文章信息
- 姜怡, 蔡雨晴, 刘苓霜
- sCTLA-4与恶性肿瘤关系的研究进展
- 实用肿瘤杂志, 2019, 34(1): 94-98
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基金项目
基金项目:国家自然科学基金青年项目(81703987);上海中医药大学附属龙华医院国家中医临床研究基地龙医学者(育苗计划)(LYTD-43);上海中医药大学科技创新项目(教学312);上海市卫生和计划生育委员会面上项目(201840158)
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作者简介
- 姜怡(1982-), 女, 上海人, 主治医师, 硕士, 从事中医药防治恶性肿瘤的基础与临床研究.
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通信作者
- 刘苓霜, E-mail:liuls107@163.com
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文章历史
- 收稿日期:2017-11-25
据2018年1月中国国家癌症中心发布《2014年中国恶性肿瘤发病和死亡分析》,估计全国2014年新发恶性肿瘤病例约380.4万例,死亡病例229.6万例,发病率及死亡率逐年上升[1]。恶性肿瘤的主要治疗手段包括手术、化疗、放疗及分子靶向治疗等,均以干预肿瘤细胞的自身增殖为目标,疗效遭遇瓶颈。忽视宿主免疫系统在恶性肿瘤发生和发展中的作用是阻碍临床疗效提高的重要原因。
随着肿瘤免疫学研究的发展,免疫逃逸已被确定为恶性肿瘤的基本特征[2]。近年,肿瘤免疫治疗的新策略和新思路已得到进一步的研究和拓展,肿瘤的免疫疗法受到前所未有的重视[3]。2016年及2017年美国临床肿瘤学会(American Society of Cli-nical Oncology,ASCO)《临床肿瘤学进展》的年度进展均为针对免疫检查点的肿瘤免疫治疗[4-5];2018年《临床肿瘤学进展》提出肿瘤治疗的一大突破是扩展免疫检查点抑制剂的适应证[6],靶向程序性死亡分子1(programmed death 1,PD-1)的单抗pembrolizumab用于携带错配修复缺陷(mismatch repair deficiency,dMMR)或高度微卫星不稳定性(high microsatellite instability,MSI-H)的多种晚期实体瘤患者,即根据肿瘤的遗传学特征而非肿瘤部位来治疗患者的肿瘤组织无关疗法(tissue-agnostic therapies)。针对免疫检查点的免疫治疗已成为继手术、放疗、化疗及分子靶向治疗后的又一重要且有效的肿瘤治疗方法及策略[7-8]。
细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4,CTLA-4)是目前研究较为深入的免疫检查点,阻断CTLA-4与B7的结合有利于激活效应T细胞的增殖,还可能通过下调调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)表面CTLA-4过表达逆转免疫抑制[9]。靶向CTLA-4的单克隆抗体ipilimumab因其能延长黑色素瘤患者生存期成为第1个获批上市的免疫检查点抑制剂。
CTLA-4还存在可溶性形式,可溶性CTLA-4(soluble CTLA-4,sCTLA-4)存在于机体外周循环中。恶性肿瘤患者血清sCTLA-4的表达水平升高,有望成为恶性肿瘤诊疗过程中可实时监测的无创性生物标志物及潜在的治疗靶点,但其具体的作用机制还存在争议。现就有关sCTLA-4和恶性肿瘤关系的研究进展作一综述,并对后续需要解决的问题进行展望。
