間皮素與腫瘤靶向治療

段愛軍，苗慶芳

間皮素（mesothelin，MSLN）是一種細胞表面糖蛋白，在正常組織中很少表達，但在卵巢癌、胰腺癌和惡性間皮瘤等腫瘤組織中高表達[1]，因此間皮素有望成為癌癥治療的重要靶點。由于間皮素基因敲除小鼠未發(fā)現(xiàn)表型異常，所以間皮素的生物學功能目前仍不清楚，但有研究表明間皮素可能在腫瘤細胞增殖、黏附及耐藥性方面起著重要作用。采用抗間皮素抗體、抗體偶聯(lián)藥物（ADC）、免疫毒素、嵌合抗原受體 T 細胞、間皮素腫瘤疫苗等手段，治療高表達間皮素的腫瘤的方法正在發(fā)展，并逐步走向應用。本文將針對間皮素的結構與功能、在惡性腫瘤中的表達及以其為靶點的藥物研究進展情況進行綜述。

1 間皮素的發(fā)現(xiàn)及其結構特征

20世紀90年代初，由于用于實體腫瘤治療的靶點太少，Pastan 和 Hassan[2]發(fā)起了一個新的研究項目，來尋找在腫瘤細胞中高表達但在正常組織細胞中低表達或不表達的細胞表面蛋白，間皮素就是在這個過程中被發(fā)現(xiàn)的。

間皮素基因位于染色體 16 p13.3，全長 8 kb，其 cDNA 包含 213 bp，含有 1884 bp 的開放閱讀框，17 個外顯子，編碼 628 個氨基酸，翻譯后成為分子量 69 kD 的前體蛋白。間皮素前體蛋白被弗林（furin）蛋白酶水解為兩個部分，羧基端的疏水序列被糖基磷脂酰肌醇（GPI）取代并通過 GPI 錨定在細胞膜上，分子量為 40 kD，稱為間皮素；氨基端部分釋放入血或進一步降解，分子量為 31 kD，稱為巨核細胞集落刺激因子（megakaryocyte-potentiating factor，MPF）（圖1）[3]。目前認為間皮素至少存在 3 個異構體，其中異構體 3 是間皮素在蛋白酶的作用下水解，然后從細胞表面脫落而成，稱為可溶性間皮素相關肽（soluble mesothelin-related peptide，SMRP）[4]，可在血清中被檢測到，因此可作為某些腫瘤如惡性間皮瘤、胰腺癌和卵巢癌的診斷標記物。

2 間皮素的生物學功能

到目前為止，間皮素的大部分生物學功能仍處于未知狀態(tài)。有學者誘導間皮素基因純合子小鼠該基因突變失活。這些間皮素缺陷小鼠體內(nèi)沒有相關 mRNA 和蛋白表達，但是它們沒有出現(xiàn)任何可檢測的表型，并且不論雌雄都能正常繁育后代，這表明間皮素并非小鼠正常生長發(fā)育繁殖所必需。而隨著人們對腫瘤中間皮素的研究越來越深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用[5]。

圖1 間皮素成熟過程

2.1 細胞增殖和細胞周期

在胰腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，間皮素可以促進腫瘤細胞增殖。在胰腺癌細胞 MIA PaCa-2 里過表達間皮素，可使其增殖速率提高 90%，這些過表達細胞在裸鼠體內(nèi)可以更快形成較大的實體瘤。相反，沉默 BxPC-3 細胞中的間皮素基因可以抑制增殖，同時還可以通過減緩細胞進入 S 期而抑制細胞周期[6]。在胰腺癌細胞中過表達間皮素可導致 NF-κB 信號通路持續(xù)激活，從而產(chǎn)生大量的 IL-6。相反，沉默間皮素基因可以降低 IL-6 的產(chǎn)生。在間皮素過表達的胰腺癌細胞中，高水平的 IL-6 會激活轉錄蛋白 Stat3，導致 cyclin E 和周期蛋白依賴激酶 2（cyclin-dependent kinase 2，CDK 2）的表達量增高，同時也加速了細胞從 G1 期到 S 期的轉變[7-8]。此外，激活 NF-κB 和 Stat3 還可誘導 Bcl-xl 和 Bc1-2 的表達，從而抑制細胞凋亡信號通路[9]。

2.2 細胞黏附和轉移

Coelho 等[10]通過比較轉染間皮素的小鼠胚胎成纖維細胞 3T3 與天然細胞，發(fā)現(xiàn)前者與培養(yǎng)皿附著更牢固、更難從細胞表面清除，從而提出間皮素可能與細胞黏附有關。Rump 等[11]在卵巢癌的研究中，發(fā)現(xiàn)間皮素和 CA125（其主要成分為 MUC16）通過 N-聚糖依賴性相互作用高親和力結合，從而介導細胞黏附，增強癌細胞黏附作用，促進卵巢癌腹膜轉移，造成卵巢癌的廣泛盆腹腔種植。

