CD73在恶性肿瘤中作用机制的研究进展

任振虎 袁勇翔 季彤 张陈平

CD73，即胞外5'- 核苷酸酶，是通过糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI)锚定在细胞膜上的一种相对分子质量为70 000的多功能跨膜糖蛋白[1-2]。该蛋白由NT5E基因编码，在腺苷的转化通路上起着至关重要的作用。CD73既有细胞外水解酶的活性又有非水解酶的功能[3]。作为水解酶，CD73可将细胞外的AMP水解成腺苷，腺苷再通过和4 种不同亲和力的腺苷受体结合，参与多条不同信号转导通路，起到抑制血小板的聚集、抗炎症反应及免疫抑制等。另外，CD73还是细胞和层黏蛋白、纤黏蛋白等细胞外基质成分间的黏附分子信号通路，可以调节癌细胞的浸润和转移特性[4]。其实， CD73的酶功能和非酶功能并不是完全彼此独立的，二者都与肿瘤的发生发展过程密切相关。近年来，CD73在肿瘤发生发展过程中起到的作用越来越受到重视。CD73在黑色素瘤、乳腺癌、恶性胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌等多种恶性肿瘤细胞中的表达及活性显著升高[5-6]。

最新研究发现，CD73在多种癌症细胞系和患者肿瘤呈过表达现象[7-10]。同时CD73的表达情况和癌症患者的临床病理特征、预后相关。越来越多的相关研究证实CD73是恶性肿瘤发展的一种关键因子[11]。以CD73为靶点的靶向治疗恶性肿瘤的动物实验已经取得了可喜的进展，并使得抗CD73靶向治疗可能成为一种颇具前景的肿瘤治疗方法[12-13]。本文主要目的是：总结CD73在各种恶性肿瘤中的表达情况及其对患者预后的影响；CD73与肿瘤生长、肿瘤转移等的关系；CD73在肿瘤微环境中免疫抑制作用；抗CD73治疗肿瘤的回顾与展望。

1 CD73在肿瘤细胞中的表达

CD73在多种癌症中表达显著升高，包括黑色素瘤、乳腺癌、恶性胶质瘤、膀胱癌、前列腺癌、结直肠癌、卵巢癌及胃癌等[5-10]。很多机制可以解释CD73在肿瘤中过表达的可能原因。乳腺癌的相关研究提示雌激素受体的缺失可能是CD73过度表达的诱因[14]。CD73在雌激素受体阴性的乳腺癌中呈高表达，因此CD73可能成为治疗雌激素受体阴性或“三阴”等高度恶性乳腺癌新的治疗靶点。

另一个促进肿瘤细胞表达CD73的原因是肿瘤微环境中的缺氧状态。CD73的基因启动子至少有一个与缺氧诱导因子1α(hypoxia- inducible factor 1α, HIF- 1α)，因此缺氧状态能促使CD73的表达也就不难解释了。大量研究证实，利用反义寡核苷酸技术抑制HIF- 1α后，可以明显地降低缺氧所诱导的CD73的高表达[15]。最新研究显示，缺氧同时还促使CD39及 A2AR、A2BR等腺苷受体的过度表达[16]。

Wnt路径是调节CD73表达的另一个通路。Wnt信号通路能促使CD73过表达的原因可能是T细胞因子(T cell factor, TCF)/淋巴增强因子(lymphoid enhancer factor, LEF)在CD73的启动子上有一个共同的结合位点[17]。但是当抑癌基因APC表达缺失或β- 连锁蛋白(β- catenin)基因突变时，Wnt信号通路呈下调状态[18]。

CD73同时受表观遗传的调控。相关研究报道在黑色素瘤细胞系中，转录因子的甲基化可明显下调CD73的表达[19]。特别是在转移能力强、恶性程度高的黑色素瘤患者中更可能出现CD73甲基化的缺失[20]。虽然上述结论仍需要更多的相关研究及大样本量的临床研究来进一步证实，不过这个发现已经足以证明CD73很可能成为黑色素瘤的治疗靶点。此外，免疫逃逸也可能是导致CD73过表达的原因。CD73阳性的肿瘤细胞通过产生大量的腺苷来抑制免疫，从而使肿瘤细胞逃离免疫细胞的攻击。

