MUC1在非小細胞肺癌診斷、預后及免疫治療中的研究進展

李 萌 劉馨玉 石璞玉 陳明偉

肺癌是世界范圍內發病率及病死率最高的惡性腫瘤，也是引發全球男性癌癥相關死亡的首要原因，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)約占85%[1-2]。肺癌早期診斷困難、治療效果差、生存率低。雖然晚期肺癌患者有望從姑息性放化療中獲益，但遠期療效仍不理想。新型靶向治療已廣泛應用于肺癌的各線治療，但其只針對于特定基因突變群體，且初治有效的患者后期都將不可避免地出現耐藥[3]。因此肺癌的治療方案需進一步優化并與新的治療方案結合以改善晚期患者的預后。黏蛋白-1(mucin 1, MUC1)是一種高度糖基化蛋白，在NSCLC患者中異常表達并參與腫瘤的發生、轉移及增殖，這些特性使其成為一種重要腫瘤標志物及免疫靶點。本文對MUC1在NSCLC早期診斷、預后評估及免疫治療的國內外研究進展作一綜述。

一、MUC1的概述

1. MUC1結構及功能： 黏蛋白(mucins)是一種高度糖基化蛋白質家族，表達于多種器官的上皮細胞，其胞外區域含有由大量絲、蘇氨酸和脯氨酸組成的串聯重復序列，使其區別于其他糖蛋白，依據功能可分膜相關mucins和分泌相關mucins。MUC1是膜相關Mucins的一員，其結構為一種單通道Ⅰ型跨膜糖蛋白，MUC1多肽在翻譯后自發性水解為兩種肽片段，較長N-末端亞基(MUC1-N)及較短C-末端亞基(MUC1-C)[4-5]。其中，MUC1-N含有黏蛋白的核心部分，該核心部分由20～120個可變數目的串聯重復序列構成(various number of tandem repeat, VNTR)。每個VNTR包含20個可被高度O-糖基化的氨基酸，VNTR區域的氨基酸序列在不同腫瘤細胞系中存在差異[6]。正常情況下，MUC1主要表達于上皮細胞及其分泌的黏液中，在黏膜保護、潤滑以及局部天然免疫等方面發揮著重要作用[7-9]。而在惡性腫瘤中，MUC1的結構和生化特性發生改變，研究發現MUC1在肺癌中高表達，并參與腫瘤的發生、增殖、轉移及耐藥[10-13]，可作為識別和監測肺癌進展的適宜生物標志物[14-16]。

2. MUC1在腫瘤進展中的作用： 腫瘤細胞表達的MUC1被稱為腫瘤相關性MUC1或低糖基化MUC1。正常細胞中MUC1的抗原表位被高度糖基化的分支糖鏈所覆蓋，保護其不被蛋白酶分解[17]。MUC1的異常糖基化不僅可使其抗原表位暴露，還可激活NF-κB(nuclear factor-κB, NF-κB)家族，增加白介素6(interleukin-6, IL-6)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)等炎癥因子的轉錄及表達，趨化炎細胞聚集，進一步促進腫瘤及炎癥的進展[18]。

腫瘤細胞間粘附性降低、循環腫瘤細胞粘附于遠處器官血管內皮是腫瘤轉移的關鍵步驟。Kalluri等[19]發現MUC1在β-連環蛋白(β-catenin)的作用下轉移至細胞核，抑制E-粘連蛋白(E-cadherin)表達，并上調上皮間質轉化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)誘導因子表達，使細胞間粘著連接處發生細胞骨架不穩定重排，降低癌細胞間的粘附，促進基底膜的侵襲。MUC1還可通過與半乳糖凝集素(galectin-3)結合促進細胞外調節蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinases, ERK1/2)和蛋白激酶B(protein kinase B, AktB)的磷酸化，增強癌細胞對血管內皮細胞的粘附性和腫瘤的侵襲性[20]。此外，MUC1還可介導結締組織生長因子(connective tissue growth factor, CTGF)、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factors, PDGF)的產生，參與STAT3(signal transducers and activators of transcription, STAT3)、PI3K(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase, PI3K)及NF-κB通路的激活[13, 20-23]，并通過β-catenin/TCF4介導的機制激活MYC癌基因，增強腫瘤細胞的增殖及存活能力，促進腫瘤的發生發展[24]。

