精子相關(guān)抗原6與腫瘤早期診斷的研究進(jìn)展

平光倫汪智瓊張 玲石玉琴江高峰張雙玲劉晙玭綜述 張志兵,審校

1. 武漢科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院（武漢 430065）;

2. Departments of Obstetrics and Gynecology and Biochemistry, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23298

精子相關(guān)抗原6與腫瘤早期診斷的研究進(jìn)展

平光倫1汪智瓊1張 玲1石玉琴1江高峰1張雙玲1劉晙玭1綜述 張志兵1,2審校

1. 武漢科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院（武漢 430065）;

2. Departments of Obstetrics and Gynecology and Biochemistry, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23298

精子相關(guān)抗原6（SPAG6）為新發(fā)現(xiàn)的癌睪丸抗原（cancer-testis antigens, CTA）家族的一員，是一種具有巨大腫瘤早期診斷的前景蛋白。SPAG6基因是1999年Neilson等[1]在用男性不育患者的高滴度抗精子抗體血清來(lái)篩選睪丸表達(dá)基因文庫(kù)時(shí)克隆出來(lái)的。目前發(fā)現(xiàn)SPAG6在腫瘤組織中的特異性表達(dá)，以及其能引起特異性的體液免疫應(yīng)答的特點(diǎn)，均符合腫瘤生物標(biāo)記物的篩選標(biāo)準(zhǔn)。因此該基因可能適用于腫瘤早期診斷。本文就國(guó)內(nèi)研究相對(duì)較少的SPAG6的基本特征、功能以及其與腫瘤早期診斷作一下概述。

一、CTAs與精子相關(guān)抗原的特征

（一）CTAs

CTAs是一類具有特異表達(dá)模式的腫瘤相關(guān)抗原，其表達(dá)特點(diǎn)：它們?cè)诓G丸以外的正常組織幾乎不表達(dá)，而在各種腫瘤組織中有不同程度的表達(dá)；大多數(shù)CTA位于X染色體上；通常是以多個(gè)家族成員的形式存在；在各種來(lái)源不同的腫瘤組織中，CT抗原的表達(dá)常具有異質(zhì)性等[2]。因?yàn)樯臣?xì)胞不表達(dá)HLA分子以及血睪屏障的存在，CTA在產(chǎn)生抗腫瘤免疫的同時(shí)不會(huì)對(duì)正常組織及生殖細(xì)胞產(chǎn)生危害，因此這類抗原又被視為具有腫瘤特異性。利用這一表達(dá)特征，目前一些CTA的疫苗已用于臨床實(shí)驗(yàn)，如NY-ESO-1[3]。因此，CTAs是一類具有腫瘤治療前景的蛋白。

（二）SPAG

SPAG是一類主要在精子表達(dá)的抗原，目前報(bào)道的有15種[4,5]：SPAG1，SPAG2/UAP1，SPAG4，SPAG5，SPAG6，SPAG7，SPAG8，SPAG9，SPAG10/MFGE8，SPAG11B，SPAG12/NHP2L1，SPAG13/SSFA2，SPAG15/SPAM1，SPAG16和SPAG17。

SPAG有如下特征：主要在精子細(xì)胞中表達(dá)，其他正常組織幾乎不表達(dá)；能夠誘導(dǎo)免疫反應(yīng)；在某些腫瘤組織中有不同程度的表達(dá)。如SPAG1在胰腺癌組織的表達(dá)顯著增加[6]，SPAG5與乳腺癌發(fā)病有關(guān)[7]，SPAG6在雄性生殖細(xì)胞表達(dá)，能夠誘導(dǎo)免疫反應(yīng)導(dǎo)致雄性不育[8]。最近研究表明SPAG6在肺癌等腫瘤組織中表達(dá)顯著增加，表明該基因與腫瘤形成相關(guān)[4]。SPAG8和SPAG9與子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌、乳腺癌、子宮肌瘤、甲狀腺癌、卵巢上皮癌、腎細(xì)胞癌、慢性粒細(xì)胞白血病和結(jié)腸癌等發(fā)生有關(guān)[9-13]。這些SPAG可能是癌癥抗原的一種，他們?nèi)粼谀[瘤細(xì)胞表面表達(dá)，這些抗原不僅是腫瘤細(xì)胞的標(biāo)記，而且可成為腫瘤治療的靶標(biāo)。

