CD73在惡性腫瘤中作用機制的研究進展

任振虎 袁勇翔 季彤 張陳平

CD73，即胞外5'- 核苷酸酶，是通過糖基磷脂酰肌醇(glycosylphosphatidylinositol, GPI)錨定在細胞膜上的一種相對分子質量為70 000的多功能跨膜糖蛋白[1-2]。該蛋白由NT5E基因編碼，在腺苷的轉化通路上起著至關重要的作用。CD73既有細胞外水解酶的活性又有非水解酶的功能[3]。作為水解酶，CD73可將細胞外的AMP水解成腺苷，腺苷再通過和4 種不同親和力的腺苷受體結合，參與多條不同信號轉導通路，起到抑制血小板的聚集、抗炎癥反應及免疫抑制等。另外，CD73還是細胞和層黏蛋白、纖黏蛋白等細胞外基質成分間的黏附分子信號通路，可以調節癌細胞的浸潤和轉移特性[4]。其實， CD73的酶功能和非酶功能并不是完全彼此獨立的，二者都與腫瘤的發生發展過程密切相關。近年來，CD73在腫瘤發生發展過程中起到的作用越來越受到重視。CD73在黑色素瘤、乳腺癌、惡性膠質瘤、膀胱癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤細胞中的表達及活性顯著升高[5-6]。

最新研究發現，CD73在多種癌癥細胞系和患者腫瘤呈過表達現象[7-10]。同時CD73的表達情況和癌癥患者的臨床病理特征、預后相關。越來越多的相關研究證實CD73是惡性腫瘤發展的一種關鍵因子[11]。以CD73為靶點的靶向治療惡性腫瘤的動物實驗已經取得了可喜的進展，并使得抗CD73靶向治療可能成為一種頗具前景的腫瘤治療方法[12-13]。本文主要目的是：總結CD73在各種惡性腫瘤中的表達情況及其對患者預后的影響；CD73與腫瘤生長、腫瘤轉移等的關系；CD73在腫瘤微環境中免疫抑制作用；抗CD73治療腫瘤的回顧與展望。

1 CD73在腫瘤細胞中的表達

CD73在多種癌癥中表達顯著升高，包括黑色素瘤、乳腺癌、惡性膠質瘤、膀胱癌、前列腺癌、結直腸癌、卵巢癌及胃癌等[5-10]。很多機制可以解釋CD73在腫瘤中過表達的可能原因。乳腺癌的相關研究提示雌激素受體的缺失可能是CD73過度表達的誘因[14]。CD73在雌激素受體陰性的乳腺癌中呈高表達，因此CD73可能成為治療雌激素受體陰性或“三陰”等高度惡性乳腺癌新的治療靶點。

另一個促進腫瘤細胞表達CD73的原因是腫瘤微環境中的缺氧狀態。CD73的基因啟動子至少有一個與缺氧誘導因子1α(hypoxia- inducible factor 1α, HIF- 1α)，因此缺氧狀態能促使CD73的表達也就不難解釋了。大量研究證實，利用反義寡核苷酸技術抑制HIF- 1α后，可以明顯地降低缺氧所誘導的CD73的高表達[15]。最新研究顯示，缺氧同時還促使CD39及 A2AR、A2BR等腺苷受體的過度表達[16]。

Wnt路徑是調節CD73表達的另一個通路。Wnt信號通路能促使CD73過表達的原因可能是T細胞因子(T cell factor, TCF)/淋巴增強因子(lymphoid enhancer factor, LEF)在CD73的啟動子上有一個共同的結合位點[17]。但是當抑癌基因APC表達缺失或β- 連鎖蛋白(β- catenin)基因突變時，Wnt信號通路呈下調狀態[18]。

CD73同時受表觀遺傳的調控。相關研究報道在黑色素瘤細胞系中，轉錄因子的甲基化可明顯下調CD73的表達[19]。特別是在轉移能力強、惡性程度高的黑色素瘤患者中更可能出現CD73甲基化的缺失[20]。雖然上述結論仍需要更多的相關研究及大樣本量的臨床研究來進一步證實，不過這個發現已經足以證明CD73很可能成為黑色素瘤的治療靶點。此外，免疫逃逸也可能是導致CD73過表達的原因。CD73陽性的腫瘤細胞通過產生大量的腺苷來抑制免疫，從而使腫瘤細胞逃離免疫細胞的攻擊。