2 CD73与肿瘤生长

体外实验证实CD73的过表达能够促进肿瘤生长。应用短发夹RNA(short hairpin RNA，shRNA)干扰CD73的表达，可以诱导肿瘤细胞周期阻滞和细胞凋亡，进而抑制肿瘤细胞增殖[21]。用CD73特异性抑制剂α,β- 亚甲基-二磷酸腺苷(alpha, beta- methylene adenosine- 5'- diphosphate, APCP)处理肿瘤细胞后，肿瘤细胞的增殖受到了明显的抑制，而且抑制效果有APCP剂量依赖性[21-22]。此外，Bavaresco等[23]发现，用APCP处理神经胶质瘤细胞后肿瘤细胞的增殖活性降低30%，然而用腺苷处理过的肿瘤细胞的增殖活性升高了35%。上述研究证明CD73可以显著地促进肿瘤细胞生长，而且这种促进功能可能跟它的酶活性相关。

还有一些相关研究观察到：腺苷同样可以诱导细胞凋亡，抑制肿瘤细胞的生长。Wang等[24]发现，细胞外腺苷可以诱导胃癌细胞凋亡，同时用核苷转运阻滞剂——双嘧达莫可以抑制腺苷诱导细胞凋亡的能力。最近的相关研究显示腺苷是通过上调Bax和活化caspase- 3这两个重要的凋亡调控分子，从而诱导卵巢癌肿瘤细胞发生凋亡[25]。这些研究结果提示腺苷诱导细胞凋亡，是通过细胞过来摄取相关并进一步活化胞内凋亡信号来完成的。也就是说，CD73促进肿瘤细胞增殖的作用可能不是通过腺苷相关途径，而是通过其他信号通路完成，如与细胞生长密切相关的EGFR等通路。Zhi等[26]最近发现了CD73有调节人乳腺癌细胞的EGFR表达及其磷酸化的作用，证实了CD73通过调控EGFR的表达来促进肿瘤细胞增殖假设的可能。

体内实验同样证实CD73的过表达可以促进肿瘤细胞的增殖。Zhi等[4，21]的相关研究显示过表达CD73的乳腺癌细胞在裸鼠皮下的成瘤速度要比对照组快得多。用小干扰RNA干扰CD73的表达后，肿瘤的生长速度会再次减缓。不仅是肿瘤细胞表达的CD73影响肿瘤细胞增殖，而且宿主本身CD73的表达情况同样对肿瘤生长具有重要的影响。小鼠CD73缺乏抑制前列腺癌细胞在小鼠模型的成瘤速度[27]。Yegutkin等[28]的研究得出了类似的研究结果：黑色素瘤原发灶在CD73表达缺失的小鼠模型中显著地衰减。上述研究提示，无论是宿主还是肿瘤细胞的CD73表达情况都能影响肿瘤在体内的生长。因此以CD73为治疗靶点的理想药物应该同时针对宿主和肿瘤的CD73。

3 CD73与肿瘤的转移

肿瘤的转移是一个多步骤的复杂过程，是导致患者预后不良的主要因素之一[29-30]。因此，探讨和研究肿瘤转移相关因子对今后的肿瘤相关研究及肿瘤治疗药物的开发都是至关重要的。目前很多动物模型及临床患者的相关研究均表明，CD73具有明显地促进肿瘤转移的作用。2 个独立的研究[31-32]得到相同的结论：CD73与乳腺癌的淋巴结转移密切相关；2 个研究中都是分别在细胞体外实验和小鼠模型的体内实验上，证实了CD73过表达增强了肿瘤的转移能力；同时还在临床回顾研究中进一步证实CD73与患者淋巴结转移及肿瘤复发相关。Wang等[19]报道CD73在转移恶性程度高的乳腺癌中的高表达可能与其基因启动子CpG岛甲基化的丢失有关。

