CT抗原的研究进展

【关键词】  CT 抗原 研究进展

1991年，Bruggen等人[1]使用基因转染技术发现了第一个癌/睾丸抗原(cancer testis antigen,CTA)MAGE?1。以后的20多年中，不少学者对CT抗原做了大量的研究。

　　CTA是一类具有特异性表达模式的肿瘤相关抗原，其表达具有以下特点[2,3]：①具有共同的表达模式，即在正常组织中仅限于睾丸的生殖细胞如精子、卵子和胎盘的滋养层细胞中表达，而在各种肿瘤组织中有不同频率的表达;②大多数CT抗原位于X染色体上;③通常是以多个家族成员的形式存在;④在各种来源不同的肿瘤组织中，CT抗原的表达常具有异质性。

　　目前已发现96个CTA，分别有15个基因家族和31种基因编码。根据CT抗原定位是否在X染色体上，可将CTA基因分为两大类：①X?CTA，定位于X染色体上，包括MAGE、GAGE、NY?ESO?1等;②NonX?CTA，则定位在不同的染色体上，如SCP?1、CT9等。

　　1 CTA在生殖细胞中的表达 CTA最初定义为只能限制性表达在正常睾丸和多种肿瘤组织的一类抗原。随着研究的深入，发现有些CTA并不严格限制表达于正常睾丸，在一些正常组织中也有表达。成人的卵巢一般很少有CTA的表达[4～6]，但是胎儿时期的卵巢却发现有多种CTA的表达[7]。2007年，Peter等[7]应用了免疫组织化学的方法检测了MAGE?A1、MAGE?A3、MAGE?A4、MAGE?C1、NY?ESO?1等5种CTA在胎儿不同时期卵巢中的表达情况，结果发现5种CTA 在胎儿时期的卵巢中均有表达，其中MAGE?A3、MAGE?A4、MAGE?C1的表达具有时相性，在胚胎的早期13～17周表达由弱逐渐增强，在18周时3种CTA均达到高峰，随后又逐渐减弱， MAGE?A1和NY?ESO?1一直处于低水平表达，而在其他的非性腺组织中未能检测到这5种CTA的表达。CTA主要限制性的表达于男性生殖细胞精子发生的早期[8，9]，例如MAGE?A主要表达于精原细胞[10]， SCP?1主要表达于精母细胞的减数分裂偶线期[11]，而OY?TES?1 编码的蛋白也称为SP32(sperm protein 32)则主要表达在精子发生的晚期[12]。Gjerstorff MF等[13]还对CT抗原MAGE?A1、GAGE和NY?ESO?1在人生殖腺发育过程中的表达进行了研究，发现GAGE在生殖原基的原生殖细胞中有表达，而MAGE?A1和NY?ESO?1则是在生殖腺分化为睾丸和卵巢之后才表达。在妊娠6个月时，3个CT抗原在生殖细胞中的表达达到高峰，此后逐渐下降，在卵母细胞中，MAGE?A1的表达在出生后终止，而NY?ESO?1则持续到新生时期，GAGE可达成年。

　　2 CTA基因的表达调控 DNA甲基化是由DNA甲基化转移酶(DNA methyltransferase,DNMT)介导，S?腺苷酸作为甲基供体，将胞嘧啶转变为5?甲基胞嘧啶的一种反应，主要发生在胞嘧啶?鸟嘌呤的CpG二核苷酸种的胞嘧啶碱基上。目前认为DNA 甲基化是基因表达调控的机制之一，主要通过以下三方面影响基因的转录：①DNA 的甲基化改变了DNA 分子的空间构象，从而影响基因表达;②基因启动子区域高甲基化状态直接阻碍转录因子与启动子的结合;③高甲基化的CpG 岛通过特异的甲基化结合蛋白(methyl?CpG?bindingprotein，Mecp)与组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase，HDAC)协同作用，增强HDAC 去乙酰化的活性，从而导致基因转录失活[14]。目前已有不少实验证明，DNA甲基化在CTA基因的表达调控中起作用。Jang等[15]研究发现癌组织中的AGE?A1、MAGE?A3、MAGE?B2的表达率和启动子低甲基化的百分率均高于癌旁组织。2008年，Sara J等[16]再次证实了DNMT抑制剂DAC(5?aza?2’?deoxycytidine)能使卵巢癌细胞株表达的多种CTA基因，其中包括MAGE?A1、MAGE?A3、MAGE?A4、MAGE?A6等11种CTA表达上调。

