免疫趋化因子CCL22、CCL24和Rac家族基因在部分肿瘤中的研究现状

盖志刚，朱海宏

(1.青海大学研究生院，青海 西宁 810000；2.青海省人民医院普外科，青海 西宁 810000)

1 CCL24概述

趋化因子(chemokines)是一类由细胞分泌的小细胞因子或信号蛋白。由于它们具有诱导附近反应细胞定向趋化的能力，因而命名为趋化细胞因子。趋化因子蛋白的共同结构特征包括，分子量小(约8-10 kDa)，有四个位置保守的半胱氨酸残基以保证其三级结构[1,2]。所有这些蛋白都通过与G蛋白连接的跨膜受体(称为趋化因子受体)相互作用来发挥其生物学效应。趋化因子在许多肿瘤相关的生长、转移和血管生成过程中发挥重要作用[3]，在包括纤维化在内的其他细胞生物学过程中也发挥着重要功能[16]。趋化因子在肿瘤中的一个重要功能是支持血管生成和淋巴管生成的过程[4,6]，另一个重要作用是将细胞招募到癌症生态位，尤其是癌症相关成纤维细胞（CAF）[7]、嗜酸性粒细胞[8]、调节性T细胞（Treg）[9,10]、T辅助细胞17型（Th17）[11,12]、肿瘤相关中性粒细胞（TAN）[13]和骨髓源性抑制细胞（MDSC）[14]，它们与疾病严重程度的相关性使它们成为理想的药物靶标和可能的生物标志物。CCL24是嗜酸性粒细胞向各种病变组织迁移的关键因子之一，CCR3是其受体[15]。

1.1 CCL24在肿瘤中的研究

1.1.1 CCL24在肝细胞癌中的研究

肝细胞癌（HCC）是全球第二大癌症相关死亡原因，近年来其各种发病机制呈上升趋势，随着分子生物学的发展，一些分子标记物已被批准用于临床应用。为了进一步了解HCC与CCL24之间的预后关系，Jin L, Liu WR[17]等人采用HCC组织芯片(TMA)来评估CCL24与预后的关系，并进行细胞实验探究其对HCC细胞生物学行为的影响。他们利用Rho GTPase家族、Th2细胞因子、人脐静脉内皮细胞来揭示它们的转运。最终验证得出CCL24在癌组织中的表达高于癌旁正常组织，在HCC中可促进细胞增殖、迁移和侵袭，可加速肺转移，促进人脐静脉内皮细胞HUVECs管的形成，CCL24通过RhoB-VEGFR2通路参与了HCC的恶性生物学行为，并与较差的预后呈负相关。由此可知，CCL24在HCC的转移、侵袭过程中发挥着极其重要的作用。

1.1.2 CCL24在结直肠癌中的研究

在正常状态下，人胃肠道中CCL24的表达高于其他组织，在炎症、过敏反应和蠕虫感染期间表达增加，其中嗜酸性粒细胞起到效应细胞的作用[18,19]。肿瘤组织中CCL24浓度升高，结直肠肿瘤间质细胞中CCL24浓度也升高[20]。一些关于白血病和CCL24的研究表明，特定种类的趋化因子可能会影响结直肠癌中特定类型嗜酸性粒细胞的迁移[21]。Hyuck Cho · Sung-Jig Lim等人[22]通过研究发现大肠肿瘤腺细胞中嗜酸性粒细胞数量与CCL11和CCL24趋化因子的免疫组织化学染色之间存在显著相关性。CCL11和CCL24在肿瘤腺细胞中的表达较低，而在肿瘤基质细胞中的表达较高。趋化因子的这种差异表达可能有助于解释尽管CCL11浓度明显增加，但在结直肠癌中观察到的嗜酸性粒细胞减少，并可能为结直肠癌的免疫逃避机制提供见解。

1.1.3 CCL24在食管腺癌中的研究

张向新等人[23]通过基于来自多个公共数据库的数据分析了食管腺癌（EAC）患者中的差异免疫相关基因（DEIRGs），并构建了一个与临床预后相关的预测特征，以评估这些DEIRGs是否可能成为EAC的潜在免疫治疗靶点。他们构建了12个免疫相关基因（ADRM1、CXCL1、SEMG1、CCL26、CCL24、AREG、IL23A、UCN2、FGFR4、IL17RB、TNFRSF11A和TNFRSF21）的预测特征，最后发现包括CCL24在内的12个免疫相关基因是可作为食管腺癌（EAC）后的潜在生物标志物，这可能有助于个体化免疫治疗方案的发展。

