轉(zhuǎn)錄因子T-bet在腫瘤中的研究進(jìn)展①

黃 晨 潘麗娜 叢 琳 李 成

(中國醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室,沈陽 110122 )

T-bet是轉(zhuǎn)錄因子T-box家族成員，由Tbx21基因編碼，可選擇性表達(dá)于Th1細(xì)胞。T-bet在Th0向Th1細(xì)胞的分化中起著決定性的作用，是其強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)錄激活劑，同時(shí)T-bet可促進(jìn)IFN-γ分泌，并抑制Th2細(xì)胞及IL-4、IL-5、IL-13等Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生。故T-bet在T細(xì)胞的極化中發(fā)揮重要作用，T-bet可以影響Th1和Th2的平衡從而影響免疫應(yīng)答，在腫瘤和許多免疫相關(guān)疾病中發(fā)揮作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，T-bet不僅表達(dá)于Th1細(xì)胞，還表達(dá)于NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞[1]。T-bet 的表達(dá)水平改變與消化道、呼吸道、泌尿生殖道等多種腫瘤的發(fā)生有關(guān)，T-bet有望成為上述腫瘤甚至其他腫瘤新的治療靶點(diǎn)。本文主要闡述T-bet在不同類型腫瘤的表達(dá)及生物學(xué)過程中的作用。

1 T-bet的結(jié)構(gòu)

2000年，Szabo發(fā)現(xiàn)了一種Th1特異性的T-box家族轉(zhuǎn)錄因子，并命名為T細(xì)胞表達(dá)的T-box(T-box expressed in T cells)，縮寫為T-bet[2]。T-bet含530個(gè)氨基酸，有一個(gè)長度約1 607 bp的開放閱讀框架，其中有一個(gè)189個(gè)氨基酸組成的能與T盒DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域(即T-site)，此區(qū)域高度保守，可與相應(yīng)的DNA序列結(jié)合，從而發(fā)揮其功能。T-bet編碼基因Tbx21位于人17號(hào)染色體和小鼠11號(hào)染色體上，人和小鼠T-bet基因的同源性為87%，而其T域的同源性卻高達(dá)98%。

2 T-bet的功能

輔助性T淋巴細(xì)胞(即Th細(xì)胞)可根據(jù)分泌的細(xì)胞因子及功能等分為Th1、Th2、Th17、Treg等亞群，其中Th1和Th2兩個(gè)亞群最早被發(fā)現(xiàn)。二者均起始于Th0細(xì)胞，在分化過程中存在著相互拮抗。故Th0在分化過程中會(huì)出現(xiàn)Th1或Th2細(xì)胞極化。Th1/Th2細(xì)胞的平衡受轉(zhuǎn)錄因子T-bet/GATA-3 的調(diào)控[2]。

Th0受抗原刺激后在活化過程中，通過激活STAT1途徑，T-bet 表達(dá)上調(diào)，定向向Th1細(xì)胞分化，細(xì)胞分泌IFN-γ。而如果Th0細(xì)胞受抗原刺激后，通過激活STAT6途徑，GATA-3的表達(dá)上調(diào)，定向向Th2細(xì)胞分化，分泌細(xì)胞因子IL-4與IL-5等。因此認(rèn)為T-bet 基因和GATA-3 基因分別是Th1和Th2 細(xì)胞定向分化的標(biāo)志基因[3]。如表1所示。

T-bet在促使Th0細(xì)胞向Th1細(xì)胞分化的過程中，促進(jìn)其分泌IFN-γ、IL-2和TNF-α等細(xì)胞因子，通過激活巨噬細(xì)胞等途徑直接或間接地清除腫瘤細(xì)胞，從而發(fā)揮抗腫瘤作用，增強(qiáng)機(jī)體的抗腫瘤免疫。

3 T-bet在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

之前的研究發(fā)現(xiàn)，部分腫瘤(如非小細(xì)胞肺癌、直腸癌、卵巢癌、絨癌、骨肉瘤及鼻咽癌等)患者體內(nèi)的Th2型細(xì)胞因子占優(yōu)勢(shì)，且Th1向Th2偏移與腫瘤的惡性程度正相關(guān)[4]。

