P53在腫瘤微環(huán)境、細胞代謝中的調控機制及檢測技術的研究進展*

趙芳，徐斌，蔣敬庭，吳昌平

(蘇州大學附屬第三醫(yī)院腫瘤生物診療中心，江蘇省腫瘤免疫治療工程技術研究中心，蘇州大學細胞研究院，江蘇常州 213003)

·綜述·

P53在腫瘤微環(huán)境、細胞代謝中的調控機制及檢測技術的研究進展*

趙芳，徐斌，蔣敬庭，吳昌平

(蘇州大學附屬第三醫(yī)院腫瘤生物診療中心，江蘇省腫瘤免疫治療工程技術研究中心，蘇州大學細胞研究院，江蘇常州 213003)

P53基因作為常見的抑癌基因，具有阻滯細胞周期、維持基因組穩(wěn)定等功能。隨著研究的深入，發(fā)現P53基因在腫瘤微環(huán)境及細胞代謝中亦有著重要的調節(jié)作用，其可通過調節(jié)細胞因子、免疫細胞、免疫卡控點以及葡萄糖代謝、脂質、能量代謝及細胞自噬等方式抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。但P53極易突變，突變型P53不僅失去了其抑癌功能，而且獲得了致癌活性。對P53及突變型P53在腫瘤發(fā)生過程調控機制的深入研究，將為其在腫瘤治療的應用提供更有力的科學依據。同時對P53基因檢測技術的探索也是從傳統(tǒng)檢測技術到新型生物傳感技術的逐漸認識過程。該文主要就P53基因在腫瘤微環(huán)境、細胞代謝調控機制及P53基因檢測技術的研究進展作一綜述。

P53基因；腫瘤微環(huán)境；細胞代謝；基因檢測技術

腫瘤的發(fā)病率及死亡率呈現逐年遞增的趨勢，已成為危害人類健康的主要疾病[1]。P53基因作為常見的抑癌基因，在多種腫瘤中存在表達及突變，但野生型P53和突變型P53在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的調控機制上存在明顯差異，對其認識也在逐漸深入[2]。近年來，P53在腫瘤微環(huán)境及細胞代謝的調節(jié)作用逐漸得到廣泛關注與研究，這將為腫瘤的臨床治療與預后評估提供新的方法。

1 P53基因在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)的調節(jié)作用

1.1 調節(jié)細胞因子 野生型P53可通過抑制NF-κB及信號傳導及轉錄刺激因子(single transducer and activators of transcription, STAT)等的表達來抑制IL-6、環(huán)氧酶-2(Cyclooxygenase,COX2)、誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)等的產生與釋放，進而抑制炎癥的產生，最終抑制腫瘤的發(fā)生和轉移[3-4]。而發(fā)生突變型P53基因失去了原有功能，同時可激活并延長NF-κB的表達，引起嚴重的慢性炎癥反應及持續(xù)的組織損傷，促進癌癥的發(fā)生[5]。Hayashi等[6]研究表明，突變型P53可發(fā)揮腫瘤微環(huán)境的調節(jié)劑的功能，通過產生活性氧類物質，促進血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的分泌進而活化成纖維細胞促進血管生成，促進腫瘤的生長和轉移。

1.2 對免疫細胞的調節(jié)作用 一方面，野生型P53可通過促進B細胞、T細胞、樹突細胞(dendritic cell，DC)和巨噬細胞表面的TLR(toll-like receptors，TLR)的表達來增強免疫細胞介導的固有免疫反應[7];另一方面，其可以在轉錄水平調控NK細胞配體UL16結合蛋白1(UL16-binding protein1，ULBP1)及ULBP2的表達來增強NK細胞殺傷腫瘤細胞的功能[8]。Gasparini等[9]通過用泛素蛋白連接酶3阻斷MDM2對P53的負性調節(jié)作用，發(fā)現增加P53表達可以增強DC細胞誘導T細胞增殖能力，另有研究發(fā)現，P53可通過增強DC細胞表面MHC-1的表達以增強其抗原提呈能力[10]，這說明P53可在某種機制上調控DC細胞的功能，但具體機制需要進一步研究。