　　3 CTA的功能 CTA在生殖方面的功能，目前了解的很少。Itoh研究[10]提出MAGE?A1和A4蛋白在精原细胞和初级精母细胞的细胞核及细胞质中表达，表明这些蛋白在精子发生的早期起作用。CAGE?1作为精子细胞和精子顶体的重要组成部分,对精子头部顶体蛋白的包装起重要作用。SCP?1为联会复合体的主要成分,与染色体配对、交换及分离密切相关[17]，SSX 基因可能与抑制转录有关等[18]。精子蛋白17(Sp17)，它在精子的顶体反应时有高水平的表达，通过卵细胞透明带硫酸碳水化合物的结合来促进受精，Sp17 的N端与环腺苷酸依赖的蛋白激酶Ⅱα调节亚基二聚体相互作用位点和蛋白激酶A锚定蛋白(a kinase anchoring proteins, AKAPs)结合以调节它们的活性，进而影响精子的顶体反应与活力[19]。这说明Sp17在受精过程中扮演着重要角色。CT抗原成员之一OY?TES?1/Sp32具有连接和促进顶体素原成熟形成顶体素的作用，属于顶体素结合蛋白(acrosin binding protein)[20]。Tardif、Janice等[21，22]先后通过实验证实Sp32与获能相关，但是具体机制尚不清楚。

　　4 CTA与肿瘤 CT抗原特殊的表达模式使得CT抗原在肿瘤方面。CT抗原SPAG 9(sperm?associated antigen 9)[23]是c?Jun NH2?端激酶?互动蛋白家族新成员之一，在精卵融合和有丝分裂活化激活蛋白信号通路中有着重要作用。最近研究中发现，90%的卵巢癌组织中检测到SPAG 9 mRNA和蛋白。并在卵巢上皮癌病人中检测到SPAG 9特异性抗体，阳性率为67%，而在正常人为阴性。因此SPAG 9具有卵巢上皮癌诊断和免疫特异性靶抗原的潜力。除此之外，有研究表明[24]，NY?ESO?1抗原决定簇ESO157?170，能被HLA?DP4限制性CD4﹢T 细胞和HLA?A2 及A24 限制性CD8﹢T细胞识别。Kunle O等[24]对卵巢上皮癌研究时发现，ESO157?170疫苗诱导的CD8和CD4 细胞克隆能够识别NY?ESO?1表达阳性的肿瘤，对T细胞受体分析显示肿瘤识别的CD4﹢T细胞和非肿瘤识别的CD4﹢T细胞克隆的分子结构是截然不同的。这些都表明NY?ESO?1抗原决定簇ESO157?170或NY?ESO?1全长蛋白具有肿瘤免疫治疗靶抗原的可能。CAGE在子宫内膜癌中亦有表达，而在正常子宫内膜中不表达[25]，应用Western blot技术证实了癌细胞中表达有此种蛋白，并用重组蛋白CAGE检测子宫内膜癌患者血清中的抗体anti?CAGE IgG，5/45为阳性，而用ELISA技术则12/45阳性。并且在子宫内膜癌中microsatellite instability(MSI)?H的病人， CAGE抗体阳性率更高7/13(53.8%),而non MSI?H 20例均为阴性。这些都表明了CAGE可用于子宫内膜癌的诊断和免疫治疗，尤其是MSI阳性的子宫内膜癌。CT抗原KU?CT?1也类似[26]，在胰腺癌、肺癌和子宫内膜癌中均有表达，其中子宫内膜癌最高7/11(64%)在血清中也检测到相应特异性抗体(2/12)，而在正常人为阴性。CT抗原与表达模式的特性与肿瘤有着密切的关系，因此，很多学者都致力于筛选CT抗原作为肿瘤的标记，并应用于免疫治疗。

　　5 CTA的研究动态 生殖免疫学的研究证明，免疫因素与不育症有一定的关系。用精子特异性抗原主动免疫动物，能有效地降低动物的生育能力，但是过去的动物试验都未能应用免疫避孕获得满意的效果。因此，免疫避孕遭到怀疑。CT抗原的提出和在生殖领域的研究给免疫避孕带来了新的希望。其中Sp17就有很强的免疫原性，90%的输精管切除的男性可产生抗Sp17 抗体，在患者的血清和生殖道中可检测到这种抗体[27]。Lea IA等[27]做了Sp17对小鼠的生殖能力影响的研究，发现随着嵌合肽免疫剂量的增加，小鼠的生殖能力明显下降，妊娠率从72%减少到29%。撤销免疫后6～8周，基本恢复到免疫前的生育能力[28]。

