周靜,丁文文,朱宇熹
近年來諸多學者致力于從分子學水平研究惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展,在標志物分子、信號轉(zhuǎn)導分子、黏附分子等方面都取得了令人矚目的成果,為腫瘤患者的診療帶來益處。CD326,即上皮細胞黏附分子(epithelial cellular adhesion molecule),是最早發(fā)現(xiàn)的腫瘤標志物之一[1],盡管其也能介導實質(zhì)細胞與間質(zhì)的同質(zhì)黏附力,因其結(jié)構(gòu)特性不同于傳統(tǒng)的黏附分子四大家族,根據(jù)其屬性在第八屆人類白細胞分化抗原會議上被列為白細胞分化抗原[2]。近十年來,國內(nèi)外學者對CD326的研究更加深入,從腫瘤的診斷、信號傳導、浸潤轉(zhuǎn)移到分子治療等方面均可見相關(guān)報道[3],研究發(fā)現(xiàn)其參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展,并且具有診療價值。本文分別從CD326的結(jié)構(gòu)特點、與腫瘤微環(huán)境的關(guān)系、表達及意義、臨床應用等方面進行綜述如下。
CD326最初作為結(jié)腸癌腫瘤抗原的優(yōu)勢表位被發(fā)現(xiàn),經(jīng)過諸多學者對其蛋白結(jié)構(gòu)、基因信息等方面的研究,認定其為一種噬同種的鈣非依賴性細胞黏附分子,可以低表達于人體部分正常上皮細胞,也可以相對高表達于上皮源性惡性腫瘤細胞[4]。對CD326分子結(jié)構(gòu)的深入研究,既能進一步明晰其致癌機制,還能對腫瘤治療靶點的研究起到啟示作用。
CD326是由癌相關(guān)抗原基因733-2(cancer associated antigen gene,GA733-2)或腫瘤相關(guān)鈣信號轉(zhuǎn)導蛋白1(tumor-associated calcium signal transducer1,TACSTD1)基因編碼[5]的Ⅰ型跨膜糖蛋白,分子質(zhì)量為39~42 ku。CD326在高等脊椎動物中保持高度保守,人和鼠的核苷酸同源性為80%,氨基酸同源性為82%[6]。CD326有3個N-糖基化位點,糖基化位點Asn198對分子的表達和蛋白的穩(wěn)定尤其重要[7];其結(jié)構(gòu)分為胞內(nèi)區(qū)、胞外區(qū)和跨膜區(qū),胞內(nèi)區(qū)為26個氨基酸,跨膜區(qū)為23個氨基酸,胞外區(qū)富含半胱氨酸,其中EpICD作為EpCAM的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與Wnt(wingless/integrated)通路相關(guān),Wnt通路在轉(zhuǎn)位至細胞核時通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄,參與細胞增殖及腫瘤形成[8]。CD326與四聚體天門氨酸(Tetraspanins)家族的CD9、CO-029、CD44V4-7變異體構(gòu)成四跨膜蛋白富集區(qū),胞外表皮因子受體(epidermal growth factor,EGF)樣結(jié)構(gòu)域是同型分子間黏附能力的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[9]。
腫瘤微環(huán)境逐漸成為現(xiàn)代腫瘤研究的重點,其是由多種不同細胞外基質(zhì)和基質(zhì)細胞共同組成的局部內(nèi)環(huán)境[10],包括腫瘤細胞、基質(zhì)細胞、細胞因子和免疫細胞等成分。腫瘤細胞與腫瘤微環(huán)境的其他細胞、血管、分子成分之間相生相克,這對腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。CD326可以參與腫瘤細胞和基質(zhì)成分之間的相互作用、細胞遷移、細胞分化、信號傳導等過程。
首先作為一種黏附分子,關(guān)于CD326對同質(zhì)黏附力和異質(zhì)黏附力的影響多年來不斷有學者加以證實。Gaber等[11]研究組通過熒光壽命成像與F?rster共振能量轉(zhuǎn)移相結(jié)合(FLIM-FRET)的方法對CD326的黏附機制進行研究,發(fā)現(xiàn)CD326通過在細胞膜表面形成穩(wěn)定的二聚體連接結(jié)構(gòu)誘導,由寡聚體(oligomerisation)激活黏附信號,不僅在同源細胞黏附中起作用,在正常細胞與腫瘤細胞之間也發(fā)揮著重要的黏附作用。提示一方面CD326能夠促進腫瘤細胞間的黏附,在轉(zhuǎn)移過程中更容易形成腫瘤細胞栓子;另一方面CD326又促使腫瘤細胞與其他細胞的黏附,促進腫瘤細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移。Zhang等[12]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白2(metastasis-associated genes protein,MTA2)的轉(zhuǎn)移作用主要通過對CD326和E鈣黏蛋白(E-cadherin)的抑制作用,導致非小細胞肺癌腫瘤細胞間的同質(zhì)黏附力降低而實現(xiàn)。