2.3 細胞耐藥

許多研究發(fā)現(xiàn)間皮素可以增加癌細胞對藥物的耐受 性[12-15]。例如，在人乳腺癌模型中，間皮素促進腫瘤細胞非 錨定依賴生長，并且通過下調(diào)凋亡前體蛋白 Bim，激活 ERK 信號通路使細胞對失巢凋亡產(chǎn)生耐受。Cheng 等[15]比較了卵巢癌化療敏感與耐藥患者的表達差異，結果顯示后者間皮素表達顯著升高。隨后的深入研究發(fā)現(xiàn)，間皮素通過同時激活 PI3K/AKT 和 MAPK/ERK 兩個通路，阻斷了紫杉醇誘導的腫瘤細胞凋亡。當下調(diào)間皮素表達后，卵巢癌耐藥細胞株的化療敏感性也明顯提高，在一定程度上逆轉了細胞耐藥。

綜上所述，雖然間皮素在腫瘤發(fā)生過程中的具體功能仍需進一步的研究，但其在腫瘤細胞增殖、黏附、轉移和耐藥等方面均發(fā)揮一定的作用，是腫瘤治療的潛在靶點。

3 間皮素在腫瘤中的表達

3.1 間皮瘤

Chang 等[16]用抗間皮素單克隆抗體 K1 對惡性胸膜間皮瘤冰凍組織切片進行免疫反應，在 23 例上皮樣標本中有 14 例為陽性，而混合型間皮瘤中只在上皮組織部分發(fā)現(xiàn)有免疫組化著色。之后 Ordó?ez[17]用另一株單抗 5B2 做免疫組化染色，結果發(fā)現(xiàn)上皮樣和混合型間皮瘤的陽性率均為 100%（44/44 vs 3/3）。

3.2 胰腺癌

Argani 等[18]應用 SAGE 數(shù)據(jù)庫首次發(fā)現(xiàn)間皮素在胰腺導管癌中表達，但在正常胰腺組織中不表達。朱慶云等[19]通過 RT-PCR 方法檢測發(fā)現(xiàn) 5 株胰腺癌細胞株有間皮素 mRNA 的表達。他們還用免疫組化方法分別檢測了 54 例胰腺癌及其相應癌旁組織，發(fā)現(xiàn)前者間皮素表達率為 75.9%（41/54），而后者均無表達。說明間皮素在胰腺癌中有一定比例的高表達，可作為潛在治療靶標。

3.3 卵巢癌

Chang 和 Pastan 等[20]用單克隆抗體 K1 對卵巢癌冰凍組織切片進行免疫組化研究，發(fā)現(xiàn)間皮素表達陽性率為 67%（10/15）。而后，Ordó?ez[17]利用單克隆抗體 5B2 檢測發(fā)現(xiàn)，卵巢癌間皮素表達陽性率為 87.5%（35/40）。2017年，Hanaoka 等[21]研究發(fā)現(xiàn)也證實，間皮素表達于近 70% 的卵巢癌患者中?？傊?，間皮素在絕大多數(shù)卵巢癌患者中高表達，以其為靶點進行卵巢癌治療可能具有重要意義。

3.4 乳腺癌

Bayoglu 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌中間皮素表達率為 42.3%。周晶等[23]通過免疫組化方法發(fā)現(xiàn)，乳腺癌中間皮素表達陽性率為 42.9%（24/56），且與腫瘤分化程度、大小呈正相關。間皮素有發(fā)展成乳腺癌治療靶標的潛能。

3.5 肺癌

Ordó?ez[17]早期應用抗體 5B2 進行免疫組化研究，發(fā)現(xiàn)肺癌中間皮素表達陽性率為 41%（14/34）。Miettinen 等[24]研究了 148 例肺癌組織，發(fā)現(xiàn)間皮素陽性率為 53%（78/148）。Ho 等[25]應用流式細胞技術也檢測到在肺癌細胞膜上有間皮素表達，從而進一步證實了間皮素在肺癌中的表達。

3.6 胃癌

Baba 等[26]用免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，胃癌患者間皮素表達率為 58%（124/212）。Einama 等[27]還用 RT-PCR 方法研究了 6 株胃癌細胞系，發(fā)現(xiàn)其中 5 株有間皮素表達。因 此，在胃癌患者中進一步研究間皮素靶向治療可能有一定的價值。

