癌睪丸抗原在乳腺癌中的研究進展

徐碧荷，薛 昀，陳曉芹，肖蓉心，李 彬，隋錫朝，丁玲昱，焦運燊，陰凱麟，李歡歡，高子蕊，陳 曦，郭麗凱，王倩倩，馮金秋，王月丹，初 明

（1北京大學醫學部基礎醫學院，2衛生部醫學免疫學重點實驗室，北京 100191；3重慶涪陵中心醫院，重慶408000；4首都醫科大學燕京醫學院，北京101300；5北京大學人民醫院，北京100044）

·專家述評·

癌睪丸抗原在乳腺癌中的研究進展

徐碧荷1，2，薛 昀2，陳曉芹3，肖蓉心4，李 彬2，隋錫朝4，丁玲昱1，2，焦運燊1，2，陰凱麟1，2，李歡歡1，2，高子蕊1，2，陳 曦1，2，郭麗凱1，2，王倩倩1，2，馮金秋1，2，王月丹1，2，初 明1，2

（1北京大學醫學部基礎醫學院，2衛生部醫學免疫學重點實驗室，北京 100191；3重慶涪陵中心醫院，重慶408000；4首都醫科大學燕京醫學院，北京101300；5北京大學人民醫院，北京100044）

癌睪丸抗原（CTA）是一類特異性較高的腫瘤抗原，只在多種惡性腫瘤和睪丸表達．CTA能作為靶點，誘導吞噬性T細胞介導的CTL免疫反應，而正常含有CTA的睪丸細胞中因缺少MHCⅠ類分子而避免免疫系統的攻擊．乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，并在引起死亡的疾病中位居前列．乳腺癌中存在的CTA對乳腺癌治療方法的發展有著重大的意義．本文圍繞乳腺癌中CTA的表達，CTA的功能以及對于乳腺癌治療的價值作此綜述．

癌睪丸抗原；乳腺癌；靶點；凋亡；免疫應答

0 引言

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，是乳腺終末導管和小葉上皮的惡性腫瘤．在外科手術、化療、放療、免疫療法等多種方法治療下，仍有易復發、預后差的現象．癌睪丸抗原（cancer tyestis antigen，CTA）是只在多種惡性腫瘤和睪丸表達的一類特異性較高的腫瘤抗原，能作為靶點誘導吞噬性T細胞介導的CTL免疫反應，而正常含有CTA的睪丸細胞中因缺少MHCⅠ類分子而避免免疫系統的攻擊［1］．這一發現提示CTA可能成為乳腺癌治療的新靶點．

1 CTA的分類與表達

1．1 CTA的發現和分類自從van der等［2］用腫瘤抗原特異性T細胞和DNA克隆的方法從一名黑色素瘤患者體內克隆出第一個CTA——MAGE1（黑色素瘤抗原1，melanoma antigen 1），CTA就進入了人們的研究領域中．至今人們已經發現約44種CTA家族，大體分為兩類：一類由X染色體編碼，稱作CT?X抗原，另一類分布于非X染色體上［3］．CT?X抗原一般在分化早期的生殖細胞中表達，如精原細胞．而且這些基因位于染色體的相鄰區域，比較容易形成基因家族．在睪丸中，非X染色體的CT抗原表達，在分化后期的生殖細胞如精母細胞中占優勢［5］．現在主要研究的是CT?X抗原．

1．2 CTA在乳腺中的表達CTA的特點之一是它的表達高度限制．除了少數一些正常人體組織，如睪丸和胚盤等［4］，它只表達在各種惡性癌變的組織中，如黑色素瘤、膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌等［9］．含有CTA的正常睪丸細胞中，因缺少MHCⅠ分子，不能引起CTL反應．而在惡性腫瘤中的CTA則可引起吞噬性T細胞的CTL反應．如此，CTA為研發潛在的治療多種癌癥的疫苗提供可能．

