CMTM6蛋白与肿瘤发生、发展及预后关系的研究进展*

付 玮 综述 张 静 丁士刚 审校

(北京大学第三医院消化科，北京 100191)

肿瘤的发生发展与免疫系统关系密切。程序性死亡受体1(programmed death receptor-1，PD-1)主要表达于T细胞等免疫细胞表面[1]。程序性死亡受体配体1(programmed cell death ligand-1，PD-L1)表达于多种肿瘤细胞表面，包括肺癌、黑色素瘤、卵巢癌、肾癌、口腔鳞状细胞癌等，与PD-1结合后可抑制T细胞迁移、增殖和杀伤功能，实现肿瘤免疫逃逸[2,3]。肿瘤细胞通过多种机制逃避免疫系统攻击，PD-1/PD-L1信号通路是其主要机制之一。目前，针对PD-1/PD-L1的肿瘤靶向治疗成为肿瘤治疗的热点，这一途径的调控因子也逐渐受到关注。2017年《Nature》杂志刊登的2篇文章[4,5]同时提出，CMTM6蛋白能够特异性保护PD-L1免受降解，提示其在肿瘤免疫逃逸中起着重要作用，也使CMTM6逐渐受到重视。本文就CMTM6与肿瘤发生、发展及预后关系的研究进展做一综述。

1 CMTM6概况

含MARVEL(the myelin and lymphocyte and related proteins for vesicle trafficking and membrane link)跨膜结构域的趋化素样因子(chemokine-like factor，CKLF)家族(CKLF-like MARVEL transmembrane domain containing family，CMTM)是2001年由北京大学人类疾病基因研究中心首次报道的基因家族，原名趋化素样因子超家族(CKLF super family，CKLFSF)，人类基因命名委员会于2005年将其更名为CMTM家族[6]。CMTM家族中多个成员已被发现参与肿瘤的发生发展过程，且部分已成为肿瘤的潜在治疗靶点和预后指标[7,8]。

CMTM6蛋白由3号染色体3p22.3区的CMTM6基因编码，是一个由183个氨基酸组成的Ⅲ型跨膜蛋白，主要由MARVEL结构域及两端的胞内段组成。MARVEL结构域包含4个跨膜螺旋结构域，为蛋白参与囊泡运输和膜结合相关事件的重要结构[9]。CMTM6广泛表达于人体正常组织内，主要定位于细胞膜和参与胞内物质循环的胞内体上。Human Protein Atlas数据库显示CMTM6蛋白在直肠、膀胱及女性生殖系统中高表达，其他大多数组织中呈中等程度表达。CMTM6蛋白在不同肿瘤组织中表达水平有差异，在肝癌、胰腺癌、尿路上皮癌和卵巢癌等肿瘤组织中高表达，而在胶质瘤、肺癌、肾癌、黑色素瘤等肿瘤组织中为低表达。WEE1和ATM为细胞周期调节蛋白，Jin等[10]的研究显示，WEE1激酶抑制剂AZD1775和ATM抑制剂AZD0156能够降低CMTM6表达，且二者联合抑制效果更强，这可能与二者对CMTM6转录的影响有关，其具体机制仍有待探索。

2 CMTM6与肿瘤发生发展的关系

近年来，CMTM6与肿瘤发生发展之间的关系逐渐引起关注。Guan等[11]分析TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据库胶质瘤患者中648例体细胞突变病例和690例体细胞拷贝数改变病例，结果显示CMTM6高表达与更频繁的体细胞突变、体细胞拷贝数改变高度相关(r=0.245，P<0.01；r=0.213，P<0.01)，全基因组关联分析显示CMTM6能够正性调控部分抑制T细胞过程，还可以负性调控细胞毒性T细胞分化及T细胞杀伤肿瘤细胞作用，提示CMTM6可能通过多种方式参与肿瘤发生发展，但具体机制仍待进一步实验研究。PD-1/PD-L1是肿瘤免疫逃逸的重要途径，CMTM6对PD-L1的保护作用已经实验证实，为其参与肿瘤发生发展过程的重要方式。

