别该领域当前的局限性及未来潜在发展方向。

1 Introduction

文章首先界定了C型凝集素受体（C-type lectin receptors，CLRs）的结构归属与免疫学功能。CLRs属于含有至少一个C型凝集素样结构域（C-type lectin-like domain，CTLD）的蛋白超家族，其中髓系CLRs主要分布于巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞等髓系来源细胞表面，并作为模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）参与危险信号识别。其识别对象既包括病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），也包括损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）。受体激活后，可诱导细胞因子/趋化因子分泌、吞噬作用等广泛免疫功能。文章指出，随着X射线晶体学、核磁共振波谱（nuclear magnetic resonance，NMR）及表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）等技术的发展，CLR-配体相互作用的解析能力显著提高，也推动了合成CLR配体数量的增长。作者同时强调，各类方法在晶体环境、溶液状态、样品标记要求及固定化引发的多价效应等方面各具优势与局限。基于此，文章提出本综述聚焦DC-SIGN、Mincle、Dectin-1和langerin四类最具代表性的髓系CLR，围绕其合成配体、结合特征、信号转导及治疗应用展开综合分析。

2 Ligand Recognition

2.1 C-Type Lectin-Like Domain

本节概述了髓系CLR的基本结构组成及其配体识别基础。髓系CLRs通常由胞内/胞质结构域、跨膜区以及胞外区构成，其中CTLD位于胞外区并负责配体结合。CTLD长度约为110–140个氨基酸残基，不同髓系CLR之间差异显著，这种结构多样性构成了其广谱识别能力的基础。经典CTLD通常依赖Ca²⁺介导糖配体结合，糖配体的邻位二醇，常见为3-OH和4-OH，可参与Ca²⁺配位并形成畸变八面体几何构型。EPN基序常与甘露糖型配体特异性相关，QPD基序则多与半乳糖型配体相关。除主结合位点外，次级结合位点对选择性与亲和力也具有重要影响，例如DC-SIGN中容纳LewisX半乳糖部分的次级位点，或Mincle中容纳海藻糖分子第二个葡萄糖残基的位点。作者进一步指出，单个CTLD的亲和力并不能完整反映真实识别过程，因为许多CLRs能够发生多聚化，如DC-SIGN形成同源四聚体、Mincle与巨噬细胞C型凝集素（macrophage C-type lectin，MCL）形成异源二聚体，因此亲合力（avidity）是理解结合行为时不可忽视的参数。

2.2 Multivalency

本节重点讨论多价性（multivalency）在CLR配体设计中的核心地位。由于单价糖-凝集素相互作用通常较弱，多价展示成为增强结合的常用策略。文章总结了多价效应增强结合的多个机制，包括糖苷簇效应、受体间结合位点桥联、统计性再结合以及内部扩散等。与此同时，多价结合效果并不仅取决于单个表位本身的亲和力，还受到配体密度、空间定向、连接臂长度和柔性等因素影响。为此，研究中常使用树枝状分子、树枝聚合物、聚合物、糖蛋白、脂质体和纳米颗粒等支架来精确调控多价展示方式。作者虽未在本综述中展开多价体系的全面讨论，但明确指出其对高亲和力CLR配体构建具有决定性意义。

3 Signaling and Downstream Effects

文章在这一部分系统阐述了CLR配体结合后的主要信号转导机制及其免疫学后果。髓系CLRs的信号转导主要涉及免疫受体酪氨酸激活基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）、半ITAM（hemITAM）、免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）及Raf-1通路。ITAM依赖型信号通常借助FcRγ接头蛋白，经Src家族激酶（Src family kinases，SRKs）磷酸化后招募脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk），进而激活CARD9-BCL10-MALT1复合体，促使核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）及丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路启动。hemITAM依赖型通路则见于Dectin-1等受体，通常需要同源二聚化以形成Syk识别位点。ITIM信号通过招募SHIP、SHP-1或SHP-2等磷酸酶抑制激活性通路。作者强调，CLR信号具有显著的情境依赖性，其结果可表现为促炎、抑炎、内吞、抗原呈递及T细胞激活等不同效应，这种复杂性增加了治疗靶向设计的难度，同时也体现出CLRs作为免疫调节靶点的潜力。

