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CD326在恶性肿瘤中的研究现状及应用前景

2019-01-14周静丁文文朱宇熹

天津医药 2019年10期
关键词:干细胞标志物分子

周静,丁文文,朱宇熹

近年来诸多学者致力于从分子学水平研究恶性肿瘤的发生发展,在标志物分子、信号转导分子、黏附分子等方面都取得了令人瞩目的成果,为肿瘤患者的诊疗带来益处。CD326,即上皮细胞黏附分子(epithelial cellular adhesion molecule),是最早发现的肿瘤标志物之一[1],尽管其也能介导实质细胞与间质的同质黏附力,因其结构特性不同于传统的黏附分子四大家族,根据其属性在第八届人类白细胞分化抗原会议上被列为白细胞分化抗原[2]。近十年来,国内外学者对CD326的研究更加深入,从肿瘤的诊断、信号传导、浸润转移到分子治疗等方面均可见相关报道[3],研究发现其参与了肿瘤的发生发展,并且具有诊疗价值。本文分别从CD326的结构特点、与肿瘤微环境的关系、表达及意义、临床应用等方面进行综述如下。

1 CD326的结构特点

CD326最初作为结肠癌肿瘤抗原的优势表位被发现,经过诸多学者对其蛋白结构、基因信息等方面的研究,认定其为一种噬同种的钙非依赖性细胞黏附分子,可以低表达于人体部分正常上皮细胞,也可以相对高表达于上皮源性恶性肿瘤细胞[4]。对CD326分子结构的深入研究,既能进一步明晰其致癌机制,还能对肿瘤治疗靶点的研究起到启示作用。

CD326是由癌相关抗原基因733-2(cancer associated antigen gene,GA733-2)或肿瘤相关钙信号转导蛋白1(tumor-associated calcium signal transducer1,TACSTD1)基因编码[5]的Ⅰ型跨膜糖蛋白,分子质量为39~42 ku。CD326在高等脊椎动物中保持高度保守,人和鼠的核苷酸同源性为80%,氨基酸同源性为82%[6]。CD326有3个N-糖基化位点,糖基化位点Asn198对分子的表达和蛋白的稳定尤其重要[7];其结构分为胞内区、胞外区和跨膜区,胞内区为26个氨基酸,跨膜区为23个氨基酸,胞外区富含半胱氨酸,其中EpICD作为EpCAM的胞内结构域与Wnt(wingless/integrated)通路相关,Wnt通路在转位至细胞核时通过调节基因转录,参与细胞增殖及肿瘤形成[8]。CD326与四聚体天门氨酸(Tetraspanins)家族的CD9、CO-029、CD44V4-7变异体构成四跨膜蛋白富集区,胞外表皮因子受体(epidermal growth factor,EGF)样结构域是同型分子间黏附能力的结构基础[9]。

2 CD326与肿瘤微环境

肿瘤微环境逐渐成为现代肿瘤研究的重点,其是由多种不同细胞外基质和基质细胞共同组成的局部内环境[10],包括肿瘤细胞、基质细胞、细胞因子和免疫细胞等成分。肿瘤细胞与肿瘤微环境的其他细胞、血管、分子成分之间相生相克,这对肿瘤的生长和转移至关重要。CD326可以参与肿瘤细胞和基质成分之间的相互作用、细胞迁移、细胞分化、信号传导等过程。

首先作为一种黏附分子,关于CD326对同质黏附力和异质黏附力的影响多年来不断有学者加以证实。Gaber等[11]研究组通过荧光寿命成像与Förster共振能量转移相结合(FLIM-FRET)的方法对CD326的黏附机制进行研究,发现CD326通过在细胞膜表面形成稳定的二聚体连接结构诱导,由寡聚体(oligomerisation)激活黏附信号,不仅在同源细胞黏附中起作用,在正常细胞与肿瘤细胞之间也发挥着重要的黏附作用。提示一方面CD326能够促进肿瘤细胞间的黏附,在转移过程中更容易形成肿瘤细胞栓子;另一方面CD326又促使肿瘤细胞与其他细胞的黏附,促进肿瘤细胞的浸润和转移。Zhang等[12]发现转移相关蛋白2(metastasis-associated genes protein,MTA2)的转移作用主要通过对CD326和E钙黏蛋白(E-cadherin)的抑制作用,导致非小细胞肺癌肿瘤细胞间的同质黏附力降低而实现。