2.1 CMTM6对PD-L1蛋白质水平的影响

CMTM6与PD-L1共定位于细胞膜及胞内体上，能够保护PD-L1免受降解，这一现象存在于多种人类肿瘤细胞中，包括黑色素瘤细胞、结直肠癌细胞、肺癌细胞等[4,5]。Mezzadra等[4]在CMTM6基因敲除的A375黑色素瘤细胞中观察到，CMTM6通过抑制PD-L1的泛素化起到保护PD-L1作用，E3泛素连接酶STUB1参与其中。Burr等[5]通过研究CMTM6基因敲除的WM-852 Cas9细胞观察到，CMTM6在胞内循环过程中能够保护同处于胞内体的PD-L1免受溶酶体降解，且溶酶体酸化抑制剂可以恢复CMTM6敲除细胞中的PD-L1水平。而PD-L2水平不受CMTM6影响，提示CMTM6对PD-L1的保护存在特异性[4,5]。在35例非小细胞肺癌和44例口腔鳞状细胞癌中，观察到CMTM6蛋白水平与PD-L1蛋白水平呈正相关(r=0.342，P=0.044；r=0.441，P<0.01)[12,13]。溶酶体途径和泛素-蛋白水解酶途径是蛋白质降解的2种方式，CMTM6在这2种途径中都发挥作用，推测其功能可能与影响蛋白酶水解PD-L1过程有关，其具体机制仍需进一步探索。

此外，细胞实验和动物实验[4,5]验证了该结果。通过将T细胞与肿瘤细胞共培养，观察到只有T细胞表面PD-1及肿瘤细胞表面CMTM6、PD-L1同时存在，肿瘤细胞才能实现抑制T细胞功能的作用。与CMTM6缺失的肿瘤细胞共培养的T细胞功能不被抑制，这与肿瘤细胞PD-L1缺失或应用PD-1阻断剂结果相似。在小鼠荷瘤实验中，移植CMTM6基因沉默黑色素瘤细胞的小鼠生存期明显长于移植CMTM6基因野生型黑色素瘤细胞的小鼠。上述结果表明CMTM6缺失抑制了肿瘤的发生发展，为CMTM6通过保护PD-L1使肿瘤细胞实现免疫逃逸提供证据。

2.2 CMTM6对PD-L1 mRNA水平的影响

CMTM6蛋白对PD-L1 mRNA无影响，其mRNA却与PD-L1 mRNA水平呈正相关。Mezzadra[4]和Burr[5]的研究结果均显示，CMTM6基因敲除只导致细胞表面PD-L1蛋白的减少，而不降低PD-L1 mRNA水平，即CMTM6在蛋白水平调控PD-L1水平。另有研究表明，CMTM6与PD-L1 mRNA水平呈正相关。Koh等[12]分析TCGA数据库中510例肺腺癌患者和484例肺鳞状细胞癌患者mRNA表达数据，结果显示2种肺癌中CMTM6 mRNA水平与PD-L1 mRNA水平均呈正相关(Spearmanρ=0.21，P<0.001；ρ=0.13，P<0.001)。不仅如此，研究者对TCGA及Pan-Cancer Atlas数据库中28种实体瘤的CMTM6 mRNA与PD-L1 mRNA水平进行相关性分析，结果显示其中18种实体瘤的CMTM6和PD-L1 mRNA水平之间存在显著的正相关，包括胃腺癌(ρ=0.277，P<0.001)，结直肠腺癌(ρ=0.2，P<0.001)，肝细胞肝癌(ρ=0.21，P<0.001)，胆管癌(ρ=0.4，P=0.0149)，胰腺癌(ρ=0.316，P<0.001)，肾透明细胞癌(ρ=0.2，P<0.001)，肾乳头状细胞癌(ρ=0.25，P<0.001)，前列腺癌(ρ=0.135，P<0.001)，甲状腺癌(ρ=0.3，P<0.001)，胸腺瘤(ρ=0.314，P<0.001)，乳腺浸润性癌(ρ=0.015，P<0.001)，间皮瘤(ρ=0.346，P<0.001)，子宫内膜癌(ρ=0.105，P=0.016)，脑低级别胶质瘤(ρ=0.413，P<0.001)，多形性胶质母细胞瘤(ρ=0.242，P<0.001)，头颈部鳞状细胞癌(ρ=0.331，P<0.001)，皮肤黑色素瘤(ρ=0.366，P<0.001)，葡萄膜黑色素瘤(ρ=0.328，P<0.001)。

2.3 CMTM6对PD-L1的保护作用可被H1A抗体降解

Tu等[14]观察到一种PD-L1抗体，称为H1A，可以结合于PD-L1的20～32氨基酸片段，抑制CMTM6与PD-L1的相互作用，从而增加溶酶体介导的PD-L1降解，降低细胞PD-L1水平。与目前临床应用的PD-L1拮抗剂不同，H1A对于PD-L1的调控的新途径可能能够成为抗PD-L1治疗的新的潜在靶点。

