自身抗體在早期肺癌臨床診斷中的研究進展

高成磊，黃 猛 綜述，倫立民△ 審校

(1．青島大學醫(yī)學部，山東青島 266000；2．青島大學附屬醫(yī)院檢驗科，山東青島 266000)

肺癌組織具有侵襲性和異質(zhì)性[1-2]，目前難以通過早期篩查降低肺癌病死率。90%以上肺癌由吸煙導致，其他公認的危險因素包括被動吸煙、職業(yè)暴露，特別是石棉和氡暴露[3]。在世界范圍內(nèi)，肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，也是男女癌癥死亡的主要原因[4]。2018年肺癌發(fā)生率占所有腫瘤發(fā)生率的12.9%，肺癌死亡者占所有腫瘤死亡者的23.5%，肺癌總體5年生存率為19.4%[5]。目前肺癌常用的臨床診斷方法很多，低劑量螺旋CT對早期發(fā)現(xiàn)小的肺結(jié)節(jié)高度敏感，并可降低肺癌死亡率20%[6]，但仍存在高假陽性、高輻射暴露和高成本等限制因素。通過血液檢測肺癌目前主要側(cè)重于檢測腫瘤相關抗原標志物，如神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)、鱗狀上皮細胞癌抗原(SCC)，這些標志物在肺癌晚期陽性率增加，但在肺癌早期不敏感。目前關于肺癌早期的檢測試驗或者患者可接受的篩選方法仍很匱乏。血清腫瘤相關自身抗體檢測體內(nèi)針對癌細胞產(chǎn)生的自體細胞抗原的自身抗體，在早期肺癌診斷中被提出。肺癌自身抗體譜包括P53、黑色素瘤抗原 (MAGE)-A1、G抗原(GAGE)7、腫瘤相關基因(CAGE) 、ATP結(jié)合RNA解旋酶(GBU4-5)、性別決定基因家族2(SOX2)和蛋白基因產(chǎn)物 9.5(PGP9.5)。P53作為腫瘤抑制基因產(chǎn)生的自身抗體，可在肺癌患者體內(nèi)出現(xiàn)。MAGE-A1、GAGE7、CAGE 、GBU4-5屬于腫瘤-睪丸抗原，在多種惡性腫瘤中表達，不表達于人體正常組織，可在肺癌患者體內(nèi)出現(xiàn)。SOX2自身抗體主要在小細胞肺癌中檢測到。PGP9.5在非小細胞肺癌中表達增加[7]。研究發(fā)現(xiàn)，肺癌自身抗體能在肺癌臨床診斷之前5年發(fā)現(xiàn)[8]，可見肺癌自身抗體有重要的肺癌預警價值。有學者對2 848例臨床樣本開展了前瞻性臨床研究，首次確認肺癌7項自身抗體在肺癌早期診斷中有重要臨床應用價值[9]。隨著自身抗體在肺癌早期診斷中的應用，關于肺癌自身抗體的診斷效能及臨床應用價值越來越受到重視。本文主要對自身抗體在早期肺癌臨床診斷中的研究進展進行綜述。

1 肺癌自身抗體譜

免疫系統(tǒng)除了能保護機體免受病原體危害,還消除能其他威脅,包括腫瘤[10]。腫瘤細胞在發(fā)育過程中產(chǎn)生的腫瘤相關抗原包括腫瘤/睪丸特異性抗原、異常過度表達或異位表達的抗原以及干細胞轉(zhuǎn)錄因子等[11]。腫瘤相關抗原被免疫系統(tǒng)捕獲并通過體液免疫反應導致自身抗體的形成。肺癌患者可以對自身的癌細胞產(chǎn)生體液免疫應答[12]，進而可在肺癌患者體內(nèi)檢測到肺癌自身抗體。肺癌7項自身抗體的靶點都是免疫源性很強并與腫瘤侵襲密切相關的靶點。

