腫瘤睪丸抗原基因研究進(jìn)展

樸軍顏 綜述，楊小昂 審校

(鄭州大學(xué)河南省醫(yī)藥科學(xué)研究院，河南鄭州450052)

當(dāng)前，導(dǎo)致人類死亡的主要原因之一為惡性腫瘤。WHO統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，每年約有700萬人因腫瘤而死亡［1］，而且這一數(shù)字呈逐年遞增趨勢。腫瘤發(fā)生是一個(gè)長期累積的過程，受多基因控制和多因素調(diào)節(jié)。諸如手術(shù)、化療、放療等傳統(tǒng)治療方法由于受適應(yīng)證、禁忌證和毒副反應(yīng)等因素的限制，治療效果仍不理想。20世紀(jì)80年代以來，隨著一系列鑒定腫瘤睪丸抗原(cancer-testis antigen，CTA)方法的逐漸建立，CTA的發(fā)現(xiàn)和鑒定成為可能，為腫瘤主動免疫治療和靶向治療的發(fā)展提供了新思路。

1 CTA的特征與CT基因的分類

與傳統(tǒng)療法相比，免疫治療具有特異性高、殺傷能力強(qiáng)、全身毒副反應(yīng)輕等優(yōu)點(diǎn)。腫瘤抗原能夠誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生特異性的免疫應(yīng)答，因而獲得特異性腫瘤抗原是開展免疫治療的關(guān)鍵所在。目前在眾多腫瘤相關(guān)抗原中，CTA 越來越引起研究者的關(guān)注與重視［2－4］。CTA具有以下特點(diǎn):1)表達(dá)模式相同，即在除睪丸的正常組織中很少或幾乎不表達(dá);2)大多數(shù)CTA家族的基因位于X染色體上，并且存在多個(gè)家族成員;3)在不同腫瘤組織中，CTA表達(dá)常常具有異質(zhì)性?，F(xiàn)有資料顯示:除睪丸外，一些正常組織也能表達(dá)CTA，例如SSX-2、NY-ESO-l、LAGE-1、RAGE-1 分別在甲狀腺、乳腺、子宮、視網(wǎng)膜組織中有所表達(dá)，但CTA在這些組織中的表達(dá)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其在睪丸組織中的表達(dá)程度，而且這種低表達(dá)的生物學(xué)意義尚不明確。

CTA是公認(rèn)的在腫瘤抗原中免疫原性最強(qiáng)的一類，能夠同時(shí)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。在惡性腫瘤特異性免疫治療研究中，尋找表達(dá)CTA的基因已成為研究的最佳途徑。在人體已知47個(gè)CT基因家族中，能夠產(chǎn)生抗原反應(yīng)并引起細(xì)胞或體液免疫的約有20個(gè)［5－6］。應(yīng)用生物學(xué)技術(shù)方法分析檢測可知，CT基因家族可分為3大類:1)具有T淋巴細(xì)胞識別特性的CT基因，如CT2、CT4和CT18等;2)抗體識別的 CT 基因，如 CT7、CT8、CT21、CT22、CT23、CT28、CT37、CT43 和 CT44 等;3)T 淋巴細(xì)胞和抗體共同識別的 CT 基因，如 CT1、CT5 和 CT6 等［7－8］。這些CT基因能夠編碼100個(gè)左右轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，大多數(shù)基因互不關(guān)聯(lián)而且不存在遺傳學(xué)進(jìn)化鏈(CT1、CT3、CT7、CT10 及 CT4、CT12、CT16 有遺傳相關(guān)性)。根據(jù)CT基因所處的染色體不同，CT基因或基因家族又可以分為以下2大類:1)X-CT基因或基因家族，是一類定位于X染色體上的CT基因，約30種，如NY-ESO-1、MAGE、SSX基因家族等;2)定位于不同的常染色體上的非X-CT基因，多為非家族性基因，如SCP-1基因定位于1號染色體上，而OY-TES-1基因則定位于12號染色體上。目前已知47個(gè)CT基因或基因家族的命名依據(jù)是發(fā)現(xiàn)的時(shí)間順序［9］;通常在上述命名前還具有原標(biāo)識符，以此尊重原發(fā)現(xiàn)者。

