腫瘤-睪丸基因在肺癌診斷和治療中的研究進(jìn)展

范書伊， 肇 毅

綜述與講座

腫瘤-睪丸基因在肺癌診斷和治療中的研究進(jìn)展

范書伊， 肇 毅

近幾年不少研究表明腫瘤-睪丸基因與肺癌的發(fā)生、發(fā)展、診斷、治療等有關(guān)，可作為一種新的腫瘤免疫學(xué)標(biāo)記，被運(yùn)用于肺癌的診斷和治療。特別在肺癌的治療過程中，腫瘤-睪丸基因在免疫療法中的效用越來越受到關(guān)注，并被發(fā)現(xiàn)有許多新的作用。至今，仍不斷有新的腫瘤-睪丸基因被發(fā)現(xiàn)。該文對(duì)腫瘤-睪丸基因在肺癌診斷和治療等方面的進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

腫瘤-睪丸基因； 肺癌； 免疫療法

統(tǒng)計(jì)表明，肺癌是人類發(fā)病率和致死率均較高的一類惡性腫瘤，是對(duì)人類生命健康危害最大的惡性腫瘤之一[1]，而肺癌的三大傳統(tǒng)療法手術(shù)、放療、化療均無法完全達(dá)到最佳的治療效果，因此對(duì)于肺癌治療的研究顯得尤為重要，需要有一個(gè)突破。腫瘤免疫治療以創(chuàng)傷小、針對(duì)性強(qiáng)、效果好的優(yōu)點(diǎn)使其在肺癌治療研究中受到較多的關(guān)注。免疫療法首要的步驟就是提取出特異性的腫瘤抗原，這就促進(jìn)了腫瘤-睪丸抗原(cancer/testis antigens, CTA)的發(fā)現(xiàn)，也使編碼這些抗原的腫瘤-睪丸基因(cancer/testis genes,CT genes)備受關(guān)注。

1 CT基因簡(jiǎn)介

CT基因的表達(dá)產(chǎn)物是CTA。CTA是一類只在睪丸組織或胎盤組織中表達(dá)的抗原，而在其他正常組織中并不表達(dá)或者僅微量表達(dá)，并且只在惡性腫瘤中表達(dá)而良性腫瘤中不表達(dá)的抗原。CTA的首次發(fā)現(xiàn)是1991年Van Der Bruggen等人利用改進(jìn)的T細(xì)胞表位克隆技術(shù)在黑色素瘤中發(fā)現(xiàn)了黑色素瘤抗原1(MAGE-1)[2]，之后被重命名為MAGE-A1[3]。CT基因的研究自此掀起了一股熱潮，相繼運(yùn)用血清學(xué)表達(dá)克隆技術(shù)、高通量mRNA表達(dá)分析方法發(fā)現(xiàn)了BAGE、GABE、HOM-MEL-40、SSX-1、SYCP1、NY-ESO-1等CTA，至今仍不斷有新的CTA被發(fā)現(xiàn)。CT基因的表達(dá)產(chǎn)物有高度的組織限制性和免疫原性，還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生CTL細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)殺傷腫瘤細(xì)胞，從而成為了腫瘤免疫療法的新靶點(diǎn)[4]。

2 CT基因與肺癌

肺癌可分為非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)和小細(xì)胞肺癌(SCLC)兩大類。非小細(xì)胞肺癌包括鱗癌、腺癌和大細(xì)胞癌。臨床統(tǒng)計(jì)表明，肺癌中以非小細(xì)胞肺癌多見，約占肺癌病例的85%，并且有大量研究報(bào)道在NSCLC中CTA可產(chǎn)生細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答[5]，因此肺癌組織中CT基因的研究也多集中于非小細(xì)胞癌的癌組織，并且以運(yùn)用于肺癌的診斷和治療為主要的研究方向。

2.1 CT基因在肺癌中的表達(dá)

現(xiàn)常通過RT-PCR技術(shù)檢測(cè)CT基因的表達(dá)。不同CT基因在肺癌中表達(dá)率相差很大，同一CT基因在不同肺癌病理類型中的表達(dá)率也不同[6]，如MAGE家族、BAGE、NY-ESO-1和SSX家族在肺鱗癌中的表達(dá)率更高，并且研究中顯示MAGE-A3和MAGE-A4在鱗癌中表達(dá)更頻繁。而在肺腺癌中MAGE-A3、MAGE-A4和NY-ESO-1表達(dá)率較低，分別為17.0%、8.2%和8.2%[7]。