4 靶向間皮素的腫瘤治療

4.1 抗體類藥物

4.1.1 Amatuximab Amatuximab（MORAb-009）是由抗間皮素抗體 SS1 單鏈可變區(qū)片段與人 IgG1/κ 恒定區(qū)組成的嵌合抗體，通過抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用（ADCC）殺傷腫瘤細胞，并可阻斷間皮素與 CA125 的相互作用[28]。Hassan 等[29]進行了臨床前研究，發(fā)現(xiàn)在體外實驗中，amatuximab 抑制間皮素表達細胞與 MUC16 表達細胞的相互作用，這對于研究如何減少腫瘤細胞黏附、遷移和轉移具有重要意義；在異種移植模型中，amatuximab 有顯著的抗腫瘤活性，且與吉西他濱聯(lián)用可以增強療效。在 I 期臨床試驗中，amatuximab 效果良好，靜脈注射的最大耐受劑量（MTD）為 200 mg/m2[28]。在一項 II 期臨床試驗中，其與培美曲塞、順鉑聯(lián)用對 88 例無法手術切除的惡性間皮瘤患者進行治療，客觀反應率為 39%，并可明顯延長患者生存期[30]，有望使惡性間皮瘤患者獲益。

4.1.2 BAY 94-9343 BAY 94-9343，也被稱為 anetumab ravtansine，是一種將抗間皮素抗體與美登素衍生物 DM4（微管蛋白聚合酶抑制劑）連接的抗體偶聯(lián)藥物[31]。BAY 94-9343 與腫瘤細胞表面間皮素結合后，可被內(nèi)化進入溶酶體然后釋放 DM4 殺傷腫瘤細胞[32]。在體外，其對間皮素過表達細胞具有強烈的殺傷作用，IC50值為 0.72 nmol/L，且對陰性細胞無殺傷活性[33]。在體內(nèi)實驗中，BAY 94-9343 可特異性靶向間皮素陽性腫瘤，并且可在異種移植瘤模型中抑制腫瘤生長。2015年12月開始的 II 期臨床試驗（NCT02610140），以長春瑞濱為對照，研究 BAY 94-9343 單藥治療惡性胸膜間皮瘤，確定給藥劑量為每周 6.5 mg/kg[34]。另一項臨床試驗（NCT03126630）是研究其與 pembrolizumab（PD-1 單抗 Keytruda）聯(lián)合用藥治療惡性胸膜間皮瘤[35]。BAY 94-9343 治療胰腺癌（NCT03023733）[36]和肺癌（NCT02839681）[37]的 II 期臨床試驗也正在進行中。

4.1.3 DMOT4039A DMOT4039A 是由人源化 IgG1 抗間皮素單克隆抗體 h7D9.v3（α-MSLN）與抗微管蛋白藥物 monomethyl auristatin E（MMAE）通過二肽（瓜氨酸-纈氨酸）連接而成的抗體偶聯(lián)藥物。DMOT4039A 與腫瘤細胞表面間皮素結合后，主要通過網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞作用進入溶酶體，隨后二肽被蛋白酶水解，釋放出 MMAE 并與細胞質(zhì)的微管蛋白結合從而阻滯細胞周期的 G2/M 期，使細胞生長停滯、誘導凋亡[38]。DMOT4039A 不僅能特異性殺傷體外培養(yǎng)的間皮素陽性腫瘤細胞，而且在異種移植腫瘤模型中也表現(xiàn)出顯著的療效[39]。在一項 I 期臨床試驗中，DMOT4039A 用于治療 71 名患者（40 名胰腺癌和 31 名卵巢癌），每 3 周給藥一次，初始劑量為 0.2 mg/kg，最高劑量為 2.4 mg/kg，在胰腺癌患者中有 55% 病情得到控制，在卵巢癌患者中 38% 有客觀反應，并且在最高劑量時仍有很好的耐受性[40]。由此看出 DMOT4039A 具有很好的安全性和抗腫瘤活性，有較好的發(fā)展前景。

4.1.4 MDX-1204 MDX-1204 也是抗體偶聯(lián)藥物，它是由全人源間皮素抗體（MDX-1383）與一種烷化劑 duocarmycin（MED2460）通過纈氨酸-瓜氨酸二肽接頭偶聯(lián)而成[41]。MDX-1204 可與細胞表面間皮素有效結合，從而阻斷其與 CA125 相互作用并被細胞內(nèi)化[42]，然后釋放出小分子藥物 MED2460 并與 DNA 小溝結合，引起 DNA 不可逆烷基化，進而破壞核酸結構，最終導致細胞死亡。MDX-1204 能夠在細胞周期的任何階段發(fā)揮作用。在肺癌 NCI-H226 異種移植瘤模型中，可顯著抑制腫瘤生長甚至使其完全消退[43]。MDX-1204 同樣在間皮瘤、卵巢癌和胰腺癌中表現(xiàn)出很好的抗腫瘤活性。目前該藥正在進行 I/II 期臨床試驗，以確定對晚期癌癥（間皮瘤、非小細胞肺癌、卵巢癌、胰腺癌、胃癌等）患者的安全性、耐受性和抗腫瘤活性[44]。