1 sCTLA-4的发现及其分子生物学特征机体对于肿瘤细胞的免疫应答始于肿瘤特异性抗原的暴露和释放,继而抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)对肿瘤抗原进行吞噬,呈递给T细胞,在淋巴结形成致敏且活化的效应T细胞,随后在趋化因子的作用下T细胞浸润肿瘤,并对其进行杀伤,释放更多的肿瘤抗原[10]。免疫应答环节中T细胞的活化与增殖需要双信号作用,第一信号来自T细胞抗原识别受体与抗原肽-主要组织相容性复合体的特异性结合,第二信号由一系列共刺激分子提供,共刺激分子分化群28(cluster of differentiation 28,CD28)与来自APC的B7(CD80/CD86)分子结合,促进T细胞的活化与增殖,随后T细胞内预先合成的共抑制分子CTLA-4会转移到细胞膜外,抑制T细胞的活化与增殖以达到机体的免疫平衡状态。
CTLA-4是由CTLA-4基因编码的跨膜糖蛋白分子,以同源二聚体形式存在,由细胞膜外区、跨膜区和细胞质区组成,主要表达于活化的CD4+、CD8+T细胞,并组成性地表达于Treg细胞表面,与CD28竞争性地并以更为强大的结合力与APC表面的B7(CD80/CD86)分子相互作用,从而抑制T细胞的活化与增殖[11-12]。表达于Treg表面的CTLA-4对驱动Treg有重要的功能[13-14],Treg聚集于肿瘤组织中抑制抗肿瘤免疫,阻断CTLA-4后,肿瘤浸润的Treg功能被钝化,从而增强瘤内免疫应答[15]。
CTLA-4被发现多年后,Magistrelli等[16]和Oaks等[17]分别在1999年和2000年观察到人类血清中存在sCTLA-4。sCTLA-4是由编码CTLA-4的基因失去编码跨膜区(即第456~563个核苷酸序列)的转录产物,其缺乏CTLA-4跨膜区的22个氨基酸,不能形成二聚体,以单体的可溶性形式出现,但其与配体结合的氨基酸残基完整,保留与B7结合的功能[16]。
Magistrelli等[16]研究显示,sCTLA-4主要由非激活的T细胞产生,一旦T细胞活化,编码sCTLA-4的mRNA出现降解,sCTLA-4产生随即减少,已生成的sCTLA-4可能通过旁分泌的形式调节机体免疫反应。Ward等[18]提出不同观点,指出Magistrelli等[16]的研究是用高浓度抗CD3单抗激活T细胞,而用抗原激活T细胞的过程中sCTLA-4的分泌是增强的,特异性抗sCTLA-4单抗可以增强抗原激活的T细胞增殖和γ干扰素(interferon γ,IFN-γ)及白细胞介素17(interleukin 17,IL-17)的分泌且抑制黑色素瘤细胞转移,同时发现Treg是sCTLA-4的一个重要来源。此外,有研究显示,肿瘤细胞如黑色素瘤细胞同样能够分泌sCTLA-4[19]。
2 sCTLA-4的作用机制对于非激活的T淋巴细胞,sCTLA-4主要是阻断共刺激分子B7-CD28的结合,阻止T细胞的活化和增殖;而对活化的T细胞,sCTLA-4可以同时阻断B7-CD28及B7-CTLA-4的结合,减弱对T细胞反应的下调作用[17, 20]。但由于sCTLA-4是单体分子,其与B7(CD80/CD86)分子的亲合力较二聚体形式的CTLA-4低,更容易从CD80/CD86-sCTLA-4的复合物中快速解离[16]。因此,可以推测sCTLA-4与CTLA-4竞争结合CD80/CD86的能力有限,需更多的研究深入探讨。另有机制研究显示,sCTLA-4诱导吲哚胺-2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxyge-nase,IDO)表达,后者可介导肿瘤微环境的免疫抑制[21]。
也有学者提出异议,外周血中sCTLA-4并非CTLA-4基因的直接产物,这也可能是sCTLA-4与免疫系统反应关系难以证实的原因[22]。
3 sCTLA-4与恶性肿瘤 3.1 sCTLA-4作为恶性肿瘤辅助诊断标志物的研究血清免疫相关标志物sCTLA-4的异常表达在多种恶性肿瘤患者的外周血中被发现,对sCTLA-4能否成为恶性肿瘤辅助诊断的分子标志物进行了初步的探索。
