Glypican-3（GPC3）作为硫酸乙酰肝素蛋白聚糖家族成员，在肝细胞癌（HCC）中呈现显著的组织特异性高表达，已成为继AFP之后最具临床价值的HCC诊断标志物与治疗靶点。然而，GPC3在肿瘤微环境中兼具促癌与抑癌的双重生物学特性，其功能转化高度依赖于亚细胞定位、翻译后修饰及信号网络背景。本文系统梳理GPC3的结构特征、生理功能及其在HCC中的复杂作用机制，并重点评述单克隆抗体、双特异性抗体、CAR-T/NK细胞疗法等靶向治疗策略的研究进展，以期为HCC的精准诊疗提供理论参考。

 

一、GPC3的结构特点

GPC3是一种通过糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定于细胞膜表面的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，其核心蛋白由约580个氨基酸残基组成，分子量约为70 kDa。该蛋白在Arg358-Cys359位点经弗林蛋白酶（furin）切割后，形成40 kDa的N端亚基和30 kDa的C端亚基，两者通过二硫键连接；C端亚基包含硫酸乙酰肝素侧链修饰位点及GPI锚定结构，使其稳定附着于细胞膜外侧。这种独特的结构特征使GPC3成为肝细胞癌（HCC）靶向诊疗的理想分子靶点——其N端亚基暴露于细胞表面，便于抗体、肽类等配体识别结合，而GPI锚定方式则介导其参与Wnt/β-catenin、Hedgehog及Hippo-YAP等多种促癌信号通路的调控，驱动肿瘤增殖与侵袭。

 

图1 GPC3结构示意图[1]

 

二、 GPC3的生理功能与机制

GPC3作为一种糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，在哺乳动物胚胎发育及成体组织稳态维持中发挥关键的负向调控作用。其功能缺失可导致Simpson-Golabi-Behmel综合征（SGBS），该综合征以产前及产后过度生长为主要临床特征，提示GPC3在调控细胞增殖与分化平衡中具有核心地位。研究表明，GPC3通过整合多条经典发育信号通路及与特定膜蛋白相互作用，形成精密的调控网络（图2）。

 

图2 GPC3生理功能作用机制示意图[2]

 

1.调控Wnt信号通路

GPC3表现出双向调控特性。GPC3可与Wnt5a相互作用，促进非经典Wnt/JNK信号通路的激活，同时抑制经典Wnt/β-catenin信号通路。当GPC3功能缺失时，经典Wnt信号通路过度激活而非经典通路受抑，导致细胞异常增殖。这一机制在肝脏再生过程中同样发挥作用，GPC3表达上调可有效抑制细胞周期进程。

 

2. 调控Hedgehog（Hh）信号通路

GPC3通过与Patched（Ptc）受体竞争结合Hh配体，诱导Hh- GPC3复合物的内吞降解，从而负向调控Hh信号强度。在肝脏再生高峰期，GPC3与Indian Hh的结合减少，Hh信号增强以促进细胞增殖；而在增殖终末期，GPC3表达回升并重新抑制Hh信号，防止过度增殖。值得注意的是，GPC3对Sonic Hh（Shh）的调控机制存在差异，其可通过控制下游信号转导步骤而非直接配体结合来影响Shh应答。

 

3. 调控骨形态发生蛋白（BMP）信号通路

在肾脏发育过程中，GPC3维持BMP介导的抑制性信号，调控分支形态发生。GPC3缺失可导致BMP2抑制活性丧失、BMP7依赖性抑制转为刺激效应，以及角质细胞生长因子（KGF）刺激效应增强，共同导致肾脏分支形态异常。

    

4.与多种膜蛋白形成功能性复合物扩展其调控网络。

GPC3与Uncoordinated-5受体D（Unc5D）形成八聚体糖蛋白复合物，该复合物在体外诱导细胞接触排斥反应，并调控皮层神经元及神经母细胞瘤细胞的迁移过程。在肝脏再生中，GPC3与四跨膜蛋白CD81相互作用，减弱CD81与造血表达同源盒蛋白（Hhex）的结合，促进Hhex入核发挥转录抑制作用，从而负向调控细胞增殖。

综上所述，GPC3通过整合Wnt、Hh、BMP等经典信号通路及与Unc5D、CD81等膜蛋白的相互作用，在哺乳动物发育及组织稳态中扮演关键的负向调控角色，其功能异常将导致严重的发育障碍性疾病。

 

三、 GPC3在HCC中的作用

GPC3在HCC的发生发展中扮演着复杂而关键的角色，其功能效应呈现出显著的促癌与抑癌双重特性。如图3所示，GPC3在HCC中的生物学行为高度依赖于其结构状态、亚细胞定位及所激活的信号通路网络。

 

图3 GPC3参与癌症发展示意图[2]

 

在促癌方面，膜结合型GPC3通过多种机制驱动HCC恶性进展。GPC3可作为Wnt信号通路的共受体，其核心蛋白N端富含半胱氨酸的结构域能够直接结合Wnt配体，并促进Wnt与Frizzled受体的相互作用，从而激活经典Wnt/β-catenin信号级联反应，导致胞质内β-catenin积累并核转位，进而上调下游靶基因表达，促进肿瘤细胞增殖、上皮-间质转化（EMT）及侵袭转移。与此同时，GPC3还能与IGF-II及其受体IGF1R相互作用，增强IGF1R的磷酸化激活，并抑制IGF-1R的泛素化降解，从而持续激活下游ERK/AKT信号通路，为肿瘤细胞提供生存和增殖优势。

  

