磷酸酯酶与张力蛋白同源物基因和黑色素瘤的免疫逃逸研究的相关进展

孙 旭， 李 宁， 白冰清， 杨月美， 张旭东

（河北医科大学口腔医学院，河北省口腔医学重点实验室，河北 石家庄 050017）

黑色素瘤是转移率极高的恶性肿瘤。 磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）作为抑癌基因，在维持细胞的增殖、分化和凋亡平衡中至关重要。 以往报道显示，在很多恶性肿瘤中都有高频率的PTEN 缺失、突变或失活[1]。 异常PTEN 信号改变了免疫系统和肿瘤之间的相互作用， 导致免疫抑制和肿瘤逃逸。了解这些调控机制的改变如何导致肿瘤免疫逃避，对于设计新的癌症治疗策略至关重要。 本文就此研究进展进行综述。

1 PTEN 基因

磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）基因是1997 年美国研究小组在染色体10q23.3 上发现的一个肿瘤抑制基因[2]。 其编码蛋白质是磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸3-磷酸酶。在约1/3 的黑色素瘤微环境中发现了PTEN 基因的缺失， 基因的不同表达与黑色素瘤的免疫逃逸存在相关性[3]。

2 PTEN 基因与黑色素瘤免疫逃逸

2.1 黑色素瘤免疫逃逸相关机制

肿瘤免疫逃逸是肿瘤细胞通过自身或微环境的改变来逃避机体的免疫识别和攻击。 与黑色素瘤关系密切的有白细胞介素-10 (interleukin-10，IL-10)，白细胞介素-6 (IL-6)，白细胞介素-8(IL-8)，血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor，VEGF)。IL-10 通过抑制免疫细胞和保护肿瘤细胞来抑制机体的抗肿瘤免疫。 IL-6 促进IL-10 合成从而抑制IL-12 的合成，刺激肿瘤细胞生长[4]。据报道，恶性黑色素瘤通过自分泌IL-8 合成促进细胞增殖[5]。VEGF 受体1 和IL-10 升高可抑制树突细胞（dendritic cells, DC）成熟，阻止T 细胞活化。 同时，VEGF和IL-10 影响抗原呈递并阻止T 细胞活化[6]。另一方面, 信号转导及转录激活因子3 （signal trans-ducer and activator of transcription 3, STAT3） 在免疫逃逸中起重要作用，这些肿瘤衍生因子上调STAT3 信号传导， 产生致耐受性的树突细胞和调节性T 细胞（tregulatory cells, Tregs 细胞），实现免疫逃逸[7]。 Yin等[8]通过聚乙烯亚胺和聚乙二醇处理递送的质粒信号转导与STAT3 siRNA 来抑制STAT3 蛋白的表达，从而抑制小鼠黑色素瘤细胞的增殖。

2.2 PTEN 与PI3K/AKT 信号通路

PTEN 编码的蛋白通过发挥磷酸酶作用， 参与调控细胞内诸多重要的信号通路[3]。 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K）/AKT（protein kinase B, PKB） 信号转导通路在恶性肿瘤细胞发生、发展中起着重要作用，PTEN 蛋白能特异性地使3-磷酸磷脂酰肌醇（phosphatidy linositol 3-triphosphate, PIP3）去磷酸化，通过其脂质磷酸酶活性作用于PI3K 的下游靶分子PIP3，抑制PI3K 活性，阻止其下游的AKT 磷酸化，使细胞停留在G1 期，阻断PI3K/AKT 信号通路，最终诱导肿瘤细胞凋亡[9]。 可见PTEN 表达的缺失是导致PI3K/AKT 信号通路在黑色素瘤中活化的原因之一。PTEN 突变或缺失时，其就失去了对PI3K/AKT 信号通路的调控能力。

2.3 PTEN 与STAT3 通路

STAT3 是关键核转录因子。活化的STAT3 参与肿瘤细胞的形成、生长、凋亡、抑制等过程[10]。在恶性黑色素瘤的发生、发展过程中,STAT3 蛋白是决定肿瘤微环境中免疫反应向着肿瘤形成方向还是抑制方向发展的关键因素[11]。研究发现，在结直肠癌组织中，PTEN 表达明显降低，STAT3 表达明显升高；在皮肤恶性黑色素瘤(cutaneous malignant melanoma，CMM)中，PTEN 和STAT3 的表达在统计学上呈正相关，猜测两者可能存在类似的相互关系[12]。