根據(jù)基因定位染色不同，CT基因可分為兩種。一種定位于X染色體上，多以基因家族的形式存在，某些基因家族包含多個(gè)成員和不同剪接體，稱為CT-X基因；另一種定位于非X染色體上，一般不形成基因家族，分布于整個(gè)基因組，稱為non X-CT基因[8]。之前CT-X基因?yàn)閲?guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，較少有針對(duì)non X-CT基因的研究，但因近來部分相關(guān)研究結(jié)果均顯示其在腫瘤中有較高的表達(dá)率并且在腫瘤發(fā)生早期出現(xiàn)，因此針對(duì)性研究也逐漸增多[9]。在肺癌中，這兩種CT基因均有一定表達(dá)，但兩類基因在不同組織類型的肺癌組織中表達(dá)不同[5]。

2.1.1 CT-X基因 對(duì)肺癌中CT-X基因的表達(dá)研究，目前主要集中于MAGE-A、GAGE、BAGE、NY-ESO-1和SSX家族。不同CT基因在肺癌中的表達(dá)頻率相差很大。

(1)黑色素瘤抗原(melanoma anti-gen，MAGE)基因家族。至今已發(fā)現(xiàn)至少有32個(gè)MAGE基因家族成員在肺癌中有特異性表達(dá)，而MAGE-B1、-E2尚未發(fā)現(xiàn)表達(dá)[10]。MAGE基因家族在非小細(xì)胞肺癌中的陽性率平均為10%～50%[11]，其中表達(dá)頻率較高的兩種基因?yàn)镸AGE-A3(62.2%)、MAGE-A1(72.09%)[4,12]。

(2)G抗原(G antigen，GAGE)基因家族。GABE在非小細(xì)胞肺癌中陽性表達(dá)率為26.0%，與MAGE-A3相近[5]。

(3)B抗原(B antigen，BAGE)基因家族。BAGE在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)率為19%，在肺小細(xì)胞癌中表達(dá)率為50%[13]。

(4)紐約食管鱗狀細(xì)胞癌l(New York esophageal squamous cell carcinoma 1，NY-ESO-1)基因家族。是免疫原性最強(qiáng)的抗原之一，在mRNA水平的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)其可引起體內(nèi)自身的體液免疫效應(yīng)和特異性抗體產(chǎn)生[14]。在原發(fā)性肺癌中，陽性率約為10%～30%[11]。

(5)滑膜肉瘤X斷裂點(diǎn)(synovial sarcoma X breakpoint，SSX)基因家族。SSX家族中SSX-2、3、4在NSCLC中表達(dá)較多，但是之前大量使用RT-PCT技術(shù)的研究結(jié)果差別很大，有研究發(fā)現(xiàn)SSX-2在肺癌中幾乎不表達(dá)，但是別的研究發(fā)現(xiàn)SSX-2表達(dá)為10%～17%、SSX-4的表達(dá)為4%～38%[15]。

(6)其他最新發(fā)現(xiàn)的CT-X基因。AKAP-4的陽性率為63.9 %[14]；KK-LC-1(Kita-Kyushu lung cancer antigen-1)的陽性率為32.6%[7]；VCX/Y 基因主要在肺腺癌中表達(dá)，陽性率為80%[11]；SPATA12基因在肺腺癌、鱗癌、類癌和大細(xì)胞癌組織的陽性表達(dá)率分別為16.13%，29.17%，30%和100%[16]。

2.1.2 Non X-CT基因 至今為止，針對(duì)非X染色體CT基因的研究仍較少，還有待進(jìn)一步深入研究。已有報(bào)道的Non X-CT基因：(1)SP17：位于常染色體上，除在生殖細(xì)胞中表達(dá)外，還在肺上皮細(xì)胞纖毛中微表達(dá)，在肺癌中表達(dá)率也較高[5]。(2)SPAG9：位于常染色體上，早中期、分化程度高的非小細(xì)胞肺癌組織中表達(dá)增強(qiáng)，而有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的組織中表達(dá)低[9]。

在肺癌中，由于基因去甲基化，誘發(fā)表達(dá)過度或被檢腫瘤組織的發(fā)展時(shí)期影響蛋白的檢出會(huì)造成基因水平與蛋白水平表達(dá)不平行現(xiàn)象表現(xiàn)得更突出，即基因表達(dá)率低但蛋白的表達(dá)明顯，并且出現(xiàn)了MAGE基因水平的表達(dá)在癌癥早期可見、蛋白水平表達(dá)中晚期多見的現(xiàn)象[4]。

