鈣網(wǎng)蛋白的抗腫瘤作用及機制研究進(jìn)展

張建軍，張冰，巴毅，路紅濤，劉俊麗

(1河北大學(xué)附屬醫(yī)院，河北保定071000;2唐縣婦幼保健院;3里縣縣醫(yī)院)

鈣網(wǎng)蛋白是一種主要存在于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)中高度進(jìn)化保守的鈣結(jié)合蛋白，通過干預(yù)主要組織相容性抗原Ⅰ(MHC-Ⅰ)分子及裝配因子的加工折疊，影響抗原遞呈細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，促進(jìn)吞噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的攝取和吞噬，加速腫瘤細(xì)胞的凋亡［1，2］。機體殺死腫瘤細(xì)胞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是建立有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)，鈣網(wǎng)蛋白在抗腫瘤免疫中扮演重要角色。現(xiàn)就鈣網(wǎng)蛋白的抗腫瘤作用及機制進(jìn)行綜述。

1 鈣網(wǎng)蛋白的抗腫瘤作用

1.1 腫瘤標(biāo)記物 腫瘤組織中鈣網(wǎng)蛋白突變及其裂解片段較正常組織增加，提示其可能成為一種新的腫瘤標(biāo)記物［3］。Yu等［4］研究發(fā)現(xiàn)，米托蒽醌在產(chǎn)生強大的細(xì)胞毒性的同時可促進(jìn)鈣網(wǎng)蛋白在惡性黑色素瘤細(xì)胞表面表達(dá)。Lu等［5］報道，鈣網(wǎng)蛋白可作為泌尿系腫瘤的潛在生物學(xué)標(biāo)記物之一。Chi等［6］研究顯示，在骨髓組織增生性腫瘤中鈣網(wǎng)蛋白的突變率達(dá)70%，可能作為其診斷方法之一。Fu等［7］報道，鈣網(wǎng)蛋白突變在原發(fā)性血小板增多癥的診斷、預(yù)后分析及治療中具有重要意義。Sheng等［8］研究發(fā)現(xiàn)，鈣網(wǎng)蛋白高表達(dá)的胰腺導(dǎo)管癌患者平均存活時間明顯延長，原因可能與鈣網(wǎng)蛋白調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)有關(guān)。晚期卵巢癌患者化療后，腹膜腔滲出物中鈣網(wǎng)蛋白mRNA水平明顯高于原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶，滲出物鈣網(wǎng)蛋白高表達(dá)與腫瘤細(xì)胞對化療的反應(yīng)狀態(tài)相關(guān)［9］。

1.2 腫瘤疫苗 腫瘤疫苗通過主動免疫發(fā)揮抗腫瘤作用，如腫瘤細(xì)胞、腫瘤抗原或腫瘤細(xì)胞裂解物等均可作為腫瘤疫苗，通過激活機體免疫系統(tǒng)來產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)。Liu等［10］以兩位健康女性志愿者的外周血單核細(xì)胞為研究對象，培育出載有鈣網(wǎng)蛋白與黑色素瘤相關(guān)抗原3組成CALR/MAGE-A3復(fù)合物的樹突狀細(xì)胞(DCs)，作為腫瘤疫苗作用于腫瘤細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CALR/MAGE-A3促進(jìn) CD80、CD83及 CD86等表達(dá)，CALR/MAGE-A3復(fù)合物作用于DCs后，可促進(jìn)CD+8細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞分泌INF-γ，提示鈣網(wǎng)蛋白疫苗復(fù)合物可誘導(dǎo)特異性抗腫瘤免疫應(yīng)答。

1.3 免疫佐劑 鈣網(wǎng)蛋白具有較強的免疫佐劑功能。采用光動力療法(PDT)聯(lián)合鈣網(wǎng)蛋白作用于小鼠腫瘤鱗狀癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)鈣網(wǎng)蛋白在腫瘤細(xì)胞表面聚集增加，可促進(jìn)PDT對腫瘤細(xì)胞的抑制作用;如去除鈣網(wǎng)蛋白的正性免疫調(diào)節(jié)作用，腫瘤細(xì)胞快速繁殖;證實鈣網(wǎng)蛋白具有免疫佐劑功能［11，12］。

