HLA與肺癌免疫

王慧娟 王秦秦

人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen, HLA）在機(jī)體細(xì)胞免疫過程中參與抗原分子的提呈，在機(jī)體抗腫瘤免疫機(jī)制中占有重要地位，目前有大量關(guān)于HLA與肺癌發(fā)生發(fā)展之間關(guān)系的研究，并對此提出了一些可能的治療方法，為腫瘤的免疫治療提供了新的思路。

1 HLA

引起急性移植排斥反應(yīng)的同種異型抗原稱為主要組織相容性抗原（major histocompatibility antigen），編碼這組抗原的基因稱為主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex, MHC）。人類主要組織相容性抗原是在白細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，所以又稱為HLA。

1.1 HLA復(fù)合體的結(jié)構(gòu) 編碼HLA的基因群又稱為HLA復(fù)合體，定位于人類第6號染色體短臂q21.31和q21.32區(qū)之間，分為HLA-I類、HLA-II類和HLA-III類3個區(qū)，跨度約為4 000 kb，約包含450個基因。其中經(jīng)典的HLA基因一般專指與組織相容性有關(guān)的、具有向T細(xì)胞提呈蛋白質(zhì)抗原功能的基因。

HLA-I類區(qū)中約包含3個經(jīng)典的HLA-I類基因，即HLA-A、HLA-B、HLA-C。HLA-II類區(qū)包括HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR三個經(jīng)典HLA-II類基因及一些與抗原處理和提呈有關(guān)的基因，包括TAP1、TAP2、LMP2等。HLA-III類區(qū)包含75個基因，大多數(shù)功能不明，其中一小部分是與HLA無關(guān)的、編碼分泌型蛋白的基因，其產(chǎn)物是免疫系統(tǒng)的重要成分。

1.2 HLA分子的結(jié)構(gòu)和功能 HLA-I類和HLA-II類分子是細(xì)胞表面跨膜糖蛋白，又稱為HLA-I類和HLA-II類抗原。HLA-I類分子廣泛分布于體內(nèi)有核細(xì)胞膜表面，以淋巴細(xì)胞表面密度最大。與HLA-I類分子相比，HLA-II類分子的表達(dá)更為局限，正常情況下主要表達(dá)在專職抗原提呈細(xì)胞表面，主要包括B細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞。

HLA-I類分子是由一條重鏈和一條輕鏈通過非共價結(jié)合形成的異二聚體。重鏈又稱α鏈，由經(jīng)典的HLA-A、HLA-B、HLA-C基因編碼；輕鏈為β2微球蛋白（β2m），其編碼基因位于第15號染色體。HLA-II類分子是由α鏈和β鏈組成的異二聚體。α鏈和β鏈的編碼基因均位于HLA-II類區(qū)的D區(qū)內(nèi)。

HLA-I類分子的主要功能是作為殺傷性CD8+T細(xì)胞的識別標(biāo)志之一，參與內(nèi)源性抗原的提呈。HLA-II類分子作為CD4+T細(xì)胞的識別標(biāo)志之一，主要參與外源性抗原的遞呈。另外，一些HLA-I類分子，包括非經(jīng)典的I類分子HLA-E和HLA-G，還可以與NK細(xì)胞表面的受體結(jié)合，影響NK細(xì)胞的功能。HLA分子由于直接影響機(jī)體的細(xì)胞免疫，因而成為免疫應(yīng)答過程中的關(guān)鍵分子[1]。

2 機(jī)體抗腫瘤免疫效應(yīng)機(jī)制中HLA的作用

機(jī)體具有強(qiáng)大的免疫功能，通過免疫監(jiān)視可以發(fā)現(xiàn)并且殺傷腫瘤細(xì)胞。機(jī)體抗腫瘤的免疫效應(yīng)是多途徑的，一般認(rèn)為細(xì)胞免疫比體液免疫在抗腫瘤效應(yīng)中發(fā)揮著更重要的作用。