2 CT基因的表達(dá)

在不同腫瘤組織中CT基因的表達(dá)有很大差異，如在惡性黑色素瘤、肝癌、卵巢癌、前列腺癌組織中表達(dá)水平較高，而在結(jié)腸癌、腎癌等組織中表達(dá)水平較低;在同一類型的腫瘤組織中不同的CT基因表達(dá)水平也不盡相同，如MAGE-A1、NY-ESO-1和SSX-4的表達(dá)較高，而BAGE-A1和SCP-1的表達(dá)則相對較低;同一家族的不同CTA在腫瘤組織中的表達(dá)也不盡相同，如SSX家族中SSX-2和SSX-4在腫瘤組織中表達(dá)率較高，而SSX-1、SSX-3和SSX-5的表達(dá)率則較低;另外，CT基因的表達(dá)還呈現(xiàn)簇生趨勢。

免疫治療理想的條件是CT基因?qū)δ[瘤細(xì)胞的存活起關(guān)鍵作用并且其表達(dá)具有特異性及穩(wěn)定性，而在腫瘤旁組織與正常組織中幾乎不表達(dá)。目前許多研究者通過大量的實(shí)驗(yàn)證明DNA甲基化是CT基因調(diào)控的機(jī)制并且在CT基因的表達(dá)調(diào)控中起著重要作用［10-11］。Kim 等［12］的研究表明，DNA 低甲基化與核纖層結(jié)構(gòu)相關(guān)，能夠抑制CTA在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)，而且腫瘤細(xì)胞內(nèi)的DNA甲基化與生殖細(xì)胞內(nèi)特定的基因有關(guān)。

3 CTA的鑒定方法

鑒定CTA的方法主要有免疫學(xué)方法和基因表達(dá)分析法。20世紀(jì)90年代，研究者采用T淋巴細(xì)胞抗原決定簇克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)了CT1、CT2和CT4等基因，并證實(shí)這些基因僅存在于正常人體的睪丸和部分惡性腫瘤組織中;通過血清學(xué)表達(dá)克隆技術(shù)得到了與CT1存在的范圍類似的CT5、CT6和CT8等基因。后來研究者通過mRNA表達(dá)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)了更多的CT基因，如運(yùn)用代表差異性分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了CT10和CT14;用差異顯示技術(shù)和寡核苷酸序列分析技術(shù)，分別找到了CT11和CT25;利用生物信息學(xué)技術(shù)，分析表達(dá)序列標(biāo)記數(shù)據(jù)庫，得到了CT9、CT16、CT32和CT44等。然而，利用mRNA表達(dá)分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)的某些CT基因并不能產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

3.1 T細(xì)胞表位克隆技術(shù) Boon小組于1991年創(chuàng)立該鑒定方法并發(fā)現(xiàn)了MAGE-1/CT1.1、BAGE/CT2、GAGE1/CT4等［13］。目前利用此方法鑒定的腫瘤抗原主要為黑色素瘤抗原。然而由于采用這種方法需要建立自體靶細(xì)胞株而分離腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，然而建立細(xì)胞株在許多腫瘤中困難較大并且敏感度低，因此這種方法不適用于鑒定常見的乳腺癌和結(jié)腸癌的腫瘤抗原。

3.2 多肽洗脫法 該方法是指結(jié)合生物化學(xué)手段洗脫可以引起腫瘤特異性T淋巴細(xì)胞應(yīng)答的腫瘤抗原肽，這些腫瘤抗原肽可以在腫瘤細(xì)胞表面或主要組織相容性復(fù)合體分子上結(jié)合，質(zhì)譜分析技術(shù)來確定腫瘤抗原肽的氨基酸組成，與腫瘤抗原肽相應(yīng)的腫瘤抗原可以通過數(shù)據(jù)庫檢索確定［14］。這種方法盡管可獲得CTA的天然多肽，但其對儀器及技術(shù)方面的要求過高，現(xiàn)階段很難滿足其發(fā)展的需要。高靈敏度質(zhì)譜儀的問世和應(yīng)用的普及可以為這一技術(shù)的發(fā)展注入新的活力。

3.3 cDNA表達(dá)文庫的血清學(xué)篩選分析技術(shù) 是一種篩選腫瘤抗原的技術(shù)，其基于血清學(xué)分析和基因重組技術(shù)篩選臨床腫瘤標(biāo)志物，成為鑒定和發(fā)展腫瘤疫苗的重要措施。經(jīng)其鑒定的CTA主要有SSX2/CT5.2、NY-ESO-1/CT6 和 SYCP-1/CT8 等［15］。

