CD73在惡性腫瘤中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

任振虎 袁勇翔 季彤 張陳平

CD73，即胞外5'- 核苷酸酶，是通過糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI)錨定在細(xì)胞膜上的一種相對(duì)分子質(zhì)量為70 000的多功能跨膜糖蛋白[1-2]。該蛋白由NT5E基因編碼，在腺苷的轉(zhuǎn)化通路上起著至關(guān)重要的作用。CD73既有細(xì)胞外水解酶的活性又有非水解酶的功能[3]。作為水解酶，CD73可將細(xì)胞外的AMP水解成腺苷，腺苷再通過和4 種不同親和力的腺苷受體結(jié)合，參與多條不同信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，起到抑制血小板的聚集、抗炎癥反應(yīng)及免疫抑制等。另外，CD73還是細(xì)胞和層黏蛋白、纖黏蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)成分間的黏附分子信號(hào)通路，可以調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移特性[4]。其實(shí)， CD73的酶功能和非酶功能并不是完全彼此獨(dú)立的，二者都與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程密切相關(guān)。近年來，CD73在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中起到的作用越來越受到重視。CD73在黑色素瘤、乳腺癌、惡性膠質(zhì)瘤、膀胱癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)及活性顯著升高[5-6]。

最新研究發(fā)現(xiàn)，CD73在多種癌癥細(xì)胞系和患者腫瘤呈過表達(dá)現(xiàn)象[7-10]。同時(shí)CD73的表達(dá)情況和癌癥患者的臨床病理特征、預(yù)后相關(guān)。越來越多的相關(guān)研究證實(shí)CD73是惡性腫瘤發(fā)展的一種關(guān)鍵因子[11]。以CD73為靶點(diǎn)的靶向治療惡性腫瘤的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展，并使得抗CD73靶向治療可能成為一種頗具前景的腫瘤治療方法[12-13]。本文主要目的是：總結(jié)CD73在各種惡性腫瘤中的表達(dá)情況及其對(duì)患者預(yù)后的影響；CD73與腫瘤生長(zhǎng)、腫瘤轉(zhuǎn)移等的關(guān)系；CD73在腫瘤微環(huán)境中免疫抑制作用；抗CD73治療腫瘤的回顧與展望。

1 CD73在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)

CD73在多種癌癥中表達(dá)顯著升高，包括黑色素瘤、乳腺癌、惡性膠質(zhì)瘤、膀胱癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌、卵巢癌及胃癌等[5-10]。很多機(jī)制可以解釋CD73在腫瘤中過表達(dá)的可能原因。乳腺癌的相關(guān)研究提示雌激素受體的缺失可能是CD73過度表達(dá)的誘因[14]。CD73在雌激素受體陰性的乳腺癌中呈高表達(dá)，因此CD73可能成為治療雌激素受體陰性或“三陰”等高度惡性乳腺癌新的治療靶點(diǎn)。

另一個(gè)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞表達(dá)CD73的原因是腫瘤微環(huán)境中的缺氧狀態(tài)。CD73的基因啟動(dòng)子至少有一個(gè)與缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia- inducible factor 1α, HIF- 1α)，因此缺氧狀態(tài)能促使CD73的表達(dá)也就不難解釋了。大量研究證實(shí)，利用反義寡核苷酸技術(shù)抑制HIF- 1α后，可以明顯地降低缺氧所誘導(dǎo)的CD73的高表達(dá)[15]。最新研究顯示，缺氧同時(shí)還促使CD39及 A2AR、A2BR等腺苷受體的過度表達(dá)[16]。

Wnt路徑是調(diào)節(jié)CD73表達(dá)的另一個(gè)通路。Wnt信號(hào)通路能促使CD73過表達(dá)的原因可能是T細(xì)胞因子(T cell factor, TCF)/淋巴增強(qiáng)因子(lymphoid enhancer factor, LEF)在CD73的啟動(dòng)子上有一個(gè)共同的結(jié)合位點(diǎn)[17]。但是當(dāng)抑癌基因APC表達(dá)缺失或β- 連鎖蛋白(β- catenin)基因突變時(shí)，Wnt信號(hào)通路呈下調(diào)狀態(tài)[18]。