2 鈣網(wǎng)蛋白抗腫瘤的作用機制

鈣網(wǎng)蛋白是由高度折疊的球狀結(jié)構(gòu)的N結(jié)構(gòu)域、富含脯氨酸的P結(jié)構(gòu)域以及與集鈣蛋白結(jié)構(gòu)相似的C結(jié)構(gòu)域組成。三個不同的結(jié)構(gòu)域參與機體的不同生理功能，N結(jié)構(gòu)域與新生蛋白的加工相關(guān);C結(jié)構(gòu)域是鈣結(jié)合位點，對維持細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用;P結(jié)構(gòu)域參與蛋白質(zhì)的折疊［2］。鈣網(wǎng)蛋白在生物體內(nèi)分布廣泛，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞核膜、細(xì)胞膜表面以及細(xì)胞外基質(zhì)均有廣泛分布。Obeid等［13］研究發(fā)現(xiàn)，蒽醌類化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡時，鈣網(wǎng)蛋白從腫瘤細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜表面高表達(dá)，募集樹突狀細(xì)胞和吞噬細(xì)胞等抗原提呈細(xì)胞，識別并吞噬腫瘤細(xì)胞，加工呈遞給CD+4及CD+8T淋巴細(xì)胞，從而激發(fā)機體的特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)。鈣網(wǎng)蛋白的抗腫瘤作用機制是多方面的。

2.1 參與MHC-Ⅰ類分子的折疊及裝配 腫瘤細(xì)胞表面的MHC-Ⅰ類分子主要呈遞細(xì)胞內(nèi)的抗原，是細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞發(fā)揮免疫保護(hù)功能的基礎(chǔ)。鈣網(wǎng)蛋白參與MHC-Ⅰ類分子高質(zhì)量的折疊及裝配，主要通過不同路徑進(jìn)行［2］。首先，肽結(jié)合復(fù)合物(PLC)在MHC-Ⅰ類分子介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)裝配過程發(fā)揮關(guān)鍵作用，鈣網(wǎng)蛋白可維護(hù)PLC的穩(wěn)定性，促進(jìn)其發(fā)揮功能;其次，分子伴侶tapasin具有橋聯(lián)抗原處理相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白和MHC-Ⅰ類分子的作用，鈣網(wǎng)蛋白參與tapasin的折疊及穩(wěn)定作用，在MHC-Ⅰ類分子裝配中發(fā)揮重要功能;再次，鈣網(wǎng)蛋白可促進(jìn)MHC-Ⅰ類分子片段的聚集。

2.2 參與細(xì)胞間信號傳導(dǎo) 腫瘤的免疫原性細(xì)胞死亡是程序化細(xì)胞凋亡的一種，該過程受到細(xì)胞間通訊和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的嚴(yán)格調(diào)控。細(xì)胞間通訊和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制十分精細(xì)和復(fù)雜，危險分子相關(guān)模式能夠介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞免疫原性細(xì)胞死亡［14，15］。鈣網(wǎng)蛋白在細(xì)胞表面高表達(dá)是腫瘤細(xì)胞被吞噬細(xì)胞攝取及吞噬的關(guān)鍵，鈣網(wǎng)蛋白能夠?qū)ν淌杉?xì)胞釋放“吃我”和“不吃我”的信號［2］。通過鈣網(wǎng)蛋白的作用，T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞和抗原遞呈細(xì)胞發(fā)揮特異性抗腫瘤免疫作用［16］。

2.3 參與補體系統(tǒng)對腫瘤細(xì)胞的作用 補體系統(tǒng)被激活后形成膜攻擊單位，作用于腫瘤細(xì)胞膜上，導(dǎo)致靶細(xì)胞的溶解，是機體抗腫瘤免疫的重要防御機制。補體因子1q(C1q)能夠識別凋亡細(xì)胞、促進(jìn)及調(diào)節(jié)吞噬細(xì)胞釋放細(xì)胞因子，鈣網(wǎng)蛋白作為C1q的感受器，與其共同參與免疫應(yīng)答，促進(jìn)凋亡細(xì)胞被巨噬細(xì)胞吞噬［17］。

2.4 參與巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的作用 在巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別和吞噬過程中，鈣網(wǎng)蛋白是一個關(guān)鍵的效應(yīng)器，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的清除［18］;另外，鈣網(wǎng)蛋白能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化，促進(jìn)TNF-α和IL-6釋放［19］。鈣網(wǎng)蛋白暴露和腫瘤細(xì)胞免疫原性死亡所介導(dǎo)的TNF釋放可導(dǎo)致腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)產(chǎn)生。TRAIL是TNF家族中的一員，是重要的免疫效應(yīng)分子，與其受體結(jié)合引導(dǎo)細(xì)胞的免疫原性死亡，參與自然殺傷細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等在各種免疫反應(yīng)中的作用［20，21］。此外，鈣網(wǎng)蛋白可與TNF家族成員FasL結(jié)合形成FasL/鈣網(wǎng)蛋白復(fù)合體，介導(dǎo)細(xì)胞凋亡［22］。

總之，CRT翻轉(zhuǎn)至腫瘤細(xì)胞表面在腫瘤細(xì)胞的ICD進(jìn)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為腫瘤的診斷及免疫治療開辟了新方向，提供了新途徑。

［1］de Bruyn M，Wiersma VR，Helfrich W，et al.The ever-expanding immunomodulatory role of calreticulin in cancer immunity［J］.Front Oncol，2015，(5):35.

