肿瘤内皮标志物（TEM8）及其与肿瘤关系的研究进展

李圣磊综述，卢兆桐审校

根据Parkin等[1]报道，预计到2020年，全球恶性肿瘤新发病例和死亡病例将达到2 000万和1 200万，癌症即成为人类健康的第一杀手。传统的放、化疗疗效都非常有限，且常伴有难以忍受的不良反应，因此迫切需要新的诊治手段[2]。

100 多年前即已发现肿瘤周围有新生血管，肿瘤血管生成这一概念是20世纪70年代由Folkman[3]提出。肿瘤血管在肿瘤形成、生长、转移过程中具有重要的作用，它可以为肿瘤快速增殖提供营养。肿瘤诱导的新生血管生成是肿瘤进展中关键的一步，被称为“血管生成开关”[4]。在肿瘤病理条件下，血管调节失控是肿瘤恶性增长的主要促成因素，据此，以肿瘤血管为治疗靶点，采取所谓“肿瘤饥饿疗法”，通过对肿瘤组织及周围血管的抑制，使肿瘤细胞无法得到充分的营养供应或缺氧而死亡，进而控制肿瘤的生长和转移，已经成为肿瘤防治的一个重要途径。

1 肿瘤血管内皮的分子标志

目前，多种血管内皮细胞的标志物如 CD31、CD34、VEGFR、Tie-2等已经被用来评估血管生成，并作为血管靶向治疗的潜在靶点。任何实体肿瘤，甚至于血液肿瘤的大量增殖，都离不开充足的血液供应。因此，抑制肿瘤的血管增长已成为治疗肿瘤的主要策略和手段之一，其中血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGFR）是目前已知相对特异的促血管生成因子。与正常组织相比，肿瘤组织VEGF含量明显升高，其受体VEGFR表达水平也显著升高，据此，针对VEGF和VEGFR开发了多种抗肿瘤药物，其中Avastin（抗VEGF单克隆抗体，Genentech/Roche）抗肿瘤效果明显，已在临床广泛应用[5]。

虽然靶向血管抑制具有显著的抗肿瘤效果，但有效的血管特异性治疗靶点极少，大大限制了这方面的应用基础研究和临床药物开发。近年来，为了寻找肿瘤血管内皮更为特异性的标志，St Croix 及 Carson-Walter[6，7]等先后通过实验，分离纯化得到结直肠癌肿瘤组织血管内皮细胞和临近正常组织血管内皮细胞。对其基因表达进行基因串连比对分析（serial analysis gene express,SAGE），发现 9个在肿瘤内皮细胞特异性表达的基因或蛋白，命名为肿瘤内皮标志物（tumor endothelia marker,TEM1-9）。其在分离纯化的大肠肿瘤血管内皮细胞中表达显著，而在使用同样方法纯化的正常大肠组织血管内皮细胞中没有表达，因此认为TEMs是一系列新的肿瘤血管内皮细胞标志物。

2 TEM8的基本结构

TEM8是细胞膜蛋白，具有明显的受体与结构。根据mRNA的剪切不同，TEM8有3个不同的异构体，异构体1是最长的异构体，基因编码长564个氨基酸，其胞内段约有220个氨基酸，远远大于其他细胞表面的TEMs，并且其胞内段拥有至少7个潜在的磷酸化位点，异构体2和3是异构体1的截段体。3个异构体的胞外区完全相同，区别在于C端的长短不同。异构体3最短，没有跨膜区和胞内区，是一个可溶性蛋白，生理功能未知。

证据表明，TEM8是一个细胞膜受体蛋白：①TEM8是炭疽毒素的一个受体；②TEM8的胞外区有与整合素α2I结构域同源性很高的vWF[8]，包含一个金属离子依赖的黏附序列（I-domain），类似的区域在整合素中也存在，而肿瘤患者体内整合素的表达下降导致肿瘤细胞的侵袭性上升[9]；③TEM8的胞内区有潜在的磷酸化位点，大规模的肿瘤相关的磷酸化蛋白筛选研究显示，胞内区的多个酪氨酸可以发生磷酸化修饰[10]；④TEM8本身具有重要的生物学功能，高表达的TEM8能促进细胞的粘附和迁移，但这些作用可以被重组的胞外区蛋白所阻断[11]；同时，肿瘤浸润和血管生长必须的细胞因子之一，IL-1β，能明显诱导 TEM8 的表达[12]。