乳腺癌因表達多種不同的CTA而逐漸為越來越多的人重視．已有許多實驗研究報道了乳腺癌中的確存在 CTA，并從不同方面揭示它表達的模式［1，4，6－8，15］．因為研究對象的差異以及研究的樣本數量有限，以往的研究對于乳腺癌中表達最頻繁的CTA沒有一致的結果．但絕大多數研究都表明，MAGE?A是表達頻率最高的CTA［8］．可以肯定的是，80%以上的乳腺癌標本中都至少表達一種CTA，超過半數標本表達至少兩種CTA［1，4］，有的甚至表達更多．除此以外，CTA的表達特點也與乳腺癌的惡性度、預后情況等有關．表達的CTA越多，乳腺癌的惡性形態越高，10年生存率也越低［1］．

根據分子程序概要分析，乳腺癌可以被分為四大類：細胞腔型、基底樣、HER2陽性型以及所謂的正常乳腺型［9］．分型研究乳腺癌中CTA的表達時發現，基底樣型的乳腺癌中表達的CTA更多，同時也表現出更高級別的損害特征，易于向腦侵襲，而較少向淋巴結轉移．這類乳腺癌通常是ER／PR陰性，也不會超表達HER2［9］．研究發現HER2對于CTA的表達影響不同［8］．在乳腺癌的類型中還有一種比較特殊的類型——三陰性乳腺癌，即 ER、PR、HER2均是陰性．這類乳腺癌較一般的乳腺癌惡性程度更高，并且不使用內分泌療法，這更大大降低了三陰性乳腺癌患者的治愈率．然而研究發現，CTA的表達頻率，在三陰性乳腺癌中有明顯的提高，并且數目也在增多，這表明三陰性乳腺癌聯合疫苗的可行性［8］．此外，腫瘤的大小超過2 cm，CTA表達明顯增加；核級別越高，CTA表達增加，但淋巴結的狀態不影響CTA表達的狀態［8］．這些發現都給三陰性乳腺的有效治療帶來了希望．

2 CTA的生物學功能

到目前為止，CTA的功能還沒有徹底為人所知，并且關于CTA的功能研究，大多停留在某些個別CTA上．盡管如此，仍有許多關于CTA功能重要信息已經被挖掘，并在許多方面具有重要的意義．

2．1 CTA的致癌作用乳腺癌中表達著為數不少的CTA，它們的分布與表達特性關系著乳腺癌的類型、良惡程度以及預后等一系列相關的乳腺癌的狀態特征．然而CTA的功能活性研究提示，CTA對于乳腺癌的形成也有一定的促成作用［10］．

MAGE是研究最多的CTA之一，同時也是與致癌相關密切的CTA之一．關于MAGE如何致癌，許多研究結果都做了較為詳細的解釋．這里總結出其中的3條途徑．

第一條途徑，是通過MAGE?A1與SKIP的結合實現的［11］．SKIP（ski interacting protein）是一種連接DNA結合蛋白和其他或激活或抑制轉錄的蛋白轉錄因子，在 Notch1信號轉導通路中起重要的作用．Notch1信號轉導是介導核受體的通路．正常情況下，配體結合到Notch1上后會使胞內蛋白水解分裂，使受體胞內段Notch1?IC釋放，并參與到核內基因表達的調節中．其中一種與Notch1?IC連接的DNA結合蛋白為CBF1（C?promoter binding factor 1）．在沒有Notch1?IC的情況下，CBF1與SKIP以及含有HDAC（histone deacetylase）的SMRT協同抑制復合體結合，從而抑制下游基因的轉錄（圖1A）．當Notch1?IC出現實，它將取代SMRT而與SKIP、CBF1結合，達到去抑制的效果，同時募集HAT（histone acetyltransferase）以及一些激活因子，比如Mam（Mastermind，主要作用是穩定Notch1?IC和CBF1的結合體），從而啟動基因的翻譯（圖1B）．而MAGE?A1則可以介入到Notch1?IC介導的轉導激活中．當MAGE?A1參與到這條通路時，會產生抑制轉錄的效果．MAGE?A1取代了Notch1?IC，使之于與SKIP分離，或者使Notch1?IC與轉錄激動因子的連接位點掩蓋，也有可能MAGE?A1本身在結合SKIP后產生抑制的作用（圖1B）．如此，MAGE?A1就可以在乳腺癌細胞的生長中發揮作用［11］．

