ICAM-1：从免疫监视到病理过程

前  言

ICAM-1属于免疫球蛋白超家族成员，表达于多种细胞。ICAM-1是一种细胞表面糖蛋白和粘附受体，以调节白细胞从循环到炎症部位的募集而闻名，参与细胞的信号转导与活化、免疫应答、炎症反应等重要生理过程。ICAM-1在肿瘤发生发展中具有重要作用，在多发性骨髓瘤、三阴性乳腺癌、甲状腺癌等表达上调，在临床和治疗上具有重要意义。

01 ICAM-1生物学功能

ICAM-1（Intercellular Cell Adhesion Molecule-1），又叫CD54，中文名为细胞间黏附分子-1，主要功能是介导细胞间的黏附反应。粘附分子是细胞功能、组织完整性和稳态的关键调节因子，不仅介导细胞间的相互作用，而且通过与细胞骨架和各种衔接蛋白的结合，触发细胞内信号传导，以响应特定和局部的提示，如炎症刺激后上皮细胞和免疫细胞中的ICAM-1表达增加。

ICAM-1调节的关键生理过程的示意图[2]

ICAM-1是许多细胞功能的主要调节因子。ICAM-1启动子包含多种转录因子的结合位点，如AP-1、SP、NF-κB、IRF1、IRF3、ETS1等，参与上调转录以响应各种刺激的主要信号通路，在炎症、损伤消退和肿瘤发生中具有重要作用。如白细胞-内皮细胞相互作用和TEM、在炎症反应中调节白细胞的效应功能（PMN释放ROS、树突状细胞启动和激活T细胞、巨噬细胞胞葬作用及极化）、通过促进新生血管形成和表皮新生实现组织修复、促进循环肿瘤细胞外渗和存活的癌变。

ICAM-1以较低水平组成性表达于各类细胞中，如内皮细胞、免疫细胞和一些上皮细胞等。在各种炎症因子刺激下，其表达上调，包括TNF-α、IFN-α/γ、IL-1β、IL-6等。但不同类型的细胞间存在一定程度的特异性。在内皮细胞ICAM-1的表达由TNF-α诱导，在肠上皮细胞ICAM-1的表达由IFN-α诱导，在巨噬细胞ICAM-1的表达主要由IFN-γ和多糖诱导。ICAM-1的表达也受到microRNA活性的调节。

02 ICAM-1病理学意义

ICAM-1主要参与白细胞转运和免疫细胞募集。ICAM-1是LFA-1、MAC-1、透明质酸、恶性疟原虫特殊蛋白等的受体，使其能够粘附于内皮细胞。这对于白细胞在免疫监视、炎症反应和免疫应答过程中渗入组织至关重要。ICAM-1还参与免疫细胞相互作用，如T细胞活化、抗原呈递和免疫突触的形成等。ICAM-1参与稳态免疫反应，从介导白细胞运输到免疫突触的形成，再到组织伤口的愈合。

ICAM-1与多种病理过程有关，尤其是与炎症反应和免疫介导疾病相关的病理过程。在炎症过程中，ICAM-1在内皮细胞中的上调促进白细胞粘附和浸润组织，与动脉粥样硬化、类风湿性关节炎、多发性硬化和炎症性肠病等疾病的发病机制相关。另外，有研究发现ICAM-1可促进癌细胞的迁移，并促进各类癌症的转移。

ICAM-1在三阴性乳腺癌（TNBC）和结直肠癌（CRC）中过表达，与肿瘤侵袭和转移相关。ICAM-1靶向氧化铁纳米颗粒可作为TNBC诊断的MRI探针。靶向ICAM-1可减少CRC的转移和血管生成。有关抗ICAM-1抗体的临床试验证明了其安全性、疗效以及免疫调节作用。ICAM-1靶向治疗与化疗或免疫检查点抑制剂的联合可增强抗肿瘤作用。ICAM-1靶向造影剂有助于肿瘤的可视化、分期诊断和治疗监测。ICAM-1有望成为TNBC和CRC的诊断和治疗靶点。在病毒感染背景下进行的相关研究表明，ICAM-1可作为鼻病毒和某些柯萨奇病毒株等多种病毒的受体。ICAM-1与此类病毒之间的相互作用可促进病毒进入宿主细胞，从而引发感染。

03 ICAM-1在研究中的应用

ICAM-1广泛用于探索细胞粘附机制和免疫细胞活化。作为开发新疗法的一个重要靶点，目前针对ICAM-1的研究涉及单克隆抗体、小分子和纳米颗粒等。Wang等人发现在ICAM-1蛋白与其他信号分子的共刺激下，B细胞免疫突触处形成肌动蛋白弧（actin arcs）。B细胞整合素LFA-1和ICAM-1之间的相互作用促进免疫突触处肌动球蛋白网络的形成。Wegrecki等人将Jurkat细胞系暴露于仅含ICAM-1或含ICAM-1和CD1a的支撑性脂质双层（SLB），研究TCR的聚集和磷酸化。Lim等人将新鲜分离的中性粒细胞置于装有L-15培养基的玻璃底培养皿中，培养皿涂有10 μg/mL重组小鼠ICAM-1和指示趋化因子，以研究中性粒细胞的迁移。

