癌睪丸抗原XAGE-1：腫瘤免疫治療的新靶向①

趙英倫　綜述　張慶梅　謝小薰　審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，南寧530021)

癌睪丸抗原XAGE-1：腫瘤免疫治療的新靶向①

趙英倫綜述張慶梅②謝小薰②審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，南寧530021)

目前腫瘤的發(fā)病率逐年提高，傳統(tǒng)的腫瘤治療手段卻很難達(dá)到滿意的效果，因此在傳統(tǒng)腫瘤治療的基礎(chǔ)上，尋找新的腫瘤輔助治療方法迫在眉睫。腫瘤免疫治療備受重視，開展腫瘤免疫治療的前提是尋找理想的腫瘤抗原。癌睪丸抗原(Cancer-testis antigen，CTA)是一類在腫瘤組織表達(dá)，正常組織(睪丸、卵巢除外)幾乎不表達(dá)的抗原，由于其表達(dá)特性而被視為腫瘤免疫治療的理想靶抗原，目前一些CTA疫苗已試用于臨床并取得一定療效。XAGE-1是CTA家族一成員，本文將對XAGE-1研究綜述如下。

1XAGE-1基因及其蛋白結(jié)構(gòu)特點

XAGE-1屬GAGE家族，該基因定位于人染色體Xp11.21- Xp11.22,全長611 bp,由3個內(nèi)含子和4個外顯子組成。XAGE-1有4種剪接體，分別為XAGE-1a、XAGE-1b、XAGE-1c和XAGE-1d，其中XAGE-1a、XAGE-1c和XAGE-1d的表達(dá)譜較窄，XAGE-1b較其他3種亞型具有更廣泛的表達(dá)譜、更高的表達(dá)率和更強的免疫原性而被關(guān)注。XAGE-1b mRNA編碼81個氨基酸的蛋白產(chǎn)物，其中包含一個功能性雙向定位信號以及C末端酸性轉(zhuǎn)錄激活樣結(jié)構(gòu)域，在基因水平上XAGE-1b與GAGE家族具有50%的同源性，但在蛋白水平上同源性較差[1]。

2XAGE-1的表達(dá)

2.1mRNA表達(dá)Albert等[2]用巢式RT-PCR方法對黑色素瘤和尤文氏肉瘤組織進行檢測發(fā)現(xiàn)：XAGE-1在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中的表達(dá)率為61%(14/23)，而在原發(fā)性黑色素瘤中不表達(dá)，這或許是由原發(fā)性黑色素瘤患者基因表達(dá)的調(diào)控因子缺失導(dǎo)致。此外，尤文氏肉瘤組織中XAGE-1mRNA的表達(dá)率為100%(9/9)，并且XAGE-1bmRNA的表達(dá)率高于XAGE-1a。Liu等[3]用RNA印跡法對尤文氏肉瘤組織的XAGE-1 mRNA檢測結(jié)果為44%(4/9)，兩者表達(dá)差異的原因考慮為：①CTA表達(dá)的異質(zhì)性；②患者和標(biāo)本取材上的差異；③檢測方法不同。在對肺癌組織的研究中，多位學(xué)者檢測到XAGE-1mRNA在肺腺癌組織中的表達(dá)率為45%(14/31)[4]、67%(2/3)[5]等，在小細(xì)胞肺癌的表達(dá)率為7%(1/15)[4]、67%(2/3)[5]等，在大細(xì)胞肺癌中的表達(dá)率為0%(0/2)[4]，在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)率為40%(12/30)[6]。值得一提的是，該基因的表達(dá)率或許與樣本組織的病理類型無關(guān)：賴群等[7]用巢式PCR擴增XAGE-1時發(fā)現(xiàn)肺癌患者癌組織XAGE-1mRNA的表達(dá)率為32.94%(28/85)，其中腺癌陽性表達(dá)率(59.46%，22/37)明顯高于鱗癌(21.74%,5/23)，兩者差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。還有研究發(fā)現(xiàn)肺腺癌中XAGE-1bmRNA的表達(dá)率明顯高于其他病理類型，提示在肺腺癌的免疫治療中可以優(yōu)先考慮XAGE-1b作為治療靶點[8]。而在前列腺癌組織中，有學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)XAGE-1bmRNA的表達(dá)率(50%，25/50)遠(yuǎn)高于良性前列腺增生癥(13%，4/30)，且XAGE-1bmRNA的表達(dá)與腫瘤分期、遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。此外，XAGE-1bmRNA在肝癌組織(44%，35/80)[9]、胃癌組織(41%，35/85)[10]、唾液腺腺樣囊性癌組織(Adenoidcysticcarcinoma,ACC,65%，26/40)[11]、結(jié)腸癌組織(35%，26/74)[12]、乳腺癌(50%,2/4)[13]和膀胱癌(5%，1/21)[13]均可檢測到。另有研究顯示，XAGE-1bmRNA在肝癌患者外周血細(xì)胞的表達(dá)率為80.8%[14]，明顯高于甲胎蛋白(Alpha fetoprotein,AFP)，這提示XAGE-1可能作為一個良好的腫瘤標(biāo)志物不僅在肝癌診斷上優(yōu)于AFP，還可能預(yù)測血液中腫瘤細(xì)胞的微轉(zhuǎn)移。除癌組織與血液外，XAGE-1bmRNA還高表達(dá)于人肝癌細(xì)胞株HepG2S和MMC-7721[9]及前列腺癌細(xì)胞株DU145[5]、乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-231[5]和卵巢癌細(xì)胞株OVCAR[5]等。