抗腫瘤的效應(yīng)細(xì)胞以HLA-I類抗原限制的CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）和HLA-II類抗原限制的CD4+輔助性T細(xì)胞（helper T lymphocyte, Th）為主。CD8+CTL活化增殖后，直接殺傷腫瘤細(xì)胞，或者通過分泌細(xì)胞因子發(fā)揮抗腫瘤作用，是最主要的抗腫瘤細(xì)胞。CD4+T細(xì)胞活化后可產(chǎn)生淋巴因子，增強(qiáng)CTL和自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell, NK cell）的功能并可激活巨噬細(xì)胞或其它抗原提呈細(xì)胞（antigen-presenting cell, APC）參與抗腫瘤作用。NK細(xì)胞也參與抗腫瘤作用且不受MHC限制。未活化的NK細(xì)胞僅可殺傷某些腫瘤細(xì)胞，活化后殺瘤效率大幅提高。干擾素（interferon,IFN）、白介素2（interleukin, IL-2）等細(xì)胞因子可以強(qiáng)化其功能。NK細(xì)胞主要通過抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用殺傷腫瘤細(xì)胞，而其殺傷腫瘤細(xì)胞的活性受活化性受體和抑制性受體調(diào)節(jié)。HLA-B、HLA-C、HLA-E和HLA-G等編碼的基因產(chǎn)物可以識別NK細(xì)胞抑制性受體，抑制NK細(xì)胞的殺傷作用。γδT細(xì)胞大多數(shù)為CD4-CD8-T細(xì)胞，具有非MHC限制性的殺傷腫瘤細(xì)胞作用。另外，巨噬細(xì)胞、活化的自然殺傷T細(xì)胞、淋巴細(xì)胞激活的殺傷細(xì)胞和腫瘤浸潤的淋巴細(xì)胞也具有抗腫瘤作用。

因此，HLA-I類分子的正常表達(dá)保證了對CTL的抗原提呈和NK細(xì)胞的正常殺傷活性，使機(jī)體處于正常免疫狀態(tài)之下。若細(xì)胞表面的HLA分子異常表達(dá)，就可能使這種異常細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視而影響機(jī)體的健康。

3 肺癌患者HLA基因表達(dá)的相關(guān)研究

3.1 肺腫瘤細(xì)胞HLA-I類基因的異常表達(dá) 近年來大量的臨床研究已經(jīng)證實(shí)，經(jīng)典HLA-I類抗原的表達(dá)在多種惡性腫瘤中均明顯降低。由于CTL的MHC限制性，腫瘤細(xì)胞表面的HLA-I類分子表達(dá)下調(diào)甚至缺失將導(dǎo)致T細(xì)胞不能被刺激活化，不能產(chǎn)生有效的細(xì)胞免疫應(yīng)答。而腫瘤細(xì)胞異常高表達(dá)HLA-E、HLA-G，則會抑制NK細(xì)胞的殺傷活性。

目前在肺癌的相關(guān)研究中，研究對象多集中于非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC），而關(guān)于經(jīng)典的HLA-I類抗原的表達(dá)情況與預(yù)后的關(guān)系，尚未取得完全一致的結(jié)論。

Baba等[2]研究了26種肺癌細(xì)胞株中HLA-I類抗原的情況，他們發(fā)現(xiàn)10種有HLA-I類基因單倍型缺失，3種有HLA-I類抗原表達(dá)缺失。Kikuchi等[3]在161例NSCLC組織中發(fā)現(xiàn)，有68.9%的癌組織HLA-I類抗原低表達(dá)或者表達(dá)缺失，而且這部分癌組織中CD8+T細(xì)胞量明顯少于HLA-I類抗原強(qiáng)陽性的癌組織中的CD8+T細(xì)胞量；HLA-I類抗原的低表達(dá)還可以作為病理1期的患者預(yù)后不良的指標(biāo)。Suzuki等[4]在105例NSCLC組織中發(fā)現(xiàn)58.3%有經(jīng)典的HLA-I類分子缺失，并且發(fā)現(xiàn)HLA-I類分子與腫瘤的大小、瘤體的發(fā)展和病理分期相關(guān)。Ramnath等[5]發(fā)現(xiàn)HLA-I類分子缺失在NSCLC中十分普遍（93.6%），但在體內(nèi)HLA-I類分子的表達(dá)情況與NSCLC的生存率無統(tǒng)計學(xué)關(guān)聯(lián)，認(rèn)為NSCLC中NK細(xì)胞是主要的抗腫瘤細(xì)胞。另外，王威等[6]研究發(fā)現(xiàn)HLA-A、HLA-B、HLA-C抗原在鱗癌中表達(dá)下降率明顯高于腺癌（P＜0.05）。