1.1.4 CCL24在乳腺癌中的研究

一项研究通过构建高表达CCL24的EO771肿瘤细胞系 EO771-CCL24，来了解乳腺癌细胞的生物学特性变化，他们发现在相同条件下培养 EO771-CCL24 和 EO771-PCDH 细胞，分别在细胞培养24h、48h和72h后加入CCK8溶液，孵育4h后检测细胞增殖情况。实验结果显示，与对照组细胞相比，EO771-CCL24细胞在 24h、48h生长速度有所增加。培养 EO771-CCL24和EO771-PCDH细胞至对数生长期，收集细胞进行 AnnexinV与PI双染，通过多色流式细胞仪分析细胞凋亡情况。结果显示过表达CCL24的肿瘤细胞出现凋亡现象有所减少，这证明高表达CCL24可以抑制EO771细胞凋亡。由此可知过表达的CCL24可以促进乳腺癌肿瘤细胞增殖和抑制其凋亡，为乳腺癌在免疫方面的诊治提供了一定的理论基础[63]。

2 CCL22概述

CCL22是CC类趋化因子家族中既参与T淋巴细胞募集到炎症部位，又参与了单核/巨噬细胞募集到炎症部位的关键趋化因子。CCL22除了在先天免疫细胞活化和 Th2中有肿胀效应外，在肿瘤发生发展中也有重要作用[24]。

2.1 CCL22在肿瘤性疾病中的研究

2.2.1 CCL22在肺癌中的研究

免疫逃逸是非小细胞肺癌发生、发展和复发的重要原因之一[64]。肿瘤细胞通过改变其表面抗原和组织微环境来逃避机体免疫系统的识别和攻击。有研究发现，几个具有炎症标志物的表达水平，如趋化因子和促炎因子，与非小细胞肺腺癌（NSCLC）的潜在的不良风险有关[25]。梁翰林等人[26]通过在细胞水平上抑制CCL22的表达来验证LncRNA HOTAIR对NSCLC进展作用机制，从而证实了LncRNA HOTAIR和CCL22在NSCLC患者癌组织和癌旁正常组织中的差异表达，并且LncRNA HOTAIR和CCL22 mRNA表达之间存在强烈的负相关。他们还通过细胞实验表明，LncRNA HOTAIR可能通过抑制CCL22的表达促进NSCLC细胞的增殖、迁移和侵袭。该研究为LncRNA与CCL22之间相互作用关系在肺肿瘤疾病中的研究提供了一定的分子生物学基础。

2.2.2 CCL22在舌鳞状细胞癌中的研究

舌鳞状细胞癌（SCC）是一种常见的口腔恶性肿瘤，Kimura 等人[27]在舌鳞状细胞癌的研究中发现CCL22的表达量与癌症的分级、患者总体存活率、CD8 阳性细胞数量和肿瘤恶性指数显著相关，表明CCL22在肿瘤微环境中的表达通过影响M1和M2样巨噬细胞的平衡导致舌鳞状细胞癌患者的预后恶化。miRNA在各种肿瘤中的功能已得到国内外的普遍认可，为了进一步揭示miRNA与CCL22在舌鳞状细胞癌中的作用关系，汤丹萍等人[28]通过裸鼠成瘤实验等方法验证发现，miR-491-3p在舌鳞状细胞癌中的功能机制与CCL22关系密切，miR-491-3p可抑制舌鳞状细胞癌细胞的增殖和舌鳞状细胞肿瘤的生长，促进凋亡，这与miR-491-3p靶向CCL22相关，为舌鳞状细胞癌的靶向治疗提供实验依据。

