癌睾丸抗原XAGE-1：肿瘤免疫治疗的新靶向①

赵英伦　综述　张庆梅　谢小薰　审校

(广西医科大学基础医学院，南宁530021)

癌睾丸抗原XAGE-1：肿瘤免疫治疗的新靶向①

赵英伦综述张庆梅②谢小薰②审校

(广西医科大学基础医学院，南宁530021)

目前肿瘤的发病率逐年提高，传统的肿瘤治疗手段却很难达到满意的效果，因此在传统肿瘤治疗的基础上，寻找新的肿瘤辅助治疗方法迫在眉睫。肿瘤免疫治疗备受重视，开展肿瘤免疫治疗的前提是寻找理想的肿瘤抗原。癌睾丸抗原(Cancer-testis antigen，CTA)是一类在肿瘤组织表达，正常组织(睾丸、卵巢除外)几乎不表达的抗原，由于其表达特性而被视为肿瘤免疫治疗的理想靶抗原，目前一些CTA疫苗已试用于临床并取得一定疗效。XAGE-1是CTA家族一成员，本文将对XAGE-1研究综述如下。

1XAGE-1基因及其蛋白结构特点

XAGE-1属GAGE家族，该基因定位于人染色体Xp11.21- Xp11.22,全长611 bp,由3个内含子和4个外显子组成。XAGE-1有4种剪接体，分别为XAGE-1a、XAGE-1b、XAGE-1c和XAGE-1d，其中XAGE-1a、XAGE-1c和XAGE-1d的表达谱较窄，XAGE-1b较其他3种亚型具有更广泛的表达谱、更高的表达率和更强的免疫原性而被关注。XAGE-1b mRNA编码81个氨基酸的蛋白产物，其中包含一个功能性双向定位信号以及C末端酸性转录激活样结构域，在基因水平上XAGE-1b与GAGE家族具有50%的同源性，但在蛋白水平上同源性较差[1]。

2XAGE-1的表达

2.1mRNA表达Albert等[2]用巢式RT-PCR方法对黑色素瘤和尤文氏肉瘤组织进行检测发现：XAGE-1在转移性黑色素瘤中的表达率为61%(14/23)，而在原发性黑色素瘤中不表达，这或许是由原发性黑色素瘤患者基因表达的调控因子缺失导致。此外，尤文氏肉瘤组织中XAGE-1mRNA的表达率为100%(9/9)，并且XAGE-1bmRNA的表达率高于XAGE-1a。Liu等[3]用RNA印迹法对尤文氏肉瘤组织的XAGE-1 mRNA检测结果为44%(4/9)，两者表达差异的原因考虑为：①CTA表达的异质性；②患者和标本取材上的差异；③检测方法不同。在对肺癌组织的研究中，多位学者检测到XAGE-1mRNA在肺腺癌组织中的表达率为45%(14/31)[4]、67%(2/3)[5]等，在小细胞肺癌的表达率为7%(1/15)[4]、67%(2/3)[5]等，在大细胞肺癌中的表达率为0%(0/2)[4]，在非小细胞肺癌中表达率为40%(12/30)[6]。值得一提的是，该基因的表达率或许与样本组织的病理类型无关：赖群等[7]用巢式PCR扩增XAGE-1时发现肺癌患者癌组织XAGE-1mRNA的表达率为32.94%(28/85)，其中腺癌阳性表达率(59.46%，22/37)明显高于鳞癌(21.74%,5/23)，两者差异具有统计学意义(P<0.05)。还有研究发现肺腺癌中XAGE-1bmRNA的表达率明显高于其他病理类型，提示在肺腺癌的免疫治疗中可以优先考虑XAGE-1b作为治疗靶点[8]。而在前列腺癌组织中，有学者[8]发现XAGE-1bmRNA的表达率(50%，25/50)远高于良性前列腺增生症(13%，4/30)，且XAGE-1bmRNA的表达与肿瘤分期、远端转移密切相关。此外，XAGE-1bmRNA在肝癌组织(44%，35/80)[9]、胃癌组织(41%，35/85)[10]、唾液腺腺样囊性癌组织(Adenoidcysticcarcinoma,ACC,65%，26/40)[11]、结肠癌组织(35%，26/74)[12]、乳腺癌(50%,2/4)[13]和膀胱癌(5%，1/21)[13]均可检测到。另有研究显示，XAGE-1bmRNA在肝癌患者外周血细胞的表达率为80.8%[14]，明显高于甲胎蛋白(Alpha fetoprotein,AFP)，这提示XAGE-1可能作为一个良好的肿瘤标志物不仅在肝癌诊断上优于AFP，还可能预测血液中肿瘤细胞的微转移。除癌组织与血液外，XAGE-1bmRNA还高表达于人肝癌细胞株HepG2S和MMC-7721[9]及前列腺癌细胞株DU145[5]、乳腺癌细胞株MDA-MB-231[5]和卵巢癌细胞株OVCAR[5]等。

