江立基　李先明

摘 要：碳酸酐酶Ⅸ属于跨膜蛋白酶，分布于细胞膜和细胞核，CAⅨ基因是乏氧诱导因子-1（HIF-1）的下游靶基因，乏氧条件能诱导其表达并且与肿瘤的发生发展、治疗敏感性及患者预后相关。近年来CAⅨ已成为一個肿瘤潜在的靶向治疗热点，本文就CAⅨ在肿瘤中的研究进展作一综述。

关键词：碳酸酐酶Ⅸ；肿瘤；乏氧诱导因子-1

中图分类号：R730 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.03.003

文章编号：1006-1959（2018）03-0007-03

Abstract：Carbonic anhydrase Ⅸ is a transmembrane protease located in the cell membrane and nucleus.CAⅨ gene is a downstream target of hypoxia-inducible factor-1（HIF-1），under hypoxic conditions can induce its expression and with the development of tumors， the treatment of sensitivity and patient prognosis.In recent years，CAⅨ has become a potential target of cancer therapy.This article reviews the research progress of CAⅨ in cancer.

Key words：Carbonic anhydrase IX；Tumor；Hypoxia inducible factor -1

碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）家族是一类含锌金属酶家族，首次发现于与人乳腺癌细胞联合培养的人宫颈癌HeLa细胞系中，初始被认为具有肿瘤相关基因产物特点，称作MN蛋白，后发现其氨基酸中央序列与CA有高度同源性，并与Zn结合后具有CA活性，故命名为Carbonic anhydrase Ⅸ（CAⅨ）[1]。许多肿瘤如大肠癌、胃癌、宫颈癌、乳腺癌中可检测到CAⅨ蛋白的过度表达，其与肿瘤的发生发展、治疗敏感性及患者预后相关[2]。因此，本文就CAⅨ在肿瘤的诊断、预后及治疗等方面作一综述。

1 CAⅨ与肿瘤诊断

CAⅨ是对肾癌诊断最有价值的标志物，有研究表明其对肾透明细胞癌诊断的特异度为100%[3]。由于肾细胞癌（RCC）早期容易出现远处转移，因此可以检测循环系统肿瘤细胞的CAⅨ水平进行早期诊断[4]。Takacova M[4]等应用RT-PCR技术检测74名肾肿瘤患者外周血中的CAⅨ表达水平，发现100%肾脏良性肿瘤CAⅨ-mRNA表达阴性，而外周血CAⅨ-mRNA对RCC的诊断灵敏度仅为32.4%。由于CAⅨ在外周血中的特异性比较高，可作为早期RCC诊断的肿瘤标记物，但其敏感性不高，所以如何提高外周血中CAⅨ检测的敏感性，是今后研究的方向[5]。

在肺癌诊断方面，Peng L[6]利用ELISA技术检测发现恶性胸腔积液的CAⅨ表达水平显著高于结核性胸水，恶性胸腔积液中CAⅨ基因表达的特异性和灵敏性分别为58.3%和92.3%。此外，有学者发现病理类型为鳞癌和小细胞癌中CAⅨ表达水平显著高于腺癌[7]，这提示检测胸腔积液中CAⅨ的表达不仅可为肺癌的诊断提供依据，还可以对肿瘤病理类型进行初步判断。

腋窝淋巴结的转移情况对乳腺癌患者治疗方案的抉择至关重要，临床上对乳腺癌患者腋窝淋巴结的评价主要依靠影像学检查和病理活检。Tafreshi[8]等利用CAⅨ靶向荧光分子成像探针，对乳腺癌的淋巴结转移进行非侵袭性检测，结果显示所有癌转移淋巴结CAⅨ表达均为阳性，提示用靶向荧光探针检测CAⅨ的表达可以作为临床上乳腺癌无创性分期的依据。

2 CAⅨ与肿瘤的预后

近年来有学者利用免疫组化、组织芯片等技术分析不同肿瘤中CAⅨ表达与患者预后的关系，发现在乳腺癌、肺癌、肝癌、口腔癌和膀胱癌中，CAⅨ高表达者预后更差，见表1。

CAⅨ在鼻咽癌领域的研究较少，Chen[9]曾利用免疫组化技术分析129例鼻咽癌组织中CAⅨ蛋白的表达水平，发现鼻咽癌中CAⅨ基因的表达显著高于鼻炎组，进一步分析发现CAⅨ基因表达者有着较差的预后，是鼻咽癌患者的独立预后因素。但是，近年丹麦的一项大型临床试验DAHANCA 5 study分析了414例治疗前的鼻咽癌组织标本中CAⅨ的表达水平，并没有发现鼻咽癌中CAⅨ的表达与患者预后有明显关联[10]。