2.2 CT基因與肺癌的診斷

RT-PCR或者免疫組化等檢測(cè)方法被用于CT基因在肺癌中表達(dá)率的檢測(cè)，CT基因高表達(dá)證實(shí)了在肺癌的輔助診斷中有重要意義。根據(jù)以往研究顯示，CT基因的表達(dá)可能與肺癌的分期、病理類型、轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)等有關(guān)，也可能與肺癌的演進(jìn)、惡化有關(guān)，而可能與患者性別、年齡、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤大小等無關(guān)，不同基因相關(guān)的臨床特征不同，根據(jù)這可以輔助診斷肺癌的病理類型、分期、預(yù)后等。

岳文濤等[17]應(yīng)用重組cDNA表達(dá)文庫(kù)血清學(xué)分析(SEREX)技術(shù)篩選到了肺癌的15個(gè)相關(guān)抗原，其中有12個(gè)涉及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等，這12個(gè)相關(guān)抗原中又有2個(gè)與肺癌發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，具有較高的腫瘤特異性。

CT基因的差異表達(dá)也可能與肺癌的病理類型有關(guān)系，李丹等[16]發(fā)現(xiàn)SPATA12的陽性表達(dá)率與肺癌不同病理類型相關(guān)(P<0.01)，而與年齡、性別以及臨床分級(jí)無關(guān)(P>0.05)。無論在基因水平或蛋白水平，XAGE1、VCX、IL13RA2和SYCE1這4種CTA均被證實(shí)可單獨(dú)或共同表達(dá)在近80%的肺腺癌中。近來，由Taguchi等[11]最新發(fā)現(xiàn)的CT-X基因 VCX/Y 基因家族被證實(shí)也擁有這一現(xiàn)象。

AKAP-4、NY-ESO-1被證實(shí)與肺癌分型和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)，并且經(jīng)研究證實(shí)若兩種抗原聯(lián)合使用可顯著提高腫瘤診斷的敏感性，從而提高診斷正確率[12]。GAGE、NY-ESO-1、SP17的表達(dá)與組織分型無明顯關(guān)系，但是高水平的GAGE在鱗癌中表達(dá)更多，并且其表達(dá)明顯在Ⅱ～Ⅲ期多于Ⅰ期[5]。

CT-X基因與X染色體、異構(gòu)蛋白表達(dá)相映射，可能與腫瘤進(jìn)程相關(guān)[3]。

以上的研究結(jié)論均可被運(yùn)用到肺癌的診斷中，可以準(zhǔn)確判斷出肺癌的分期、類型等。此外，岳芳樺等[18]在研究A549肺癌細(xì)胞株時(shí)發(fā)現(xiàn)CTA的表達(dá)頻率會(huì)隨腫瘤細(xì)胞的增殖或調(diào)亡發(fā)生明顯變化，根據(jù)這一點(diǎn)，也可以有很好的輔助診斷或監(jiān)測(cè)肺癌患者病情發(fā)展的作用。還有部分研究發(fā)現(xiàn)，CTA不僅可用來診斷和微定位人類腫瘤，而且還可顯示出吸煙者可患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)很高，并可清晰顯示吸煙對(duì)于肺部細(xì)胞的影響[19]。

2.3 CT基因與肺癌的治療

CT基因在肺癌中的高表達(dá)為肺癌免疫治療提供了理論基礎(chǔ)，可針對(duì)CTA制作成疫苗誘導(dǎo)患者特異性免疫應(yīng)答來輔助殺死腫瘤細(xì)胞。CTA有高度的組織限制性,它只表達(dá)在惡性腫瘤組織中，并且除在睪丸或胎盤的正常組織中都不表達(dá)或者微表達(dá)，并且沒有自身耐受性，因此使用針對(duì)此抗原制作疫苗可不傷害正常組織細(xì)胞，創(chuàng)傷小，見效快。由于它有免疫原性，還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生CTL細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)殺傷腫瘤細(xì)胞，從而成為了腫瘤免疫療法的新靶點(diǎn)。MAGE-A3抗原制成的疫苗輔助治療NSCLC有效[5]。

在可運(yùn)用于肺癌免疫療法的腫瘤-睪丸基因中，目前已相繼開展了對(duì)MAGE-A3、NY-ESO-1、MAGE-A4、GAGE等疫苗的研究，發(fā)現(xiàn)MAGE-A3疫苗最有前景[6]。此外，由日本科學(xué)家Shigematsu等[7]在肺癌中發(fā)現(xiàn)的CT-X基因新成員KK-LC-1基因以及Taguchi等[11]發(fā)現(xiàn)的VCX/Y家族基因的免疫療法研究也有所進(jìn)展。Taguchi等的研究還發(fā)現(xiàn)，VCX/Y家族基因作為疫苗的效果甚至比MAGE-A3、NY-ESO-1更好。已有科學(xué)家通過使MAGE-A1的DNA去甲基化以及使組蛋白乙?；?，增強(qiáng)了MAGE-A1的表達(dá)進(jìn)而增強(qiáng)了MAGE-A1對(duì)腫瘤免疫檢測(cè)診斷治療的反應(yīng)性[4]。