3 CMTM6与肿瘤患者预后的关系

CMTM6表达水平与多种肿瘤预后相关，综合分析CMTM6与PD-L1表达水平，能够更好地预测肿瘤患者预后。

3.1 非小细胞肺癌

肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因，分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌，后者占所有肺癌的85%左右[15,16]。Koh等[12]分析2016～2018年35例接受PD-1抑制剂治疗的晚期难治性非小细胞肺癌患者治疗反应数据，结果显示CMTM6蛋白水平是对PD-1拮抗剂反应效果的独立预测因子(OR=5.333，P=0.037)。丁雨等[17]根据肿瘤组织与癌旁组织CMTM6蛋白差异将52例手术治疗的肺腺癌分为表达上调组(肿瘤组织CMTM6蛋白水平高于癌旁组织)和表达不变组(肿瘤组织CMTM6蛋白水平与癌旁组织相同)，生存分析显示表达上调组总生存率显著低于表达不变组(P=0.014)，多因素回归分析提示CMTM6表达是影响肺腺癌患者术后生存的独立因素(HR=1.79，95%CI：1.006～3.189，P=0.048)，且在高临床分期组及发生远处转移组中表达上调组患者的比例显著高于表达不变组(χ2=4.269，P=0.033；χ2=3.980，P=0.046)；另外，外周血CMTM6与PD-L1蛋白水平正相关(r=0.623，P<0.01)。上述研究结果支持CMTM6水平对非小细胞肺癌、肺腺癌患者预后及PD-1抑制剂疗效的预测能力。

3.2 肝细胞肝癌

肝细胞肝癌起病隐匿，转移频繁，术后复发率高，在全球癌症相关死亡原因中居第4位[15]。The Human Protein Atlas数据库以及Yafune等[18]的研究结果均显示肝细胞肝癌组织中CMTM6蛋白水平高于非肿瘤组织，且CMTM6与肝细胞增殖性病变标记CK8/18共表达，有成为肝细胞增殖性病变的标记物的可能。然而，Zhu等[19]研究75例肝细胞肝癌，结果显示CMTM6蛋白在肝癌中水平明显低于癌旁组织，CMTM6蛋白阴性表达肝癌患者中位生存时间(55个月，95%CI：43.40～66.60)明显短于蛋白阳性表达者(85个月，95%CI：75.56～94.44)(P<0.05)；此外，CMTM6蛋白水平与肿瘤病理分级、肿瘤转移及AFP水平相关(OR=5.53，P<0.05；OR=5.87，P<0.05；OR=5.41，P<0.05)。就目前研究结果看，CMTM6对肝细胞肝癌的发生发展的作用仍不能给予定论，相关性及机制仍需进一步研究。

单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism，SNP)指单个核苷酸变异导致DNA序列多态性的现象，拥有遗传稳定性。Bei等[20]通过分析来自中国南方人群的315例肝细胞肝癌和315名非癌症对照者的基因型，观察到CMTM6基因SNP影响肝细胞肝癌的易感性：CMTM6基因的rs164207 AA基因型个体比CC基因型个体患肝细胞肝癌的风险显著增加(OR=2.794，95%CI：1.143～6.828，P=0.014)。这一结果为肝细胞肝癌患者的早期发现提供新的研究方向。

3.3 胰腺导管癌

胰腺导管癌恶性程度很高，5年生存率低于5%[15]。Mamessier等[21]整合TCGA、GEO(Gene Expression Omnibus)等数据库的403例原发性胰腺导管腺癌患者的生存数据，结果显示肿瘤组织高CMTM6 mRNA水平与更低的2年总生存率相关(P<0.01)。另外，PD-L1高表达与胰腺导管癌患者更短的无病生存率及总生存率相关[22]。综合分析二者mRNA水平，高CMTM6 mRNA且高PD-L1 mRNA组患者的2年总生存率(27%)明显低于高CMTM6 mRNA且低PD-L1 mRNA组(46%)、低CMTM6 mRNA且高PD-L1 mRNA组(47%)和低CMTM6 mRNA且低PD-L1 mRNA组(51%)(P<0.01)[21]。CMTM6高表达患者预后更差，且PD-L1表达水平增强了CMTM6表达对患者预后预测能力。