Erfani等[23]观察乳腺癌患者外周血sCTLA-4的表达情况显示,初次诊断的乳腺癌患者(n=43)外周血sCTLA-4水平较健康人(n=44)升高(P<0.01)。杜宪红等[24]检测胃癌患者外周血sCTLA-4的表达水平,胃癌组(n=63)患者血清sCTLA-4水平高于胃炎组(n=15)、胃溃疡组(n=12)及对照组(n=24),差异均具有统计学意义(均P<0.05);胃癌组Ⅳ期患者血清sCTLA-4水平高于Ⅲ期、Ⅱ期和Ⅰ期患者(均P<0.01),Ⅲ期患者高于Ⅱ期和Ⅰ期患者(均P<0.01),Ⅱ期与Ⅰ期患者比较,差异无统计学意义(P>0.05)。Roncella等[25]研究发现,恶性间皮瘤患者外周血sCTLA-4含量(范围0~17 210 pg/mL,n=45)高于肺部良性病变患者(范围0~3 770 pg/mL,n=31),但两者比较,差异无统计学意义(P>0.05)。谢荃沁等[26]收集111例结直肠癌患者术前血清及临床病理资料,以37例健康人作为对照,结果显示,结直肠癌患者血清中sCTLA-4含量高于健康人(P<0.01);溃疡型腺癌患者sCTLA-4水平高于隆起型腺癌患者(P<0.05);同时,该研究发现,sCTLA-4、癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)和糖类抗原199(carbohydrate antigen 199,CA199)联合检测对结直肠癌的诊断准确性最高(91%),提示三者联合检测在结直肠癌诊断中具有较好的临床应用价值,可作为潜在的结直肠癌辅助诊断方法。
由以上研究结果可以推测,sCTLA-4可能是多种恶性肿瘤发生和发展的重要因素之一,作为恶性肿瘤的辅助诊断标志物具有一定的价值,并与临床分期及病理类型相关。
3.2 sCTLA-4作为恶性肿瘤预后指标的研究关于sCTLA-4作为急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)免疫相关因子的研究显示[27],60例接受化疗前ALL患者外周血中sCTLA-4的表达水平较对照组40例非克隆性增殖血液病患者增高(P=0.001),ALL患者接受化疗后随访28个月,16例复发患者外周血sCTLA-4水平高于未复发患者(P=0.03),9例死亡患者外周血sCTLA-4水平高于51例生存患者(P=0.01),较高水平的sCTLA-4可作为ALL潜在的不良预后指标,并可筛选需要进一步治疗的患者。Simone等[28]发现,ALL患儿血清中高表达sCTLA-4,可以作为疾病进展的标志物。本课题组观察显示,50例晚期非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)患者外周血sCTLA-4表达率高于30例健康人(70.7% vs 6.7%,P<0.01),外周血sCTLA-4增高患者的中位生存期较短(41.6个月vs 31.6个月,P<0.01);Cox回归模型显示,sCTLA-4增高患者死亡风险是正常水平患者的3.05倍(RR=3.05,P<0.01),sCTLA-4可能成为晚期NSCLC患者的预后因子之一[29]。
3.3 sCTLA-4作为恶性肿瘤疗效预测指标的探索性研究sCTLA-4是负性免疫调控因子,但患者治疗前外周血sCTLA-4水平对抗肿瘤治疗的疗效预测研究鲜有报道。