1.1P53 抑癌基因P53基因是最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因之一，位于17號染色體短臂上[13]。野生型P53基因能抑制細胞轉(zhuǎn)化，并能抑制癌基因的活動，而突變型P53基因可引起細胞的轉(zhuǎn)化和癌變，使細胞無限增生，進而與多種癌癥(包括肺癌、結(jié)直腸癌和乳腺癌等)的發(fā)生有關[14]。P53自身抗體的產(chǎn)生通常針對突變的P53基因產(chǎn)物。

1.2腫瘤-睪丸基因家族 腫瘤-睪丸基因(CT genes)的表達產(chǎn)物是腫瘤-睪丸抗原(CTA)。腫瘤-睪丸抗原編碼的基因通常只在人類生殖系統(tǒng)表達，但也在各種腫瘤組織中表達，包括肺癌、黑色素瘤、膀胱癌和肝癌組織等[15]。自1991年首次將黑色素瘤相關抗原基因MAGE-A1序列鑒定為腫瘤抗原以來[16]，大量的CTA(目前已鑒定出百余種)形成家族，如GAGE、MAGE、NY-ESO-1、CAGE等。CTA正被作為治療性癌癥疫苗的靶點大力研究，評估其在腫瘤發(fā)生中的作用有助于影響腫瘤表型特征，包括永生、侵襲性、免疫逃避、低甲基化和轉(zhuǎn)移能力[15]。MAGE、GAGE和BAGE基因編碼自身細胞毒性T淋巴細胞識別的腫瘤抗原[17]。腺癌和鱗癌DNA甲基化模式不同[18]，啟動子低甲基化是腫瘤細胞中CTA基因表達的重要誘導因子[15]，這可能解釋了這兩種非小細胞肺癌亞型之間CTA表達的差異[19]。由于CTA在肺癌患者中廣泛表達，檢測肺癌患者血清中形成的針對CTA的自身抗體可為肺癌的早期診斷提供新方法。

1.2.1GAGE 肺癌組腫瘤/睪丸抗原GAGE基因家族屬于X染色體簇的癌癥/睪丸抗原，可分為三組[20]。GAGE-1因它由一個外顯子編碼的唯一c端而具有獨特性。其余的GAGE成員具有98%以上的同一性，但根據(jù)潛在的磷酸化酪氨酸的存在，可以分為兩組，GAGE-2、-8和GAGE-3、-7。正常肺組織中不存在GAGE抗原，血液中不存在GAGE自身抗體。GAGE基因轉(zhuǎn)錄體在多種癌癥中發(fā)現(xiàn)，最常見于黑色素瘤、肺癌[20](其中高達54%的樣本中發(fā)現(xiàn)表達GAGE)、胃癌[21-22]和肝細胞癌[23]。目前GAGE蛋白是否對腫瘤轉(zhuǎn)移有影響尚不明確[17]。

1.2.2MAGE MAGE基因家族屬于X染色體簇的癌癥/睪丸抗原，在多種腫瘤中表達，根據(jù)功能和表達模式，MAGE組被分成兩大家族，例如MAGE-Ⅰ和MAGE-Ⅱ，MAGE-Ⅰ家族包括MAGE-A、MAGE-B和MAGE-C群，MAGE-Ⅱ家族包括7個亞家族[24]。MAGE家族通過與P53的結(jié)合和調(diào)控，能夠促進腫瘤細胞的存活，抑制細胞凋亡，在腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移中也發(fā)揮著關鍵作用[25-27]。在與NSCLC相鄰的正常肺組織中發(fā)現(xiàn)MAGE-A1、-A3和-B2基因的低甲基化，表明這些基因的激活發(fā)生在肺癌發(fā)生的早期[28]。MAGE-1的激活是由于啟動子的去甲基化[29]。MAGE-A3是能被CD8+T細胞特異性識別的第一個人腫瘤相關抗原，在NSCLC中表達頻繁。表達MAGE-A3的細胞不能被呈遞給CD4+和CD8+T淋巴細胞，MAGE-A3可用于選擇性靶向腫瘤細胞免疫治療[30]。