有研究表明CD73的表达与EGFR的表达明显相关，CD73高表达的细胞中EGFR的mRNA及蛋白质表达均显著升高[33]。有趣的是，在CD73高表达的癌细胞中，用siRNA抑制EGFR的表达后，肿瘤细胞的转移及浸润能力都显著降低[33]。有研究报道用siRNA抑制CD73的表达后，EGFR的表达出现显著下调[26]。上述研究结果显示，CD73促进肿瘤细胞转移及浸润的功能很可能是通过调控EGFR来实现的。

CD73被发现是胆囊癌细胞发生上皮间充质转化(epithelial- esenchymal transition, EMT)中一个关键调控因子[34]。表明CD73可能是通过诱导癌细胞发生EMT，进而促进肿瘤细胞发生转移和浸润的。然而有趣的是，Sadej等[35]研究结果显示CD73的酶活性主要体现在促进肿瘤细胞侵犯特性中，然而它的非酶活性则是通过活化粘着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)来增加肿瘤细胞在ECM上的迁移特性。即CD73的双重活性分别地调控这肿瘤的转移和浸润。

近期的研究表明，在CD73表达缺失小鼠模型的尾静脉内注射黑色素瘤细胞后，肿瘤细胞的肺部转移出现了抑制现象[36]。Yegutkin等[28]研究得出了相似的结论：黑色素瘤细胞在CD73缺失的小鼠模型中的转移受到了明显的抑制。同时一些回顾性的临床研究表明CD73的高表达与胃癌、前列腺癌、恶性黑色素瘤等的转移明显相关[8，34，37]。上述研究表明，无论是宿主还是肿瘤细胞的CD73表达都能促进肿瘤转移。

4 CD73与免疫抑制

免疫逃逸是恶性肿瘤的重要特征。在肿瘤的生长、浸润和转移过程中，肿瘤细胞通过各种途径逃避免疫检测[38]。腺苷信号通路就是其中之一[39]。CD73的酶活性就是将一磷酸腺苷水解为腺苷，因此它肯定是免疫逃逸环节中的关键因子[40]。CD73水解的大量腺苷与A1R、A2AR、A2BR和A3R等4个G蛋白偶联受体结合后，腺苷便能通过多种通路在免疫系统中发挥作用[41]。

NK细胞、巨噬细胞及树突状细胞(dendritic cell, DC)都是免疫作用的重要参与者。高浓度腺苷通过与上述免疫细胞上的G蛋白偶联受体结合发挥免疫抑制作用。高浓度腺苷与NK细胞表面的A2AR受体结合，使NK细胞产生肿瘤坏死因子α和干扰素γ的能力降低，并抑制NK细胞的溶解作用。从而减低NK细胞的抗肿瘤活性[42]。高浓度腺苷与巨噬细胞表面A2AR受体结合后，巨噬细胞会释放大量的免疫抑制因子IL- 4和IL- 10等[40]。DC细胞表面的A2BR受体与高浓度腺苷结合后，DC细胞将分化成腺苷分化DC细胞。腺苷分化DC细胞通过释放大量的免疫抑制因子，如IL- 8、IL- 10、COX2等，从而抑制免疫系统的抗肿瘤作用[43]。不仅如此，高浓度腺苷还可以同DC细胞表面的A2AR受体结合，抑制DC细胞分泌具有抗肿瘤作用的细胞因子IL- 12。

上述研究证明，CD73水解的腺苷通过多种信号通路抑制抗肿瘤的免疫反应和免疫应答。因此，CD73及腺苷通路将是未来癌症免疫治疗的新靶点。

5 CD73与患者的预后

尽管目前对CD73在各种类型肿瘤中相关功能的研究已经有很多，但是有关CD73表达水平与肿瘤患者预后的报道却相对有限。在近年的相关研究中，Wu等[44]报道342例结直肠癌患者肿瘤组织中CD73表达水平与患者预后的关系，采用免疫组化的方法检测肿瘤组织中的表达强度，并与患者预后情况进行统计分析，结果显示CD73的高表达与患者的不良预后呈显著相关。Leth- Larsen等[31]对30例乳腺癌患者进行了回顾性研究，报道称CD73的表达水平与肿瘤的复发明显相关，CD73表达水平的升高显著地增加了肿瘤发生淋巴结转移的可能。然而，也有相关研究报道乳腺癌肿瘤细胞的CD73高表达提示患者的良好预后[45]。由此可见，CD73与肿瘤患者预后关系的观点仍存在争论。需要更多地大样本量的临床研究进一步证实二者之间的关系。