二、MUC1在NSCLC早期診斷及預后評估中的作用

付紅艷等[25]發現肺鱗癌和肺腺癌患者血及癌組織中MUC1表達水平均升高。其中血MUC1用于診斷肺鱗癌和肺腺癌的敏感度分別為52.94%和61.54%，特異度分別為100%和95%。蔣平平等[26]研究發現NSCLC患者外周血中MUC1 mRNA水平在直徑較大、分化程度低、晚期轉移肺癌患者中升高尤為顯著，其用于診斷NSCLC的靈敏度為68.8%，特異度為94.4%，MUC1 mRNA聯合cyfra21-1可進一步提高NSCLC診斷的靈敏度(87.5%)。Meta分析顯示MUC1的表達不僅對上皮源性腫瘤尤其是NSCLC及胃癌患者的預后具有指導意義還可作為NSCLC術后復發的監測指標[27-28]。Huang 等[29]研究發現MUC1過表達對手術和非手術治療的NSCLC患者的總生存期(overall survival, OS)和無進展生存期(progression-free-survival, PFS)有顯著的影響，MUC1高表達提示預后不良。

三、MUC1在NSCLC免疫治療中的進展

免疫逃逸是腫瘤賴以生存的重要基礎。腫瘤免疫治療是指通過重啟并維持腫瘤-免疫循環，恢復正常的抗腫瘤免疫反應，從而控制與清除腫瘤的一種治療方法，包括免疫檢查點抑制劑、治療性抗體、腫瘤疫苗等。有證據表明，腫瘤疫苗可提高癌癥患者的遠期生存率和生活質量[30-31]。NSCLC是著名的低免疫原性腫瘤，由于多種原因導致免疫反應無法觸發，這種特性限制了免疫療法在NSCLC中的發展。研究發現，MUC1的低糖基化可暴露腫瘤抗原表位，下調MUC1可抑制腫瘤細胞增殖和轉移，并促進癌細胞凋亡[16]。目前，已有兩種MUC1疫苗(TG4010和L-BLP25)在臨床試驗中顯示出優勢。

1. TG4010： TG4010是一種能夠編碼MUC1腫瘤相關抗原和白介素2(interleukin-2, IL-2)的重組修飾牛痘病毒懸濁液，旨在針對MUC1陽性的腫瘤，目的是誘導或放大針對表達MUC1腫瘤的細胞免疫反應[31]。Rochlitz等[32]通過為13例不同實體瘤患者接種TG4010發現轉移性腫瘤患者對疫苗耐受性普遍較好，不良反應主要為注射部位的疼痛和流感樣癥狀。在13例可評價的患者中，4例患者病情穩定6～9個月。在5例患者中發現了T細胞增殖免疫反應。該試驗證明了TG4010在腫瘤患者中的安全性及耐受性，預示開展下一步臨床研究的必要性。

(1)TG4010聯合化療： 紫杉醇(paclitaxel, PTX)作為一種細胞毒性藥物已廣泛用于NSCLC的治療中。Ham等[10]發現PTX的耐藥與腫瘤細胞MUC1的表達有關。與NSCLC A549細胞相比，耐PTX的A549細胞(A549/PTX)不僅成球能力增強，MUC1-C、PI3K/P-Akt及β-catenin等腫瘤相關蛋白也顯著升高，沉默MUC1可使腫瘤細胞(A549/PTX)的PI3K/p-Akt表達減少并抑制干細胞成球能力，提示聯合免疫治療可能是增強化療治療效果、減緩耐藥的一大捷徑。一項評估TG4010聯合一線化療治療晚期NSCLC的ⅡB期臨床試驗(NCT00415818)發現，TG4010聯合化療組與單獨化療組相比6個月PFS人數所占比例分別為43.2%及35.1%[33]。這項研究表明TG4010可增強晚期NSCLC化療的效果，在此基礎上已經開始籌備ⅡB/ⅢA期試驗。

