碳酸酐酶Ⅸ在腫瘤中的研究進展

江立基　李先明

摘 要：碳酸酐酶Ⅸ屬于跨膜蛋白酶，分布于細胞膜和細胞核，CAⅨ基因是乏氧誘導因子-1（HIF-1）的下游靶基因，乏氧條件能誘導其表達并且與腫瘤的發生發展、治療敏感性及患者預后相關。近年來CAⅨ已成為一個腫瘤潛在的靶向治療熱點，本文就CAⅨ在腫瘤中的研究進展作一綜述。

關鍵詞：碳酸酐酶Ⅸ；腫瘤；乏氧誘導因子-1

中圖分類號：R730 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.03.003

文章編號：1006-1959（2018）03-0007-03

Abstract：Carbonic anhydrase Ⅸ is a transmembrane protease located in the cell membrane and nucleus.CAⅨ gene is a downstream target of hypoxia-inducible factor-1（HIF-1），under hypoxic conditions can induce its expression and with the development of tumors， the treatment of sensitivity and patient prognosis.In recent years，CAⅨ has become a potential target of cancer therapy.This article reviews the research progress of CAⅨ in cancer.

Key words：Carbonic anhydrase IX；Tumor；Hypoxia inducible factor -1

碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）家族是一類含鋅金屬酶家族，首次發現于與人乳腺癌細胞聯合培養的人宮頸癌HeLa細胞系中，初始被認為具有腫瘤相關基因產物特點，稱作MN蛋白，后發現其氨基酸中央序列與CA有高度同源性，并與Zn結合后具有CA活性，故命名為Carbonic anhydrase Ⅸ（CAⅨ）[1]。許多腫瘤如大腸癌、胃癌、宮頸癌、乳腺癌中可檢測到CAⅨ蛋白的過度表達，其與腫瘤的發生發展、治療敏感性及患者預后相關[2]。因此，本文就CAⅨ在腫瘤的診斷、預后及治療等方面作一綜述。

1 CAⅨ與腫瘤診斷

CAⅨ是對腎癌診斷最有價值的標志物，有研究表明其對腎透明細胞癌診斷的特異度為100%[3]。由于腎細胞癌（RCC）早期容易出現遠處轉移，因此可以檢測循環系統腫瘤細胞的CAⅨ水平進行早期診斷[4]。Takacova M[4]等應用RT-PCR技術檢測74名腎腫瘤患者外周血中的CAⅨ表達水平，發現100%腎臟良性腫瘤CAⅨ-mRNA表達陰性，而外周血CAⅨ-mRNA對RCC的診斷靈敏度僅為32.4%。由于CAⅨ在外周血中的特異性比較高，可作為早期RCC診斷的腫瘤標記物，但其敏感性不高，所以如何提高外周血中CAⅨ檢測的敏感性，是今后研究的方向[5]。

在肺癌診斷方面，Peng L[6]利用ELISA技術檢測發現惡性胸腔積液的CAⅨ表達水平顯著高于結核性胸水，惡性胸腔積液中CAⅨ基因表達的特異性和靈敏性分別為58.3%和92.3%。此外，有學者發現病理類型為鱗癌和小細胞癌中CAⅨ表達水平顯著高于腺癌[7]，這提示檢測胸腔積液中CAⅨ的表達不僅可為肺癌的診斷提供依據，還可以對腫瘤病理類型進行初步判斷。

腋窩淋巴結的轉移情況對乳腺癌患者治療方案的抉擇至關重要，臨床上對乳腺癌患者腋窩淋巴結的評價主要依靠影像學檢查和病理活檢。Tafreshi[8]等利用CAⅨ靶向熒光分子成像探針，對乳腺癌的淋巴結轉移進行非侵襲性檢測，結果顯示所有癌轉移淋巴結CAⅨ表達均為陽性，提示用靶向熒光探針檢測CAⅨ的表達可以作為臨床上乳腺癌無創性分期的依據。

2 CAⅨ與腫瘤的預后

近年來有學者利用免疫組化、組織芯片等技術分析不同腫瘤中CAⅨ表達與患者預后的關系，發現在乳腺癌、肺癌、肝癌、口腔癌和膀胱癌中，CAⅨ高表達者預后更差，見表1。

CAⅨ在鼻咽癌領域的研究較少，Chen[9]曾利用免疫組化技術分析129例鼻咽癌組織中CAⅨ蛋白的表達水平，發現鼻咽癌中CAⅨ基因的表達顯著高于鼻炎組，進一步分析發現CAⅨ基因表達者有著較差的預后，是鼻咽癌患者的獨立預后因素。但是，近年丹麥的一項大型臨床試驗DAHANCA 5 study分析了414例治療前的鼻咽癌組織標本中CAⅨ的表達水平，并沒有發現鼻咽癌中CAⅨ的表達與患者預后有明顯關聯[10]。