2.2蛋白質(zhì)表達(dá)研究顯示[15]，XAGE-1蛋白在正常組織中可表達(dá)于睪丸、腎臟、肝臟、結(jié)腸、垂體、胎盤及動脈上皮，而在惡性腫瘤組織中，其表達(dá)研究目前僅限于肺癌、肝癌和卵巢癌。有學(xué)者應(yīng)用IHC法在肺腺癌組織中檢測到XAGE-1b蛋白的表達(dá)率為53%(25/47)[16]、32%(27/83)[17]，而用免疫組織化學(xué)技術(shù)在肺腺癌、小細(xì)胞肺癌組織中檢測XAGE-1b蛋白的表達(dá)率僅為9%(10/90)[17]、1%(1/89)[18]。在其他惡性腫瘤組織中XAGE-1b蛋白同樣表達(dá)各異[17]：肝癌為8%(1/12)，卵巢癌則不表達(dá)。另有學(xué)者[19]通過Luminex液相芯片技術(shù)，發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者血清中XAGE-1b蛋白的表達(dá)率為52.3%(81/155)，遠(yuǎn)高于良性前列腺增生8.4%(11/131)，且其表達(dá)與Gleason評分成正相關(guān)，該研究還報道了以良性前列腺增生為對照，用XAGE-1b抗原檢測前列腺癌的特異性和敏感性分別為52.9%和90.1%，這足以說明XAGE-1b抗原的檢測在前列腺癌的診斷中具有很高的潛在臨床價值。

2.3表達(dá)機理研究顯示，表觀遺傳改變導(dǎo)致了XAGE-1的表達(dá)，其中DNA異常甲基化和組蛋白異常去乙酰化是表觀遺傳改變的主要方式。據(jù)報道[20]，XAGE-1的表達(dá)與啟動子GpG島甲基化異常密切相關(guān)，GpG島甲基化可抑制轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Sp1與啟動子的結(jié)合進而限制了XAGE-1的表達(dá)，而且通過對XAGE-1上游的啟動子區(qū)域GpG島的人工去甲基化，可使XAGE-1表達(dá)上調(diào)。此外，另有學(xué)者[21]研究了DNA甲基化酶(DNA methyltransferase,DNMT)對XAGE-1的作用，發(fā)現(xiàn)敲除DNMT1和DNMT3b后，XAGE-1甲基化的程度明顯下降，并且組蛋白H3的乙?；Ｊ揭伯a(chǎn)生了變化，對XAGE-1的表達(dá)異常具有直接影響。