Leung等[30]进行探索性研究评估晚期转移性黑色素瘤患者ipilimumab治疗前外周血sCTLA-4水平对ipilimumab治疗疗效的预测价值,结果显示,ipilimumab治疗后临床获益患者(n=9)治疗前的sCTLA-4水平中位数为918 pg/mL(范围0~8 930 pg/mL),临床进展患者(n=4)治疗前的sCTLA-4水平中位数为0 pg/mL(范围0~995 pg/mL),临床获益患者治疗前sCTLA-4高于临床进展患者(P<0.05),进一步以受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析确定ipilimumab治疗前sCTLA-4≤200 pg/mL为预测治疗后疾病进展的界限值,治疗前sCTLA-4>200 pg/mL可以预测ipilimumab治疗有效。
3.4 sCTLA-4作为恶性肿瘤疗效评价指标的探索性研究本课题组将64例晚期NSCLC一线化疗后疾病控制的患者,随机分为中医综合方案维持治疗组(采用华蟾素注射液、中药汤剂及穴位敷贴治疗)和维持化疗组,2个周期中医综合方案维持治疗后患者血清中sCTLA-4含量下降[(40.30±10.75)pg/mL vs (12.77±2.37)pg/mL,P=0.013],2个周期维持化疗后患者血清中sCTLA-4含量略有上升[(44.48±10.12)pg/mL vs (46.64±11.21)pg/mL,P=0.612];2个周期维持治疗后中医综合方案维持治疗组较维持化疗组血清中sCTLA-4含量下降(P=0.004);与维持化疗比较,中医综合方案维持治疗具有延长疾病进展时间(time to progression,TTP)的趋势(3.0个月vs 2.3个月,P=0.114),Cox风险比例模型评估显示,维持化疗的疾病进展相对危险度是中医综合维持治疗方案的1.95倍,与治疗后sCTLA-4含量上升比较,治疗后sCTLA-4含量下降可降低疾病进展相对危险度达53.6%[31-32]。
然而,近期的另一项小样本回顾性研究得出不同结果。Liu等[33]检测141例局部晚期或晚期癌症(肺癌、食管癌、肝癌、卵巢癌和子宫颈癌)患者治疗(放疗、化疗和放化疗)前、后血清sCTLA-4表达水平显示,治疗前高水平sCTLA-4预示患者具有更长的生存期和无瘤进展生存期(均P<0.01);治疗后sCTLA-4水平增高与TNM分期及淋巴结转移均呈负相关(均P<0.05)。
上述研究显示出不同的结果提示,sCTLA-4对阻断B7-CD28/B7-CTLA-4信号的双重作用及其潜在作用机制值得深入探讨阐明。另外,检测抗体的不统一以及是否选择对sCTLA-4具有特异性高亲和力的抗体等也是研究结果的重要干扰因素。目前,检测使用的抗CTLA-4单抗多为同时结合CTLA-4和sCTLA-4[34],缺乏检测sCTLA-4的特异性、高结合力试剂阻碍了sCTLA-4生物学及免疫学特征的研究进程[35]。同时,鉴于目前探索性研究的样本量较少,需要更多的循证医学证据来证实sCTLA-4作为恶性肿瘤疗效评价指标的应用价值。
综上所述,sCTLA-4在外周血中的异常表达可能参与恶性肿瘤发生和发展机制中的重要环节,有望成为恶性肿瘤诊疗过程中可实时监测的无创性生物标志物。国内外对sCTLA-4与恶性肿瘤关系的研究较少,并且不同研究团队所用的试剂盒和实验条件等可能存在不一致性,会影响研究结果的稳定性,急需积极研发特异性、高亲和力结合sCTLA-4的检测抗体,保障研究数据的真实准确性。
sCTLA-4在肺癌、胃癌、乳腺癌、结直肠癌和急性淋巴细胞白血病等多种恶性肿瘤患者血清中高表达,并与临床分期、病理类型及预后密切相关,其机制可能是通过双重影响B7-CD28/B7-CTLA-4信号,从而参与免疫调控的过程,但并未完全阐明,其免疫调控作用的复杂性及具体机制有待进一步的深入研究,以期为血清免疫相关标志物在恶性肿瘤诊疗中的价值开拓新思路。
然而,目前针对sCTLA-4的基础及临床研究数据有限,需多中心、大样本研究为sCTLA-4作为恶性肿瘤辅助诊断标志物、预后因子、疗效预测及评价指标提供更多的循证医学证据,同时通过严谨的体内外研究深入阐释其具体的作用机制以回答更多的临床问题。
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