3.4 乳腺癌

乳腺癌是发生在乳腺的腺上皮组织的恶性肿瘤，为全球癌症发病率第二的肿瘤[15]。三阴乳腺癌指雌激素受体、孕激素受体及人表皮生长因子受体2均为阴性的乳腺癌，治疗更加困难。Mamessier等[21]分析TCGA、GEO等数据库的509例三阴原发性乳腺癌的生存数据，结果显示肿瘤组织高CMTM6 mRNA水平与更高的5年无转移生存率相关(P<0.01)，高PD-L1 mRNA水平提示较长的无转移生存。综合二者mRNA水平，高CMTM6 mRNA且高PD-L1 mRNA者的5年无转移生存率为70%，明显高于高CMTM6 mRNA且低PD-L1 mRNA组(55%)、低CMTM6 mRNA且高PD-L1 mRNA组(57%)和低CMTM6 mRNA且低PD-L1 mRNA组(40%)(P<0.01)，提示这一分组方式能够为三阴乳腺癌提供更好的预后预测功能。

3.5 胶质瘤

胶质瘤是中枢神经系统常见原发性肿瘤，总生存率较低。胶质瘤能通过多种机制逃避免疫监视，如下调抗原呈递、促进免疫抑制效应细胞扩增等[23]。Guan等[11]分析来自CGGA、TCGA等数据库的1862个胶质瘤样本，观察到增生微血管中有高水平CMTM6 mRNA，该结构在肿瘤发生中发挥重要作用；此外，组织中高CMTM6 mRNA水平提示胶质瘤恶性程度高，如WHO级别越高，CMTM6 mRNA水平越高，各级间差异显著(P<0.001)，且恶性程度更高的胶质母细胞瘤中CMTM6 mRNA水平也显著高于其他类型(P<0.001)。此外，生存分析显示高CMTM6 mRNA水平的胶质瘤患者生存期更短(P<0.05)，多因素回归分析提示CMTM6 mRNA水平与胶质瘤患者预后相关性显著(CCGA数据库310例：HR=1.047，P=0.013；TCGA数据库678例：HR=1.029，P=0.030)。CMTM6高表达与组织病理学恶性相关，且提示胶质瘤患者预后不佳[11,24]。

3.6 肾透明细胞癌

肾透明细胞癌是最常见的肾实质癌，由于PD-1在肾透明细胞癌组织中表达水平高于正常肾组织，针对PD-1/PD-L1的免疫抑制剂成为其治疗的热点之一。Zhao等[25]根据CMTM6表达情况将TCGA数据库525例肾透明细胞癌患者中9%的患者纳入高CMTM6 mRNA组，91%纳入低CMTM6 mRNA组，并分别比较2组内PD-L1表达水平与患者生存情况。结果显示，在高CMTM6 mRNA组中，高PD-L1 mRNA水平患者的总生存率比低PD-L1 mRNA更低(HR=0.758，95%CI：0.665～0.865，P<0.01)；与之相反，在低CMTM6 mRNA组中，高PD-L1 mRNA患者的总生存率比低PD-L1 mRNA更高(HR=1.559，95%CI：1.028～2.362，P=0.037)。CMTM6高表达使PD-L1成为肿瘤预后的不利因素，而当CMTM6表达不足时，PD-L1的高表达则提示预后好。研究虽未明确纳入患者的治疗方式，但这一结果提示CMTM6可能能够作为临床进行针对PD-1/PD-L1通路免疫抑制剂治疗前的一个评估指标。当然，这需要更多的临床与基础实验进一步研究。

值得注意的是，对于胰腺导管癌、乳腺癌和肾透明细胞癌的研究都是通过测量mRNA水平来衡量CMTM6与PD-L1的表达水平，前述研究结果也提示二者mRNA水平呈正相关，二者基因表达调控相关性及机制仍值得研究。

4 总结与展望

CMTM6通过保护PD-L1参与肿瘤免疫逃逸。值得注意的是，与CMTM6有55%同源性的CMTM4也被证实能够保护PD-L1，而CMTM家族其他成员则没有这一能力，二者结构与功能的相似之处值得进一步研究[4]。CMTM6表达能够预测部分肿瘤预后及对PD-1抑制剂的反应性。由于肿瘤治疗对患者身体及经济负担很大，其疗效预测对于医生及患者都十分重要，因此，针对CMTM6表达与肿瘤预后的关系亟待研究。PD-1/PD-L1途径靶向治疗是肿瘤的重要疗法，PD-L1保护因子CMTM6也有望成为肿瘤靶向治疗靶点，H1A抗体可能为新的研究方向。总之，目前的研究显示CMTM6通过保护PD-L1参与肿瘤免疫逃逸，但这只是新的开始，CMTM6仍有许多未知之处，期待未来更多相关研究结果。