在腎透明細胞癌的研究中，CAⅨ的過表達卻有著較好的預后[11]，有Meta分析研究了2611例RCC患者組織中CAⅨ的表達水平及其預后的關系，發現CAⅨ低表達有著較差的預后，并且與淋巴結的轉移和遠處轉移顯著相關[12]。分析原因，可能是腎透明細胞癌中容易出現VHL（Von Hippel-Lindau）基因突變，引起HIF通路的激活和CAⅨ的表達。并且隨著腫瘤的進展，相對于乏氧誘導相關因子，CAⅨ的表達更多地依賴于基因突變等其他途徑，而在其他類型的腫瘤中，CAⅨ的表達只跟乏氧有關聯[11]。但目前其機制仍不明確，期待更深入的研究。

3 CAⅨ與腫瘤放療敏感性

實體腫瘤組織內存在乏氧區甚至無氧區，乏氧已經被認為是一種常見的生物學特征，廣泛存在于多種惡性腫瘤中。許多研究表明乏氧區域的腫瘤細胞對放化療均不敏感，而腫瘤內部乏氧和腫瘤酸性微環境與腫瘤的放療抵抗有關[13]。有學者認為乳腺癌中有30%～40%的腫瘤細胞氧氣含量低于1%，這部分腫瘤細胞對放療不敏感，需要相對于含氧正常的腫瘤細胞的2～3倍的放療劑量才達到相同的效果[14]。而放射治療需要氧氣形成細胞毒性自由基破壞腫瘤細胞DNA，并穩定DNA損傷，達到殺傷腫瘤細胞的目的[15]。CAⅨ作為HIF-1α的下游靶基因，在乏氧條件下過表達并促進細胞酸性微環境的形成[16]，可能腫瘤放療抵抗相關。

在對結直腸癌的研究中，Jérome Doyen[17]在體外利用shRNA沉默人結直腸細胞株LS174Tr中CAⅨ的表達聯合放療，發現細胞死亡率增加50%～70%，而在體內實驗中沉默CAⅨ表達聯合放療明顯能抑制裸鼠移植瘤的生長。進一步研究發現，沉默CAⅨ基因的表達，通過減少在細胞分裂S期細胞的數目和降低細胞內pH的調節能力，在體內實驗和體外實驗均發現可以提高放療療效。

放療是頭頸部腫瘤的重要治療手段，而放療抵抗是頭頸部腫瘤治療失敗的重要原因之一。Koukourakis[18]檢測198名頭頸部鱗癌標本的CAⅨ表達水平，發現高表達者有著更差的放療療效。但是，前面的一項大型臨床研究 [10]并沒有發現CAⅨ表達在預測頭頸部腫瘤放療療效方面的價值。

雖然多項體內、體外實驗[17，19-20]均認為CAⅨ高表達與腫瘤放療抗拒相關，而下調CAⅨ的表達可以增加放療敏感性，但是在臨床試驗中并沒有足夠的證據支持這一觀點。因此目前關于CAⅨ的表達與放療敏感性的聯系仍存在爭議，需要進一步的探討。

4 CAⅨ與腫瘤的治療

由于細胞膜上有CAⅨ基因的活性部分，因此可設計CAⅨ小分子抑制劑，與細胞膜上CAⅨ的活性基團結合，從而抑制其活性[21]，對腫瘤的治療具有非常重要的意義。磺胺類藥物可在CAⅨ活性中心調節鋅離子而抑制CAⅨ蛋白表達[22]，是最經典的CAⅨ抑制劑。目前的研究方向是以磺胺類藥物為基礎，設計并標記白蛋白、熒光基團和陽離子基團等特殊基團，可進一步降低藥物的膜通透性和增加對目的基因的抑制效果，但是由于白蛋白等大分子基團在體內容易引起過敏反應而且生物利用率較低，因此帶有熒光基團和陽離子基團的CAⅨ抑制劑更受關注，是CAⅨ抑制劑在腫瘤治療的研究的新方向[21]。

CAⅨ單克隆抗體能在體內引起抗體介導的細胞毒性作用（ADCC），因而能用于腫瘤的免疫治療。Ⅰ、Ⅱ階段的臨床研究已經證明CAⅨ單克隆抗體是安全可靠的，具有較好的耐受性，在單獨或者聯合使用干擾素1-α（IFN）能影響腫瘤的負荷。目前cG250單克隆抗體已經以RENCAREX為商品名上市并且與IL-2或者IFN-α聯合作為晚期腎透明細胞癌的治療手段正在進行第Ⅲ階段的臨床研究。

5 總結

隨之分子生物學技術的發展和研究的不斷深入，CAⅨ在腫瘤的發生發展、診斷、預后和治療中展現出充滿希望的前景。多項關于CAⅨ的研究正在進行中，期待著突破性的進展，造福眾多腫瘤患者。

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收稿日期：2017-8-14；修回日期：2017-8-18

編輯/成森