2.2蛋白质表达研究显示[15]，XAGE-1蛋白在正常组织中可表达于睾丸、肾脏、肝脏、结肠、垂体、胎盘及动脉上皮，而在恶性肿瘤组织中，其表达研究目前仅限于肺癌、肝癌和卵巢癌。有学者应用IHC法在肺腺癌组织中检测到XAGE-1b蛋白的表达率为53%(25/47)[16]、32%(27/83)[17]，而用免疫组织化学技术在肺腺癌、小细胞肺癌组织中检测XAGE-1b蛋白的表达率仅为9%(10/90)[17]、1%(1/89)[18]。在其他恶性肿瘤组织中XAGE-1b蛋白同样表达各异[17]：肝癌为8%(1/12)，卵巢癌则不表达。另有学者[19]通过Luminex液相芯片技术，发现前列腺癌患者血清中XAGE-1b蛋白的表达率为52.3%(81/155)，远高于良性前列腺增生8.4%(11/131)，且其表达与Gleason评分成正相关，该研究还报道了以良性前列腺增生为对照，用XAGE-1b抗原检测前列腺癌的特异性和敏感性分别为52.9%和90.1%，这足以说明XAGE-1b抗原的检测在前列腺癌的诊断中具有很高的潜在临床价值。

2.3表达机理研究显示，表观遗传改变导致了XAGE-1的表达，其中DNA异常甲基化和组蛋白异常去乙酰化是表观遗传改变的主要方式。据报道[20]，XAGE-1的表达与启动子GpG岛甲基化异常密切相关，GpG岛甲基化可抑制转录调节因子Sp1与启动子的结合进而限制了XAGE-1的表达，而且通过对XAGE-1上游的启动子区域GpG岛的人工去甲基化，可使XAGE-1表达上调。此外，另有学者[21]研究了DNA甲基化酶(DNA methyltransferase,DNMT)对XAGE-1的作用，发现敲除DNMT1和DNMT3b后，XAGE-1甲基化的程度明显下降，并且组蛋白H3的乙酰化模式也产生了变化，对XAGE-1的表达异常具有直接影响。

3XAGE-1的生物学功能

由于XAGE-1特异性表达于生殖细胞和肿瘤细胞，再根据这些细胞都具有旺盛的增殖分裂能力，我们不难推出：XAGE-1或许与生殖细胞的减数分裂及肿瘤细胞的增殖有关。此外，作为核内转录调节因子的XAGE-1，其C端具有一个类GLA4酸性转录激活结构域[1]，且XAGE-1mRNA上具有两个定位于外显子区域的可编码XAGE-1蛋白的转录启动子[5]，这间接说明了XAGE-1可能通过其较强的转录调控作用影响肿瘤细胞的生长、凋亡及转移过程。

为了验证以上观点，宋玉亮等[22]通过细胞增殖实验及软琼脂集落形成实验证实了XAGE-1b可以促进ACC-M和ACC-2细胞增殖能力，并且发现XAGE-1b的表达与ACC细胞转移显著相关(P<0.05)；秦兴军等[23]报道了高转移性ACC-M细胞中XAGE-1b基因的表达率明显高于低转移性细胞株ACC-2，进一步通过RNA干扰技术抑制ACC细胞中XAGE-1b的表达，显著降低了肿瘤细胞的迁移黏附能力及肺转移能力，证实了XAGE-1b的表达与肿瘤细胞转移有关；Zhou等[24]的研究结果显示：表达XAGE-1b蛋白阳性的ACC细胞较阴性组生长速度更快、穿膜能力及成瘤过程中的血管生成能力更强，更易于肿瘤细胞的转移。

有学者[24]通过ACC细胞周期实验、血清饥饿诱导的凋亡实验、Mercury信号通路质粒系统分析从机制上解释了XAGE-1b强大的生物学功能：①XAGE-1b过表达可调控细胞周期加快细胞生长过程；② XAGE-1b的表达可达到抗凋亡的效果；③XAGE-1b通过不同程度上激活下游通路元件如Rb、E2F、p53、CER等，从而调节ACC细胞的生长代谢、周期变化、细胞凋亡、血管生成、恶性转化等过程。