1.2.3CAGE CAGE屬于DEAD box解旋酶家族，是腫瘤-睪丸抗原家族成員，位于X染色體[31]。CAGE在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用，它從全局確定基因組中的轉(zhuǎn)錄起始位點及其表達水平[32]。CAGE可能編碼細胞毒性T淋巴細胞識別的腫瘤特異性抗原[33]。每個CAGE啟動子與DNA甲基化位點在CAGE峰中心的-1500～+500 bp范圍內(nèi)連接[34]。CAGE在一些不表達它的細胞系中被去甲基化激活，提示CAGE的表達主要受到甲基化的抑制，CAGE表達與低甲基化之間的具有相關性[35]。CAGE的表達與細胞周期有關，CAGE參與細胞周期表明它在細胞生長和增殖中起作用[33]。CAGE基因含有DEAD結(jié)構域序列，表明它可以編碼解旋酶。

1.2.4GBU4-5 GBU4-5屬于腫瘤-睪丸家族，具有免疫原性、癌癥特異性,可能為癌癥的診斷和治療提供潛在的靶點。GBU4-5是通過用重組cDNA表達文庫的血清學分析(SEREX)技術最近發(fā)現(xiàn)的7項自身抗體組合成員之一[36]。DEAD-box蛋白通常被稱為RNA解旋酶，GBU4-5編碼DEAD-box結(jié)構域(如CAGE)，但直到2003年才發(fā)現(xiàn)可以引發(fā)自身抗體應答[37]。DEAD-box的蛋白質(zhì)參與RNA加工、核糖體組裝、精子發(fā)生、胚胎發(fā)生、細胞生長和分裂，在致癌途徑中具有重要作用[38]。

1.3PGP9.5 PGP9.5是一種神經(jīng)特異性肽,是泛素水解酶，廣泛表達于神經(jīng)元分化的各個階段[39]，細胞蛋白泛素化并通過泛素介導的蛋白水解酶將其靶向降解是調(diào)控細胞周期基因的重要機制[40]。在腫瘤中，PGP9.5增加細胞周期蛋白的去泛素化可能導致體細胞的不可控生長[41]。

1.4SOX2 SOX2是SOX家族的成員之一，其位于3號染色體3q26.33，SOX2是一個轉(zhuǎn)錄基因[42]。SOX蛋白可分為若干家族，SOX-B1 (SOX1、SOX2、 SOX3等)、SOX-B2 (SOX14、SOX21等)和SOX-C (SOX4、SOX11、 SOX12等)家族[42]。SOXcDNA克隆中最保守的區(qū)域是HMG盒編碼區(qū)，在SOX組B家族成員中，這個區(qū)域有88%～96%相同。SOX基因家族是高度保守的基因家族，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控，決定細胞的歸宿，對多種組織、器官的發(fā)育具有重要的作用，并參與決定人類性別[43]。SOX蛋白具有經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)結(jié)構成分的特性[44]。SOX-B1可能阻止神經(jīng)祖細胞的分化[45]。SOX2自身抗體是SOX-B1家族中一個被認為在神經(jīng)發(fā)生中起重要作用的基因家族的成員。SOX21被認為可以抑制SOX-B1，促進分化[46]。SOX2在肺癌、乳腺癌、卵巢癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等多種惡性腫瘤組織中表達，并且癌細胞向遠處轉(zhuǎn)移的能力與其過表達成正比[42,47]。