3 TEM8表达的特异性

TEM8是TEMs家族的一种，与其它TEMs和VEGFR相比，TEM8在肿瘤血管内皮表达更为特异，在肿瘤血管中存在，而正常组织中极少或不存在。更为重要的是，TEM8随后被鉴定为炭疽毒素的一种受体。Duan等[13]应用针对TEM8的抗肿瘤抗体样蛋白，即人TEM8胞外区与人IgG FC片段的融合蛋白TEM8-FC，具有显著地抑制肿瘤生长活性和抗肿瘤效果，说明TEM8是一个潜在的抗肿瘤靶点。

研究发现，作为外源性炭疽毒素抗体，TEM8不仅在肿瘤内皮高表达，在正在发育的胚胎的血管内皮，甚至某些恶性肿瘤本身也高表达，提示TEM8在胚胎发育和肿瘤发生过程中起着非常重要的作用。通过检测成年老鼠各种组织以及两种成年鼠种植肿瘤组织中的TEM8（mouse tumorendothelia marker8，mTEM8）的表达情况发现，mTEM8在大多数成年老鼠的正常组织中表达较少或者不表达，但是在B16黑素瘤和HCTll6大肠癌肿瘤组织中表达丰富，与此同时，VEGFR2在正常组织和肿瘤组织中都有丰富的表达。有学者研究报道，TEM8位于大肠肿瘤的血管内皮细胞表面，而在正常的大肠组织的血管内皮细胞中没有表达[14]。尤其引人注意的是，mTEM8是mTEMs中唯一一种在成年老鼠黄体中不表达的标志物[15]，虽然它存在于正在发育中的老鼠胚胎中，但上述的发现仍然使TEM8成为一个很有潜力的临床应用靶点。同时，对TEM8炭疽热毒素受体身份的确认有助于澄清一个令人惊讶的事实，即曾经发现炭疽热毒素具有潜在的抗肿瘤作用[16，17]。

4 TEM8在肿瘤中的表达及其临床意义

St Croix等[6]使用RT-PCR的方法检测了来源于1例正常大肠组织和大肠癌患者的纯化后原代培养的血管内皮细胞中TEM8的表达情况，发现TEM8在大肠肿瘤血管内皮细胞中表达突出，然而在正常大肠组织的血管内皮细胞中没有表达。Rmali等[18]使用RT-PCR和Q-RT-PCR方法，检测了48例术后大肠癌组织和31例癌周的正常组织中TEMs的表达情况，也发现TEM8在大肠癌组织中的表达要明显高于癌周的正常组织（P=0.001），TEM8的水平与大肠癌区域淋巴结转移情况相关。而Carson-Walter等[15]使用原位杂交的方法也确认了TEM8在大肠癌的内皮细胞中表达上升的事实。Dukes C分期的患者（侵及肌层并且存在淋巴结转移）TEM8的表达要明显高于无淋巴结转移患者。由此，有学者认为TEM8在肿瘤中的表达较丰富，具有一定的特异性，而且与肿瘤患者的预后之间存在关系。但是，在临床常见的各种实体肿瘤中TEM8的表达情况尚需进一步的研究。

TEM8作为一种新发现的肿瘤新生血管标志物，由于其在肿瘤内皮细胞表达的特异性以及其跨细胞膜的独特结构，可能是一个重要的抗肿瘤治疗靶点，令人对其产生很大的兴趣。如选择TEM8作为抗肿瘤血管形成治疗靶点，可能有以下优点：①不良反应小：一般成人正常组织极少发生血管形成，因此抗血管形成不会导致严重不良反应；②特异性高：肿瘤在不断生长的过程中，几乎均诱导新生血管的生成，进而新生血管在肿瘤的生长、浸润和转移过程中起到十分重要的作用，TEM8作为TEMs家族中特有的一种，抗血管形成治疗的特异性很高；③耐药性低：抗肿瘤血管生长主要是针对基因型稳定的内皮细胞，因此很大程度上避免了肿瘤耐药性的产生；④使用范围广：TEM8在许多实体肿瘤组织中应该广泛存在，作为治疗靶点具有广泛的适用性。