2 CD73與腫瘤生長

體外實驗證實CD73的過表達能夠促進腫瘤生長。應用短發夾RNA(short hairpin RNA，shRNA)干擾CD73的表達，可以誘導腫瘤細胞周期阻滯和細胞凋亡，進而抑制腫瘤細胞增殖[21]。用CD73特異性抑制劑α,β- 亞甲基-二磷酸腺苷(alpha, beta- methylene adenosine- 5'- diphosphate, APCP)處理腫瘤細胞后，腫瘤細胞的增殖受到了明顯的抑制，而且抑制效果有APCP劑量依賴性[21-22]。此外，Bavaresco等[23]發現，用APCP處理神經膠質瘤細胞后腫瘤細胞的增殖活性降低30%，然而用腺苷處理過的腫瘤細胞的增殖活性升高了35%。上述研究證明CD73可以顯著地促進腫瘤細胞生長，而且這種促進功能可能跟它的酶活性相關。

還有一些相關研究觀察到：腺苷同樣可以誘導細胞凋亡，抑制腫瘤細胞的生長。Wang等[24]發現，細胞外腺苷可以誘導胃癌細胞凋亡，同時用核苷轉運阻滯劑——雙嘧達莫可以抑制腺苷誘導細胞凋亡的能力。最近的相關研究顯示腺苷是通過上調Bax和活化caspase- 3這兩個重要的凋亡調控分子，從而誘導卵巢癌腫瘤細胞發生凋亡[25]。這些研究結果提示腺苷誘導細胞凋亡，是通過細胞過來攝取相關并進一步活化胞內凋亡信號來完成的。也就是說，CD73促進腫瘤細胞增殖的作用可能不是通過腺苷相關途徑，而是通過其他信號通路完成，如與細胞生長密切相關的EGFR等通路。Zhi等[26]最近發現了CD73有調節人乳腺癌細胞的EGFR表達及其磷酸化的作用，證實了CD73通過調控EGFR的表達來促進腫瘤細胞增殖假設的可能。

體內實驗同樣證實CD73的過表達可以促進腫瘤細胞的增殖。Zhi等[4，21]的相關研究顯示過表達CD73的乳腺癌細胞在裸鼠皮下的成瘤速度要比對照組快得多。用小干擾RNA干擾CD73的表達后，腫瘤的生長速度會再次減緩。不僅是腫瘤細胞表達的CD73影響腫瘤細胞增殖，而且宿主本身CD73的表達情況同樣對腫瘤生長具有重要的影響。小鼠CD73缺乏抑制前列腺癌細胞在小鼠模型的成瘤速度[27]。Yegutkin等[28]的研究得出了類似的研究結果：黑色素瘤原發灶在CD73表達缺失的小鼠模型中顯著地衰減。上述研究提示，無論是宿主還是腫瘤細胞的CD73表達情況都能影響腫瘤在體內的生長。因此以CD73為治療靶點的理想藥物應該同時針對宿主和腫瘤的CD73。

3 CD73與腫瘤的轉移

腫瘤的轉移是一個多步驟的復雜過程，是導致患者預后不良的主要因素之一[29-30]。因此，探討和研究腫瘤轉移相關因子對今后的腫瘤相關研究及腫瘤治療藥物的開發都是至關重要的。目前很多動物模型及臨床患者的相關研究均表明，CD73具有明顯地促進腫瘤轉移的作用。2 個獨立的研究[31-32]得到相同的結論：CD73與乳腺癌的淋巴結轉移密切相關；2 個研究中都是分別在細胞體外實驗和小鼠模型的體內實驗上，證實了CD73過表達增強了腫瘤的轉移能力；同時還在臨床回顧研究中進一步證實CD73與患者淋巴結轉移及腫瘤復發相關。Wang等[19]報道CD73在轉移惡性程度高的乳腺癌中的高表達可能與其基因啟動子CpG島甲基化的丟失有關。