3.1 DC-SIGN

DC-SIGN（CD209）为Ⅱ型跨膜蛋白，主要表达于专业抗原呈递细胞，尤其是树突状细胞及部分巨噬细胞。该受体在质膜上形成四聚体，每个亚基含有一个糖识别结构域（carbohydrate recognition domain，CRD），能够识别富含甘露糖或岩藻糖的糖链，如Lewis抗原。其颈部区域由保守重复序列组成，促进四聚化形成。DC-SIGN参与细胞间通讯、抗原摄取、主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ类和Ⅱ类途径的抗原呈递，以及胞内信号调节。其下游信号取决于配体性质：甘露糖化配体通过淋巴细胞特异性蛋白1（lymphocyte-specific protein 1，LSP1）及Raf-1轴促进ERK-MAPK和NF-κB激活，而岩藻糖化配体则可诱导不同的免疫抑制性程序，并可独立于Raf-1发挥作用。由此体现出糖微环境决定DC-SIGN免疫调节方向的重要性。

3.2 Mincle

Mincle是主要表达于巨噬细胞、树突状细胞、单核细胞和中性粒细胞的Ⅱ型跨膜CLR。由于其本身缺乏内在信号结构域，需要与FcRγ链偶联，通过Syk及CARD9-BCL10-MALT1复合体传导信号，进而诱导肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、巨噬细胞炎性蛋白2（macrophage inflammatory protein 2，MIP-2）和白细胞介素-6（IL-6）等促炎介质释放。Mincle还能与Toll样受体7/8发生串扰，增强NF-κB活性和炎性小体组装，促进IL-1β产生，并偏向诱导Th17型免疫应答。其表达受PAMPs、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、TNF及IL-4等环境信号调控。文章也指出，在特定条件下，Mincle可形成抑制性ITAM（ITAMi）构型，削弱树突状细胞激活，这一特征可被病原体利用以实现免疫逃逸。另一方面，Mincle也能通过IL-10和转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）参与免疫稳态维持，并可能介导训练性先天免疫。

3.3 Dectin-1

Dectin-1属于C型凝集素超家族V组，是一种Ⅱ型跨膜受体，结构上包括胞外糖识别域、柄区、跨膜区及含有hemITAM和三酸性序列的胞内尾部。该受体表达于树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞及部分淋巴细胞。Dectin-1配体结合后最核心的后果是NF-κB激活，可通过经典和非经典两种途径实现：一方面经hemITAM位点磷酸化后招募Syk，激活蛋白激酶Cδ（protein kinase Cδ，PKCδ）及CARD9-BCL10-MALT1复合体；另一方面也可通过Raf-1非Syk依赖途径汇聚至NF-κB。其下游效应包括促炎性细胞因子释放、树突状细胞成熟、吞噬体成熟、呼吸爆发、中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular trap，NET）形成及抗原呈递。Dectin-1还可通过IL-6和IL-23等促进初始CD4⁺ T细胞向Th1和Th17极化。文章同时指出，Dectin-1在肿瘤等情境中也可能介导免疫抑制，因此其功能同样具有环境依赖性。

3.4 Langerin

Langerin为Ⅱ组膜相关CLR，由短胞内N端尾部、跨膜段、胞外颈部结构域和C端糖结合区构成。其颈部含有α螺旋卷曲-卷曲结构，促进三聚体装配，从而增强糖配体识别能力。Langerin主要表达于朗格汉斯细胞（Langerhans cells，LCs），后者分布于皮肤表皮及黏膜表面。文章指出，人和小鼠在langerin表达谱方面存在种属差异。Langerin的重要功能在于介导外源抗原摄取，并将其转运至Birbeck颗粒进行加工和递呈。尽管其胞内区不含典型激活或抑制信号基序，但可能通过与胞质蛋白相互作用调节抗病原体防御机制。