2 自身抗體與肺癌診斷相關性

2.1P53 大約60%的SCLC和50%的NSCLC存在P53突變[3]。第一份關于P53自身抗體的報告表明，在肺癌高危鈾工人臨床腫瘤表現(xiàn)前17～47月，就可以檢測到P53[48]。最新研究發(fā)現(xiàn)突變型P53表達可以促進細胞系中細胞套疊(CIC)結(jié)構的形成，CIC在肺腺癌中很常見，是預后不良和疾病復發(fā)的獨立預測因子，而突變型P53狀態(tài)與肺腺癌中CIC發(fā)生率的增加有關[49]。P53基因突變不僅出現(xiàn)在每個肺癌患者早期病變中，而且隨著組織學進展，P53突變的頻率增加，并且?guī)缀蹩偸窃诓∽冞_到為浸潤腺癌階段時出現(xiàn)[49]。因此，P53自身抗體檢測用于肺癌早期診斷有較高價值。

2.2GAGE 有實驗證明，在26.0%的NSCLC腫瘤中檢測到GAGE蛋白，高水平GAGE表達(>50%)在鱗狀細胞癌中更為常見，GAGE蛋白表達與疾病進展顯著相關，Ⅱ期NSCLC的GAGE表達頻率明顯高于Ⅰ期NSCLC[19]。因此，GAGE在多種癌癥中廣泛表達,表明其在腫瘤發(fā)生中起作用,高水平的 GAGE表達在鱗狀細胞癌中更常見。

2.3MAGE MAGE-A1在腺癌中的表達與腫瘤壞死存在顯著相關[50]。MAGE-A3和MAGE-A4與鱗狀細胞癌有相似的相關性,在鱗狀細胞癌中表達頻率高于腺癌[51-52]，這種在鱗狀細胞癌中的高頻表達可能與MAGE-A3和MAGE-A4表達的性別差異有關。MAGE-A3通過誘導上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)移在NSCLC細胞轉(zhuǎn)移中起作用，MAGE-A3陽性的NSCLC患者用MAGE-A3疫苗接種效果良好[19,53]。MAGE-A3的表達與吸煙史顯著正相關，表明吸煙可能在DNA去甲基化和隨后的MAGE-A3表達誘導中起作用[54]。MAGE-A4陽性表達似乎預示預后不良，MAGE基因家族的表達對肺癌的預后有不利影響[55]。MAGE-C2與MAGE-A3一樣，被認為是癌癥免疫治療的潛在靶點[54]。MAGE-B2的高表達與腫瘤的不良預后相關[25]。

2.4CAGE CAGE存在于各種癌癥患者的血清中[33,56]，它不在白血病或骨髓瘤中表達，表明其在癌癥中的表達可能僅限于實體瘤。CAGE可能在癌細胞生長中起作用，并且可能是癌癥免疫療法的有效靶點[35]。由于CAGE的低甲基化先于肺癌的發(fā)展，因此CAGE在肺癌中的高頻率低甲基化可能是一種有價值的癌癥診斷標志物[57]。

2.5GBU4-5 2019年，ZHANG等[58]研究表明腺癌患者GBU4-5血清濃度明顯高于鱗癌患者，與腺癌相比，鱗癌患者和健康人的GBU4-5血清水平較低，但鱗癌患者和健康人之間無差異。GBU4-5在T、N、M三個階段無顯著性差異，但在T、N、M三個階段均有下降趨勢，隨著TNM分期的增加，血清中GBU4-5水平逐漸降低，提示GBU4-5在早期肺癌中可能比在晚期疾病中更準確[58]。

2.6PGP9.5 PGP9.5可在肺癌細胞中異位表達和分泌，但在正常肺組織中檢測不到，引起體液反應[59]。研究發(fā)現(xiàn)SCLC和NSCLC中均存在PGP9.5，與神經(jīng)元分化無關[60]。在NSCLC中，PGP9.5與蛋白表達、腫瘤病理分期密切相關[60]。肺鱗癌患者中PGP9.5濃度明顯高于肺腺癌患者[58]。多項研究表明，PGP9.5表達的增加與肺癌的發(fā)生具有特異性的相關性，可能成為肺癌檢測的潛在標志物[59,61]。