有研究表明CD73的表達與EGFR的表達明顯相關，CD73高表達的細胞中EGFR的mRNA及蛋白質表達均顯著升高[33]。有趣的是，在CD73高表達的癌細胞中，用siRNA抑制EGFR的表達后，腫瘤細胞的轉移及浸潤能力都顯著降低[33]。有研究報道用siRNA抑制CD73的表達后，EGFR的表達出現顯著下調[26]。上述研究結果顯示，CD73促進腫瘤細胞轉移及浸潤的功能很可能是通過調控EGFR來實現的。

CD73被發現是膽囊癌細胞發生上皮間充質轉化(epithelial- esenchymal transition, EMT)中一個關鍵調控因子[34]。表明CD73可能是通過誘導癌細胞發生EMT，進而促進腫瘤細胞發生轉移和浸潤的。然而有趣的是，Sadej等[35]研究結果顯示CD73的酶活性主要體現在促進腫瘤細胞侵犯特性中，然而它的非酶活性則是通過活化粘著斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)來增加腫瘤細胞在ECM上的遷移特性。即CD73的雙重活性分別地調控這腫瘤的轉移和浸潤。

近期的研究表明，在CD73表達缺失小鼠模型的尾靜脈內注射黑色素瘤細胞后，腫瘤細胞的肺部轉移出現了抑制現象[36]。Yegutkin等[28]研究得出了相似的結論：黑色素瘤細胞在CD73缺失的小鼠模型中的轉移受到了明顯的抑制。同時一些回顧性的臨床研究表明CD73的高表達與胃癌、前列腺癌、惡性黑色素瘤等的轉移明顯相關[8，34，37]。上述研究表明，無論是宿主還是腫瘤細胞的CD73表達都能促進腫瘤轉移。

4 CD73與免疫抑制

免疫逃逸是惡性腫瘤的重要特征。在腫瘤的生長、浸潤和轉移過程中，腫瘤細胞通過各種途徑逃避免疫檢測[38]。腺苷信號通路就是其中之一[39]。CD73的酶活性就是將一磷酸腺苷水解為腺苷，因此它肯定是免疫逃逸環節中的關鍵因子[40]。CD73水解的大量腺苷與A1R、A2AR、A2BR和A3R等4個G蛋白偶聯受體結合后，腺苷便能通過多種通路在免疫系統中發揮作用[41]。

NK細胞、巨噬細胞及樹突狀細胞(dendritic cell, DC)都是免疫作用的重要參與者。高濃度腺苷通過與上述免疫細胞上的G蛋白偶聯受體結合發揮免疫抑制作用。高濃度腺苷與NK細胞表面的A2AR受體結合，使NK細胞產生腫瘤壞死因子α和干擾素γ的能力降低，并抑制NK細胞的溶解作用。從而減低NK細胞的抗腫瘤活性[42]。高濃度腺苷與巨噬細胞表面A2AR受體結合后，巨噬細胞會釋放大量的免疫抑制因子IL- 4和IL- 10等[40]。DC細胞表面的A2BR受體與高濃度腺苷結合后，DC細胞將分化成腺苷分化DC細胞。腺苷分化DC細胞通過釋放大量的免疫抑制因子，如IL- 8、IL- 10、COX2等，從而抑制免疫系統的抗腫瘤作用[43]。不僅如此，高濃度腺苷還可以同DC細胞表面的A2AR受體結合，抑制DC細胞分泌具有抗腫瘤作用的細胞因子IL- 12。

上述研究證明，CD73水解的腺苷通過多種信號通路抑制抗腫瘤的免疫反應和免疫應答。因此，CD73及腺苷通路將是未來癌癥免疫治療的新靶點。

5 CD73與患者的預后

盡管目前對CD73在各種類型腫瘤中相關功能的研究已經有很多，但是有關CD73表達水平與腫瘤患者預后的報道卻相對有限。在近年的相關研究中，Wu等[44]報道342例結直腸癌患者腫瘤組織中CD73表達水平與患者預后的關系，采用免疫組化的方法檢測腫瘤組織中的表達強度，并與患者預后情況進行統計分析，結果顯示CD73的高表達與患者的不良預后呈顯著相關。Leth- Larsen等[31]對30例乳腺癌患者進行了回顧性研究，報道稱CD73的表達水平與腫瘤的復發明顯相關，CD73表達水平的升高顯著地增加了腫瘤發生淋巴結轉移的可能。然而，也有相關研究報道乳腺癌腫瘤細胞的CD73高表達提示患者的良好預后[45]。由此可見，CD73與腫瘤患者預后關系的觀點仍存在爭論。需要更多地大樣本量的臨床研究進一步證實二者之間的關系。