3.4 基因表達(dá)分析法 是一系列分析方法的綜合，涵蓋了差異顯示技術(shù)、代表性差異分析技術(shù)、cDNA芯片分析技術(shù)、基因表達(dá)連續(xù)性分析技術(shù)、表達(dá)序列標(biāo)簽測序及大規(guī)模平行信號測序等。例如，Liang等［16］利用差異顯示技術(shù)鑒定了CTp11/SPANX/CT11等;大量研究［17-19］采用代表性差異分析技術(shù)先后鑒定了LAGE-1/CT6.2、MAGE-E1/CT10和SAGE/CT14等。隨后研究者通過cDNA芯片分析技術(shù)、基因表達(dá)連續(xù)性分析技術(shù)、表達(dá)序列標(biāo)簽測序技術(shù)及大規(guī)模平行信號測序技術(shù)陸續(xù)鑒定了MMA-1A/CT25.1、MAGEC2/CT7.2、PAGE-1、XAGE-1/CT12 和 CT45 等［20-24］。

3.5 生物信息學(xué)方法 是以SAGE及EST數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過該方法發(fā)現(xiàn)的新CT基因有BRDT、PAGE-4、PAGE-5、LDHCMAGE-B6、MAGE-C3、XAGE、CT15、CT17 等［25-31］。

4 CTA與免疫治療

現(xiàn)階段關(guān)于CTA研究尚處于基礎(chǔ)階段，甚至很多問題還不太清楚，但可以明確的是，CT基因及其編碼產(chǎn)物CTA在細(xì)胞分化及增殖、細(xì)胞凋亡、信號傳導(dǎo)、惡性腫瘤細(xì)胞耐藥、基因轉(zhuǎn)錄、減數(shù)分裂、精子發(fā)育等方面起著重要作用［32-35］。Suri等［32］研究發(fā)現(xiàn) SPAG9 是一種影響細(xì)胞增殖分裂以及腫瘤發(fā)生的CTA，在卵巢癌、乳腺癌、宮頸癌、腎癌與結(jié)腸癌組織中的陽性表達(dá)率分別是90%、88%、82%、88%和74%，而在這些腫瘤組織中能夠產(chǎn)生體液免疫的概率依次為67%、80%、80%、77%、74%。由此可見，SPAG9具有很好的免疫治療應(yīng)用潛力，能夠用來制備T淋巴細(xì)胞或B淋巴細(xì)胞表位多肽疫苗、樹突狀細(xì)胞疫苗以及單克隆抗體。Hudolin等［33］發(fā)現(xiàn)在睪丸淋巴瘤細(xì)胞中MAGEA1和NY-ESO-1LAGE-1共同存在時(shí)，兩者各自的表達(dá)水平均比單獨(dú)存在時(shí)要高得多，這將為多種CTA協(xié)同用于免疫治療提供充分依據(jù)。de Carvalho等［34］的研究表明，多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞能夠表達(dá)多種CTA，其中能夠特異性表達(dá)的是MAGE-C1/CT7，其定位于X染色體上，對這種疾病的發(fā)生和診斷有重要作用，但將MAGE-C1/CT7用于多發(fā)性骨髓瘤的免疫治療還需要進(jìn)一步的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)以及臨床數(shù)據(jù)。另外，Rappu等［35］通過高靈敏度和高時(shí)間分辨率的熒光分析檢測法，在黑色素瘤患者血清中檢測出CT16基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，這一研究發(fā)現(xiàn)為CTA用于免疫治療開拓了新的途徑。

對于腫瘤疫苗的制備有2個(gè)方面的要求:1)這種分子是能夠在腫瘤組織中特異性表達(dá)的內(nèi)源性物質(zhì);2)具有激發(fā)腫瘤免疫應(yīng)答的特性，而CTA則同時(shí)具備上述條件而成為腫瘤疫苗研究的熱點(diǎn)［36-37］。在腫瘤免疫治療研究中，CTA的優(yōu)勢是能夠選擇性激發(fā)腫瘤患者體內(nèi)的特異性細(xì)胞及體液免疫反應(yīng)，而對正常機(jī)體沒有作用。

用MAGE-3(1999年)和NY-ESO-1(2000年)制備的疫苗可以在患者體內(nèi)引起免疫反應(yīng)，但具體療效仍難以評價(jià)［38-39］。目前中國藥品食品監(jiān)督管理局藥審中心已通過了CT抗原NY-ESO-1b多肽疫苗的評定，NY-ESO-1b多肽疫苗能夠誘導(dǎo)肝癌患者產(chǎn)生特異性的細(xì)胞免疫應(yīng)答，進(jìn)而有效遏制術(shù)后殘留腫瘤細(xì)胞，有望成為一種有效的腫瘤輔助治療手段。

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