二、SPAG6特征與功能

（一）SPAG6的簡(jiǎn)介

SPAG6基因是1999年Neilson等[1]在用男性不育患者的高滴度抗精子抗體血清來(lái)篩選睪丸表達(dá)基因文庫(kù)時(shí)克隆出來(lái)的。起初命名為Repro-SA-1，后HUGO批準(zhǔn)標(biāo)號(hào)為SPAG6。SPAG6基因定位于染色體10p11.2-p12，其cDNA全長(zhǎng)為2583bp。SPAG6高度保守，在非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中可檢測(cè)到SPAG6樣序列，在嚙齒類動(dòng)物中也可檢測(cè)到其同源物。SPAG6與萊茵衣藻蛋白PF16高度同源，其氨基酸序列85%相近，其中64%完全一致。目前對(duì)人類和鼠類的SPAG6基因已經(jīng)有深入的研究，該基因在睪丸中高度表達(dá)，編碼1.8kb和2.8kb mRNA[14,15]。SPAG6編碼蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量為55.5KDa ，包含8個(gè)連續(xù)的犰狳重復(fù)，主要位于精子的尾部。

2000年，Sapiro等[16]對(duì)從小鼠睪丸cDNA文庫(kù)編碼出來(lái)的SPAG6進(jìn)行研究，也得到相同結(jié)果，并發(fā)現(xiàn)SPAG6除在睪丸中表達(dá)外，在具有運(yùn)動(dòng)纖毛的組織，如肺、腦室膜等也有少量表達(dá)。

（二）SPAG6功能

SPAG6是精子鞭毛支架蛋白的一種，對(duì)維持精子鞭毛結(jié)構(gòu)完整和精子鞭毛活動(dòng)有重要作用。SPAG6基因缺失或沉默時(shí)，動(dòng)物表現(xiàn)為精子活力損傷、精子畸形和雄性不育[8,16]。

PF16編碼的蛋白主要位于衣藻鞭毛軸絲的中央對(duì)，具有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交互作用的功能，對(duì)鞭毛運(yùn)動(dòng)和中央微管的穩(wěn)定性具有重要意義，PF16突變可導(dǎo)致鞭毛癱瘓[17]。由于SPAG6與PF16高度同源，故推斷SPAG6也與精子運(yùn)動(dòng)有關(guān)。Zhang等[15,18]在研究SPAG6和PF20、PF6的交互作用時(shí)發(fā)現(xiàn)SPAG6缺失導(dǎo)致雄性小鼠不育。其原因在于鞭毛軸絲中心裝置及纖維鞘等的丟失，導(dǎo)致精子運(yùn)動(dòng)障礙。在運(yùn)動(dòng)纖毛內(nèi)，SPAG6主要定位于調(diào)節(jié)纖毛的中心軸突上，并且決定其他蛋白在中心軸突的定位及其穩(wěn)定性。Sapiro 等[16]通過(guò)構(gòu)建SPAG6缺失的小鼠，發(fā)現(xiàn)出生8周后，幾乎50%的小鼠死于腦水腫，推測(cè)腦水腫的發(fā)生也是由于SPAG6缺失導(dǎo)致室管膜纖毛運(yùn)動(dòng)障礙。存活的雄性小鼠均患不育癥，而雌性小鼠可以生育，說(shuō)明SPAG6對(duì)于雄性小鼠的生育功能至關(guān)重要。對(duì)精子運(yùn)動(dòng)性的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，SPAG6缺失的小鼠精子出現(xiàn)嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙和形態(tài)異常。另外，SPAG6缺失的小鼠生長(zhǎng)較正常小鼠顯著減慢。

三、SPAG6與腫瘤的關(guān)系

（一）SPAG6對(duì)腫瘤生物學(xué)的影響

SPAG6具有免疫原型，能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生抗SPAG6抗體導(dǎo)致男性不育。由于SPAG主要表達(dá)于精子細(xì)胞，與CTA的基本特性一致，故將其入CTA家族。CTA是一類具有特異表達(dá)模式的腫瘤相關(guān)抗原，其表達(dá)具有以下特點(diǎn)[4]：他們?cè)诓G丸以外的正常組織幾乎不表達(dá)，而在各種腫瘤組織中有不同程度的表達(dá)；大多數(shù)CTA位于X染色體上；通常是以多個(gè)家族成員的形式存在；在各種來(lái)源不同的腫瘤組織中，CT抗原的表達(dá)常具有異質(zhì)性。因?yàn)樯臣?xì)胞不表達(dá)HLA分子以及血睪屏障的存在，CTA在產(chǎn)生抗腫瘤免疫的同時(shí)不會(huì)對(duì)正常組織及生殖細(xì)胞產(chǎn)生危害，因此這類抗原又被視為具有腫瘤特異性。