CD73同時(shí)受表觀遺傳的調(diào)控。相關(guān)研究報(bào)道在黑色素瘤細(xì)胞系中，轉(zhuǎn)錄因子的甲基化可明顯下調(diào)CD73的表達(dá)[19]。特別是在轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、惡性程度高的黑色素瘤患者中更可能出現(xiàn)CD73甲基化的缺失[20]。雖然上述結(jié)論仍需要更多的相關(guān)研究及大樣本量的臨床研究來進(jìn)一步證實(shí)，不過這個(gè)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)足以證明CD73很可能成為黑色素瘤的治療靶點(diǎn)。此外，免疫逃逸也可能是導(dǎo)致CD73過表達(dá)的原因。CD73陽性的腫瘤細(xì)胞通過產(chǎn)生大量的腺苷來抑制免疫，從而使腫瘤細(xì)胞逃離免疫細(xì)胞的攻擊。

2 CD73與腫瘤生長(zhǎng)

體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)CD73的過表達(dá)能夠促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。應(yīng)用短發(fā)夾RNA(short hairpin RNA，shRNA)干擾CD73的表達(dá)，可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[21]。用CD73特異性抑制劑α,β- 亞甲基-二磷酸腺苷(alpha, beta- methylene adenosine- 5'- diphosphate, APCP)處理腫瘤細(xì)胞后，腫瘤細(xì)胞的增殖受到了明顯的抑制，而且抑制效果有APCP劑量依賴性[21-22]。此外，Bavaresco等[23]發(fā)現(xiàn)，用APCP處理神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞后腫瘤細(xì)胞的增殖活性降低30%，然而用腺苷處理過的腫瘤細(xì)胞的增殖活性升高了35%。上述研究證明CD73可以顯著地促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，而且這種促進(jìn)功能可能跟它的酶活性相關(guān)。

還有一些相關(guān)研究觀察到：腺苷同樣可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。Wang等[24]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外腺苷可以誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡，同時(shí)用核苷轉(zhuǎn)運(yùn)阻滯劑——雙嘧達(dá)莫可以抑制腺苷誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力。最近的相關(guān)研究顯示腺苷是通過上調(diào)Bax和活化caspase- 3這兩個(gè)重要的凋亡調(diào)控分子，從而誘導(dǎo)卵巢癌腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[25]。這些研究結(jié)果提示腺苷誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，是通過細(xì)胞過來攝取相關(guān)并進(jìn)一步活化胞內(nèi)凋亡信號(hào)來完成的。也就是說，CD73促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖的作用可能不是通過腺苷相關(guān)途徑，而是通過其他信號(hào)通路完成，如與細(xì)胞生長(zhǎng)密切相關(guān)的EGFR等通路。Zhi等[26]最近發(fā)現(xiàn)了CD73有調(diào)節(jié)人乳腺癌細(xì)胞的EGFR表達(dá)及其磷酸化的作用，證實(shí)了CD73通過調(diào)控EGFR的表達(dá)來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖假設(shè)的可能。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)CD73的過表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。Zhi等[4，21]的相關(guān)研究顯示過表達(dá)CD73的乳腺癌細(xì)胞在裸鼠皮下的成瘤速度要比對(duì)照組快得多。用小干擾RNA干擾CD73的表達(dá)后，腫瘤的生長(zhǎng)速度會(huì)再次減緩。不僅是腫瘤細(xì)胞表達(dá)的CD73影響腫瘤細(xì)胞增殖，而且宿主本身CD73的表達(dá)情況同樣對(duì)腫瘤生長(zhǎng)具有重要的影響。小鼠CD73缺乏抑制前列腺癌細(xì)胞在小鼠模型的成瘤速度[27]。Yegutkin等[28]的研究得出了類似的研究結(jié)果：黑色素瘤原發(fā)灶在CD73表達(dá)缺失的小鼠模型中顯著地衰減。上述研究提示，無論是宿主還是腫瘤細(xì)胞的CD73表達(dá)情況都能影響腫瘤在體內(nèi)的生長(zhǎng)。因此以CD73為治療靶點(diǎn)的理想藥物應(yīng)該同時(shí)針對(duì)宿主和腫瘤的CD73。