近些年來發(fā)現(xiàn)，T-bet的表達(dá)不僅僅局限于Th1細(xì)胞，CD8陽性T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及部分腫瘤細(xì)胞均可表達(dá)T-bet[1]，這些細(xì)胞表達(dá)的T-bet也發(fā)揮各自的功能。

3.1T-bet與胃癌 近年來，有研究表明，T-bet表達(dá)量可作為胃癌相關(guān)性分析的臨床病理參數(shù)，胃癌組織中T-bet+的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)與患者臨床病理分級(jí)及術(shù)后預(yù)后情況具有相關(guān)性。低表達(dá)T-bet+預(yù)示病理指標(biāo)較差(如肌層侵襲，較大的癌組織和更高的癌癥級(jí)別)。流式細(xì)胞術(shù)顯示，T-bet+細(xì)胞大多由CD4+，CD8+和CD56+腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)構(gòu)成[5]。Zhang等[6]研究發(fā)現(xiàn)，位于T-bet基因增強(qiáng)子區(qū)域內(nèi)的第1 993位基因的單核苷酸多態(tài)性(SNP)與胃癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及轉(zhuǎn)移有關(guān)，其中Tbx21-1993C/C 基因型與胃癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移最為密切相關(guān)。此外，還有研究表明，在胃癌患者外周血中，T-bet和IFN-γ從mRNA水平到蛋白水平都降低。以上結(jié)果正好與GATA-3和IL-4的表達(dá)水平相反，提示Th1型細(xì)胞免疫水平的降低和Th2型活性的增高導(dǎo)致了胃癌的發(fā)生[7]。

以上研究都說明T-bet在腫瘤發(fā)生中的抗腫瘤作用，而Stoicov等[8]的研究提示，T-bet對(duì)幽門螺旋桿菌感染所致的胃癌具有促進(jìn)作用，T-bet基因敲除小鼠感染幽門螺旋桿菌15個(gè)月后，并沒有像野生鼠感染那樣胃黏膜組織發(fā)生內(nèi)皮化生并發(fā)展為癌。這和T-bet基因敲除鼠感染幽門螺旋桿菌后炎癥性細(xì)胞因子IL-1和TNF-α水平降低而IL-10升高有關(guān)。

3.2T-bet與結(jié)直腸癌 Garrett等[9]研究表明T-bet基因敲除更容易得結(jié)腸炎及結(jié)直腸癌，并進(jìn)一步推斷主要與樹突狀細(xì)胞有關(guān)，原因是選擇性地恢復(fù)樹突狀細(xì)胞T-bet的表達(dá)可以減輕炎癥反應(yīng)并抑制腫瘤的發(fā)展。2017年，Yao等[10]發(fā)現(xiàn)核糖體蛋白S6激酶2(RSK2)與結(jié)腸癌的發(fā)生密切相關(guān)，RSK2可以通過磷酸化T-bet促進(jìn)IFN-γ的表達(dá)，從而達(dá)到抗結(jié)腸癌的目的。并且找出了具體的磷酸化位點(diǎn)為T-bet上第498和第502個(gè)絲氨酸。

3.3T-bet與肺癌 在非小細(xì)胞肺癌患者的癌組織中T-bet及IFN-γ的表達(dá)要低于周圍正常組織，本研究中，T-bet表達(dá)的降低既包括位于CD4+T細(xì)胞中T-bet的水平也包括CD8+T細(xì)胞中[11]。

在小鼠肺癌模型中，在接種腫瘤14 d后，T-bet基因敲除鼠有50%肺表面出現(xiàn)腫瘤，而野生型對(duì)照組只有10%，該實(shí)驗(yàn)說明了T-bet在肺腫瘤生長過程中發(fā)揮了保護(hù)作用。但具體機(jī)制有待于進(jìn)一步研究[12]。

3.4T-bet與宮頸癌 根據(jù)Gorter等[13]的研究，在宮頸癌患者腫瘤細(xì)胞區(qū)有大量的T-bet+和Foxp3+T細(xì)胞浸潤(Foxp3是調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子)，而只有T-bet+T細(xì)胞在腫瘤組織中的量與患者的無病生存期(Disease-free survival,DFS)和疾病特定生存期(disease-specific survival)成正相關(guān)。