近來(lái)發(fā)現(xiàn)SPAG6也有致癌特性。Silina等[4]對(duì)539名腫瘤患者、127名胃腸炎病人、147名無(wú)癌健康人進(jìn)行了研究分析。對(duì)其血清用酶聯(lián)免疫法進(jìn)行了檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤患者血清中的抗SPAG6抗體滴度與CTA HORMAD1滴度基本相似，且高于MAGEA1和SSX2 CTA的滴度。說(shuō)明SPAG6是可用于癌癥血清學(xué)診斷和免疫治療的潛在生物學(xué)標(biāo)志。RT-PCR技術(shù)對(duì)黑色素瘤、胃癌、結(jié)腸癌、肺癌、乳腺癌等腫瘤標(biāo)本分析發(fā)現(xiàn)，50%的腫瘤標(biāo)本檢測(cè)出有SPAG6 mRNA表達(dá)；在12.5%的黑色素瘤標(biāo)本中只有SPAG6和SPAG17-A過(guò)度表達(dá)，而無(wú)其他SPAG表達(dá)；SPAG6 mRNA在胃癌、乳腺癌、肺癌均過(guò)度表達(dá)。說(shuō)明SPAG6 mRNA在睪丸外的正常組織中基本不表達(dá)，而在腫瘤中存在高表達(dá)，提示SPAG6與腫瘤的形成有關(guān)。免疫組織化學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，SPAG6蛋白在乳腺癌（7/12）、肺癌（11/12）均有表達(dá)，且在肺癌SPAG6陽(yáng)性標(biāo)本中均定位于細(xì)胞核。提示該基因與肺癌的形成有一定的關(guān)系。但是目前沒(méi)有研究證明SPAG6蛋白的表達(dá)與腫瘤的分期和侵襲性有相關(guān)性。

（二）SPAG6作用機(jī)制

1. SPAG6基因的甲基化：Shen等[19]發(fā)現(xiàn)SPAG6基因的啟動(dòng)子富含“GC”，該基因的表達(dá)與此“CpG”島的甲基化程度有關(guān)。DNA甲基化水平和模式的改變是腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要因素[20]。這些變化包括CpG島局部的高甲基化和基因組DNA低甲基化狀態(tài)。在正常細(xì)胞中，位于抑癌基因啟動(dòng)子區(qū)域的CpG 島處于低水平或未甲基化狀態(tài)，此時(shí)抑癌基因處于正常的開(kāi)放狀態(tài)，其表達(dá)可抑制腫瘤的發(fā)生。而在腫瘤細(xì)胞中，該區(qū)域的CpG島被高度甲基化，染色質(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變，抑癌基因的表達(dá)被關(guān)閉，從而導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期、凋亡喪失、DNA修復(fù)缺陷、血管生成以及細(xì)胞黏附功能缺失等，最終導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。同樣，對(duì)于在正常細(xì)胞中處于高度甲基化的一些基因和重復(fù)序列，如果其甲基化水平降低，這些基因?qū)⒈磉_(dá)和重復(fù)序列將激活，從而導(dǎo)致基因印記丟失，細(xì)胞過(guò)度增長(zhǎng)，不合適的細(xì)胞特異性表達(dá)，基因組脆性增加，以及內(nèi)寄生蟲(chóng)序列（endoparasitic sequence）的激活，最終也導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。甲基化調(diào)控也是CTA在腫瘤組織高度表達(dá)的重要機(jī)制之一[21]。然而，SPAG6對(duì)腫瘤生物學(xué)特性的調(diào)節(jié)機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2. SPAG6影響微管功能：“9+2”的微管是真核細(xì)胞普遍存在的一種纖維結(jié)構(gòu)，由微管蛋白和少量微管結(jié)合蛋白的聚合作用形成[22,23]，是細(xì)胞骨架的主要成分之一[24]。其中微管蛋白有α和β兩種亞型，分別含有450和445個(gè)氨基殘基，在序列上它們具有42%的同源性。這兩種微管蛋白亞型組成二聚體，微管則由二聚體組成的12～14條原纖維裝配成直徑約為25nm的中空管狀纖維[25,26]。除已知的α和β微管蛋白外，最近還發(fā)現(xiàn)γ型微管蛋白，其功能與組裝微管有關(guān)[27]。細(xì)胞內(nèi)微管呈網(wǎng)狀和束狀分布，并能與其他蛋白共同組裝，可配成單管、二聯(lián)管（鞭毛和纖毛）和三聯(lián)管（中心粒和基體）。