3 CD73與腫瘤的轉(zhuǎn)移

腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)多步驟的復(fù)雜過程，是導(dǎo)致患者預(yù)后不良的主要因素之一[29-30]。因此，探討和研究腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)因子對(duì)今后的腫瘤相關(guān)研究及腫瘤治療藥物的開發(fā)都是至關(guān)重要的。目前很多動(dòng)物模型及臨床患者的相關(guān)研究均表明，CD73具有明顯地促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的作用。2 個(gè)獨(dú)立的研究[31-32]得到相同的結(jié)論：CD73與乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)；2 個(gè)研究中都是分別在細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)和小鼠模型的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)上，證實(shí)了CD73過表達(dá)增強(qiáng)了腫瘤的轉(zhuǎn)移能力；同時(shí)還在臨床回顧研究中進(jìn)一步證實(shí)CD73與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤復(fù)發(fā)相關(guān)。Wang等[19]報(bào)道CD73在轉(zhuǎn)移惡性程度高的乳腺癌中的高表達(dá)可能與其基因啟動(dòng)子CpG島甲基化的丟失有關(guān)。

有研究表明CD73的表達(dá)與EGFR的表達(dá)明顯相關(guān)，CD73高表達(dá)的細(xì)胞中EGFR的mRNA及蛋白質(zhì)表達(dá)均顯著升高[33]。有趣的是，在CD73高表達(dá)的癌細(xì)胞中，用siRNA抑制EGFR的表達(dá)后，腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及浸潤(rùn)能力都顯著降低[33]。有研究報(bào)道用siRNA抑制CD73的表達(dá)后，EGFR的表達(dá)出現(xiàn)顯著下調(diào)[26]。上述研究結(jié)果顯示，CD73促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移及浸潤(rùn)的功能很可能是通過調(diào)控EGFR來實(shí)現(xiàn)的。

CD73被發(fā)現(xiàn)是膽囊癌細(xì)胞發(fā)生上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial- esenchymal transition, EMT)中一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控因子[34]。表明CD73可能是通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生EMT，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)的。然而有趣的是，Sadej等[35]研究結(jié)果顯示CD73的酶活性主要體現(xiàn)在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵犯特性中，然而它的非酶活性則是通過活化粘著斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)來增加腫瘤細(xì)胞在ECM上的遷移特性。即CD73的雙重活性分別地調(diào)控這腫瘤的轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)。

近期的研究表明，在CD73表達(dá)缺失小鼠模型的尾靜脈內(nèi)注射黑色素瘤細(xì)胞后，腫瘤細(xì)胞的肺部轉(zhuǎn)移出現(xiàn)了抑制現(xiàn)象[36]。Yegutkin等[28]研究得出了相似的結(jié)論：黑色素瘤細(xì)胞在CD73缺失的小鼠模型中的轉(zhuǎn)移受到了明顯的抑制。同時(shí)一些回顧性的臨床研究表明CD73的高表達(dá)與胃癌、前列腺癌、惡性黑色素瘤等的轉(zhuǎn)移明顯相關(guān)[8，34，37]。上述研究表明，無論是宿主還是腫瘤細(xì)胞的CD73表達(dá)都能促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移。