2.7SOX SOX抗體是癌癥早期診斷的重要標志物。SOX1抗體在SCLC中普遍存在，在患有SCLC的個體中，多達33%的人報告了SOX2自身抗體，被認為是SCLC的特異性血清學標志物[62]。SOX2 mRNA可在某些成人組織中檢測到，與腺癌相比，肺鱗癌患者的SOX2mRNA水平明顯更高[63]。在所檢測的SCLC細胞系中，41%的SCLC血清中觀察到抗SOX抗體，抗SOX1和SOX2的血清活性始終高于SOX3和SOX21的反應性，表明SOX1和/或SOX2是引起抗SOX反應的主要抗原[62]。SOX2的表達與肺鱗狀細胞分化標志物相關[64]。在SCLC診斷之前，SOX存在與疾病的嚴重程度無關[65]，健康人體內(nèi)沒有SOX抗體[65]。

單一自身抗體其敏感性和特異性仍不足以滿足肺癌早期篩查的需要，自身抗體聯(lián)合檢測可以提高肺癌檢出的敏感性和特異性。2008年，CHAPMAN等[66]首次將肺癌自身抗體聯(lián)合用于肺癌的檢測， 7項腫瘤自身抗體(P53、c- myc、HER2、NYESO-1、GAGE、MUG1和 GBU4-5)的檢測，單一抗體陽性率在5%～36%，特異度為96%～100%，聯(lián)合檢測陽性率76%，特異度為92%。2013年，JETT等[67]對1613例肺癌高危人群進行了大規(guī)模的EarlyCDT- Lung檢測，6項 AABs檢測陽性率為18%、特異度83%，7項AABs檢測陽性率10%、特異度91%，61名患者(4%)被確診患有肺癌，其中25名患者通過EarlyCDT-Lung檢測為陽性(靈敏度為 41%)。2018年，ZHOU等[9]對540例出現(xiàn)磨玻璃結(jié)節(jié)(GGNs)和/或?qū)嵭越Y(jié)節(jié)的患者進行了7項AABs檢測，對于Ⅰ期和Ⅱ期NSCLC，敏感性分別為62%和59%，對于局限期SCLC，敏感性為59%；敏感性明顯高于癌胚抗原(CEA)、NSE和細胞角蛋白19片段(Cyfra21-1)。對于GGN和/或結(jié)節(jié)大小≤8 mm的患者，結(jié)合低劑量螺旋CT和7項AABs檢測，陽性預測值(PPVs)從63.4%提高到89.7%；對于GGN和/或結(jié)節(jié)大小在8～20 mm和>20 mm的患者，診斷準確率分別從50.8%提高到90.5%,以及63.4%提高到90.7%；與單獨使用AABs組或單獨低劑量螺旋CT相比，7項AABs檢測與低劑量螺旋CT相結(jié)合顯著改善了PPVs[9]。低劑量螺旋CT聯(lián)合7項AABs檢測顯著降低了不同大小和病理類型的GGN和/或結(jié)節(jié)患者的假陽性率[9]。

3 小 結(jié)

綜上所述，肺癌自身抗體(P53、MAGE-A1、GAGE7、CAGE 、GBU4-5、SOX2和PGP9.5)較傳統(tǒng)肺癌血液腫瘤標志在循環(huán)血液中持續(xù)更長時間、更容易檢測，在肺癌早期診斷中具有很大優(yōu)勢。肺癌自身抗體可以與CT等影像學方法結(jié)合，提高早期肺癌的診斷率，有很好應用前景[68]。但是，肺癌自身抗體檢測仍有問題有待解決，如何更好優(yōu)化自身抗體組合、尋找針對不同肺癌病理類型的自身抗體組合等問題仍待研究。隨著自身抗體檢測越來越普遍地用于臨床肺癌診斷、肺癌篩查，有望為肺癌的早期診斷中展現(xiàn)更大價值。