微管在體內(nèi)起十分重要的作用，主要參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞器的定位、胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸、真核細(xì)胞的有絲分裂過(guò)程及細(xì)胞信號(hào)傳遞[28-32]以及組裝成纖毛、鞭毛等。SPAG6缺失會(huì)影響軸絲微管的正常裝配及其功能的發(fā)揮，從而使精子鞭毛癱瘓，導(dǎo)致雄性不育。SPAG6缺失也能導(dǎo)致PF20、PF6等軸絲微管結(jié)合蛋白的表達(dá)下調(diào)?？梢?jiàn)SPAG6具有維持微管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其發(fā)揮正常功能的作用。細(xì)胞內(nèi)，微管以胞質(zhì)微管和紡錘體微管兩種形式存在，這兩種微管在不同細(xì)胞周期處于動(dòng)態(tài)的組裝和去組裝的動(dòng)態(tài)平衡中，任何使這種平衡的因素均可破壞微管結(jié)構(gòu)，以致影響細(xì)胞功能[33]。正常組織中一般不會(huì)表達(dá)SPAG6蛋白，但在腫瘤組織中可以檢測(cè)到SPAG6 mRNA和蛋白質(zhì)。如果SPAG6過(guò)度表達(dá)，必然會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)、有絲分裂加快。這與腫瘤細(xì)胞有絲分裂過(guò)程頻繁且細(xì)胞周期明顯短于正常細(xì)胞[34]、侵襲能力強(qiáng)的性質(zhì)相一致。因此，可以推斷SPAG6與腫瘤的發(fā)生有密切聯(lián)系。

四、結(jié)語(yǔ)與展望

SPAG6在腫瘤組織中的特異性表達(dá)，以及其能引起特異性的體液免疫應(yīng)答的特點(diǎn)，均符合腫瘤生物標(biāo)記物的篩選標(biāo)準(zhǔn)。因此，SPAG6是一種具有巨大腫瘤早期診斷的前景蛋白，必將在腫瘤早期診斷與標(biāo)靶治療中逐漸受到重視。SPAG6作為SPAG和CTA兩大家族中的新成員，其在腫瘤治療以及不孕不育的治療中的價(jià)值已經(jīng)日益顯現(xiàn)出來(lái)，但對(duì)其研究仍然處于初級(jí)階段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型為SPAG6的研究提供了良好的研究平臺(tái)，相信SPAG6會(huì)是研究腫瘤診斷的熱點(diǎn)。

隨著人們生活水平的提高和衛(wèi)生水平的改善，疾病譜也發(fā)生了明顯的改變。惡性腫瘤和慢性病成為威脅人類健康的主要疾病。某些惡性腫瘤在早期病變不典型，容易忽視或者治療不當(dāng)延誤病情，臨床上確診時(shí)大多患者已為晚期。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尋找適用于惡性腫瘤的早期診斷、評(píng)估腫瘤預(yù)后的分子生物標(biāo)記物，已成為研究的熱點(diǎn)。目前對(duì)于SPAG6的研究尚不多，SPAG6是癌癥抗原的一種，SPAG6是特異性、敏感性及預(yù)測(cè)價(jià)值高的腫瘤基因標(biāo)記物，它若在哪一類腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，那SPAG6是該類腫瘤細(xì)胞的標(biāo)志物，它將成為這一類腫瘤早期基因診斷的標(biāo)志物。它的真正價(jià)值在于，早期篩查、發(fā)現(xiàn)患者早期的腫瘤或改善患者腫瘤預(yù)后，還可以選擇最可能受益的特定療法以及監(jiān)測(cè)疾病過(guò)程。雖然SPAG6的腫瘤生物學(xué)功能和機(jī)制還有待研究，但其具有CTA的表達(dá)特性，并可在某些腫瘤病人中引起體液免疫反應(yīng)，因此，SPAG6作為一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的CTA，是一個(gè)很具有吸引力的潛在的腫瘤標(biāo)志物和免疫治療靶點(diǎn)。

致謝：本課題受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金（81172462）、（81300536）、（81302401）及湖北省自然科學(xué)基金（2012FFB04904）、（2013CFB331）資助。

精子相關(guān)抗原6; 腫瘤/診斷

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（2014-08-14收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.11.018

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