［2］Raghavan M，Wijeyesakere SJ，Peters LR，et al.Calreticulin in the immune system:ins and outs［J］.Trends Immunol，2013，34(1):13-21.

［3］Chi J，Manoloukos M，Pierides C，et al.Calreticulin mutations in myeloproliferative neoplasms and new methodology for their detection and monitoring［J］.Ann Hematol，2015，94(3):399-408.

［4］Yu X，Du L，Zhu L，et al.Melanoma therapy with transdermal mitoxantrone cubic phases［J］.Drug Deliv，2015，(2):1-6.

［5］Lu CM，Lin JJ，Huang HH，et al.A panel of tumor markers，calreticulin，annexin A2，and annexin A3 in upper tract urothelial carcinoma identified by proteomic and immunological analysis［J］.BMC Cancer，2014，(14):363.

［6］Chi J，Manoloukos M，Pierides C，et al.Calreticulin mutations in myeloproliferative neoplasms and new methodology for their detection and monitoring［J］.Ann Hematol，2015，94(3):399-408.

［7］Fu R，Xuan M，Zhou Y，et al.Analysis of calreticulin mutations in Chinese patients with essential thrombocythemia:clinical implications indiagnosis，prognosis and treatment［J］.Leukemia，2014，28(9):1912-1914.

［8］Sheng WW，Dong M，Zhou JP，et al.Clinicopathological significance of the expression of calreticulin in human pancreatic cancer［J］.Zhonghua Wai Ke Za Zhi，2013，51(1):58-61.

［9］Vaksman O，Davidson B，Tropé C，et al.Calreticulin expression is reduced in high-grade ovarian serous carcinoma effusions compared with primary tumors and solid metastases［J］.Hum Pathol，2013，44(12):2677-2683.

［10］Liu X，Song N，Liu Y，et al.Efficient induction of anti-tumor immune response in esophageal squamous cell carcinoma via dendritic cells expressing MAGE-A3 and CALR antigens［J］.Cell Immunol，2015，295(2):77-82.

［11］ Korbelik M，Banáth J，Saw KM，et al.Calreticulin as cancer treatment adjuvant:combination with photodynamic therapy and photodynamic therapy-generated vaccines［J］.Front Oncol，2015，(5):15.

［12］Venkateswaran K，Verma A，Bhatt AN，et al.Modifications of cell signalling and redox balance by targeting protein acetylation using natural and engineered molecules:implications in cancer therapy［J］.Curr Top Med Chem，2014，14(22):2495-2507.

［13］Obeid M，Tesniere A，Ghiringhelli F，et al.Calreticulin exposure dictates the immunogenicity of cancer cell death［J］.Nat Med，2007，13(1):54-61.

［14］Krysko O，Lve Aaes T，Bachert C，er al.Many faces of DAMPs in cancer therapy［J］.Cell Death Dis，2013，(4):e631.

［15］ Krysko DV，Garg AD，Kaczmarek A，et al.Immunogenic cell death and DAMPs in cancer therapy［J］.Nat Rev Cancer，2012，12(12):860-875.

［16］Panzarini E，Inguscio V，F(xiàn)imia GM，et al.Rose bengal acetate photodynamic Therapy(RBAc-PDT)induces exposure and release of damage-associated molecular patterns(DAMPs)in human HeLa cells［J］.PLoS One，2014，9(8):e105778.

［17］Verneret M，Tacnet-Delorme P，Osman R，et al.Relative contribution of c1q and apoptotic cell-surface calreticulin to macrophage phagocytosis［J］.J Innate Immun，2014，6(4):426-434.

［18］Feng M，Chen JY，Weissman-Tsukamoto R，et al.Macrophages eat cancer cells using their own calreticulin as a guide:Roles of TLR and Btk［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2015，112(7):2145-2150.

［19］Duo CC，Gong FY，He XY，et al.Soluble calreticulin induces tumor necrosis factor-α (TNF-α)and interleukin(IL)-6 production by macrophages through mitogen-activated protein kinase(MAPK)and NFκB signaling pathways［J］.Int J Mol Sci，2014，15(2):2916-2928.

［20］Kobayashi E，Kishi H，Ozawa T，et al.A chimeric antigen receptor for TRAIL-receptor 1 induces apoptosis in various types of tumor cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2014，453(4):798-803.

［21］Bremer E.Targeting of the tumor necrosis factor receptor superfamilyforcancerimmunotherapy ［J］. ISRN Oncol， 2013，(2013):371854.

［22］de Bruyn M，Wiersma VR，Helfrich W，et al.The ever-expanding immunomodulatory role of calreticulin in cancer immunity［J］.Front Oncol，2015，(5):35.