圖1 MAGE?A1信號轉導通路

第二條途徑，是通過MAGE直接抑制P53的誘導凋亡功能而實現的［12－13］．MAGE?A2可以和P53基因的DNA鏈結合，結合位點是特異的，局限于262～281位氨基酸中［12］．MAGE?A與p53的結合，使得p53與其他激活啟動子的結合減弱，與此同時促進p53與其抑制因子（如NDM2）的結合，抑制p53的功能，使細胞的凋亡途徑減弱，乳腺癌等惡性腫瘤產生．除此以外，MAGE還可以由幾個亞家族結合形成復合體，干擾p53的功能［12］．KAP1（也叫TRIM28，TiF1β，或者Krip1）是一種含有大約106 kDa的蛋白，尾端含有一個RING?B?BOX coiled?coil（RBCC）鏈．Yang等［13］的實驗發現，MAGE?A，MAGE?C以及mMage?b（小鼠體內的 MAGE?B）可以與 KAP1形成一種復合體．MAGE與KAP1結合的部位是特異的，主要是BB?coiled?coil區，并且可以和多種MAGE結合，這被認為是Ⅰ類MAGE的一個特點．復合體KAP1與p53結合后會通過降解p53、阻礙p53乙酰化、阻礙p53與DNA結合［13］，從而p53的功能被抑制，細胞的生長偏離原來的周期，為乳腺癌的生長提供契機．

第三條途徑，是通過MAGE與RING的結合來增強泛素化降解p53．MAGE家族都有一段保守基因（MAGE homology domain，MHD），這一段保守的鏈是MAGE與RING連接的區域．MAGE?C2與RING連接后會強化 RING區域中 E3連接酶的活性，加強TRIM28對p53的泛素化，從而加強P53的降解［14］．泛素化過程是一個級聯反應的過程，最終與底物結合的正是E3．在此過程中，MAGE?C2與E2的連接是否和E2與TRIM28的連接具有同時性還不確定，因此將此途徑分為兩種形式，第一種即E2先與MAGE?C2結合，再由MAGE?C2轉移給TRIM28，第二種即E2、TRIM28同時與E2連接，每次則可將p53兩次泛素化［14］．由于MAGE?C2結合在TRIM28上，這樣就減短了E2向E3傳遞的路程，因此在效果上相當于加強了泛素化的過程．

CTA大家族中具有致癌作用的成員不止MAGE，還有為數不少的CTA都有致癌作用．比如GAGE也是通過抗凋亡的途徑產生致癌的效果．GAGE?7C可以抑制IFN?γ的促凋亡途徑，GAGE?7C和GAGE?7B還可以通過損害caspase?8的活化以及PARP的分裂來抑制Fas的凋亡途徑來抑制凋亡［16］．還有一個新近發現的表達在乳腺癌中的CTA——PBK／TOPK，它有一段區域具有酶的功能，可能是一種參與有絲分裂酶［17］，可以磷酸化組蛋白H3的絲氨酸殘基，通過在有絲分裂的前期和中期修飾組蛋白H3來介導促進細胞生長的功能［18］．先前的研究還發現，PBK／TOPK可以促進精子分化［17，19］，并類似MAPKK蛋白磷酸化p38蛋白［20］．

2．2 CTA的抑癌作用盡管大多數的CTA都或多或少表現出一些致癌的作用，CTA家族中仍有少部分的成員具有抑癌作用．研究表明，MAGE?A4的一個分裂體可以與Miz?1結合，并促進人體內細胞的凋亡［21］．其中的機制可根據是否與 p53相關分為兩類——p53依賴途徑和非p53依賴途徑．MAGE?A4（1～317氨基酸）可在DNA損傷等條件下分裂，它的N端片段（1～210氨基酸）MAGE?A4ΔN1形成并開始發揮作用．它的作用絕大多數都是通過caspase酶功能完成的［22］．在p53依賴的途徑中，MAGE?A4ΔN1可以上調p53的表達，但它通過與Miz?1的結合來干擾Miz?1與p21的結合從而下調p21的表達，此外MAGE?A4ΔN1上調Bcl?xL的表達，對bcl?2沒有明顯的影響，因此MAGE?A4ΔN1促進細胞凋亡的p53依賴的途徑中，主要的作用是p53以及Bcl?xL［22］．在非p53依賴的途徑中，MAGE?A4ΔN1主要是通過caspase9的級聯反應破壞細胞的線粒體誘導凋亡［22］．此外MAGE?A4，MAGE?A2和MAGE?A12都有一定的抑癌作用［23］．