在肾透明细胞癌的研究中，CAⅨ的过表达却有着较好的预后[11]，有Meta分析研究了2611例RCC患者组织中CAⅨ的表达水平及其预后的关系，发现CAⅨ低表达有着较差的预后，并且与淋巴结的转移和远处转移显著相关[12]。分析原因，可能是肾透明细胞癌中容易出现VHL（Von Hippel-Lindau）基因突变，引起HIF通路的激活和CAⅨ的表达。并且随着肿瘤的进展，相对于乏氧诱导相关因子，CAⅨ的表达更多地依赖于基因突变等其他途径，而在其他类型的肿瘤中，CAⅨ的表达只跟乏氧有关联[11]。但目前其机制仍不明确，期待更深入的研究。

3 CAⅨ与肿瘤放疗敏感性

实体肿瘤组织内存在乏氧区甚至无氧区，乏氧已经被认为是一种常见的生物学特征，广泛存在于多种恶性肿瘤中。许多研究表明乏氧区域的肿瘤细胞对放化疗均不敏感，而肿瘤内部乏氧和肿瘤酸性微环境与肿瘤的放疗抵抗有关[13]。有学者认为乳腺癌中有30%～40%的肿瘤细胞氧气含量低于1%，这部分肿瘤细胞对放疗不敏感，需要相对于含氧正常的肿瘤细胞的2～3倍的放疗剂量才达到相同的效果[14]。而放射治疗需要氧气形成细胞毒性自由基破坏肿瘤细胞DNA，并稳定DNA损伤，达到杀伤肿瘤细胞的目的[15]。CAⅨ作为HIF-1α的下游靶基因，在乏氧条件下过表达并促进细胞酸性微环境的形成[16]，可能肿瘤放疗抵抗相关。

在对结直肠癌的研究中，Jérome Doyen[17]在体外利用shRNA沉默人结直肠细胞株LS174Tr中CAⅨ的表达联合放疗，发现细胞死亡率增加50%～70%，而在体内实验中沉默CAⅨ表达联合放疗明显能抑制裸鼠移植瘤的生长。进一步研究发现，沉默CAⅨ基因的表达，通过减少在细胞分裂S期细胞的数目和降低细胞内pH的调节能力，在体内实验和体外实验均发现可以提高放疗疗效。

放疗是头颈部肿瘤的重要治疗手段，而放疗抵抗是头颈部肿瘤治疗失败的重要原因之一。Koukourakis[18]检测198名头颈部鳞癌标本的CAⅨ表达水平，发现高表达者有着更差的放疗疗效。但是，前面的一项大型临床研究 [10]并没有发现CAⅨ表达在预测头颈部肿瘤放疗疗效方面的价值。

虽然多项体内、体外实验[17，19-20]均认为CAⅨ高表达与肿瘤放疗抗拒相关，而下调CAⅨ的表达可以增加放疗敏感性，但是在临床试验中并没有足够的证据支持这一观点。因此目前关于CAⅨ的表达与放疗敏感性的联系仍存在争议，需要进一步的探讨。

4 CAⅨ与肿瘤的治疗

由于细胞膜上有CAⅨ基因的活性部分，因此可设计CAⅨ小分子抑制剂，与细胞膜上CAⅨ的活性基团结合，从而抑制其活性[21]，对肿瘤的治疗具有非常重要的意义。磺胺类药物可在CAⅨ活性中心调节锌离子而抑制CAⅨ蛋白表达[22]，是最经典的CAⅨ抑制剂。目前的研究方向是以磺胺类药物为基础，设计并标记白蛋白、荧光基团和阳离子基团等特殊基团，可进一步降低药物的膜通透性和增加对目的基因的抑制效果，但是由于白蛋白等大分子基团在体内容易引起过敏反应而且生物利用率较低，因此带有荧光基团和阳离子基团的CAⅨ抑制剂更受关注，是CAⅨ抑制剂在肿瘤治疗的研究的新方向[21]。

CAⅨ单克隆抗体能在体内引起抗体介导的细胞毒性作用（ADCC），因而能用于肿瘤的免疫治疗。Ⅰ、Ⅱ阶段的临床研究已经证明CAⅨ单克隆抗体是安全可靠的，具有较好的耐受性，在单独或者联合使用干扰素1-α（IFN）能影响肿瘤的负荷。目前cG250单克隆抗体已经以RENCAREX为商品名上市并且与IL-2或者IFN-α联合作为晚期肾透明细胞癌的治疗手段正在进行第Ⅲ阶段的临床研究。

5 总结

随之分子生物学技术的发展和研究的不断深入，CAⅨ在肿瘤的发生发展、诊断、预后和治疗中展现出充满希望的前景。多项关于CAⅨ的研究正在进行中，期待着突破性的进展，造福众多肿瘤患者。

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收稿日期：2017-8-14；修回日期：2017-8-18

編辑/成森