與上述觀點(diǎn)不同的是，Nagata等[7]在研究了695例NSCLC組織HLA-I類分子等位基因后得出結(jié)論，病理1期HLA-A2陰性患者的預(yù)后要好于HLA-A2陽性的患者；而在病理2、3期的患者中，HLA-A24陽性可以作為不良預(yù)后的指標(biāo)。

在非經(jīng)典的HLA-I類分子的研究中，HLA-G在多種腫瘤中的異常高表達(dá)也引起了研究者們的注意，認(rèn)為HLA-G抑制了NK細(xì)胞殺傷腫瘤的能力。Yie等[8]在NSCLC組織中發(fā)現(xiàn)75%的癌組織中有HLA-G的異常表達(dá)，HLA-G高表達(dá)的患者預(yù)后較差；HLA-G的異常表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期和患者本身的免疫應(yīng)答效力相關(guān)；并且HLA-G高表達(dá)可以作為NSCLC的特征之一。

經(jīng)典的HLA-I類抗原在腫瘤中表達(dá)下調(diào)的機(jī)制尚不十分清楚。染色體缺失、體細(xì)胞重組、基因突變及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和蛋白運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)障礙都有可能參與惡性腫瘤HLA基因的異常表達(dá)。Paschen等[9]對黑色素瘤細(xì)胞研究后認(rèn)為，HLA-I類基因缺失是15號染色體失穩(wěn)定和β2微球蛋白基因突變同時發(fā)生引起的。Corrias等[10]則認(rèn)為HLA-I類分子重鏈、β2微球蛋白、TAP-1和TAP-2表達(dá)缺失等多種機(jī)制是神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞HLA-I類抗原表達(dá)低下的原因。Maleno等[11]研究表明喉癌細(xì)胞HLA-I類基因缺失有多種類型，如 HLA-I類基因全部缺失、HLA-I類基因單倍型選擇性缺失、HLA-A或HLA-B基因位點(diǎn)的選擇性降低、單個HLA-I類等位基因的選擇性缺失或降低等。HLA基因單倍型缺失是引起腫瘤HLA表型改變的最常見的原因。對肺腫瘤研究后So等[12]認(rèn)為HLA-I類基因表達(dá)下調(diào)或者缺失的腫瘤類型是T細(xì)胞免疫選擇的結(jié)果，而且這種HLA-I類基因的異常表達(dá)是由HLA-I類基因單倍型缺失引起的。鄧波等[13]研究后認(rèn)為，HLA-I類基因單倍型選擇性丟失可能是腫瘤細(xì)胞在傳代過程中姐妹染色體不分離或染色體重組錯誤如染色體缺失等造成的。而莊東剛等[14]實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示HLA-I類分子的基因結(jié)構(gòu)出現(xiàn)改變的機(jī)率較小，推測HLA-I類分子在腫瘤中表達(dá)的缺失可能是相關(guān)基因在從轉(zhuǎn)錄到翻譯的過程中的某一環(huán)節(jié)或者是某些環(huán)節(jié)受到致癌因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致HLA-I類分子表達(dá)下調(diào)或表達(dá)缺失。

從上述的研究結(jié)果來看，HLA-I類基因在肺癌組織中表達(dá)的情況在各個研究中的結(jié)果并不完全一致，異常表達(dá)的機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

3.2 肺癌患者HLA-II類基因的異常表達(dá) 近年在人的多種惡性組織的研究中均發(fā)現(xiàn)有HLA-II類基因的異常表達(dá)。大量的研究顯示腫瘤細(xì)胞HLA-II類基因的表達(dá)可以使腫瘤細(xì)胞具有抗原遞呈、活化Th細(xì)胞的作用，引起抗腫瘤效應(yīng)。Matsushita等[15]在預(yù)后良好的結(jié)腸癌患者的癌組織中發(fā)現(xiàn)有HLA-DR的高表達(dá)，并且可以作為獨(dú)立的預(yù)后良好的指標(biāo)。但有研究[16]認(rèn)為若腫瘤細(xì)胞不表達(dá)其它共刺激因子，則可以導(dǎo)致免疫耐受，認(rèn)為其作用取決于表達(dá)的量。因此目前腫瘤細(xì)胞HLA-II類基因表達(dá)對機(jī)體免疫的影響還存在爭議。腫瘤細(xì)胞異常表達(dá)HLA-DR的機(jī)制目前尚不十分清楚。van der Stoep等[17]發(fā)現(xiàn)HLA-II類基因反式作用因子（class II transactivator, C II TA）啟動子IV可以與MHC II類基因相互作用而刺激HLA-II類分子的表達(dá)；IFN-γ可以激活C II TA啟動子IV，而許多腫瘤細(xì)胞IFN-γ誘導(dǎo)HLA-II類分子表達(dá)的現(xiàn)象消失了。在對神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞研究后他們發(fā)現(xiàn)，C II TA啟動子IV發(fā)生了甲基化，認(rèn)為腫瘤細(xì)胞在發(fā)展早期通過甲基化C II TA啟動子IV抑制HLA-II類分子的表達(dá)，而分化后的腫瘤細(xì)胞則沒有這種甲基化現(xiàn)象。