CD326除了对黏附力的影响外,还可以通过对细胞因子、蛋白酶、间质细胞、信号传导通路等方面的影响促进肿瘤的生长与扩散。有体外实验发现,CD326阳性表达可使肿瘤细胞对生长因子的需求量明显下降,细胞代谢活力和克隆形成能力增加,从而促进肿瘤细胞增殖[13]。Baeuerle等[14]提出CD326可发挥膜结合蛋白酶抑制剂的作用,这种功能可保护肿瘤细胞免受机体自身分泌的组织蛋白酶的影响,从而促使瘤细胞成功转移。Sakurai等[15]研究发现,原癌基因Gankyrin可能在肝癌微环境中发挥重要的致癌作用,其在非实质性细胞中未见表达,却在实质性细胞以及CD326阳性的肿瘤干细胞中表达,提示CD326能促进原癌基因的激活。

上述研究结果提示,CD326不仅可影响肿瘤的同质黏附力,还可通过增加与其他细胞的黏附、产生酶抑制、降低细胞因子的需求、促进原癌基因的致癌性等机制影响肿瘤细胞生长的微环境,从而促进肿瘤的增殖与扩散。

3 CD326在干细胞和肿瘤细胞中的表达及意义

3.1CD326在干细胞中的表达 干细胞是具备无限自我更新能力的相对原始细胞,能够作特定分化。越来越多的研究表明,CD326可表达于部分胚胎干细胞和成体干细胞,甚至某些肿瘤干细胞[16-17]。Quante等[16]研究发现,CD326可表达于Oct4基因阳性的胚胎多能干细胞,随着细胞的分化,CD326的表达下调;体外给予DNA干扰使CD326表达下降后,Oct4的表达也随之下调,细胞生长明显减缓。提示CD326可以在基因水平对部分胚胎干细胞的增殖起到调控作用。有研究证实CD326表达于人胚胎肝脏干细胞,但随着肝细胞发育成熟其表达逐渐消失[17]。另有研究报道CD326除了影响胰腺细胞的正常生长和分化外,在鼠乳腺瘤病毒长末端重复序列(MMTV-LTR)启动子的调控下,其在包括胰腺在内的腺上皮细胞中显示出过表达现象。这在基因水平揭示了CD326对腺上皮细胞增殖的调控作用[18]。近来有学者对新生儿的肺组织进行研究发现,在多种参与胎儿肺组织形成的细胞中,CD326能够很好地标记上皮来源细胞,故可以用来区分内皮细胞及免疫细胞[19]。上述研究结果提示CD326参与了部分胚胎组织的发育与形成,并且可以在基因水平影响成体上皮细胞的生长和分化。

3.2CD326在肿瘤细胞中的表达 Gerlach等[20]研究发现肝癌细胞、胚胎肝细胞和成体肝细胞中CD326蛋白片段的结构和功能均有所不同。通过卵裂酶17(ADAM17)进行基因敲除后发现,CD326与肝癌细胞的增殖有关,但与正常肝细胞的生长无关。Lopatina等[21]研究发现,CD326 阳性表达的小鼠Lewis肺癌细胞的转移能力更强。有研究发现,CD326分子通过激活表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)及下游细胞外调节蛋白激酶1/2(ERK1/2)信号通路促进直肠癌细胞的生长与转移[22]。上述研究结果提示CD326参与了肿瘤细胞的增殖及信号传导过程。Ni等[23]对前列腺癌进行研究发现,CD326不仅过表达于原发癌组织,还表达于转移的淋巴结以及周围的间质细胞,并且通过PI3K/Akt/mTOR信号传导通路的活化产生化疗或放疗抵抗。提示CD326不仅促进肿瘤的扩散,还能通过信号传导通路影响肿瘤细胞凋亡。Niemiec等[24]对乳腺浸润性导管癌不同亚型进行研究,通过黏附分子(CD326与P-cadherin)的表达、基质金属蛋白酶(MMP)-2、增殖指数、血管密度等4个方面的比较发现,CD326参与了肿瘤基质的重建以及促癌两方面的作用,可作为乳腺癌较为理想的标志物,用来区分luminal A型和其他亚型。

以上研究结果提示,CD326不仅广泛表达于诸多上皮源性恶性肿瘤,并且与肿瘤的类型、级别、肿瘤细胞的增殖与分化、肿瘤组织间质的重建、肿瘤的转移、临床疗效等方面均有关。可进一步挖掘CD326的临床价值,进而可能有助于判断肿瘤细胞的增殖活性、肿瘤的转移潜能、放化疗的敏感性及预后。