4 Therapeutic Applications

4.1 DC-SIGN

DC-SIGN因其在内吞、病毒入侵及免疫调节中的作用而成为重要治疗靶点。文章总结了两个主要应用方向：其一是通过诱饵配体阻断病毒与DC-SIGN结合，例如多价甘露糖配体可高效抑制SARS-CoV-2介导的DC-SIGN转感染；其二是利用DC-SIGN促进疫苗抗原靶向递送至树突状细胞，提高MHC Ⅰ类和Ⅱ类抗原呈递效率，增强CD4⁺和CD8⁺ T细胞应答。与此同时，DC-SIGN也可介导免疫抑制，如诱导IL-10产生和调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）形成，因此还可用于移植耐受和炎症性疾病控制。作者特别强调了选择性问题：DC-SIGN与langerin及L-SIGN在结构和配体偏好上存在相似性，但生物学功能可能相反，这对药物开发提出了挑战。

4.2 Mincle

在治疗应用方面，Mincle最突出的是作为疫苗佐剂靶点。文章指出，亚单位疫苗和合成疫苗免疫原性有限，因此需要通过模式识别受体靶向佐剂增强抗原摄取、共刺激分子表达及T细胞极化。Mincle配体可促进Th1/Th17型免疫应答，特别适合结核、疟疾、衣原体和HIV等疫苗开发。CAF01是最具代表性的Mincle靶向脂质体佐剂体系，由表面活性剂和海藻糖二山嵛酸酯（trehalose dibehenate，TDB）构成，已进入多项临床试验。文章还提到，采用不同Mincle配体替代TDB的相似体系在小鼠中表现出更强Th1和Th17应答潜力。

4.3 Dectin-1

Dectin-1既可作为激动性靶点，也可作为拮抗性靶点进行干预。抑制Dectin-1的主要治疗意义在于减轻炎症，因为其激活可推动巨噬细胞向M1型促炎表型极化。文章举例说明，在脑出血、缺血性卒中和心肌缺血/再灌注损伤模型中，抑制Dectin-1可减少神经功能障碍并改善心脏功能。另一方面，Dectin-1激动也可能具有治疗意义，例如促进中枢神经系统轴突再生，以及在小鼠中表现出抗抑郁效应。总体而言，Dectin-1靶向策略需根据疾病环境在促炎增强与炎症缓解之间谨慎平衡。

4.4 Langerin

由于langerin主要限于朗格汉斯细胞表达，其治疗应用集中于靶向递送。文章指出，抗langerin单克隆抗体与HIV抗原融合可作为候选疫苗，诱导体液免疫、滤泡辅助性T细胞（T follicular helper cells，Tfh）增加、B细胞活化及IgG产生。基于皮肤中朗格汉斯细胞的分布特征，还可通过微针方式递送靶向制剂。除疫苗外，langerin靶向也可用于向异常朗格汉斯细胞输送细胞毒药物，例如装载阿霉素并表面修饰糖模拟langerin配体的脂质体可选择性杀伤靶细胞，显示出治疗朗格汉斯细胞组织细胞增生症的潜力。

5 Synthetic Ligands

这一主体部分系统总结了四类CLR的合成配体研究。总体上，已报道配体多为基于天然识别单元发展而来的正构配体，同时也出现了别构配体及共价配体。作者指出，CLR配体亲和力通常以K_D或IC₅₀评估，天然糖配体多处于毫摩尔至微摩尔范围，而治疗开发通常需要低微摩尔甚至纳摩尔级结合能力，因此研究普遍遵循“优化单价配体，再通过多价展示进一步增强”的策略。

5.1 DC-SIGN

DC-SIGN部分首先从结构入手，指出其具有典型Ca²⁺依赖糖结合位点和多个次级相互作用区域，如Val351、Ser360和Phe313等。合成配体设计主要围绕甘露糖型和岩藻糖型天然配体展开。甘露糖类配体中，研究者通过修改苷元、引入芳香环、优化氢键和疏水相互作用、构建二糖和三糖模拟物、提高代谢稳定性以及设计亚胺糖和硫连接体等方式，获得了较天然d-甘露糖显著增强的结合能力。多价展示策略在量子点、树枝状分子、聚合物和纳米颗粒平台上均展现出大幅增强效果。岩藻糖类配体则主要以LewisX及其稳定类似物为基础，通过C-糖苷、酰胺替换和环己烷连接体等方式提升活性和稳定性。除经典糖模拟物外，DC-SIGN还存在别构小分子抑制剂，如喹喔啉酮、喹诺酮和含氟片段等，它们可结合Met270附近的远端疏水口袋并调节受体结合行为。此外，共价或可逆共价策略也被用于靶向Lys373等位点，从而改变受体功能或提高选择性。整体来看，DC-SIGN是目前合成配体研究最充分的CLR之一，其研究范式也最能体现从结构解析、构效关系（structure-activity relationship，SAR）到多价优化的完整路线。