综上所述，可见，进行有效的肿瘤治疗所面临的最大的障碍就是不同患者个体的差异性。肿瘤细胞有许多遗传学和表观遗传学的改变，寻找这些特定病例中的变化所代表的关键性治疗靶点是目前肿瘤治疗的一个趋势。TEM8作为一种新生的肿瘤血管标志物，在肿瘤的研究中有广阔的前景，使人们对肿瘤的认识更加深入。但是目前，TEM8分子的高级结构和功能是怎样的，以及其在肿瘤的诊断、治疗和预后检测方面的应用还有待进一步的研究和探讨，这些研究和讨论将使人们对于肿瘤恶性行为的判断、指导治疗提供有力的支持。总之，进一步研究揭示TEM8在肿瘤的发生、发展、侵袭和转移等过程中的作用，必将对肿瘤的预防和治疗产生重要影响。

[1]Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Estimating the world I cancer burden:Globocan 2000,Int J Cancer,2001,94(2):153-156.

[2]Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Global cancer statistics,2002,CA Cancer J Clin,2005,55(1):74-108.

[3]Folkman J.Anti-angiogenesis:new concept for therapy of solid tumor.Ann Surg,1972,175(3):409-416.

[4]Hanahan D,Folkman J.Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis.Cell,1996,86(3):353-364.

[5]Tol J,Koopman M,Cats A，et al.Chemotherapy,bevacizumab,and cetuximab in metastatic colorectal cancer.N Engl J Med,2009,360(6):563-72.

[6]St Croix B，Rago C，Velculescu V，et a1.Genes expressed in human tumor endothelium.Science(Wash DC),2000,289(5482):1197-1202.

[7]Carson-Walter EB,Watkins DN,Nanda A,et a1.Cell surface tumor endothelial markers are conserved in mice and humans.Cancer Res,2001,6t(18):6649-6655.

[8]Whittaker CA,Hyness RO.Distribution and evolution of von Willebrand/integrin A domains:widely dispersed domains with roles in cell adhesion and elsewhere.Molecular Biology of the Cell,2002,13:3369-3387.

[9]Hood JD,Cheresh DA.Role of integrins in cell invasion and migration.Nat Rev Cancen,2002,2(2):91-100.

[10]A Guo,J Villén,J Kornhauser,et al.Signaling networks assembled by oncogenic EGFR and c-Met.National Acad Sciences,2008,105(2):692-7.

[11]Hotchkiss KA,Basile CM,Spring SC,et al.TEM8 expression stimulates endothelial cell adhesion and migration by regulating cell-matrix interactions on collagen.Exp Cell Res,2005,305(2):133-144.

[12]Rmali KA,Al-Rawi MA,Parr C,et al.Upregulation of tumor endothelial marker-8 by interleukin-1β and its impact in IL-1β induced angiogenesis.Int J Mol Med,2004,14(1):75-80.

[13]Duan HF，Hu XW，Chen JL，et al.Antitumor activities of TEM8-Fc:an engineered antibody-like molecule targeting tumor endothelial marker 8.J Natl Cancer Inst,2007,99(2)：1551-1555.

[14]Xuemei Yanga,Huaping Zhuc,Zhangxue Hub.Dendritic cells transduced with TEM8 recombinant adenovirus prevents hepatocellular carcinoma angiogenesis and inhibits cells growth.Vaccine,2010,28:7130-7135.

[15]Carson-WaiSt EB,Watkins DN,Nanda A,et a1.Cell surface tumor endoflaelial markers are conserved in mice and humans.Cancer Res,2001,61:6649-6655.

[16]Zhiping Ding,Kenneth AB M,Amin Arnaout,et al.Expression and purification of functional human anthrax toxin receptor(ATR/TEM8)binding domain from Escherichia coli.Protein Expression and Purification,2006,49(2):121-128.

[17]Christopher P,Michael DL,Soledad F,et al.Quantitative measurement of anthrax toxin receptor messenger RNA in primary mononuclear phagocytes.Microbial Pathogenesis,2006,41(2):193-198.

[18]Rmali KA,Ptmtis MC,Jiang WG.Prognostic values of tumor endothelial markers in patients with colorectal cancer.World J Gastroentero,2005,11(9):1283-1286.