3.5T-bet與黑色素瘤 黑色素瘤可分泌多種腫瘤相關(guān)抗原，如惡性黑色素瘤基因-1(mage-1)、酪氨酸激酶相關(guān)蛋白1/2(TRP1/2)和酪氨酸激酶等。根據(jù)Garrett等[9]的研究T-bet對(duì)B16(小鼠黑色素瘤細(xì)胞株)的細(xì)胞周期不產(chǎn)生影響，對(duì)B16細(xì)胞表面各抗原分子的表達(dá)無影響。提示T-bet的靶細(xì)胞主要是機(jī)體的免疫細(xì)胞，而對(duì)腫瘤細(xì)胞如B16等無直接的生物學(xué)作用。T-bet對(duì)小鼠黑色素瘤無明顯的免疫治療作用，但對(duì)生存期有一定的影響，此結(jié)果可能與IFN-γ的表達(dá)上調(diào)有關(guān)。

表1 Th1與Th2介導(dǎo)的Ⅰ型及Ⅱ型免疫應(yīng)答比較

Tab.1 Comparison of Th1 and Th2 mediated type 1 and type 2 immune responses

Types of immune responseTh cellInduced componentsSecreted cytokinesTranscription factorFunctionType ⅠTh1IL-12,IFN-γIFN-γT-bet,stat-1 Antiviral,anti-intracellular parasitic infection,anti-tumor,causing graft rejectionType ⅡTh2IL-4IL-4,IL-5,IL-13 GATA-3,stat6 Antibody production,allergy,antiparasitic infection

3.6T-bet與乳腺癌 Mulligan等[14]觀察到T-bet+淋巴樣細(xì)胞浸潤陽性的乳腺癌組織對(duì)應(yīng)的腫瘤體積更大，分級(jí)更高，激素受體陰性而CK5、EGFR和P53表達(dá)陽性。盡管以上指標(biāo)都意味著較差的病理學(xué)特征，但T-bet+淋巴樣細(xì)胞浸潤癌組織要比T-bet-的患者相比具有更長的無病生存期。該團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)一步表明，溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(Bromodomain-containing protein 4，BRD4)會(huì)對(duì)乳腺癌T-bet+淋巴樣細(xì)胞浸潤產(chǎn)生影響，BRD4可以通過Notch信號(hào)家族的配體Jagged1起作用，后者可通過與Notch1之間的作用抑制T-bet+T細(xì)胞的抗腫瘤作用。

McCune等[15]研究了乳腺癌癌細(xì)胞本身T-bet的表達(dá)情況。結(jié)果表明，對(duì)于雌激素受體陽性的乳腺癌患者，胰島素可以增加T-bet分子的表達(dá)，降低GATA-3分子的表達(dá)。在乳腺癌細(xì)胞系MCF-7細(xì)胞中，T-bet的過表達(dá)意味著對(duì)于雌激素拮抗劑治療效果的降低。

4 總結(jié)

在腫瘤的發(fā)生及發(fā)展過程中，Th2性細(xì)胞因子往往占主導(dǎo)，巨噬細(xì)胞、NK、DC、CD8+、Th1等免疫細(xì)胞的功能在一定程度上處于抑制狀態(tài)。T-bet在Th1細(xì)胞的分化中起著決定性的作用，以此為靶點(diǎn)，重新恢復(fù)機(jī)體內(nèi)Th1/Th2細(xì)胞的平衡，激活受抑制的免疫細(xì)胞，打破機(jī)體的免疫無能狀態(tài)，在研究T-bet與腫瘤相關(guān)性的文章中，高水平的T-bet+淋巴細(xì)胞浸潤往往預(yù)示著好的預(yù)后，由此為腫瘤的治療提供了新的思路和方法。而近年來發(fā)現(xiàn)的T-bet在其他免疫細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞的表達(dá)使得其在腫瘤發(fā)生過程中的作用呈現(xiàn)多樣性，這些差異涉及的具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。