由Quoix團隊開展的一項隨機、雙盲、安慰劑對照的ⅡB/Ⅲ期臨床研究(TIME研究 NCT01383148)探索了TG4010治療晚期NSCLC的療效[34]。結果顯示，在晚期NSCLC一線標準化療方案中加入TG4010可顯著改善患者的PFS(5.9個月vs. 5.1個月；P=0.019)，尤以CD16、CD56、CD69三陽性活化淋巴細胞(tripositive activated lymphocytes, TrPAL)小于或等正常上限值(upper limit of normal, ULN)的人群更為顯著。在TrPAL值≤Q3亞組中，化療聯合TG4010也能顯著改善OS(5.8個月vs. 5.0個月；P=0.010)，提示TrPAL可作為生物標志物預測TG4010在NSCLC化療中獲益的潛力，但其確切閾值尚未確定。因為主要的終點被滿足，試驗將繼續進入第三階段(TIME3期試驗)進一步探討TG4010結合化療及免疫靶點抑制劑治療NSCLC的療效。

(2)TG4010聯合PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑： 聯合療法的有效性及安全性在既往研究中已得到了證實[35]。一項旨在評估TG4010聯合化療在NSCLC中的療效的安慰劑對照的隨機二期臨床研究顯示，TG4010治療后生存率的提高與T細胞對MUC1的反應相關，患者接受TG4010并獲得MUC1相關免疫應答可增強機體對疫苗誘導腫瘤相關抗原(tumor related antigen, TAA)的免疫反應，這與針對TAA的CD8+T細胞免疫反應擴大有關[36]。這項結果證實了特異性T細胞免疫反應與生存率之間的因果關系，疫苗誘導的抗原表位擴散到其他TAA豐富了抗腫瘤免疫反應的多樣性，TG4010作為一種有效的治療選擇可與其他靶向免疫調節劑聯合，使反應效率和臨床效益最大化。

程序性死亡受體1/程序性死亡配體1(programmed death-1/programmed death-ligand 1, PD-1/PD-L1)免疫檢查點抑制劑是肺癌研究中的熱點[37]，目前國內首個PD-1抑制劑納武利尤單抗已被批準上市。TG4010聯合PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑被認為是增強腫瘤特異性CD8+T細胞比例和激活細胞毒效應的一種有效策略[38]。Reck等研究發現[39]，接受TG4010序貫PD-1/PD-L1治療的小鼠存活時間顯著延長，且死亡風險較低。這些數據反映了序貫免疫治療的優越性。目前一項評估TG4010聯合Nivolumab(一種抗PD-1單克隆抗體)用于晚期NSCLC治療的臨床研究(NCT02823990)正在進行中。

Liu C等[40]構建了一種MUC1與存活素(MUC1 and surviving, MS)的聯合基因腫瘤疫苗，其表達MS且與可溶性PD-1(soluble PD-1, sPD1)融合，稱為sPD1/MS融合疫苗。在小鼠結直腸癌模型中，sPD1/MS疫苗使腫瘤抑制率從17.18%提高到30.96%，使生存率從6.96%提高到19.44%。在小鼠肺癌模型中發現此疫苗可使腫瘤浸潤CD8+T細胞增加6.5倍，證實該疫苗通過激活淋巴細胞而表現出良好的免疫原性和抗腫瘤活性，這為融合性免疫治療的下一步發展提供依據。

2. BLP25： BLP25 脂質體疫苗(L-BLP25，又稱Tecemotide)是以抗MUC1和IL-2 基因所構建的肺癌疫苗，其可刺激免疫系統產生一種針對MUC1的特異性細胞毒性T淋巴細胞反應[41-42]。早期動物實驗發現，用含有MUC1 VNTR的肽段聯合佐劑免疫小鼠后可引起強烈的特異性遲發型超敏反應，并可抑制表達MUC1的小鼠胸腺瘤生長，延長荷瘤小鼠的生存期[43]。后續研究證實L-BLP25可以誘導以抗原特異性T細胞增殖和以IFN-γ產生為特征的細胞免疫應答[44]。基于以上背景開展了L -BLP25相關臨床試驗，以評估其安全性和有效性。