CD326除了對黏附力的影響外,還可以通過對細胞因子、蛋白酶、間質(zhì)細胞、信號傳導通路等方面的影響促進腫瘤的生長與擴散。有體外實驗發(fā)現(xiàn),CD326陽性表達可使腫瘤細胞對生長因子的需求量明顯下降,細胞代謝活力和克隆形成能力增加,從而促進腫瘤細胞增殖[13]。Baeuerle等[14]提出CD326可發(fā)揮膜結(jié)合蛋白酶抑制劑的作用,這種功能可保護腫瘤細胞免受機體自身分泌的組織蛋白酶的影響,從而促使瘤細胞成功轉(zhuǎn)移。Sakurai等[15]研究發(fā)現(xiàn),原癌基因Gankyrin可能在肝癌微環(huán)境中發(fā)揮重要的致癌作用,其在非實質(zhì)性細胞中未見表達,卻在實質(zhì)性細胞以及CD326陽性的腫瘤干細胞中表達,提示CD326能促進原癌基因的激活。
上述研究結(jié)果提示,CD326不僅可影響腫瘤的同質(zhì)黏附力,還可通過增加與其他細胞的黏附、產(chǎn)生酶抑制、降低細胞因子的需求、促進原癌基因的致癌性等機制影響腫瘤細胞生長的微環(huán)境,從而促進腫瘤的增殖與擴散。
3.1CD326在干細胞中的表達 干細胞是具備無限自我更新能力的相對原始細胞,能夠作特定分化。越來越多的研究表明,CD326可表達于部分胚胎干細胞和成體干細胞,甚至某些腫瘤干細胞[16-17]。Quante等[16]研究發(fā)現(xiàn),CD326可表達于Oct4基因陽性的胚胎多能干細胞,隨著細胞的分化,CD326的表達下調(diào);體外給予DNA干擾使CD326表達下降后,Oct4的表達也隨之下調(diào),細胞生長明顯減緩。提示CD326可以在基因水平對部分胚胎干細胞的增殖起到調(diào)控作用。有研究證實CD326表達于人胚胎肝臟干細胞,但隨著肝細胞發(fā)育成熟其表達逐漸消失[17]。另有研究報道CD326除了影響胰腺細胞的正常生長和分化外,在鼠乳腺瘤病毒長末端重復序列(MMTV-LTR)啟動子的調(diào)控下,其在包括胰腺在內(nèi)的腺上皮細胞中顯示出過表達現(xiàn)象。這在基因水平揭示了CD326對腺上皮細胞增殖的調(diào)控作用[18]。近來有學者對新生兒的肺組織進行研究發(fā)現(xiàn),在多種參與胎兒肺組織形成的細胞中,CD326能夠很好地標記上皮來源細胞,故可以用來區(qū)分內(nèi)皮細胞及免疫細胞[19]。上述研究結(jié)果提示CD326參與了部分胚胎組織的發(fā)育與形成,并且可以在基因水平影響成體上皮細胞的生長和分化。
3.2CD326在腫瘤細胞中的表達 Gerlach等[20]研究發(fā)現(xiàn)肝癌細胞、胚胎肝細胞和成體肝細胞中CD326蛋白片段的結(jié)構(gòu)和功能均有所不同。通過卵裂酶17(ADAM17)進行基因敲除后發(fā)現(xiàn),CD326與肝癌細胞的增殖有關(guān),但與正常肝細胞的生長無關(guān)。Lopatina等[21]研究發(fā)現(xiàn),CD326 陽性表達的小鼠Lewis肺癌細胞的轉(zhuǎn)移能力更強。有研究發(fā)現(xiàn),CD326分子通過激活表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)及下游細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)信號通路促進直腸癌細胞的生長與轉(zhuǎn)移[22]。上述研究結(jié)果提示CD326參與了腫瘤細胞的增殖及信號傳導過程。Ni等[23]對前列腺癌進行研究發(fā)現(xiàn),CD326不僅過表達于原發(fā)癌組織,還表達于轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)以及周圍的間質(zhì)細胞,并且通過PI3K/Akt/mTOR信號傳導通路的活化產(chǎn)生化療或放療抵抗。提示CD326不僅促進腫瘤的擴散,還能通過信號傳導通路影響腫瘤細胞凋亡。Niemiec等[24]對乳腺浸潤性導管癌不同亞型進行研究,通過黏附分子(CD326與P-cadherin)的表達、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2、增殖指數(shù)、血管密度等4個方面的比較發(fā)現(xiàn),CD326參與了腫瘤基質(zhì)的重建以及促癌兩方面的作用,可作為乳腺癌較為理想的標志物,用來區(qū)分luminal A型和其他亞型。
