CA153在乳腺癌免疫治疗中的作用

曹涤非 黄国庆 薛佳莹 吴 琼 王 雷 李 瑶

乳腺癌是女性中常见的恶性肿瘤之一，死亡率逐年上升。常见的治疗手段有手术治疗、化疗、放疗、内分泌治疗、免疫治疗等。免疫治疗是通过调动机体的免疫系统，增强抗肿瘤免疫力，从而抑制和杀伤肿瘤细胞，是当前乳腺癌治疗领域中最具前景的研究方向之一[1]。CA153是高分子量糖蛋白，具有较强的器官特异性，是乳腺癌最重要的肿瘤标志物之一[2]。乳腺癌中CA153具有异常糖基化功能，可产生特异性抗原；自身结构具有T细胞和B细胞识别表位，可激活免疫细胞；与疫苗联合使用可增强疫苗的免疫疗效，是免疫治疗的新靶点，因此本文对CA153在乳腺癌免疫应答和免疫治疗中的作用进行综述。

1 CA153概况

CA153也称粘蛋白(Mucins 1，MUC1)，是一类高分子量的糖蛋白，迄今共发现9种[3]。肽核心和糖链是分子的主要组成部分，其中糖链约占其重量的50%～90%，多以O型糖苷键与肽核连接[4]。CA153是Ⅰ型跨膜蛋白，可在多种组织、器官中上皮细胞近管腔或腺腔面呈顶端表达，极性分布[5]。CA153骨架主要由胞外区、跨膜区和胞浆区3部分组成，跨膜区主要由28个氨基酸组成，而胞浆区主要由72个氨基酸组成，在不同物种间跨膜区和胞浆区都是高度保守的，这些保守性的结构在CA153的免疫功能发挥上起重要作用[6]。CA153胞外区主要由不同的连续重复序列组成，这些重复序列为核心蛋白的主要成分，其中PDTRP区域是B细胞和T细胞共同识别的表位，该表位可与CA153特异性抗体及CTL(Cytotoxic lymphocyte，CTL)相结合，是免疫显性结构域。

2 CA153在乳腺癌免疫应答中的作用

2.1 CA153特异性抗原

癌组织中CA153异常糖基化导致形成截短的碳水化合物侧链，称为Tn抗原。Tn抗原与CA153骨架上的丝氨酸或苏氨酸O-连接，可延长半乳糖残基，形成TF抗原。乳腺癌中CA153的Tn抗原和TF抗原结构有利于抗体(如SM-3)与之结合[7]。同时，免疫组化研究证明，CA153在正常组织中可使SM-3结合的抗原表位出现缺失或低表达，这就更加证明了在乳腺癌中CA153的异常糖基化产生的抗原有利于CA153与抗体的结合[8]。三阴型乳腺癌中Tn抗原可在乳腺癌患者中过表达，并且对化疗具有抵抗作用[9]。

2.2 CA153与T细胞活化

CA153表达在活化的T细胞表面。在早期活化的T细胞表面抑制CA153表达时，T细胞的活化进程变长[10]。通过对针对粘蛋白的癌症患者腹水制备的单克隆抗体B27.29研究发现，单克隆抗体抑制了活化T细胞的体外增殖[11]，证明了CA153对活化的T细胞增殖具有促进作用。与此同时，有研究发现CA153可与T细胞抗原受体(T cell receptor，TCR)结合。CA153的PDTRP区域可与TCR的β肽链结合，激活TCR形成T细胞活化的第一信号，诱导T细胞与靶位点结合，促进免疫应答[12]。

2.3 CA153单克隆抗体与补体途径

单克隆抗体或单克隆抗体与放射性同位素、细胞毒性药物结合可治疗癌症。单克隆抗体可通过诱导补体依赖性细胞的抗肿瘤反应，诱导免疫应答的产生抑制肿瘤细胞生长。自20世纪80年代初，单克隆抗体技术已经开发出针对CA153的抗体，并且部分抗体可与放射性同位素相结合，增强疗效。临床试验表明，单独使用CA153抗体可通过激活补体途径，启动免疫应答抑制结直肠癌转移[13]，但标记放射性同位素后效果会更好。用111In(indium-111)和90Y(yttrium-90)-标记BrE-3抗CA153的抗体，体外实验显示该抗体可以在早期激活补体系统，诱导补体依赖性细胞毒性反应，杀伤肿瘤细胞。目前该抗体已经用于乳腺癌的临床试验。但不幸的是，在患者体内产生了针对鼠单抗的抗体，并迅速清除了体内的抗CA153抗体，导致临床试验的失败[14]。另一组研究同样也证实抗CA153单克隆抗体接种乳腺癌荷瘤小鼠，在接种后检测到补体依赖性细胞毒性反应，肿瘤生长变缓慢，部分小鼠还表现出对化疗药物敏感[15]。