4 CD326的临床应用前景

4.1CD326与肿瘤的诊断 利用免疫组化染色、流式细胞术、芯片技术等方法进行肿瘤标志物的检测,已是临床上应用较为成熟的肿瘤辅助诊断方法。多项研究表明,CD326是部分上皮组织恶性肿瘤干细胞的优化标志物。Han等[25]研究发现,CD326在肿瘤干细胞中的表达显著升高,其可作为直肠癌的诊断标志物之一。也有研究表明,CD44、CD326和CD166可作为直肠癌干细胞的优化标志物,用于辅助诊断以及生物学行为的判断[26]。Willms等[27]利用流式细胞仪对非小细胞肺癌、直肠癌、胰腺癌的CD326、CD147进行分析,结果显示,CD326、CD147双阳性具有诊断价值,并能作为临床病情监测、生存预测、疗效判断的评价指标。

近年来备受关注的循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)被认为来自于原发病灶,可以在非侵袭阶段从血细胞中分离,有助于了解肿瘤的生物特性及扩散,对患者的诊断和治疗均具有重要价值。目前国际认定CTCs的分离计数方法是循环肿瘤细胞检测系统(cell search),此系统基于肌酸激酶(creatine kinase,CK)阳性的血液标本,进一步采用磁免疫分离CD326阳性细胞[28]。Wang等[29]研究表明,动态监测食管癌患者的CTCs有助于判断病情进展。Herreros-Pomares等[30]研究显示CD326可作为肺癌的CTCs标志物,并且对肿瘤有双重影响,其既可促进肿瘤发生发展,当微环境改变时也可发挥肿瘤抑制作用。

4.2CD326与肿瘤的治疗 由于CD326表达于多种上皮源性肿瘤细胞以及肿瘤干细胞,其临床价值不仅在于诊断和预测,部分学者还积极通过体内外实验探索其治疗方面的价值,例如肿瘤疫苗、单克隆或双克隆抗体靶向治疗等。

IGN101[31]作为 CD326 分子抗体依决洛单抗(edrecolomab)的疫苗形式,采取皮下低剂量注射,可产生效应抗体,靶向结合细胞黏附分子糖蛋白17-1A,然后通过体液免疫反应来杀伤CD326阳性肿瘤细胞,借以达到治疗目的,目前已经完成的早期临床试验证实患者能够获得生存受益。当然,由于肿瘤不同类别、不同亚型、不同基因表型等多种复杂因素的存在,肿瘤疫苗的上市也需要长期过程。

基于免疫治疗,以抗体为基础的CD326靶向药物已经上市。MT201(adecatumumab)为人源性抗CD326单克隆抗体,成功问世后给部分恶性肿瘤患者的免疫治疗又辟新路。有研究报道,MT201可介导宫颈癌、直肠癌、肝母细胞瘤、乳腺癌等多种癌细胞的细胞毒性反应,提示其用于免疫治疗的可能性[32-33]。虽然MT201的治疗并不一定能显著缩小原发灶,但能使患者获得生存受益。MuS110/MT110为CD326/CD3双特异性单链抗体,通过激活CD8+T细胞,从而分泌白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子等导致肿瘤细胞坏死。Hong等[34]研究表明,CD3和CD326是乳腺癌常见的肿瘤相关抗体,吲哚胺-2,3双加氧酶(IDO1)抑制剂D-1MT联合MuS110/MT110可通过增强T细胞细胞毒性以及促进细胞因子的免疫作用,从而增强抗肿瘤效应。

5 总结

CD326是一种类似于黏附分子的跨膜糖蛋白,表达于部分胚胎细胞、少数成体细胞以及多数上皮组织源性恶性肿瘤,其既可直接影响肿瘤细胞的增殖与转移,又可通过肿瘤微环境的变化对肿瘤细胞发挥促进或抑制作用,还可通过肿瘤免疫及信号传导等机制间接影响肿瘤进展及临床治疗效果。CD326可作为部分肿瘤诊断和预后判断的分子标志,同时在治疗方面也体现了免疫治疗的优势。随着肿瘤分子生物学的发展,CD326依然存在诸多可研究的空间,如作为CTCs标志物的价值、肿瘤细胞增殖活性的影响及机制、辅助诊断和判断预后、肿瘤疫苗和靶向抗体的研究等。

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