2.2.3 CCL22在肝癌中的研究

为了了解趋化因子CCL22与治疗肝肿瘤药物之间的关系，GaoY等人[29]通过动物实验等实验方法发现索拉非尼在免疫能力强的C57BL/6小鼠中选择性抵抗，但在裸鼠中没有，趋化因子CCL22和CCL17被索拉非尼上调，在HBV相关原发性肝癌HCC中显著升高，他们发现索拉非尼通过TNF-α-RIP1-NF-κB信号通路加速CCL22的表达。用拮抗剂C-021和索拉非尼联合治疗阻断CCL22信号传导可以抑制肿瘤生长并增强抗肿瘤反应，而在添加C-021后，在裸鼠中未观察到肿瘤负荷的显着差异。这些发现有力地表明，CCL22信号通路对治疗HBV相关HCC的索拉非尼耐药性有很大影响，这表明免疫化学疗法是一种潜在的治疗策略，可以补充针对HBV相关HCC的一线药物。有研究通过小鼠实验发现[62]，MicroRNA-15a/16-1通过抑制激活 CCL22 转录的核因子-κB 来防止库夫细胞（KCs）过度产生CCL22。通过减少CCL22与调节性T细胞（Treg）上4型CC趋化因子受体的结合，microRNA-15a/16-1破坏了Treg的趋化性，由此得出，MicroRNA-15a/16-1通过破坏CCL22介导的KCs和Tregs之间的通讯来减弱免疫抑制。

2.2.4 CCL22在胃癌中的研究

姜志鹏等人[32]通过RT-qPCR实验、细胞培养、细胞转染、流式细胞术等实验方法确定了胃癌（GC）中CCL22的升高，miR-23a-3p可以通过下调CCL22和阻断PI3K/Akt通路来抑制GC的进展。研究中发现敲除CCL22明显抑制GC中的E-钙粘蛋白（EMT）能力，并且发现miR-23a-3p通过靶向CCL22抑制GC细胞的存活和转移，被认为可以阻断GC中的EMT，并使PI3K/Akt通路失活。有研究已经发现，CCL22可以诱导PI3K/Akt的磷酸化[33,34]。

3 Rac概述

Rac蛋白(Ras相关的C3肉毒杆菌毒素底物)是Ras同源性(Rho)小GTPases的一个亚家族，由RAC1, RAC2, RAC3和RhoG组成[35]。它们被鸟嘌呤核苷酸交换因子激活，将GDP交换为GTP[36]。研究表明Rho小GTPases具有多种功能，包括调节肌动蛋白细胞骨架重排、调节细胞生长和维持干细胞发育[37-39，57]。此外，许多报道已经证实了该家族在肿瘤进展中的作用[40-42]。RAC1是一种小GTP酶，调节细胞增殖、运动、应激反应或活性氧（ROS）的产生[47]。RAC1广泛表达，RAC2表达主要局限于造血细胞；RAC3尽管表达量高于RAC2，但在大脑中最为丰富[48,49]。RAC2是一种GTPase，分子量为21 kDa，含有NADPH氧化酶的催化亚基。它主要在造血细胞中表达，如淋巴结、骨髓和脾脏。大量研究报道了RAC2在细胞骨架重塑[44]、宿主防御反应[45]和癌基因表达中起重要作用[46,56]。Lai[35]等人在一项针对胶质母细胞瘤的研究中发现，不仅是RAC1，而且RAC2和RAC3在胶质母细胞瘤的肿瘤发生中也是必不可少的。