2.4 PTEN 与PD-L1

B7 家族是免疫球蛋白家族中唯一能从抗原递呈细胞向T 细胞单向传送信号的共刺激分子，其家族成员程序性死亡受体 （programmed cell death-1,PD-1）及其配体（PD-L1）的信号途径被认为与肿瘤免疫逃逸密切相关[13]。B7 家族的另一成员程序性死亡配体1（B7-H1）又称PD-L1，在PTEN 缺失的肿瘤细胞中，PD-L1 在肿瘤细胞和肿瘤组织树突细胞上表达, 并诱导特异性T 细胞凋亡[14]。 Gowrishankar等[15]发现，人黑色素瘤细胞系624MEL 细胞转染表达PD-L1 后，能诱导活化的肿瘤抗原特异性细胞毒性T 淋巴细胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL）凋亡，而抗B7-Hl 单克隆抗体可以部分阻断凋亡。PD-1 与相应的配体结合后，可引起自身胞质区内酪氨酸磷酸化和酪氨酸磷酸激酶2（tyrosine phosphokinase 2，SH2）的募集，使T 淋巴细胞受体（T lymphocyte receptor，TCR） 近端的信号分子如ZAP70 等去磷酸化， 从而减弱T 淋巴细胞受体信号的免疫抑制功能，成为免疫攻击的重要逃避机制。

2.5 PTEN 与T 细胞

T 细胞的完全激活需要抗原特异性TCR 和共刺激信号共同作用。 PTEN 基因敲除的CD4+T 细胞经TCR 独自刺激，可诱导PI3K 通路过度激活。在敲除PTEN 基因的小鼠体内可发现T 细胞过度增殖。FOXP3+、CD25+、CD4+调节性T 细胞介导的免疫调节作用是维持自身免疫耐受的关键。 最新研究表明，Tregs 细胞是早期肿瘤的主要T 细胞应答者[16]。 黑色素瘤中含有免疫调节蛋白分子和粘蛋白结构域分子， 它们能够阻断逆转CD4+和CD8+T细胞的耗竭。还有研究发现，肿瘤细胞主动分泌的miR-214 在膜状囊泡的保护下进入T 细胞， 并降低PTEN 的表达导致Tregs 细胞扩增，从而导致免疫逃避[17]。 王凯波等[18]的研究细胞表明，miR-128能够调节PTEN 及P-AKT 蛋白表达， 这可能是miR-128 增强人黑色素瘤中A375 细胞增殖能力的作用机制之一。

3 口腔黏膜黑色素瘤

口腔黏膜黑色素瘤是一类致病因素和发病机制不明且预后极差的恶性肿瘤。 有研究表明，PTEN在正常口腔黏膜中的表达高于在口腔鳞癌组织中[19]。有学者研究发现，缺失PTEN 可直接导致口腔黏膜黑色素瘤的肿瘤微环境出现免疫抑制，其中干扰素发挥了一定作用。 干扰素已被证明能通过多种方式促进免疫应答[20-21]：①刺激树突细胞成熟，增强处理和呈递死亡细胞相关抗原的能力，并促进其向淋巴结迁移；②产生CTL，通过增加穿孔素1 和颗粒酶B 以增强其免疫效应功能；③激活自然杀伤细胞（natural killer cells，NK 细胞），细胞毒性诱导产生人干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ），阻止NK 细胞消除抗原激活的CD8+CTL；④通过激活磷酸端粒酶-4和随后耗尽环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP） 的途径使Tregs 细胞的抑制功能失活；⑤刺激巨噬细胞释放促炎细胞因子，如IL-1β、IL-18。

4 黑色素瘤其他基因突变对肿瘤免疫的影响

PTEN 基因在黑色素瘤细胞系中的突变率为30%～40%。 而大多数肿瘤中PTEN 的改变伴随着其他的基因改变。 研究人员通过大量检测发现，约20%的黑色素瘤患者发生了BRAF 基因突变，常见的还有KIT 和NRAS，突变频率分别为20%和12%[22]。上述基因突变都与MAPK（mitogen-activated protein kinase）信号通路有关。BRAF 负责编码RAF 激酶蛋白（Raf-kinase protein），在黑色素瘤中检测到BRAF最常见的突变为V600E。 BRAF 的突变可能会抑制免疫系统对肿瘤的攻击。 据Steinberg 等[23]的研究显示，将BRAFV600E 抑制剂应用到黑色素瘤患者后，Tregs 细胞大量凋亡， 还可能会抑制肿瘤细胞分泌与Tregs 细胞和MDSC 募集相关的趋化因子。 另有研究显示， 大约1/3 的黑色素瘤患者具有BRAF 和NRAS 突变，PTEN 的缺失和突变与致癌的NRAS 和BRAF 突变协同作用降低抗肿瘤免疫力[24]。

综上所述，免疫治疗已成为恶性黑色素瘤的治疗策略，肿瘤免疫逃逸的研究是关键。 目前开展了大量临床试验研究肿瘤的免疫治疗，方案包括过继治疗、抗体、疫苗等，其临床疗效与预期有较大差距。 目前的研究已能确定PTEN 在肿瘤免疫逃逸中起着重要作用，但肿瘤的发展是连续、动态、复杂的过程，黑色素瘤免疫逃逸的机制不十分明确。 因此，研究PTEN 缺失在黑色素瘤的肿瘤逃逸中所起的作用和具体的机制， 将会带来新的分子靶点和治疗策略。