2．3 CTA與乳腺癌的治療和預后乳腺癌中CTA的表達情況可以有助于乳腺癌化療藥物或者放療的選擇［24］以及預后的評估［1，25］．上面講到為數不少的CTA均有一定的抑制凋亡的作用，這就意味著這些CTA和乳腺癌對于一些放療、化療藥物的耐受相關．研究發現MAGE、GAGE對于乳腺癌對化療藥物的耐受作用更突出．MAGE2、MAGE6、GAGE7等CTA的過度表達，與紫杉醇和阿霉素的耐受關系密切，但與吉西他濱的耐受沒有相關性［24］．在這些藥物耐受發展的過程中，MAGE的作用在前期，而GAGE在后期．過度表達GAGE的腫瘤還會通過Fas途徑產生對γ射線的耐受［16］．多重藥物耐受（multidrug resistance）可能與細胞去分化增多以及甲基化狀態的改變有關［24］，而這些CTA則正有細胞區分化等功能．因此在為乳腺癌患者選擇放療或者化療方案時，應考慮癌組織中CTA的分布和種類．最新研究表明，TFDP3作為一種新的癌睪丸抗原與腫瘤的化療藥物耐藥密切相關［25－27］．

乳腺癌的預后與CTA的關系密切，通常情況下，表達的CTA越多，乳腺癌的惡性形態越高，10年生存率也越低［1］．而某些特定種類的CTA，比如MAGE?A4［28］，該CTA陽性的浸潤乳腺導管癌患者的預后比陰性明顯要好，其原因可能與MAGE?A4的抑癌功能相關．除了以上這些與乳腺癌相關的功能外，CTA還有其他方面的功能，比如在胚胎發生時的作用［29］，在神經系統發育過程中的作用［30］，在炎癥發生中的作用［31－33］等．關于CTA功能的研究并未能夠十分完全地展現其本質，還有很多未知區域有待發現．

3 結語

目前，乳腺癌的治療方法已經有了很大的發展，除了已有的手術和激素治療等手段，CTA相關的免疫治療無疑是一種很具潛力的治療途徑．CTA的發現及其功能的應用已經有了很大的發展，目前已處于臨床試驗階段的CTA疫苗包括MAGE?A和NY?ESO?1家族，主要用于治療黑色素瘤和肺癌的患者．越來越多的研究發現CTA在乳腺癌中扮演相當重要的角色，也許不久的將來，更多相關的疫苗將被開發并投入臨床應用．

［1］Taylor M，Bolton LM，Johnson P，et al．Breast cancer is a promising target for vaccination using cancer?testis antigens known to elicit immune response［J］．Breast Cancer Research，2007，9（4）：R46．

［2］van der bruggen P，Traversari C，Chomez P，et al．A gene encoding an antigen recognized by cytolytic T lymphocytes on a human melanoma［J］．Science，1991，254（5038）：1643－1647．

［3］Jungbluth AA，Stockert E，Chen YT，et al．Monoclonal antibody MA454 reveals a heterogeneous expression patten of MAGE?1 antigen in formalin?fixed paraffin embedded lung tumours［J］．Br J Cancer，2000，83（4）：493－497．

［4］Mischo A，Kubuschok B，Ertan K，et al．Prospective study on the expression of cancer testis genes and antibody responses in 100 consecutive patients with primary breast cancer［J］．Int J Cancer，2006，118：696－703．

［5］Krishnadas DK，Bai F，Lucas KG．Cancer testis antigen and immu?notherapy［J］．Immunotargets Ther，2013，2：11－19．

［6］Curigliano G，Viale G，Ghioni M，et al．Cancer?testis antigen expression in triple?negative breast cancer［J］．Annals of Oncology，2011，22：98－103．