3.1 Rac在肿瘤性疾病中的研究

3.1.1 Rac在肺肿瘤中的研究

Kogler M等人[50]通过体内和体外实验研究数据表明，HACE1基因缺陷小鼠的肺肿瘤发生与Rac1活性升高有关，实验虽然没有观察到Rac2对肺肿瘤发生的任何显著影响，但是他们发现在Rac1和HACE1都被切除的情况下，Rac2促进了肺肿瘤的发生。结合所有实验数据表明，Rac2通常仅在驱动肺细胞转化和肿瘤发生中起到边缘作用。在更多的同源物Rac1被切除的情况下，Rac2可以驱动肺肿瘤的发展。然而，这种代偿只有在HACE1也不存在的情况下才会发生，这表明HACE1也可以有效地抑制Rac2潜在的致癌功能。Pei等[43]证实Rac2和转录因子jun-B在非小细胞肺癌（NSCLC）的肿瘤发生中起癌基因作用。Yang J等人[51]从肺癌组织的RNA测序(RNA-seq)数据中预测并验证了LCAT1。LCAT1-miR-4715-5p-Rac1轴通过双荧光素酶报告基因分析和RNA免疫沉淀(RIP)测定进行评估。使用RNA-seq鉴定了由LCAT1敲低改变的信号通路。在体内和体外使用功能丧失和功能获得测定法研究了LCAT1的机制。他们发现LCAT1是一种在肺癌组织中显着上调且与预后不良相关的癌基因。LCAT1敲低在体外引起肺癌细胞的生长停滞和细胞侵袭，并抑制小鼠异种移植物的肿瘤发生和转移。从机制上讲，LCAT1作为miR-4715-5p的竞争性内源性RNA发挥作用，从而导致其内源性靶标Rac家族小GTPase1(Rac1)的活性上调。此外，他们还发现Rac1的小分子抑制剂EHop-016作为佐剂可以改善紫杉醇单药对肺癌细胞的体外治疗。

3.1.2 Rac在胃肠道肿瘤中的研究

为了探讨Rac亚家族成员在胃肠道癌发生发展中的意义，Pan YL等[52]采用半定量RT-PCR方法检测12种胃肠道癌细胞系中Rac1、Rac2和Rac3的mRNA表达。采用pull-down法检测Rac1蛋白在5种胃癌细胞株中的活性。结果发现正常胃黏膜和肠上皮细胞系相比，大多数胃肠道癌细胞系中Rac1和Rac3基因水平的表达上调。Rac1蛋白在胃癌细胞系中的活性显着增加，提示胃肠道癌细胞系中Rac1、Rac3表达增加及胃癌细胞系中Rac1蛋白的异常活化可能与胃肠道癌的发生有关。

3.1.3 Rac在结直肠癌中的研究

一些研究报道，miR-142-3p的过度表达导致多种癌症类型中Rac1的下调，并且Rac1是miR-142-3p[54,55]的靶点。miR-142-3p通过结合其3'-UTR（56-57）来下调Rac1。据报道，消除Rac1 GTPase活性可以破坏结肠癌细胞的EMT，并显著抑制结肠癌细胞的生长、侵袭和转移[58]。为了揭示人类结肠癌组织中miRNA1423p与Rac之间关联对抑制结肠癌细胞增殖的分子机制，有研究人员[59]进行双荧光素酶报告基因分析，用miR-142-3p模拟物转染结肠癌细胞，发现抑制Rac1的表达可以减少癌细胞的增殖、侵袭和迁移，这些效应可能与ERK1/2信号传导的抑制有关

3.1.4 Rac在肝癌中的研究

Rac在肝癌中也有研究，为了了解肝癌中Rac与miRNA的相互联系，王春玲等人[60]通过细胞转染、Western blot、动物实验等实验方法证实了miR-509能通过靶向抑制Rac1的表达，从而抑制肝癌细胞侵袭和迁移,并促进肝癌模型小鼠存活。

3.1.5 Rac在前列腺癌中的研究

有研究发现[61]，Rac蛋白表达增加是前列腺癌发生的早期事件，其主要原因可能是Rac3亚型的上调，通过PCR验证基因表达水平时发现所有前列腺癌中Rac3/Rac1表达水平比正常前列腺组织的表达水平平均增加了三倍。此外，相对于相应的良性前列腺上皮细胞，Rac在前列腺癌中的过度表达是疾病复发的独立预测因子，上述实验结果为进一步优化个体患者的术后治疗计划提供了一定的思路。

4 展望

趋化因子最初只在炎症趋化方面研究，但随着分子生物学及基因学的发展，目前在很多疾病以及肿瘤的发生、发展及转移等方面有了更加深入的研究，为趋化因子的功能研究拓展了思路。Rac蛋白家族也是目前在多种疾病中的研究热点，Rac1、Rac2、Rac3在肿瘤方面的研究为揭示肿瘤的转移，提供免疫等方面的治疗提供了较多的科学依据。但是目前趋化因子以及Rac蛋白家族在寄生虫的发病、病灶转移等方面却研究较少，对趋化因子CCL24、CCL22以及Rac蛋白家族在肿瘤疾病中的综述以期能为后期在寄生虫中的研究提供一定的帮助。