另外，最近有相關研究報道了CD73在慢性淋巴細胞白血病 (chronic lymphoblastic leukemia, CLL) 中的臨床意義[46]。該研究檢測了299 例患者血液樣本中的CD39和CD73的表達情況，發現所有CLL樣本中均表達CD39，然而只有近1/3的樣本中表達CD73。CD73在CD38+、ZAP-70+或 Ki-67+的腫瘤細胞中表達水平最高，提示CD73與疾病的快速進展及患者的不良預后密切相關。

6 抗CD73腫瘤治療

CD73在多種惡性腫瘤細胞的增殖、浸潤和轉移等生物學行為方面起著至關重要的作用。此外，CD73還是腫瘤微環境中關鍵的免疫抑制因子。因此，研究并開發用于惡性腫瘤治療的抗CD73藥物的想法應運而生。就此而言，用于小鼠腫瘤模型的抗CD73的小分子抑制劑或單克隆抗體，已經被證實能夠有效地抑制腫瘤的生長和轉移。Hausler等[47]的研究報道抗CD73的單克隆抗體可以增強多克隆NK細胞對人卵巢癌細胞的溶解活性，同時CD4+T細胞的增殖活性也隨之升高。也就是說抗CD73治療增加了抗卵巢癌細胞的免疫細胞毒性反應?？笴D73單抗治療能顯著降低免疫健全的小鼠模型中的腫瘤生長速度，但在免疫缺陷的小鼠模型中，單抗治療對腫瘤生長速度無影響。提示抗CD73單抗需要適當的免疫力才能起到抗腫瘤作用[48]。上述研究結果說明，抗CD73治療是通過增強體內抗腫瘤免疫應答來實現的。

癌癥的免疫治療是近年的熱點研究。如抗PD1(block programmed death- 1)單抗和抗CTLA- 4(cytotoxic T lymphocyte antigen)單抗等藥物已經表現出來令人振奮的治療效果[49]。在小鼠模型中，抗CD73單抗顯著地增強了抗PD1單抗和抗CTLA- 4單抗的抗癌活性[50]。Lannone等[51]還報道，在黑色素瘤的小鼠模型中，APCP聯合抗CTLA- 4單抗的治療效果明顯優于兩者的單獨治療效果。

雖然目前抗CD73治療還沒有用于癌癥患者的臨床治療。但是其在動物模型上的治療效果已經充分地展示了該方法的治療效果，并提示抗CD73治療很可能成為未來癌癥治療的主要方法之一。不過人類體內的免疫系統極其復雜，除了CD73以外，腫瘤還可通過其他機制或信號通路出現免疫抑制或免疫逃逸。鑒于此，聯合多個靶點的抗腫瘤藥物可能是未來腫瘤治療的治療策略。

7 總結

綜上所述，CD73與惡性腫瘤發生、發展的各個過程都有密切關系。CD73的過表達與患者預后密切相關，因此CD73有可能成為預測惡性腫瘤患者預后的生物標記物。CD73與腫瘤細胞的增殖、浸潤、轉移及免疫逃逸密切相關，因此CD73有望成為今后多種惡性腫瘤藥物治療的重要靶點。在小鼠模型上已經證實，CD73的抑制劑或單抗的抗腫瘤作用。與此同時，抗CD73治療與抗其他靶點單抗的聯合抗腫瘤效果更加令人鼓舞。盡管將抗CD73治療用于治療臨床腫瘤患者還有很長的路要探索，但是目前的研究結果已經提示抗CD73治療有望在不久的將來用于癌癥患者的臨床治療。值得注意的是，CD73在生物體內的功能極其復雜。盡管目前抗CD73治療在小鼠模型并未出現嚴重的不良反應，但是在將該治療用于臨床前，還必須對其可能會出現的不良反應進行嚴格論證。