已有研究通過對(duì)已進(jìn)行術(shù)前化療的非小細(xì)胞肺癌的CTA的測(cè)定證實(shí)了術(shù)前化療的NSCLC患者治療時(shí)可應(yīng)用CTA疫苗。正如之前已述內(nèi)容，不同CT基因在肺癌不同分期、不同類型中的表達(dá)率不同，在進(jìn)行治療時(shí)應(yīng)根據(jù)各個(gè)患者的實(shí)際情況采取不同的抗原疫苗[20]。

除了免疫療法，還可通過對(duì)CT基因表達(dá)的調(diào)控，間接遏制腫瘤的增殖。一項(xiàng)最新的針對(duì)A549肺癌細(xì)胞株的研究首先初步檢測(cè)了肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549中CTA的表達(dá)情況，結(jié)果顯示MAGE-A1，MAGE-A3，MAGE-C1和HCA661穩(wěn)定表達(dá)。通過AV-PI雙染法觀察到化療藥物表柔比星對(duì)CTA表達(dá)有調(diào)控作用，可下調(diào)MAGE-A1、3和MAGE-C3的表達(dá)，但對(duì)HCA661表達(dá)調(diào)控不起作用。但是，HCA661是最新發(fā)現(xiàn)的DP家族成員，屬于CT-X基因，在A549細(xì)胞系中特異性表達(dá)，可與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，抑制E2F蛋白的轉(zhuǎn)錄活性，從而影響腫瘤增殖，這一點(diǎn)也可運(yùn)用于肺癌的免疫治療。此外發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)可抑制HCA661的表達(dá)，進(jìn)而E2F蛋白的轉(zhuǎn)錄活性被提高，促進(jìn)腫瘤增殖[18]。

CTA可被自然殺傷性T細(xì)胞或特異性抗體識(shí)別，在動(dòng)物模型和臨床實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)，具有這種腫瘤特異性抗原的疫苗可以使腫瘤消褪[4]，這一點(diǎn)也可以很好地被運(yùn)用到肺癌的臨床治療中。Shigematsu等[7]在統(tǒng)計(jì)并研究了239例非小細(xì)胞肺癌患者的情況后得出，MAGE-A4的陽性表達(dá)可能顯示了預(yù)后不佳，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)MAGE-A3、NY-ESO-1和KK-LC-1的陽性表達(dá)與預(yù)后并無明顯聯(lián)系，根據(jù)這一點(diǎn)可以大致預(yù)測(cè)出治療后可能達(dá)到的效果。

3 結(jié)語

腫瘤-睪丸基因的發(fā)現(xiàn)是對(duì)現(xiàn)有的真核生物基因表達(dá)理論的補(bǔ)充，對(duì)腫瘤-睪丸基因的深入研究無疑能增進(jìn)對(duì)肺癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸等機(jī)制的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)肺癌診斷和治療的快速發(fā)展。它是否可以作為肺癌診斷和免疫治療的新型高效武器還需要時(shí)間的考驗(yàn)，如果可以證實(shí)CTA可以成為肺癌特異性抗原或者運(yùn)用CTA制成的疫苗治療患者，將很大程度的減輕肺癌患者診斷和治療中的痛苦[4]。腫瘤-睪丸基因及其表達(dá)產(chǎn)物在肺癌的診斷、免疫治療中有很大的研究?jī)r(jià)值，并且還有很多需要繼續(xù)深入研究的領(lǐng)域。

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210029 江蘇 南京，南京醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(范書伊)；210029 江蘇 南京，南京醫(yī)科大學(xué) 第一附屬醫(yī)院 乳腺外科(肇 毅)

范書伊，女，本科在讀，研究方向：腫瘤發(fā)生機(jī)制的相關(guān)研究，E-mail：fanshuyi_12@163.com

肇 毅，男，副主任醫(yī)師，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：腫瘤的分子生物學(xué)，E-mail:doctorzhaoyi@sina.cn

10.3969/j.issn.1674-4136.2015.02.016

1674-4136(2015)02-0116-04

2014-11-06][本文編輯：李筱蕾]