· ICAM-1共刺激促进B细胞免疫突触处肌动蛋白弧的形成

在单独使用抗IgM抗体的B细胞中，很难确定SMAC的边界和PSMAC中F-肌动蛋白组织的模式，但是，在同时使用抗IgM抗体和ICAM-1的B细胞中（Cat: 50440-M03H, 义翘神州），SMAC边界和pSMAC F-肌动蛋白组织均清晰可辨。[15]

· CD1a诱导的γδ TCR聚集和信号传导

a. 暴露于经ICAM-1（Cat: 10346-H08H，义翘神州）、ICAM-1+CD1a或抗CD3/CD28抗体修饰的支撑性脂质双层上5分钟内观察到的表达CD1a反应性BK6、CO22和CO3 TCR的Jurkat T细胞中的双色单分子定位显微镜图像：CD3ε（红色）和pCD3ζ（绿色），比例尺为5 μm。

b. 相应单分子定位显微镜图像的代表性区域（方框内）中通过DBSCAN分析生成的聚类图的特写视图（4x4 μm）。[16]

· 中性粒细胞胞葬作用重塑T细胞对流感感染的免疫

Annexin V− vs. Annexin V+ 中性粒细胞的体外迁移。小鼠ICAM-1重组蛋白来自义翘神州。[17]

✦义翘神州ICAM-1特色产品

义翘神州的产品已支持多篇文章发表在国内外学术期刊，涉及到的产品有重组蛋白、抗体、ELISA试剂、基因等。

Human ICAM-1 Protein (Cat: 10346-H08H)

助力7篇文章发表

Purity: ≥90% determined by SEC-HPLC. 

Anti-ICAM-1 Antibody (Cat: 10346-MM01)

助力1篇文章发表

Immunofluorescence staining of Human ICAM1 in MSC cells.

注：☆表示SEC-HPLC检测纯度

【参考文献】

1. Qiu, Z.,et al. Roles of intercellular cell adhesion molecule-1 (ICAM-1) in colorectal cancer: expression, functions, prognosis, tumorigenesis, polymorphisms and therapeutic implications. Frontiers in oncology, 2022.

2. Bui, Wiesolek, Sumagin. ICAM-1: A master regulator of cellular responses in inflammation, injury resolution, and tumorigenesis. Journal of leukocyte biology, 2020

3. Haydinger, et al. Intercellular Adhesion Molecule 1: More than a Leukocyte Adhesion Molecule. Biology,2023.

4. Zhang, W., et al. ICAM-1-mediated adhesion is a prerequisite for exosome-induced T cell suppression. Developmental cell, 2022.

5. Oates, J. C., et al. Endothelial cells: potential novel regulators of renal inflammation. American journal of physiology. Renal physiology, 2022.

6. Chen, W., et al. SRC-3 deficiency prevents atherosclerosis development by decreasing endothelial ICAM-1 expression to attenuate macrophage recruitment. International journal of biological sciences, 2022.

7. Shen, Q., et al. ICAM-1 targeted thermal-sensitive micelles loaded with tofacitinib for enhanced treatment of rheumatoid arthritis via microwave assistance. Biomaterials advances, 2022.

8. Gammoh, O., et al. Modulation of salivary ICAM-1 and SIRT1 by disease modifying drugs in undepressed relapsing-remitting multiple sclerosis patients. Multiple sclerosis and related disorders, 2022.

9. Peritore, A. F., et al. PEA/Polydatin: Anti-Inflammatory and Antioxidant Approach to Counteract DNBS-Induced Colitis. Antioxidants, 2021.

10. Taftaf, R., et al. ICAM1 initiates CTC cluster formation and trans-endothelial migration in lung metastasis of breast cancer. Nature communications, 2021.

11. Guo, P., et al. ICAM-1 as a molecular target for triple negative breast cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2014.

12. Lim, E. J., et al. ICAM-1 promotes cancer progression by regulating SRC activity as an adapter protein in colorectal cancer. Cell death & disease, 2022.

13. Yu, X., Shang, H., & Jiang, Y. ICAM-1 in HIV infection and underlying mechanisms. Cytokine, 2020.

14. Shukla, S. D., et al. Targeting intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) to reduce rhinovirus-induced acute exacerbations in chronic respiratory diseases. Inflammopharmacology, 2022.

15. Wang, J. C., et al. A B-cell actomyosin arc network couples integrin co-stimulation to mechanical force-dependent immune synapse formation. eLife, 2022.

16. M. Wegrecki et al. Atypical sideways recognition of CD1a by autoreactive γδ T cell receptors. Nature Communications, 2022.

17. K. Lim et al. In situ neutrophil efferocytosis shapes T cell immunity to influenza infection. Nature Immunology, 2020