［7］Raphael B，Parmigiani，Fabiana Bettoni，et al．Characterization of a cancer／testis（CT）antigen gene family capable of eliciting humoral response in cancer patients［J］．PANS，2006，103：18066－18071．

［8］Chen YT，Ross DS，Chiu R，et al．Multiple Cancer／Testis Antigen Are Preferentially Expressed in Hormone?Receptor Negative and High?Grade Breast Cancers［J］．PloS ONE，2011，6（3）：e17876．

［9］Grigoriadis A，Caballero OL，Hoek KS，et al．CT?X antigen expression in human breast cancer［J］．PANS，2009，106（32）：13493－13498．

［10］Sang M，Lian Y，Zhou X，et al．MAGE?A family：attractive targets for cancer immunotherapy［J］．Vaccine，2011，29（47）：8496－500．

［11］Laduron S，Deplus R，Zhou S，et al．MAGE?A1 interacts with adap?tor SKIP and the deacetylase HDAC1 to repress transcription［J］．Nucleic Acids Res，2004，32（14）：4340－4350．

［12］Marcar L，Maclaine NJ，Hupp TR，et al．Mage?A cancer／testis antigens inhibit p53 function by blocking it's interaction with chromatin［J］．Cancer research，2010，70：10362－10370．

［13］Yang B，O'Herrin SM，Wu J，et al．MAGE?A，mMage?b，and MAGE?C proteins form complexes with kAP1 and suppress p53?de?pendent apoptosisin MAGE?positive celllines［J］．Cancer Research，2007，67：9954－9962．

［14］Feng Y，Gao J，Yang M．When MAGE meets RING：insights into biological functions of MAGE proteins［J］．Protein Cell，2011，2（1）：7－12．［15］Matkvoic B，Juretic A，Spagnoli GC，et al．Expression of MAGE?A and NY?ESO?1 cancer／testis antigens in medullary breast cancer：retrospective immunohistochemical study［J］．Croat Med J，2011，52（2）：171－177．

［16］Cilensek ZM，Yehiely F，Kular RK，et al．A member of the GAGE family of tumor antigens is an anti?apoptotic gene that confers resist?ance to Fas／CD95／APO?1，interferon?γ，taxol and γ?irradiation［J］．Cancer Biol Ther，2002，1（4）：380－387．

［17］Gaudet S，Branton D，Lue RA．Characterization of PDZ?binding kinase，a mitotic kinase［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2000，97（10）：5167－5172．

［18］Park JH，Lin ML，Nishidate T，et al．PDZ?Binding Kinase／T?LAK Cell?Originated Protein Kinase，a Putative Cancer／Testis Antigen with an Oncogenic Activity in Breast Cancer［J］．Cancer Res，2006，66（18）：9186－9195．

［19］Shimokawa T，Furukawa Y，Sakai M，et al．Involvement of the FGF18 gene in colorectal carcinogenesis，as a novel downstream target of the h?catenin／T?cell factorcomplex［J］．Cancer Res，2003，63（19）：6116－6120．

［20］Abe Y，Matsumoto S，Kito K，et al．Cloning andexpression of a novelMAPKK?likeprotein kinase， lymphokine?activated killer T?cell?originated proteinkinase，specifically expressed in the testis and activatedlymphoid cells［J］．J Biol Chem，2000，275（28）：21525－21531．

［21］Sakurai T，Itoh K，Higashitsuji H，et al．A cleaved form of MAGE?A4 binds to Miz?1 and induces apoptosis in human cells［J］．J Biol Chem，2004，279（15）：15505－15514．

［22］Nicholson DW，Thornberry NA．Apoptosis．Life and death decisions［J］．Science，2003，299（5604）：214－215．

［23］Chomez P，De Backer O，Bertrand M，et al．An overview of the MAGE gene familiy with the identification of all human members of the family［J］．Cancer Res，2001，61（14）：5544－5551．

［24］Duan Z，Duan Y，Lamenodola DE，et al．Overexpression of MAGE／GAGE genes in paclitaxel／doxorubicin?resistant human cancer cell lines［J］．Clin Cancer Res，2003，9（7）：2778－2785．