此外，GPC3通过上调YAP蛋白表达激活Hippo信号通路，进一步促进HCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力。GPC3还可与HGF/c-Met、FGF2等生长因子信号轴协同作用，增强肿瘤细胞的迁移运动和化疗耐药性。值得注意的是，肿瘤微环境中的癌症相关成纤维细胞（CAFs）来源的GPC3能够诱导免疫检查点分子如PD-L1、TIM3和CD24的表达，从而参与肿瘤免疫逃逸调控。

  

然而，GPC3在HCC中也表现出抑癌功能。当GPC3以可溶形式存在时（如GPC3∆GPI突变体或外源性重组GPC3蛋白），其可通过竞争性结合Wnt配体，阻断Wnt与膜受体的相互作用，从而广泛抑制经典Wnt信号通路及多种生长因子信号，诱导HCC细胞凋亡并抑制其增殖。此外，可溶性GPC3还可通过与CD26相互作用诱导细胞凋亡，且该过程不依赖于硫酸乙酰肝素（HS）链的修饰。这种膜结合型与可溶型GPC3的功能对立提示，GPC3在HCC中的促癌或抑癌效应可能取决于其亚细胞定位及翻译后修饰状态。

 

四、 GPC3靶向治疗HCC的研究进展

HCC是全球范围内发病率和死亡率均较高的恶性肿瘤，尽管手术、化疗及免疫治疗等手段不断发展，晚期HCC患者的预后仍不理想。近年来，GPC3作为HCC特异性高表达的膜相关蛋白聚糖，已成为极具潜力的治疗靶点。目前，针对GPC3的靶向治疗策略主要包括单克隆抗体、双特异性抗体、肽疫苗/DNA疫苗、免疫毒素、CAR-T/NK细胞疗法、基因治疗及联合免疫检查点抑制剂等多种手段（图4）。

 

图4 GPC3靶向治疗HCC示意图[4]

在单克隆抗体方面，GC33（Codrituzumab）作为首个进入临床试验的人源化抗GPC3单克隆抗体，可通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用杀伤肿瘤细胞，I期临床试验显示其安全性良好。此外，32A9抗体及HS20抗体也显示出抑制肿瘤生长的活性，后者还可阻断Wnt信号通路。然而，单药治疗疗效有限，促使研究者探索更为高效的治疗策略。

  

双特异性抗体通过同时结合GPC3与免疫细胞表面分子增强抗肿瘤效应。ERY974作为抗GPC3/CD3双特异性T细胞衔接抗体，可重定向T细胞杀伤肿瘤细胞，目前I期临床试验正在进行中。GPC3/CD47双特异性抗体则通过阻断"别吃我"信号，增强巨噬细胞对肿瘤的吞噬作用。

  

GPC3衍生肽疫苗/DNA疫苗通过激活特异性细胞毒性T淋巴细胞发挥抗肿瘤作用。HLA限制性GPC3肽疫苗的I期临床试验显示疾病控制率达60.6%，II期研究证实术后辅助疫苗接种可显著降低复发率。GPC3 DNA疫苗亦可在动物模型中诱导CTL反应，延长生存期。

  

免疫毒素将抗GPC3抗体与毒素偶联实现精准杀伤。HN3-PE38免疫毒素通过抑制蛋白质合成及Wnt信号通路诱导肿瘤消退，但存在剂量限制性毒性。经白蛋白结合域修饰的HN3-ABD-T20显著延长半衰期，在降低剂量的同时保持高效抗肿瘤活性。

  

CAR-T/NK细胞疗法是近年来发展迅速的细胞免疫治疗手段。GPC3特异性CAR-T细胞在体外及荷瘤小鼠中均显示有效杀伤活性，联合索拉非尼或采用GPC3/EGFR双靶点设计可进一步增强疗效。为克服肿瘤微环境的免疫抑制，研究者开发了表达IL-12、IL-15/IL-21或IL-7/PH20等细胞因子的"装甲"CAR-T细胞，并通过CRISPR/Cas9敲除PD-1基因提升细胞功能。NK-92细胞作为CAR载体兼具安全性与有效性。目前多项GPC3-CAR-T临床试验正在开展，但需关注细胞因子释放综合征及神经毒性等不良反应。

  

基因治疗方面，靶向GPC3的siRNA纳米载体及miRNA调控策略在动物模型中显示抗肿瘤效果，长链非编码RNA HOXA-AS2的敲除可通过下调GPC3抑制HCC细胞增殖与转移。

  

联合免疫检查点抑制剂策略展现出协同增效潜力。GC33与抗PD-L1抗体联合应用可增强肿瘤浸润免疫细胞活性，I期临床试验显示联合治疗耐受性良好且疾病控制率较高。此外，GPC3靶向治疗与光动力治疗、化疗及介入治疗的联合应用也在探索中，多功能纳米载体的开发为诊疗一体化提供新思路。

 

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Biotinylated Human GPC3/Glypican 3（C-His-Avi）	93128ES	25 μg/100μg/500 μg/1mg
PE-Labeled GPC3/Glypican 3（C-His）	95808ES	25 μg/100μg
Cynomolgus GPC3/Glypican 3（C-hFc）	93266ES	25 μg/100μg/500 μg

 

参考文献

 

[1]Filippi L, Frantellizzi V, Urso L, et al. Targeting Glypican-3 in Liver Cancer: Groundbreaking Preclinical and Clinical Insights[J]. Biomedicines. 2025 Jun 26;13(7):1570.

[2]Piao Q, Bian X, Zhao Q, et al. Unraveling Glypican-3: From Structural to Pathophysiological Roles and Mechanisms-An Integrative Perspective[J]. Cells. 2025 May 15;14(10):726.

[3]Zheng X, Liu X, Lei Y, et al. Glypican-3: A Novel and Promising Target for the Treatment of Hepatocellular Carcinoma[J]. Front Oncol. 2022 Feb 16;12:824208.