4 CD73與免疫抑制

免疫逃逸是惡性腫瘤的重要特征。在腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移過程中，腫瘤細(xì)胞通過各種途徑逃避免疫檢測(cè)[38]。腺苷信號(hào)通路就是其中之一[39]。CD73的酶活性就是將一磷酸腺苷水解為腺苷，因此它肯定是免疫逃逸環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵因子[40]。CD73水解的大量腺苷與A1R、A2AR、A2BR和A3R等4個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后，腺苷便能通過多種通路在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用[41]。

NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC)都是免疫作用的重要參與者。高濃度腺苷通過與上述免疫細(xì)胞上的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合發(fā)揮免疫抑制作用。高濃度腺苷與NK細(xì)胞表面的A2AR受體結(jié)合，使NK細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子α和干擾素γ的能力降低，并抑制NK細(xì)胞的溶解作用。從而減低NK細(xì)胞的抗腫瘤活性[42]。高濃度腺苷與巨噬細(xì)胞表面A2AR受體結(jié)合后，巨噬細(xì)胞會(huì)釋放大量的免疫抑制因子IL- 4和IL- 10等[40]。DC細(xì)胞表面的A2BR受體與高濃度腺苷結(jié)合后，DC細(xì)胞將分化成腺苷分化DC細(xì)胞。腺苷分化DC細(xì)胞通過釋放大量的免疫抑制因子，如IL- 8、IL- 10、COX2等，從而抑制免疫系統(tǒng)的抗腫瘤作用[43]。不僅如此，高濃度腺苷還可以同DC細(xì)胞表面的A2AR受體結(jié)合，抑制DC細(xì)胞分泌具有抗腫瘤作用的細(xì)胞因子IL- 12。

上述研究證明，CD73水解的腺苷通過多種信號(hào)通路抑制抗腫瘤的免疫反應(yīng)和免疫應(yīng)答。因此，CD73及腺苷通路將是未來癌癥免疫治療的新靶點(diǎn)。

5 CD73與患者的預(yù)后

盡管目前對(duì)CD73在各種類型腫瘤中相關(guān)功能的研究已經(jīng)有很多，但是有關(guān)CD73表達(dá)水平與腫瘤患者預(yù)后的報(bào)道卻相對(duì)有限。在近年的相關(guān)研究中，Wu等[44]報(bào)道342例結(jié)直腸癌患者腫瘤組織中CD73表達(dá)水平與患者預(yù)后的關(guān)系，采用免疫組化的方法檢測(cè)腫瘤組織中的表達(dá)強(qiáng)度，并與患者預(yù)后情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示CD73的高表達(dá)與患者的不良預(yù)后呈顯著相關(guān)。Leth- Larsen等[31]對(duì)30例乳腺癌患者進(jìn)行了回顧性研究，報(bào)道稱CD73的表達(dá)水平與腫瘤的復(fù)發(fā)明顯相關(guān)，CD73表達(dá)水平的升高顯著地增加了腫瘤發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的可能。然而，也有相關(guān)研究報(bào)道乳腺癌腫瘤細(xì)胞的CD73高表達(dá)提示患者的良好預(yù)后[45]。由此可見，CD73與腫瘤患者預(yù)后關(guān)系的觀點(diǎn)仍存在爭(zhēng)論。需要更多地大樣本量的臨床研究進(jìn)一步證實(shí)二者之間的關(guān)系。

另外，最近有相關(guān)研究報(bào)道了CD73在慢性淋巴細(xì)胞白血病 (chronic lymphoblastic leukemia, CLL) 中的臨床意義[46]。該研究檢測(cè)了299 例患者血液樣本中的CD39和CD73的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)所有CLL樣本中均表達(dá)CD39，然而只有近1/3的樣本中表達(dá)CD73。CD73在CD38+、ZAP-70+或 Ki-67+的腫瘤細(xì)胞中表達(dá)水平最高，提示CD73與疾病的快速進(jìn)展及患者的不良預(yù)后密切相關(guān)。