4XAGE-1的免疫原性

4.1体液免疫CTA诱导的体液免疫反应一直是肿瘤免疫治疗研究的核心问题。据报道，5%(1/20)[25]和9%(8/87)[18]的前列腺癌和非小细胞肺癌患者血清中存在XAGE-1抗体。之后有学者进一步对不同Dukes分期的前列腺癌患者血清中XAGE-1抗体进行研究，发现1.5%(2/129)[26]的D期患者的血清中存在抗体，而A、B期患者血清中未检测到(0/149)[26]。此外，XAGE-1b抗体在肺腺癌和小细胞肺癌患者血清中均可被检测到：9%(5/56)[4]、25% (8/32)[13]，以上试验所设的健康对照组均不产生抗体，说明抗体的产生来源于肿瘤组织而非睾丸组织、卵巢等同样表达XAGE-1的正常组织。Ohue等[27]研究显示，肺腺癌患者血清中广泛存在XAGE-1抗体，并且XAGE-1抗体阳性作为一个好的预后因素可以产生抗肿瘤作用延长晚期肺腺癌患者的生存期，这足以说明该抗原可以作为靶点应用到肺癌的免疫治疗中。

4.2细胞免疫目前关于XAGE-1在细胞免疫方面的报道较少。Morishita等[28,29]鉴定出受HLA-DRBI*0410限制的XAGE-1b37-48多肽可以诱导机体产生XAGE-1b特异性的CD4+T细胞。此外，据Kikuchi等[17]报道，手术后的癌症患者产生的XAGE-1b可诱导CD8+T细胞抗微小残留病变从而延长患者存活时间。Zhou等[30]在针对XAGE-1b的树突细胞肿瘤疫苗的研究中，发现单核细胞来源并且表达完整XAGE-1bmRNA的树突状细胞可诱导机体产生特异性细胞毒性T细胞(Cytotoxic T cell，CTL)，使得肺癌细胞中表达XAGE-1b阳性的自体肿瘤细胞可以被CTL识别进而发生细胞溶解，抑制了肿瘤细胞的生长。XAGE-1b树突细胞肿瘤疫苗对比抗原肽疫苗有很多好处[30]：一方面，树突细胞可将胞内XAGE-1b蛋白分解成不同的多肽作为抗原表位呈递给主要组织相容复合体-Ⅱ (Major histocompatibility complex-Ⅱ,MHCⅡ),被CD4+T细胞识别产生免疫应答；另一方面，树突细胞还可将位于胞外的其他肿瘤抗原分解成多种抗原表位交叉递呈给MHCⅠ进而产生免疫反应。有意思的是，该研究还推测了对于表达XAGE-1bmRNA阴性而其他亚型阳性的肿瘤细胞同样可以通过抗原的交叉反应使肿瘤细胞自溶，这为树突细胞肿瘤疫苗的研制提供了重要的方向。

5展望

目前恶性肿瘤的传统治疗方法在解决其易复发、易转移的问题上还存在很大局限，使人们对癌症闻之色变，而肿瘤靶向治疗可以更具针对性、更彻底的杀灭癌细胞，因此成为癌症治疗之路上的一个重要里程碑，让人们看到了曙光。现阶段XAGE-1的研究说明该抗原在肿瘤的辅助诊断及判断预后上具有一定的临床价值，或许可通过检测癌组织中XAGE-1抗原的表达，筛选出预后差的高风险患者，针对其采取更有利、更有效的个体化治疗，必要时可采取高强度的、更为激进的治疗方法以及更密切的观察与随访。另一方面，XAGE-1的特异性表达提示了我们该抗原可作为肿瘤免疫治疗的新靶点，理论上可以根据其具有较强的免疫原性研发疫苗，靶向杀灭癌细胞，而对正常细胞不产生毒性。但由于肿瘤细胞具有如下特点：①逃离免疫系统监视、攻击；②对XAGE-1抗原的表达具有异质性；因此，我们急需筛选出XAGE-1完整的表达谱，再联合其他CTA研制出CTA多价疫苗，作为一种新的辅助治疗方法，结合传统治疗共同提升恶性肿瘤患者的治愈率。

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[收稿2015-05-25修回2015-07-13]

(编辑倪鹏)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.06.032

作者简介：赵英伦(1992年-)，男，在读硕士，主要从事肿瘤外科学方面的研究，E-mail:834904502@qq.com。 通讯作者及指导教师：谢小薰(1959-)，女，博士，教授，博士生导师，主要从事肿瘤免疫及分子生物学方面研究，E-mail:xiaoxunxie@gmail.com。

中图分类号R73

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)06-0907-04

①本文由国家自然科学基金项目(81460382；81360371；81360374)、 广西自然科学基金(2014GXNSFAA118089)、广西高校大学生创新创业项目(国家级)(No.2013cxcy008)资助。

②广西医科大学基础医学院，组织学与胚胎学教研室，南宁530021。