3XAGE-1的生物學(xué)功能

由于XAGE-1特異性表達(dá)于生殖細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，再根據(jù)這些細(xì)胞都具有旺盛的增殖分裂能力，我們不難推出：XAGE-1或許與生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂及腫瘤細(xì)胞的增殖有關(guān)。此外，作為核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的XAGE-1，其C端具有一個類GLA4酸性轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域[1]，且XAGE-1mRNA上具有兩個定位于外顯子區(qū)域的可編碼XAGE-1蛋白的轉(zhuǎn)錄啟動子[5]，這間接說明了XAGE-1可能通過其較強的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用影響腫瘤細(xì)胞的生長、凋亡及轉(zhuǎn)移過程。

為了驗證以上觀點，宋玉亮等[22]通過細(xì)胞增殖實驗及軟瓊脂集落形成實驗證實了XAGE-1b可以促進ACC-M和ACC-2細(xì)胞增殖能力，并且發(fā)現(xiàn)XAGE-1b的表達(dá)與ACC細(xì)胞轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)(P<0.05)；秦興軍等[23]報道了高轉(zhuǎn)移性ACC-M細(xì)胞中XAGE-1b基因的表達(dá)率明顯高于低轉(zhuǎn)移性細(xì)胞株ACC-2，進一步通過RNA干擾技術(shù)抑制ACC細(xì)胞中XAGE-1b的表達(dá)，顯著降低了腫瘤細(xì)胞的遷移黏附能力及肺轉(zhuǎn)移能力，證實了XAGE-1b的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移有關(guān)；Zhou等[24]的研究結(jié)果顯示：表達(dá)XAGE-1b蛋白陽性的ACC細(xì)胞較陰性組生長速度更快、穿膜能力及成瘤過程中的血管生成能力更強，更易于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

有學(xué)者[24]通過ACC細(xì)胞周期實驗、血清饑餓誘導(dǎo)的凋亡實驗、Mercury信號通路質(zhì)粒系統(tǒng)分析從機制上解釋了XAGE-1b強大的生物學(xué)功能：①XAGE-1b過表達(dá)可調(diào)控細(xì)胞周期加快細(xì)胞生長過程；② XAGE-1b的表達(dá)可達(dá)到抗凋亡的效果；③XAGE-1b通過不同程度上激活下游通路元件如Rb、E2F、p53、CER等，從而調(diào)節(jié)ACC細(xì)胞的生長代謝、周期變化、細(xì)胞凋亡、血管生成、惡性轉(zhuǎn)化等過程。

4XAGE-1的免疫原性

4.1體液免疫CTA誘導(dǎo)的體液免疫反應(yīng)一直是腫瘤免疫治療研究的核心問題。據(jù)報道，5%(1/20)[25]和9%(8/87)[18]的前列腺癌和非小細(xì)胞肺癌患者血清中存在XAGE-1抗體。之后有學(xué)者進一步對不同Dukes分期的前列腺癌患者血清中XAGE-1抗體進行研究，發(fā)現(xiàn)1.5%(2/129)[26]的D期患者的血清中存在抗體，而A、B期患者血清中未檢測到(0/149)[26]。此外，XAGE-1b抗體在肺腺癌和小細(xì)胞肺癌患者血清中均可被檢測到：9%(5/56)[4]、25% (8/32)[13]，以上試驗所設(shè)的健康對照組均不產(chǎn)生抗體，說明抗體的產(chǎn)生來源于腫瘤組織而非睪丸組織、卵巢等同樣表達(dá)XAGE-1的正常組織。Ohue等[27]研究顯示，肺腺癌患者血清中廣泛存在XAGE-1抗體，并且XAGE-1抗體陽性作為一個好的預(yù)后因素可以產(chǎn)生抗腫瘤作用延長晚期肺腺癌患者的生存期，這足以說明該抗原可以作為靶點應(yīng)用到肺癌的免疫治療中。