　　最近研究报道[29]，有些CT抗原如：NRAGE、NY?ESO、MAGE?1和SSX都有在人体骨髓间充质干细胞中表达，表明CT抗原不仅是生殖细胞的特异性抗原，同时也是干细胞的标志物。最近的研究[30]结果都支持CT抗原SSX在干细胞中有重要作用，SSX在核域段被PcG蛋白Bmi?1占据，PcG蛋白Bmi?1是一个干细胞自我更新的调节因子。SSX还与间充质细胞向上皮细胞分化(mesenchymal?to?epithelial transition MET)相关，通过促进基质金属蛋白酶?2的表达和改变钙粘蛋白?E的水平，从而影响细胞的迁移。MET实质是胚胎不同胚层发育分化的过程，这一过程是可逆的。因此SSX的过度表达有可能是上皮细胞向间充质细胞转变的关键所在，并更有助于肿瘤细胞的转移[31]。Thomas John等[32]研究还发现CT抗原与ECSA/DPPA2胚胎肿瘤抗原Embryo?Cancer Antigen存在共表达。这些都表明CT抗原与肿瘤干细胞有着密切的联系，值得我们深入的研究。

　　6 结 语 目前对CT抗原的研究都仅限于CT抗原mRNA 和蛋白表达水平的检测，而对CT抗原表达机制及CT抗原对肿瘤细胞生物学行为的作用了解很少。新的RNA 干扰技术为CT抗原进一步的研究提供了新的平台。随着研究的深入，定能揭开CT表达特异的面纱。

【】
  　　[1]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

　　[2]Old LJ.Cancer/testis (CT) antigens are new link between gametogensis and cancer[J].Cancer Immun,2001,1(1):1

　　[3]Scanlan MJ,Simpson AJG,Old LJ.The cancerPtestis genes:review,standardization,and commentary[J].Cancer Immun,2004,4(1):1

　　[4]Chen YT,Scanlan MJ,Sahin U,et al.A testicular antigen aberrantly expressed in human cancers detected by autologous antibody screening[J].Proc Natl Acad Sci USA,1997,94:1914

　　[5]Gillespie AM,Rodgers S,Wilson AP,et al.BAGE and GAGE:tumour antigen expression in benign and malignant ovarian tissue[J].Br J Cancer 1998,78: 816

　　[6]Lucas S,De Plaen E,Boon T.MAGE?B5, MAGE?B6, MAGE?C2 and MAGE?C3:four new members of the MAGE family with tumor?specific expression[J].Int J Cancer,2000,87:55

　　[7]Nelson PT,Zhang PJ,Spagnoli GC,et al.Cancer/testis (CT) antigens are expressed in fetal ovary[J].Cancer Immun,2007,12(7):1

　　[8]Takahashi K,Shichijo S,Noguchi M,et al.Identification of MAGE?1 and MAGE?4 proteins in spermatogonia and primary spermatocytes of testis[J].Cancer Res,1995,55:3478

　　[9]Gjerstorff MF,Johansen LE,Nielsen O,et al.Restriction of GAGE protein expression to subpopulations of cancer cells is independent of genotype and may limit the use of GAGE proteins as targets for cancer immunotherapy[J].Br J Cancer,2006,94:1864

　　[10]Takahashi K,Shichijo S,Noguchi M,et al.Identification of MAGE?1 and MAGE?4 proteins in spermatogonia and primary spermatocytes of testis[J].Cancer Res,1995,55(16):3478

　　[11]Meuwissen RL,Offenberg HH,Dietrich AJ,et al.Acoiled?coil related protein specific for synapsed regions of meiotic prophase chromosomes[J].EMBO J,1992,11:5091

　　[12]Ono T,Kurashige T,Harada N,et al.Identification of proacrosin binding protein sp32 precursor as a human cancer/testis antigen[J].Proc Natl Acad Sci USA,2001,98(6):3282

　　[13]Gjerstorff MF, Kock K, Nielsen O,et al.MAGE?A1,GAGE and NY?ESO?1 cancer/testis antigen expression during human gonadal development[J].Hum Reprod,2007,2(4):953