在肺癌的相關(guān)研究中，Deng等[18]在兩種肺癌細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)保存有完整的HLA-II類基因。Kataki等[19]對48例NSCLC組織進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)僅有8%有HLA-II類分子的表達(dá)。而Pouniotis等[20]在對4種肺癌類型（腺癌、鱗癌、大細(xì)胞未分化癌、小細(xì)胞肺癌）研究后發(fā)現(xiàn)，僅有小細(xì)胞肺癌組織有HLA-II類分子的低表達(dá)。馬曉春等[21]在研究中發(fā)現(xiàn)，肺癌細(xì)胞的HLA-DR抗原陽性率為43%，腺癌的陽性率明顯高于鱗癌和小細(xì)胞癌。他們還觀察到HLADR抗原染色較強(qiáng)的癌細(xì)胞周圍有較多的淋巴細(xì)胞浸潤。他們推測是淋巴細(xì)胞浸潤釋放出的如γ-干擾素之類的淋巴因子引起了肺癌細(xì)胞的HLA-DR抗原表達(dá)。然而，部分病例癌組織中雖有較多的淋巴細(xì)胞浸潤，但卻不表達(dá)HLA-DR抗原。肺癌細(xì)胞表達(dá)HLA-DR抗原與其病理、預(yù)后關(guān)系等方面仍需要進(jìn)一步研究。

3.3 肺腫瘤患者外周血T淋巴細(xì)胞HLA-DR的表達(dá)降低 陳清勇等[22]應(yīng)用流式細(xì)胞雙熒光染色技術(shù)發(fā)現(xiàn)肺癌組外周T血淋巴細(xì)CD3+/HLA-DR+的表達(dá)水平明顯低于正常對照組。楊凌等[23]也得到相同的結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)正常對照組和良性病變組之間無明顯差異；隨著腫瘤進(jìn)展和年齡的增高，肺癌患者外周血T淋巴細(xì)胞中CD3+/HLA-DR+的表達(dá)水平逐漸降低；中、高分化程度的肺癌患者的CD3+/HLA-DR+表達(dá)明顯高于低分化程度的肺癌；肺癌伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者的外周血CD3+/HLA-DR+的表達(dá)水平明顯低于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者。他們認(rèn)為這些變化可能是肺癌細(xì)胞產(chǎn)生一些免疫抑制因子，通過抑制外周血中T淋巴細(xì)胞的活化功能，如CD25+/HLA-DR+的表達(dá)水平，來進(jìn)一步抑制宿主的免疫應(yīng)答，從而使癌細(xì)胞逃避機(jī)體免疫監(jiān)視。

4 針對肺癌患者HLA分子表達(dá)異常而提出的治療方法

目前腫瘤的免疫治療方法很多，本文主要就針對HLA的治療方法作一綜述。研究者根據(jù)上述現(xiàn)象認(rèn)為，腫瘤免疫治療的關(guān)鍵在于增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞中HLA-I類抗原的表達(dá)，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)識別腫瘤細(xì)胞的能力。通過免疫治療增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞表面的HLA-I類抗原表達(dá)，可能會取得較好的療效。

4.1 基因治療 20世紀(jì)90年代，研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將某些基因轉(zhuǎn)染入腫瘤細(xì)胞后可以導(dǎo)致其HLA-I類抗原表達(dá)升高，致瘤性下降。