Palmer等[45]的Ⅰ期臨床研究發現BLP-25在肺癌患者中耐受性良好，并可誘導T細胞免疫反應，晚期NSCLC患者接受不同劑量(200 μgvs. 20 μg)BLP25后的生存率變化(14.6月vs. 5.4月)促進了后續II期臨床研究。隨后在日本NSCLC患者中實施的一項非隨機Ⅰ期研究及雙盲、隨機、安慰劑對照Ⅱ期研究顯示L-BLP25在日本患者中也具有良好的耐受性及安全性，與之前研究結果一致[46]。

(1)L-BLP25聯合最佳支持治療： Butts等[47]在一線放化療后疾病達到穩定的ⅢB/Ⅳ期NSCLC患者中進行了一項非盲、隨機ⅡB期臨床試驗，旨在評估L-BLP25對晚期NSCLC患者生存率及毒性的影響。該研究共招募171名患者，入組患者在接受標準的一線化療后隨機分為L-BLP25聯合最佳支持治療(best supportive care, BSC)組和單純BSC治療組。結果顯示，L-BLP25組的中位生存時間(median overall survival, mOS)比BSC組長4.4個月，研究中未觀察到明顯的毒性反應。該研究表明，對于晚期NSCLC患者，L-BLP25在保持較小毒性的同時作為維持治療是可行的。

(2)L-BLP25聯合放化療： 為證實MUC1抗原特異性腫瘤免疫治療在放化療后的維持治療中能否提高晚期NSCLC患者的生存率，Charles Butts團隊在已接受放化療且病灶無法切除的Ⅲ期NSCLC患者中開展了一項國際性、隨機、雙盲Ⅲ期臨床試驗(NCT00409188)[48]。入組患者按2︰1比例隨機分配到Tecemotide組(829例)和安慰劑組(410例)，兩組在接種疫苗前均予以環磷酰胺口服抑制T細胞反應，增強疫苗效果，此研究主要終點為OS。研究表明Tecemotide組與安慰劑組的mOS無統計學差異(25.3個月vs. 22.3個月；P=0.123)。亞組分析發現，在既往接受同步放化療的患者中Tecemotide組的mOS顯著延長(30.8個月vs. 20.6個月；P=0.016)，然而在序貫放化療患者中兩組的mOS并無差異(19.4個月vs. 24.6個月；P=0.38)。這提示對于所有不可切除的Ⅲ期NSCLC患者，放化療后給予Tecemotide治療與安慰劑相比，OS無顯著差異。但是，Tecemotide可能對同步放化療的患者起作用，因此有必要對該人群進行進一步研究。相關隨機臨床試驗(NCT 0204915 START2項目)正在籌備中。然而一項研究發現即使在同步放化療患者中，Tecemotide治療NSCLC后的OS也沒有明顯增加(32.4個月vs. 32.2個月；P=0.83)，且未觀察到3個次要療效終點的改善[49]。因此，START2項目和Tecemotide未來的進一步發展遭到懷疑。

綜上所述，NSCLC是目前最具挑戰性的惡性腫瘤之一，無論在早期診斷及治療方案上，仍有很大的發展空間。MUC1在NSCLC中高表達，并參與肺癌的發生發展，其作為一種新型腫瘤標志物在肺癌的早期診斷及預后評估中發揮重要作用。在傳統的放化療已達到瓶頸期時，免疫治療作為一種新型療法已經在眾多腫瘤治療中取得了顯著的療效，MUC1其也因獨特的生化及功能特性而成為肺癌免疫治療的新靶點。現今以MUC1為靶點的疫苗TG4010及BLP-25已在多項臨床試驗中證明了其安全性、耐受性及聯合治療有效性。目前MUC1相關疫苗的臨床研究正處于Ⅲ期臨床試驗階段，作為一個新起之秀，MUC1疫苗將以其特異性，長期性等優勢有望在未來肺癌的綜合治療中進一步發揮其優勢。