另外，最近有相关研究报道了CD73在慢性淋巴细胞白血病 (chronic lymphoblastic leukemia, CLL) 中的临床意义[46]。该研究检测了299 例患者血液样本中的CD39和CD73的表达情况，发现所有CLL样本中均表达CD39，然而只有近1/3的样本中表达CD73。CD73在CD38+、ZAP-70+或 Ki-67+的肿瘤细胞中表达水平最高，提示CD73与疾病的快速进展及患者的不良预后密切相关。

6 抗CD73肿瘤治疗

CD73在多种恶性肿瘤细胞的增殖、浸润和转移等生物学行为方面起着至关重要的作用。此外，CD73还是肿瘤微环境中关键的免疫抑制因子。因此，研究并开发用于恶性肿瘤治疗的抗CD73药物的想法应运而生。就此而言，用于小鼠肿瘤模型的抗CD73的小分子抑制剂或单克隆抗体，已经被证实能够有效地抑制肿瘤的生长和转移。Hausler等[47]的研究报道抗CD73的单克隆抗体可以增强多克隆NK细胞对人卵巢癌细胞的溶解活性，同时CD4+T细胞的增殖活性也随之升高。也就是说抗CD73治疗增加了抗卵巢癌细胞的免疫细胞毒性反应。抗CD73单抗治疗能显著降低免疫健全的小鼠模型中的肿瘤生长速度，但在免疫缺陷的小鼠模型中，单抗治疗对肿瘤生长速度无影响。提示抗CD73单抗需要适当的免疫力才能起到抗肿瘤作用[48]。上述研究结果说明，抗CD73治疗是通过增强体内抗肿瘤免疫应答来实现的。

癌症的免疫治疗是近年的热点研究。如抗PD1(block programmed death- 1)单抗和抗CTLA- 4(cytotoxic T lymphocyte antigen)单抗等药物已经表现出来令人振奋的治疗效果[49]。在小鼠模型中，抗CD73单抗显著地增强了抗PD1单抗和抗CTLA- 4单抗的抗癌活性[50]。Lannone等[51]还报道，在黑色素瘤的小鼠模型中，APCP联合抗CTLA- 4单抗的治疗效果明显优于两者的单独治疗效果。

虽然目前抗CD73治疗还没有用于癌症患者的临床治疗。但是其在动物模型上的治疗效果已经充分地展示了该方法的治疗效果，并提示抗CD73治疗很可能成为未来癌症治疗的主要方法之一。不过人类体内的免疫系统极其复杂，除了CD73以外，肿瘤还可通过其他机制或信号通路出现免疫抑制或免疫逃逸。鉴于此，联合多个靶点的抗肿瘤药物可能是未来肿瘤治疗的治疗策略。

7 总结

综上所述，CD73与恶性肿瘤发生、发展的各个过程都有密切关系。CD73的过表达与患者预后密切相关，因此CD73有可能成为预测恶性肿瘤患者预后的生物标记物。CD73与肿瘤细胞的增殖、浸润、转移及免疫逃逸密切相关，因此CD73有望成为今后多种恶性肿瘤药物治疗的重要靶点。在小鼠模型上已经证实，CD73的抑制剂或单抗的抗肿瘤作用。与此同时，抗CD73治疗与抗其他靶点单抗的联合抗肿瘤效果更加令人鼓舞。尽管将抗CD73治疗用于治疗临床肿瘤患者还有很长的路要探索，但是目前的研究结果已经提示抗CD73治疗有望在不久的将来用于癌症患者的临床治疗。值得注意的是，CD73在生物体内的功能极其复杂。尽管目前抗CD73治疗在小鼠模型并未出现严重的不良反应，但是在将该治疗用于临床前，还必须对其可能会出现的不良反应进行严格论证。