Torabi-Pour等[24]將β2微球蛋白基因利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染技術(shù)導(dǎo)入膀胱癌細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)HLA-I類抗原表達(dá)明顯上調(diào)，并且IFN可以誘導(dǎo)這些細(xì)胞HLA-I、HLA-II類抗原的表達(dá)。Salamone等[25]利用載體將同種異體HLA-B7基因和β2微球蛋白基因共轉(zhuǎn)染入HLA-B7缺失的頭頸部腫瘤細(xì)胞，與轉(zhuǎn)染自體HLA-B7基因相比，可以更有效地誘導(dǎo)HLA I類抗原的表達(dá)，抑制腫瘤生長。Lou等[26]將重組有TAP1基因的腺病毒轉(zhuǎn)入HLA抗原表達(dá)通路缺陷的鼠肺癌細(xì)胞系CMT 64后發(fā)現(xiàn)TAP1的表達(dá)可以提高細(xì)胞表面HLA抗原的表達(dá)；該研究結(jié)果也證實(shí)，參與HLA分子組裝和運(yùn)輸表達(dá)過程的分子異常也可以導(dǎo)致HLA抗原的低表達(dá)。

4.2 細(xì)胞因子干擾素（IFN）及組蛋白脫乙?；福╤istone deacetylase, HDAC）抑制子 Merritt等[27]發(fā)現(xiàn)無論在體外還是體內(nèi)，IFN-γ都可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞HLA-I類分子的表達(dá)。Read等[28]證實(shí)，在體外IFN-γ可以誘導(dǎo)正常腦細(xì)胞和腦腫瘤細(xì)胞的表達(dá)，其中HLA-I類抗原明顯增加，而HLA-II類抗原的表達(dá)也可以被誘導(dǎo)；將IFN-γ基因利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)入神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞后HLA-I類和HLAII類抗原的表達(dá)均增加。徐亦益等[29]將克隆的人源IFN基因轉(zhuǎn)基因人肺腺癌細(xì)胞A549，發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)基因細(xì)胞能穩(wěn)定且持久地向胞外分泌IFN蛋白，并且該轉(zhuǎn)基因瘤苗的HLA-I、HLA-II類分子的表達(dá)得到上調(diào)。以上研究均提示細(xì)胞因子IFN可以提高腫瘤細(xì)胞的免疫原性和提呈抗原的能力。

目前的研究[16]顯示正常組織中的IFN-γ可以誘導(dǎo)HLA-II類分子的表達(dá)，而許多人類腫瘤細(xì)胞的HLA-II類分子并不能被IFN-γ誘導(dǎo)產(chǎn)生。抑癌基因Rb蛋白的缺失與這種現(xiàn)象密切相關(guān)。HDAC抑制子MS-275可以重建γ-IFN對缺失Rb蛋白的NSCLC細(xì)胞的可誘導(dǎo)性，提高HLA-II類分子特別是HLA-DR的表達(dá)率。目前MS-275正處于NSCLC治療的1、2期臨床試驗(yàn)中[30]。

4.3 腫瘤細(xì)胞疫苗 Indrová等[31]將IL-12基因用腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞制成腫瘤細(xì)胞疫苗，再打入已成瘤的小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)可使HLA-I類分子表達(dá)增加。

4.4 其它 李兆忠等[32]采用反義核酸技術(shù)證實(shí)c-myc反義寡核苷酸可以上調(diào)人高轉(zhuǎn)移肺癌細(xì)胞表面HLA-A、HLA-B、HLA-C、ICAM-1分子的表達(dá)水平。

綜上所述，目前研究均在肺癌患者的肺腫瘤細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)有HLA分子的異常表達(dá)，并且這種異常與肺癌的類型、進(jìn)展、預(yù)后等有關(guān)，但是研究結(jié)果并不完全一致。在肺癌患者外周血中T淋巴細(xì)胞的表面也發(fā)現(xiàn)有HLA-DR的表達(dá)降低。目前可以肯定的是這些異常表達(dá)的HLA分子與肺癌細(xì)胞逃逸免疫監(jiān)視有著密切的聯(lián)系，具體機(jī)制仍需要進(jìn)一步的研究。基于以上研究結(jié)果，研究者們還提出了增強(qiáng)肺腫瘤細(xì)胞HLA-I類分子表達(dá)的免疫治療方法，雖然尚不成熟，但為腫瘤的免疫治療提供了新的方向。