3 CA153在乳腺癌免疫治疗中的作用

3.1 CA153与多肽疫苗

多肽疫苗是一种由T细胞或B细胞精确识别表位的疫苗。许多肿瘤相关多肽疫苗中使用的抗原(TAA)肽是与MHC I(Major histocompatibility complex，MHC I)类分子联合呈现，并且被肿瘤特异性CD8+细胞毒性T细胞识别，从而引起细胞反应[16]。CA153可与多肽疫苗结合，并且在乳腺癌中CA153特异性CTL前体频率增加。多肽疫苗除了靶向VNTR区域，也可以包含非VNTR(VNTR区域外)或细胞质尾部表位。有研究发现在转基因小鼠体内非VNTR区域的肽段与CA153结合可诱导有效的抗肿瘤免疫和HLA(Human lymphocyte antigen，HLA)限制性抗肿瘤CTL反应[17]。由于CA153来自非VNTR序列的表位远远少于VNTR区域的表位，因此效应T细胞通过区分表位的丰度来区分正常肿瘤细胞与CA153过表达肿瘤细胞，进而使细胞免疫系统不易发生耐受[18]。CA153细胞质尾部也具有可识别的肽段。有研究发现，当转基因小鼠接种黑色素瘤B16细胞系后，CA153细胞质尾肽疫苗可增加转基因小鼠的存活率，并且没有检测到自身免疫反应[19]。该研究得出的结论将对乳腺癌的临床治疗提供重要的依据。

3.2 CA153糖肽表位与载体交联

粘蛋白的糖类抗原(Tn、TF和STn)由于异常糖基化而暴露于肿瘤细胞的表面，形成新的靶点，而抗原中的多肽表位被称为糖肽表位。糖肽表位仅在腺癌中过表达而在正常组织中低表达[20]。糖肽表位与糖类抗原相比优点在于：(1)抗体与多肽结合的亲和力强于抗体与抗原的结合力；(2)癌症患者体内抗CA153的抗体更易与糖基化多肽结合；(3)由糖肽表位产生的抗体既可以与糖类和肽骨架结合，又可以与构象肽表位依赖的糖基化位点结合，从而在肿瘤中引发免疫应答[24]。

利用合成的糖肽表位与载体交联，可获得针对表位的免疫应答。最近，在BALB/c和CA153转基因小鼠的乳腺癌细胞系中接种糖肽类疫苗(Tn和STn)能产生强烈的针对CA153表达的体液反应[21]。有研究利用合成糖肽表位与载体交联，接种荷瘤小鼠，在小鼠体内诱导出特异性的抗体[22]。研究得出的结果支持CA153糖肽表位与载体交联，可以模拟肿瘤细胞表面的抗原，在体内诱导出特异性的高滴度抗体。同时临床实验证明了上述的结果，研究中四例针对化疗后乳腺癌和卵巢癌患者注射CA153糖肽疫苗，部分患者体内出现高滴度抗体。当用人工合成的抗原对乳腺癌已发生转移的患者进行治疗后观察到同样的治疗效果[23]。

3.3 CA153诱导树突状细胞成熟

树突状细胞(DC)是T细胞最有效的抗原提呈细胞。成熟的DC高表达HLA Ⅰ类和Ⅱ类分子，共刺激分子和粘附分子，成熟的DC也会产生一些趋化因子和细胞因子用于T细胞增殖和活化。DC能引起对CA153高效的免疫应答[24-25]。肿瘤细胞上CA153糖基化可以通过其多肽核心吸引iDC，CA153能够与iDC结合并内化诱导DC活化和成熟。当DC被激活时，会迁移到枯竭淋巴结中与CD4+和CD8+T相互结合。CD4+T细胞激活DC以产生IL12和提供细胞因子用于抗原特异性CD8+细胞毒性T细胞的克隆生长。随后细胞毒性T细胞可以识别并清除特异的肿瘤细胞[26]。有研究发现，DC在清除癌细胞的同时，也会发生融合现象。树突状肿瘤细胞是融合DC与表达CA153的癌细胞。这些融合细胞既表达MHC Ⅰ类和Ⅱ类分子又表达共刺激因子，同时也表达CA153和其他肿瘤特异性表面抗原。通过对CA153转基因小鼠皮下注射融合细胞后，细胞迁移到引流淋巴结和T细胞区。这些融合细胞能够抵制T细胞对CA153抗原的耐受性并触发细胞毒性T淋巴细胞消除癌细胞。最近的一项Ⅰ期临床实验表明，DC融合CA153蛋白疫苗可诱导人体T细胞免疫反应。有研究将22个连续重复序列的CA153 cDNA导入小鼠DCs中，诱导出了CA153特异性的高效价的IgG和T细胞免疫反应[27]。临床上14例患晚期乳腺癌患者DC与CA153表面抗原或肿瘤溶解物混合，作为治疗性疫苗进行临床试验。所有的CA153阳性患者获得了抗原特异性免疫反应，而只有1例CA153阴性的患者出现了免疫反应；而9例阳性患者中有7例被观察到了肿瘤减小或肿瘤水平降低或恶性胸腔积液消失[28]。并且CA153阳性患者生存期高于阴性患者。

4 小结与展望

乳腺癌的治疗手段有很多，免疫治疗是其中之一。CA153能够利用抗原表位结合抗体，激活体液免疫应答；同时CA153也能激活T细胞，启动免疫应答。在免疫治疗中CA153可以与载体交联、DC融合等形式清除癌细胞。但CA153在乳腺癌中的表达会随癌症的进展发生变化，并且个别亚型乳腺癌细胞中CA153表达量并不显著，因此存在治疗效果不稳定的现象。CA153在免疫中具有重要的作用，但单一抗原激活免疫应答并清除体内的癌细胞在临床上效果并不理想。因此在未来的临床试验设计中，癌症免疫疗法将可以通过CA153结合其他癌症抗原联合使用消除肿瘤细胞；或者可与其他癌症抑制剂联合使用抵制癌细胞的扩散；同时也可与细胞因子联合激活T细胞功能。相信在不久的将来，乳腺癌的免疫治疗将会取得更显著的效果。