［25］Chu M，Yin K，Dong Y，et al．TFDP3 confers chemoresistance in minimal residual disease within childhood T?cell acute lymphoblastic leukemia［J］．Oncotarget，2017，8（1）：1405－1415．

［26］Chu M，Zhang M，Liu Y，et al．Role of berberine in the treatment of methicillin?resistant staphylococcus aureus infections［J］．Sci Rep，2016，6：24748．

［27］Chu M，Kang JR，Wang W，et al．Evaluation of human epidermal growth factor receptor 2 in breast cancer with a novel specific aptamer［J］．Cell Mol Immunol，2015．

［29］Saburi S，Nadano D，Akama TO，et al．The trophinin gene encodes a novel group of MAGE proteins，magphinins，and regulates cell proliferation during gametogenesis in the mouse［J］．J Biol Chem，2001，276（52）：49378?49389．

［30］Barker PA，Salehi A．The MAGE proteins：emerging roles in cell cycle progression，apoptosis，and neurogenetic disease［J］．J Neu?rosci Res，2002，67（6）：705－712．

［31］Chu M，Hou YL，Xu L，et al，Evaluation of the Nano?TiO2 as a Novel Deswelling Material［J］．Molecules，2016，21：57－66．

［32］Chu M，Xu L，Zhang MB，et al．Role of Baicalin in Anti?Influenza Virus A as a Potent Inducer of IFN?Gamma［J］．Biomed Res Int，2015，2015：263630．

［33］Chu M，Ding R，Chu ZY．Role of berberine in anti?bacterial as a high?affinity LPS antagonist binding to TLR4／MD?2 receptor［J］．BMC Complementary and Alternative Medicine，2014，14：89－98．

Role of Cancer Testis Antigen in Breast Cancer

XU Bi?He1，2，XUE Yun2，CHEN Xiao?Qin3，XIAO Rong?Xin4，LI Bin2，SUI Xi?Zhao4，DING Ling?Yu1，2，JIAO Yun?Shen1，2，YIN Kai?Lin1，2，LI Huan?Huan1，2，GAO Zi?Rui1，2，CHEN Xi1，2，GUO Li?Kai1，2，WANG Qian?Qian1，2，FENG Jin?Qiu1，2，WANG Yue?Dan1，2，CHU Ming1，21Department of Immunology，School of Basic Medical Sciences，Peking University，2Key Laboratory of Medical Immunology，Ministry of Health，Beijing 100191，China；3Department of Anesthesiology，Fuling Center Hospital of Chongqing City，Chongqing 408000，China；4Capital Medical University，Beijing 101300，China；5Peking University People’s Hospital，Beijing 100044，China

Cancer?testis antigen is a kind of cancer antigen with highly restricted expression．It is expressed in a wide variety of malignant tumors but it's expression in normal tissue is mostly restricted to germ cells of the testis．CTAs can elicit immune response mediated by cytotoxic T lymphocytes，while testis cells miss the attack due to the lack of MHC class 1 molecules．Breast cancer is one of the most common and death?related diseases among women．Nevertheless，the incidence of CTAs in breast cancer brings hope to the development of breast cancer therapy．In this review，we briefly described the expression of CTAs in breast cancer，and summarized the biological function of CTAs as well as the value of applying CTAs to breast cancer immunotherapy．

cancer?testis antigen；breast cancer；target；apop?tosis；immune response

R737．9

A

2095?6894（2017）02?01?04

2016－11－25；接受日期：2016－12－10

國家自然科學基金資助項目（81603119），北京市自然基金項目（7174316），北京市重點學科基礎醫學學科建設項目（BMU20110254），北京市自然科學基金資助項目（7162099），深圳市科技項目資助項目（JCYJ20150403110829615），重慶市科委課題資助項目（cstc2013jcyjA10023），首都醫科大學自然科學基金（2014ZR25）

徐碧荷．博士．研究方向：腫瘤免疫．E?mail：54xbh＠163．com

初 明．副教授．E?mail：famous＠bjmu．edu．cn

王月丹．教授．E?mail：wangyuedan＠bjmu．edu．cn