6 抗CD73腫瘤治療

CD73在多種惡性腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為方面起著至關(guān)重要的作用。此外，CD73還是腫瘤微環(huán)境中關(guān)鍵的免疫抑制因子。因此，研究并開發(fā)用于惡性腫瘤治療的抗CD73藥物的想法應(yīng)運(yùn)而生。就此而言，用于小鼠腫瘤模型的抗CD73的小分子抑制劑或單克隆抗體，已經(jīng)被證實(shí)能夠有效地抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。Hausler等[47]的研究報(bào)道抗CD73的單克隆抗體可以增強(qiáng)多克隆NK細(xì)胞對(duì)人卵巢癌細(xì)胞的溶解活性，同時(shí)CD4+T細(xì)胞的增殖活性也隨之升高。也就是說抗CD73治療增加了抗卵巢癌細(xì)胞的免疫細(xì)胞毒性反應(yīng)?？笴D73單抗治療能顯著降低免疫健全的小鼠模型中的腫瘤生長(zhǎng)速度，但在免疫缺陷的小鼠模型中，單抗治療對(duì)腫瘤生長(zhǎng)速度無影響。提示抗CD73單抗需要適當(dāng)?shù)拿庖吡Σ拍芷鸬娇鼓[瘤作用[48]。上述研究結(jié)果說明，抗CD73治療是通過增強(qiáng)體內(nèi)抗腫瘤免疫應(yīng)答來實(shí)現(xiàn)的。

癌癥的免疫治療是近年的熱點(diǎn)研究。如抗PD1(block programmed death- 1)單抗和抗CTLA- 4(cytotoxic T lymphocyte antigen)單抗等藥物已經(jīng)表現(xiàn)出來令人振奮的治療效果[49]。在小鼠模型中，抗CD73單抗顯著地增強(qiáng)了抗PD1單抗和抗CTLA- 4單抗的抗癌活性[50]。Lannone等[51]還報(bào)道，在黑色素瘤的小鼠模型中，APCP聯(lián)合抗CTLA- 4單抗的治療效果明顯優(yōu)于兩者的單獨(dú)治療效果。

雖然目前抗CD73治療還沒有用于癌癥患者的臨床治療。但是其在動(dòng)物模型上的治療效果已經(jīng)充分地展示了該方法的治療效果，并提示抗CD73治療很可能成為未來癌癥治療的主要方法之一。不過人類體內(nèi)的免疫系統(tǒng)極其復(fù)雜，除了CD73以外，腫瘤還可通過其他機(jī)制或信號(hào)通路出現(xiàn)免疫抑制或免疫逃逸。鑒于此，聯(lián)合多個(gè)靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物可能是未來腫瘤治療的治療策略。

7 總結(jié)

綜上所述，CD73與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的各個(gè)過程都有密切關(guān)系。CD73的過表達(dá)與患者預(yù)后密切相關(guān)，因此CD73有可能成為預(yù)測(cè)惡性腫瘤患者預(yù)后的生物標(biāo)記物。CD73與腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移及免疫逃逸密切相關(guān)，因此CD73有望成為今后多種惡性腫瘤藥物治療的重要靶點(diǎn)。在小鼠模型上已經(jīng)證實(shí)，CD73的抑制劑或單抗的抗腫瘤作用。與此同時(shí)，抗CD73治療與抗其他靶點(diǎn)單抗的聯(lián)合抗腫瘤效果更加令人鼓舞。盡管將抗CD73治療用于治療臨床腫瘤患者還有很長(zhǎng)的路要探索，但是目前的研究結(jié)果已經(jīng)提示抗CD73治療有望在不久的將來用于癌癥患者的臨床治療。值得注意的是，CD73在生物體內(nèi)的功能極其復(fù)雜。盡管目前抗CD73治療在小鼠模型并未出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)，但是在將該治療用于臨床前，還必須對(duì)其可能會(huì)出現(xiàn)的不良反應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格論證。