1.3 對免疫卡控點的調節(jié)作用 PD-1/PD-L1作為免疫球蛋白超家族協同刺激分子的重要組成部分，在負性調控免疫應答中發(fā)揮著重要作用[11]。TCGA數據庫中臨床數據結果顯示，P53的表達與PD-L1的表達呈負相關[12]，Cortez等[13]進一步研究發(fā)現，P53可通過促進miR-34直接粘附于PD-L1密碼子的非翻譯區(qū)來抑制PDL1的表達。CTLA-4作為表達于激活T細胞表面的共刺激分子B7的受體，可通過與CD28競爭性結合APC上的B7配體而抑制T細胞活化，負性調節(jié)免疫反應；有研究發(fā)現，阻斷CTLA-4可增強針對自身腫瘤抗原的P53特異性CTL的擴增能力，但是其與P53相互作用機制尚待進一步研究。

2 P53在細胞代謝的調節(jié)作用

2.1 調節(jié)葡萄糖代謝P53可通過降低葡萄糖轉運蛋白1(GLUT1)、葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)的表達抑制葡萄糖的代謝及細胞能量的產生；也可通過增加TP53誘導的糖酵解和凋亡調節(jié)因子(TP53-induced glycolysis and apoptosis regulator, TIGAR)表達以減少果糖-2,6-二磷酸(fructose-2,6-bisphosphate)的生成；或直接降低磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase，PGM)的表達水平來抑制糖酵解，減少能量的生成，最終抑制腫瘤的產生，而突變型P53基因失去了對GLUT1及GLUT4的抑制表達作用[14]。也有研究發(fā)現，突變型P53也可誘導糖酵解相關的己糖激酶Ⅱ表達或促進GLUT向質膜轉運，促進糖酵解，最終促進腫瘤的生長[15]。

2.2 調節(jié)脂質代謝 Jiang等[16]發(fā)現野生型P53可直接抑制葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PD)的表達，抑制磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway，PPP)及NADPH產生，從而抑制葡萄糖生成脂肪酸。亦有研究發(fā)現，P53可抑制類固醇調節(jié)元件結合蛋白(sterol regulatory element-binding protein-1，SREBP-1)的表達，或在轉錄水平上增加短鏈脫氫還原酶3(DHRS3)及脂素Lipin-1蛋白的表達，進而抑制脂肪酸的合成、促進脂肪酸氧化、抑制腫瘤的產生[17]。而突變型P53的功能則恰恰相反，其可促進SREBP-1或抑制AMP依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase, AMPK)的活性增加脂肪酸合成，促進腫瘤的發(fā)生、進展[18]。

2.3 調節(jié)能量代謝 一方面，野生型P53可誘導Mieap蛋白的表達來維持線粒體結構的穩(wěn)定性[19]；另一方面，野生型P53也可增強參與線粒體電子傳遞鏈相關的細胞色素C氧化合成酶2(sythesis of cyto-chrome c oxidase2,SCO2)活性、催化丙酮酸轉化為乙酰-CoA用于三羧酸(TCA)循環(huán)丙酮酸脫氫酶1(pyruvate dehydrogenase E1 1,PDHA1)的表達，抑制腫瘤的產生[14]。亦有研究發(fā)現，P53能夠抑制靶基因-酸甲基轉移酶(Guanidinoacetate methetransferase, GAMT)的表達，進而減少肌酸與ATP的生成[20]。

2.4 調節(jié)細胞自噬和凋亡 細胞自噬在真核細胞中普遍存在，通過雙重作用促進癌癥的發(fā)生、發(fā)展[21]。P53對細胞自噬的調節(jié)作用依P53蛋白在細胞中定位的不同而存在差異。一般處于細胞核中的P53蛋白可激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)或損傷調節(jié)自噬調控基因(damage-regulated autophagy modulator，DRAM)的表達促進細胞自噬，過度或持續(xù)的細胞自噬導致細胞死亡，抑制癌癥的發(fā)生[22]。Tasdemir等[23]研究發(fā)現，抑制細胞質中P53蛋白可促進細胞自噬，改善細胞對環(huán)境的適應壓力(如缺氧和營養(yǎng)缺乏)，抑制癌癥的發(fā)生；但P53對細胞自噬的具體調節(jié)機制仍不明確。在調節(jié)細胞凋亡方面，P53可通過上調促進細胞凋亡的細胞凋亡相關基因Bax及下調抑制細胞凋亡基因Bcl-2來誘導細胞凋亡。研究還發(fā)現P53基因可激活P53誘導含死亡結構域蛋白(P53-induced death domain protein，PIDD)，實現細胞的凋亡[24]。