以上研究結(jié)果提示,CD326不僅廣泛表達于諸多上皮源性惡性腫瘤,并且與腫瘤的類型、級別、腫瘤細胞的增殖與分化、腫瘤組織間質(zhì)的重建、腫瘤的轉(zhuǎn)移、臨床療效等方面均有關(guān)??蛇M一步挖掘CD326的臨床價值,進而可能有助于判斷腫瘤細胞的增殖活性、腫瘤的轉(zhuǎn)移潛能、放化療的敏感性及預后。
4.1CD326與腫瘤的診斷 利用免疫組化染色、流式細胞術(shù)、芯片技術(shù)等方法進行腫瘤標志物的檢測,已是臨床上應用較為成熟的腫瘤輔助診斷方法。多項研究表明,CD326是部分上皮組織惡性腫瘤干細胞的優(yōu)化標志物。Han等[25]研究發(fā)現(xiàn),CD326在腫瘤干細胞中的表達顯著升高,其可作為直腸癌的診斷標志物之一。也有研究表明,CD44、CD326和CD166可作為直腸癌干細胞的優(yōu)化標志物,用于輔助診斷以及生物學行為的判斷[26]。Willms等[27]利用流式細胞儀對非小細胞肺癌、直腸癌、胰腺癌的CD326、CD147進行分析,結(jié)果顯示,CD326、CD147雙陽性具有診斷價值,并能作為臨床病情監(jiān)測、生存預測、療效判斷的評價指標。
近年來備受關(guān)注的循環(huán)腫瘤細胞(circulating tumor cells,CTCs)被認為來自于原發(fā)病灶,可以在非侵襲階段從血細胞中分離,有助于了解腫瘤的生物特性及擴散,對患者的診斷和治療均具有重要價值。目前國際認定CTCs的分離計數(shù)方法是循環(huán)腫瘤細胞檢測系統(tǒng)(cell search),此系統(tǒng)基于肌酸激酶(creatine kinase,CK)陽性的血液標本,進一步采用磁免疫分離CD326陽性細胞[28]。Wang等[29]研究表明,動態(tài)監(jiān)測食管癌患者的CTCs有助于判斷病情進展。Herreros-Pomares等[30]研究顯示CD326可作為肺癌的CTCs標志物,并且對腫瘤有雙重影響,其既可促進腫瘤發(fā)生發(fā)展,當微環(huán)境改變時也可發(fā)揮腫瘤抑制作用。
4.2CD326與腫瘤的治療 由于CD326表達于多種上皮源性腫瘤細胞以及腫瘤干細胞,其臨床價值不僅在于診斷和預測,部分學者還積極通過體內(nèi)外實驗探索其治療方面的價值,例如腫瘤疫苗、單克隆或雙克隆抗體靶向治療等。
IGN101[31]作為 CD326 分子抗體依決洛單抗(edrecolomab)的疫苗形式,采取皮下低劑量注射,可產(chǎn)生效應抗體,靶向結(jié)合細胞黏附分子糖蛋白17-1A,然后通過體液免疫反應來殺傷CD326陽性腫瘤細胞,借以達到治療目的,目前已經(jīng)完成的早期臨床試驗證實患者能夠獲得生存受益。當然,由于腫瘤不同類別、不同亞型、不同基因表型等多種復雜因素的存在,腫瘤疫苗的上市也需要長期過程。
基于免疫治療,以抗體為基礎(chǔ)的CD326靶向藥物已經(jīng)上市。MT201(adecatumumab)為人源性抗CD326單克隆抗體,成功問世后給部分惡性腫瘤患者的免疫治療又辟新路。有研究報道,MT201可介導宮頸癌、直腸癌、肝母細胞瘤、乳腺癌等多種癌細胞的細胞毒性反應,提示其用于免疫治療的可能性[32-33]。雖然MT201的治療并不一定能顯著縮小原發(fā)灶,但能使患者獲得生存受益。MuS110/MT110為CD326/CD3雙特異性單鏈抗體,通過激活CD8+T細胞,從而分泌白細胞介素、干擾素、腫瘤壞死因子等導致腫瘤細胞壞死。Hong等[34]研究表明,CD3和CD326是乳腺癌常見的腫瘤相關(guān)抗體,吲哚胺-2,3雙加氧酶(IDO1)抑制劑D-1MT聯(lián)合MuS110/MT110可通過增強T細胞細胞毒性以及促進細胞因子的免疫作用,從而增強抗腫瘤效應。
CD326是一種類似于黏附分子的跨膜糖蛋白,表達于部分胚胎細胞、少數(shù)成體細胞以及多數(shù)上皮組織源性惡性腫瘤,其既可直接影響腫瘤細胞的增殖與轉(zhuǎn)移,又可通過腫瘤微環(huán)境的變化對腫瘤細胞發(fā)揮促進或抑制作用,還可通過腫瘤免疫及信號傳導等機制間接影響腫瘤進展及臨床治療效果。CD326可作為部分腫瘤診斷和預后判斷的分子標志,同時在治療方面也體現(xiàn)了免疫治療的優(yōu)勢。隨著腫瘤分子生物學的發(fā)展,CD326依然存在諸多可研究的空間,如作為CTCs標志物的價值、腫瘤細胞增殖活性的影響及機制、輔助診斷和判斷預后、腫瘤疫苗和靶向抗體的研究等。