5.2 Mincle

Mincle的配体研究以海藻糖糖脂为核心。结构上，Mincle通过一个主要Ca²⁺位点识别糖的3-OH/4-OH邻二醇，并利用邻近疏水脂质槽容纳脂链。经典配体包括海藻糖二分枝菌酸酯（trehalose dimycolate，TDM）和TDB。文章详细讨论了脂链长度、单双酯形式、支链修饰、聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）引入以及芳香端基对Mincle识别和信号激活的影响。总体规律并不完全统一，但可见较长脂链、适当双链结构及某些支化形式常有利于活性。除葡萄糖/海藻糖骨架外，阿拉伯糖、甘露糖、甘油以及多种内源性糖脂也可作为Mincle配体，显示其识别谱具有一定广度。文章还讨论了brartemicin及其类似物，这一类芳香化海藻糖衍生物虽可高亲和结合Mincle，但并不一定触发信号，说明“结合”与“激活”并非等价。作者特别指出，Mincle研究中细胞报告系统使用频繁，而直接结合测定相对不足，不同检测体系之间结果有时并不一致，因此对其配体活性的判断需结合多种实验平台。

5.3 Dectin-1

Dectin-1合成配体主要来源于β-葡聚糖（β-glucans）结构模拟。文章指出，Dectin-1不依赖Ca²⁺结合，而主要通过由Trp221、His223和Tyr228等构成的疏水沟识别β-葡聚糖。天然激动剂包括curdlan和schizophyllan，laminarin通常作为拮抗剂，但其作用并非绝对。合成研究显示，线性β-(1,3)-葡聚糖链长增加通常有利于结合，且在某些情况下β-(1,6)支链可显著增强活性。与天然大分子多糖相比，定义明确的合成寡糖亲和力通常较低，但更利于建立清晰SAR。由于较长且分支复杂的葡聚糖合成困难，获取均一Dectin-1配体长期受限。文章因此特别强调自动化糖合成平台对该领域的重要推动作用，认为未来更高效的合成方法将有助于获取定义明确的高亲和力Dectin-1配体，并推动其治疗转化。

5.4 Langerin

Langerin部分表明，该受体除可通过经典Ca²⁺依赖位点结合甘露糖等小分子糖外，还存在仅在多聚状态下形成的Ca²⁺非依赖性阳离子沟槽，可结合肝素样糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs）等较大分子。已报道的合成配体包括硫酸化软骨素E型二糖、GlcNAc/肝素样糖模拟物以及多价展示体系。通过引入芳香基团和磺酰胺连接体，可增强与Phe315、Asn307等位点的相互作用。多价化后，结合能力可由微摩尔级提升至纳摩尔级。除糖类配体外，片段筛选还发现了噻唑并嘧啶类别构抑制剂，以及结合经典位点的儿茶酚类非糖配体。文章据此说明，langerin配体设计已从天然糖链模拟逐步拓展至非糖小分子和别构调节剂。

6 Summary and Outlook

总结部分指出，髓系CLR合成配体研究已展现出高度多样性，并显著提升了对这些受体结合特异性、信号传导及治疗潜能的理解。当前主要挑战包括：不同CLR间结合特征和信号通路的重叠导致选择性不足；不同检测平台之间结果可比性有限；高纯度、结构明确糖配体的合成仍具难度；初始结合数据如何外推至原代髓系细胞中的真实免疫调节效应，尚缺乏系统规律。文章认为，随着计算设计、AlphaFold辅助建模、SPR/NMR验证、自动化糖合成以及多价支架工程的发展，未来CLR靶向药物、疫苗佐剂与定向递送系统有望加速推进。同时，种属差异研究对于临床前开发、3R原则和“One Health”框架同样至关重要。作者最终强调，今后不仅要关注识别药效团本身，还应更加重视其三维多价展示方式，因为这将直接决定CLR-配体相互作用的强度、选择性及功能输出。