　　[14]Worm J,Guldberg P.DNA methylation: an epigenetic pathway to cancer and a promising target for anticancer therapy[J].J Oral Pathol Med,2002,31(8):443

　　[15]Jang SJ,Soria JC,Wang L,et al.Activation of melanoma antigen tumor antigens occurs early in lung carcinogenesis[J].Cancer Res,2001,61(21):7959

　　[16]Adair SJ,Hogan KT.Treatment of ovarian cancer cell lines with 5?aza?2'?deoxycytidine upregulates the expression of cancer?testis antigens and class I major histocompatibility complex?encoded molecules[J].Cancer Immunol Immunother,2009,58(4):589

　　[17]Bachmann E,Krogh TN,H?jrup P,et al.Mouse fetal antigen 1(mFA1), the circulating gene product of mdlk, pref?1 and SCP?1:isolation, characterization and biology[J].J Reprod Fertil,1996,107(2):279

　　[18]Santos NR,Torensma R,Vries TJ,et al.Heterogeneous expression ofthe SSX cancer testis antigens in human melanoma lesions and cell lines[J].Cancer Res,2000,60:1654

　　[19]Frayne J,Hall L.A re?evaluation of sperm protein 17(Sp17) indicates a regulatory role in an A?kinase anchoring protein complex, rather than a unique role in sperm?zona pellucida binding[J].Reproduction,2002,124(6):767

　　[20]Baba T,Michikawa Y,Kashiwabara S,et al.Proacrosin activation in the presence of a 32?kDa protein from boar spermatozoa[J].Biochem Biophys Res Commun,1989,160(3)：1026

　　[21]Tardif S,Dubé C,Chevalier S,et al.Capacitation is associated with tyrosine phosphorylation and tyrosine kinase?like activity of pig sperm proteins[J].Biol Reprod,2001,65(3):784

　　[22]Bailey JL,Tardif S,Dube C,et al.Use of phosphoproteomics to study tyrosine kinase activity in capacitating boar sperm Kinase activity and capacitation[J].Theriogenology,2005,63(2):599

　　[23]Garg M,Chaurasiya D,Rana R,et al.Sperm?associated antigen 9,a novel cancer testis antigen,is a potential target for immunotherapy in epithelial ovarian cancer[J].Clin Cancer Res,2007,13(5):1421

　　[24]Odunsi K,Qian F,Matsuzaki J,et al.Vaccination with an NY?ESO?1 peptide of HLA class I/II specificities induces integrated humoral and T cell responses in ovarian cancer[J].Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(31):12837

　　[25]Iwata T,Fujita T,Hirao N,et al.Frequent immune responses to a cancer/testis antigen,CAGE,in patients with microsatellite instability?positive endometrial cancer[J].Clin Cancer Res,2005,11(10):3949

　　[26]Okada T,Akada M,Fujita T,et al.A novel cancer testis antigen that is frequently expressed in pancreatic,lung,and endometrial cancers[J].Clin Cancer Res,2006,12(1):191

　　[27]Lea IA,Adoyo P,O’Rand MG.Autoimmunogenicity of the humansperm protein Sp17 in vasectomized men and identification of liner B cell epitopes[J].Fertil Steril,1997,67(2):355

　　[28]Lea IA,Lierop MJ,Widgren EE,et al.A chimeric sperm peptide induces antibodies and strain?specific reversible infertility in mice[J].Biol Reprod, 1998,59(3):527

　　[29]Cronwright G,Le Blanc K,Gotherstrom C,et al.Cancer/testis antigen expression in human mesenchymal stem cells:down?regulation of SSX impairs cell migration and matrix metalloproteinase 2 expression[J].Cancer Res,2005,65(6):2207

　　[30]Soulez M,Saurin AJ,Freemont PS,et al.SSX and the synovial?sarcomaspecific chimaeric protein SYT?SSX co?localize with the human Polycombgroup complex[J].Oncogene,1999,18:2739

　　[31]Raaphorst FM.Self?renewal of hematopoietic and leukemic stem cells: a central role for the Polycomb?group gene Bmi?1[J].Trends Immunol,2003 ,24(10):522

　　[32]John T,Caballero OL,Svobodová SJ,et al.ECSA/DPPA2 is an embryo?cancer antigen that is coexpressed with cancer?testis antigens in non?small cell lung cancer[J].Clin Cancer Res,2008,14(11):3291