4.2 免疫毒素

SS1P 是重組免疫毒素，通過將小鼠抗間皮素抗體的 可變區(qū)片段與假單胞菌外毒素 38（PE38）融合而成[45]。Hassan 等[46]研究了 SS1P 的體外抗腫瘤活性，結果顯示其在 1 ng/ml 時即可殺傷間皮素陽性腫瘤細胞，而對陰性細胞即使?jié)舛冗_到 100 ng/ml 時亦無殺傷活性。Li 等[47]也證實，SS1P 在 0.08～3.9 ng/ml 時，對陽性腫瘤細胞有較強的殺傷作用，而對陰性細胞無作用。動物體內(nèi)實驗中，SS1P 與紫杉醇聯(lián)用可顯著抑制小鼠 A431/K5 異種移植瘤的生長。在一項 I 期臨床試驗中，共 33 例患者，其中 19 例病情得到控制、4 例好轉，當劑量為 60 mg/kg 時患者仍可耐 受[48]。說明 SS1P 在臨床 I 期研究中表現(xiàn)出良好的安全性和抗腫瘤活性。

4.3 嵌合抗原受體 T 細胞療法

嵌合抗原受體 T 細胞（CAR-T）是通過識別腫瘤相關抗原（TAA）的 scFv 和胞內(nèi)信號區(qū)域——免疫受體酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motifs，ITAM）在體外進行基因重組，生成重組質(zhì)粒，并進一步轉染到 T 細胞中，使 T 細胞表達適當?shù)哪[瘤表面抗原受體，該受體可識別結合腫瘤表面相關抗原，進而激活 T 細胞殺傷腫瘤細胞[49-50]。間皮素 CAR-T 細胞治療在間皮瘤、卵巢癌、肺癌小鼠移植模型中取得了令人鼓舞的結果，相應的一些臨床試驗也已獲批，目前正在進行中[51-52]。最近賓夕法尼亞大學的另一項間皮素 CAR-T（SS1-4-1BB CAR）臨床試驗中，對胰腺癌和間皮瘤患者進行治療，未觀察到嚴重的不良反應如胸膜炎、心包炎等[53]。這些結果說明間皮素作為 CAR-T 細胞治療的靶點有光明的前景。

4.4 腫瘤疫苗

CRS-207 是 Aduro 公司開發(fā)的一款以李斯特菌為載體的腫瘤疫苗，為一種插入了間皮素表達基因的減活李斯特菌，其作用機制是巨噬細胞將入侵細菌吞噬內(nèi)化加工處理，將間皮素抗原呈遞在細胞表面并傳遞給 T 細胞，釋放淋巴因子，激活殺傷性 T 細胞靶向間皮素，最終引起表達間皮素的腫瘤細胞凋亡[54]。在約翰霍普金斯大學進行的 I/II 期臨床試驗結果表明，CRS-207 單獨使用或者與環(huán)磷酰胺聯(lián)合用藥都會引起間皮素特異性的 CD8+T 細胞應答，患者生存率明顯提高[54-55]。但遺憾的是，Aduro 公司在 2017年5月宣布 CRS-207 胰腺癌 II 期臨床失敗，后來又因有病人遭李斯特菌感染而停止了其所有臨床試驗，這也給腫瘤疫苗的研究帶來了負面影響。

5 討論和展望

間皮素自 1996年被正式鑒定以來[56]，由于其在正常組織很少表達，而在卵巢癌、胰腺癌及惡性間皮瘤等惡性腫瘤中高表達的特點，一直備受關注。到目前為止，間皮素分子結構及生物學特性和在不同腫瘤的表達情況多已明確，但其功能及在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用機制等許多問題還有待進一步研究。以間皮素為靶點的多種抗體藥物與其他免疫療法的臨床研究已經(jīng)開展并取得進展，說明間皮素靶向治療的安全性和有效性。雖然目前尚無獲批上市的產(chǎn)品，但隨著臨床研究的不斷深入，相信在不久的將來，會有靶向間皮素的抗體藥物或免疫療法獲批上市。因此，以間皮素為靶點的腫瘤治療具有廣闊的發(fā)展前景。