3 P53基因檢測技術的研究進展

3.1 傳統(tǒng)P53基因檢測方法 傳統(tǒng)P53基因檢測技術主要分為兩大類，一類為P53基因直接檢測法，即利用分子生物學技術直接對致病基因進行突變檢測，主要包括對已知突變點的檢測和未知突變點的檢測。臨床上常用的主要有DNA直接測序法、寡核苷酸芯片技術、變性高效液相色譜、酵母中分離的等位基因功能分析技術等。另一類為P53基因間接檢測法，即利用特異性抗原抗體反應，通過檢測P53蛋白表達間接判斷P53基因是否存在基因突變。常用的檢測方法主要有免疫組化方法、酶聯免疫吸附試驗、流式細胞術等。傳統(tǒng)的P53基因檢測方法雖然種類繁多，但普遍存在操作繁瑣、耗時、耗費、存在一定的假陽性等問題，限制其在臨床中的應用[25]。

3.2 生物傳感技術 生物傳感技術以固定的生物材料作為敏感識別元件，產生光、熱、質量變化等信號，并經適當的理化換能器及信號放大裝置構成的分析工具或系統(tǒng)處理，其轉變?yōu)榭啥康奈锢?、化學信號，最終對生命物質和化學物質進行檢測、監(jiān)控的新型技術。因其成本低、靈敏度高、選擇性好、操作簡便等特點，近年來逐漸受到關注并取得較快的發(fā)展，尤以電化學/電化學免疫傳感器為著。Gupta等[26]利用ssDNA-辣根過氧化物酶(HRP)作為識別元件，通過捕獲P53基因突變前后對H2O2生物催化還原信號的大小，根據定量信息判斷有無突變。Congur等[27]應用碳納米材料設計的一次性電化學傳感器對P53基因進行電化學檢測。

基于納米材料的發(fā)展，生物傳感技術取得較大進展，相較于傳統(tǒng)P53基因檢測技術，具有明顯的優(yōu)勢。Afsharan等[28]利用納米金和二氧化硅修飾的免疫傳感器檢測P53蛋白，發(fā)現相較于傳統(tǒng)ELISA檢測方法，其具有較高的靈敏度、特異性、準確性。因此，基于納米材料的免疫傳感器，在腫瘤的早期檢測顯示了相對重要的優(yōu)勢，可用于臨床癌癥的診斷和早期腫瘤的篩查。

4 展望

P53作為腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中重要的抑癌基因，通過對其功能的深入研究，為其在腫瘤治療預后評估方面的應用提供有力的科學依據及方向，主要包括以下3個方面：(1)聯合P53及其上下游調控分子共同評估患者預后，阻斷突變型P53對下游分子的激活；(2)誘導野生型P53對下游分子的表達，抑制野生型P53基因的突變或促進突變型P53轉變?yōu)橐吧蚉53；(3)聯合P53靶向治療、免疫治療和放化療。但P53基因檢測技術的局限性是影響其在腫瘤發(fā)生過程中調控機制及臨床應用方面探索的因素。因此，研究P53在腫瘤微環(huán)境及細胞代謝的調控機制及研發(fā)新型P53基因檢測技術具有重要的意義。

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(本文編輯：許曉蒙)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.08.17

國家科技支撐計劃資助項目(2015BAI12B12)；國家自然科學基金 (31570877，31570908)；國家自然科學基金海外及港澳學者合作研究基金 (31428005)；江蘇省條件建設與民生科技專項資金 (BL2014034)；常州市科技局基礎應用項目(CJ20159018)。

趙芳，1992年生，女，碩士研究生,主要從事腫瘤免疫治療研究。

吳昌平，教授，博士，博士研究生導師，E-mail：wcpjjt@163.com。

R735.2

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2017-02-07)