4.2細(xì)胞免疫目前關(guān)于XAGE-1在細(xì)胞免疫方面的報道較少。Morishita等[28,29]鑒定出受HLA-DRBI*0410限制的XAGE-1b37-48多肽可以誘導(dǎo)機體產(chǎn)生XAGE-1b特異性的CD4+T細(xì)胞。此外，據(jù)Kikuchi等[17]報道，手術(shù)后的癌癥患者產(chǎn)生的XAGE-1b可誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞抗微小殘留病變從而延長患者存活時間。Zhou等[30]在針對XAGE-1b的樹突細(xì)胞腫瘤疫苗的研究中，發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞來源并且表達(dá)完整XAGE-1bmRNA的樹突狀細(xì)胞可誘導(dǎo)機體產(chǎn)生特異性細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Cytotoxic T cell，CTL)，使得肺癌細(xì)胞中表達(dá)XAGE-1b陽性的自體腫瘤細(xì)胞可以被CTL識別進而發(fā)生細(xì)胞溶解，抑制了腫瘤細(xì)胞的生長。XAGE-1b樹突細(xì)胞腫瘤疫苗對比抗原肽疫苗有很多好處[30]：一方面，樹突細(xì)胞可將胞內(nèi)XAGE-1b蛋白分解成不同的多肽作為抗原表位呈遞給主要組織相容復(fù)合體-Ⅱ (Major histocompatibility complex-Ⅱ,MHCⅡ),被CD4+T細(xì)胞識別產(chǎn)生免疫應(yīng)答；另一方面，樹突細(xì)胞還可將位于胞外的其他腫瘤抗原分解成多種抗原表位交叉遞呈給MHCⅠ進而產(chǎn)生免疫反應(yīng)。有意思的是，該研究還推測了對于表達(dá)XAGE-1bmRNA陰性而其他亞型陽性的腫瘤細(xì)胞同樣可以通過抗原的交叉反應(yīng)使腫瘤細(xì)胞自溶，這為樹突細(xì)胞腫瘤疫苗的研制提供了重要的方向。

5展望

目前惡性腫瘤的傳統(tǒng)治療方法在解決其易復(fù)發(fā)、易轉(zhuǎn)移的問題上還存在很大局限，使人們對癌癥聞之色變，而腫瘤靶向治療可以更具針對性、更徹底的殺滅癌細(xì)胞，因此成為癌癥治療之路上的一個重要里程碑，讓人們看到了曙光。現(xiàn)階段XAGE-1的研究說明該抗原在腫瘤的輔助診斷及判斷預(yù)后上具有一定的臨床價值，或許可通過檢測癌組織中XAGE-1抗原的表達(dá)，篩選出預(yù)后差的高風(fēng)險患者，針對其采取更有利、更有效的個體化治療，必要時可采取高強度的、更為激進的治療方法以及更密切的觀察與隨訪。另一方面，XAGE-1的特異性表達(dá)提示了我們該抗原可作為腫瘤免疫治療的新靶點，理論上可以根據(jù)其具有較強的免疫原性研發(fā)疫苗，靶向殺滅癌細(xì)胞，而對正常細(xì)胞不產(chǎn)生毒性。但由于腫瘤細(xì)胞具有如下特點：①逃離免疫系統(tǒng)監(jiān)視、攻擊；②對XAGE-1抗原的表達(dá)具有異質(zhì)性；因此，我們急需篩選出XAGE-1完整的表達(dá)譜，再聯(lián)合其他CTA研制出CTA多價疫苗，作為一種新的輔助治療方法，結(jié)合傳統(tǒng)治療共同提升惡性腫瘤患者的治愈率。

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[收稿2015-05-25修回2015-07-13]

(編輯倪鵬)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.06.032

作者簡介：趙英倫(1992年-)，男，在讀碩士，主要從事腫瘤外科學(xué)方面的研究，E-mail:834904502@qq.com。 通訊作者及指導(dǎo)教師：謝小薰(1959-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事腫瘤免疫及分子生物學(xué)方面研究，E-mail:xiaoxunxie@gmail.com。

中圖分類號R73

文獻標(biāo)志碼A

文章編號1000-484X(2016)06-0907-04

①本文由國家自然科學(xué)基金項目(81460382；81360371；81360374)、 廣西自然科學(xué)基金(2014GXNSFAA118089)、廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(國家級)(No.2013cxcy008)資助。

②廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，南寧530021。