CMTM4与肿瘤的研究进展

2019-01-04孔娟谭盛葵

中国癌症防治杂志 2019年1期

孔娟谭盛葵

作者单位：541000 桂林 1桂林医学院肝胆外科；2桂林医学院公共卫生学院

肿瘤的发生发展与多病因、多通路、多基因、多阶段相关，涉及外在因素（如生物、化学、物理等因素）和内在因素（如遗传、免疫等因素），亦与多种基因突变相关（如原癌基因激活、抑癌基因失活或下调、DNA损伤修复、表观遗传变化等），同时还与肿瘤微环境相关。肿瘤微环境中各细胞成分和各种因子水平的变化在肿瘤的发生、发展、侵袭过程中起重要作用［1-4］。近年来，肿瘤免疫治疗研究主要集中在识别特异性肿瘤抗原以增强抗肿瘤免疫，但因人类基因突变和蛋白质修饰的复杂性和多样性，同时受肿瘤复杂的微环境限制，常导致肿瘤治疗失败，目前亟需找到能够有效治疗肿瘤的新靶点［5-7］。原癌基因是细胞增殖的重要调节因子，与多种肿瘤发病机制密切相关。在肿瘤的发生发展中原癌基因激活、抑癌基因失活或下调发挥着重要作用，阻断原癌基因的表达，恢复或上调抑癌基因的功能，可抑制肿瘤发展或恢复其正常表型。肿瘤发生机制受多种通路或基因调控，但解决问题的主要根源在于针对基因突变而采取靶向治疗［8-9］。CMTM4是CMTM家族的成员之一，是新发现的抑癌基因，研究发现CMTM4与肿瘤发生发展关系密切，本文就抑癌基因CMTM4与肿瘤的研究进展作一综述。

1 CMTM4来源

CMTM家族原名趋化因子超家族（chemokine like factor super family，CKLFSF），是北京大学人类疾病基因研究中心韩文玲博士于2001年在国际上首次报道的基因家族。该家族的大多数成员具有不同的剪接体，而且每个基因至少有一个剪接体的编码产物具有MARVEL结构域。2005年12月，CKLFSF1～8被国际人类基因命名委员会重新命名为CMTM l～8，CMTM4是该家族成员之一［10］。

2001年7月北京大学韩文玲等［11］通过SSH技术克隆了U937细胞中IL-10的cDNA，发现新细胞因子CKLF1，且除 CKLF1 外，CKLF基因还有 CKLF2、CKLF3、CKLF43个剪切体。其中CKLF2是整个基因编码的产物，基于此序列，北京大学人类疾病基因研究中心又通过生物信息学和RT-PCR技术克隆出CMTM1～8。随后，北京大学又制备了抗CMTM4的多肽抗体，为CMTM4进行生物学功能研究奠定了基础［12］。

2 CMTM4的结构与功能

CMTM4基因位于 16q22.1，有 CMTM4-V1、CMTM4-V2和CMTM4-V3 3个剪接体，其中CMTM4-V1和CMTM4-V2是主要的形式，广泛表达于多种组织。CMTM-V1编码234个氨基酸，CMTM-V2编码 208个氨基酸，而CMTM4-V3仅存在于某些肾和胎盘组织，编码179个氨基酸。研究表明，CMTM家族中大部分成员有不同的剪接体，每个基因至少有一种剪接体的编码产物有MARVEL结构域，而具有此结构域的蛋白在膜分子转运中具有重要功能，其基因编码的产物有广谱趋化作用，可参与肿瘤发生、发展以及迁移，在免疫系统、生殖系统中发挥重要作用［10，13］。研究发现CMTM4在人类正常组织和上皮细胞中广泛表达，而在多种肿瘤来源的细胞株和原发肿瘤组织中表达下调或缺失，具有抑癌基因表达和功能特点［13-15］。

2004年 KITTLER 等［16］利用 5 305条 esi RNAs，从含有15 497个人类基因的文库中筛选获得37个对Hela细胞分裂、增殖具有重要作用的基因，CMTM4是其中之一。该研究还发现抑制内源性CMTM4后，出现双核细胞增多现象，得出CMTM4是一个有关细胞生长调控基因的结论。来自于荷兰和澳大利亚的两位学者同时在Nature杂志发表了有关CMTM6和PD-L1蛋白的研究［17-18］，研究结果表明，CMTM6是调节PD-L1蛋白稳定性的关键蛋白，它结合PD-L1并维持其细胞表面表达。荷兰学者揭秘了PD-L1分子一个先前未知的“伙伴”——CMTM6，该研究人员采用单倍体基因筛选证实CMTM6为PD-L1蛋白的调节器，CMTM6存在于细胞表面，其与PD-L1蛋白结合，可减少其泛素化，并增加PD-L1蛋白半衰期。在所有测试的人类肿瘤细胞类型以及人类树突状细胞中，干扰CMTM6的表达均导致PD-L1表达受损。此外，与其对PD-L1蛋白的调节作用相一致，CMTM6增强了表达PD-L1肿瘤细胞抑制T细胞的能力。CMTM4与CMTM6类似，是其备用的调控分子，也可调节PD-L1［17］。总体来说，荷兰研究人员的实验数据表明，PD-L1依赖CMTM6、CMTM4有效地发挥其抑制功能，并提出潜在的新途径来阻断这一途径［17］。澳大利亚研究人员通过使用全基因组CRISPRCAS9筛选，并采定量的方法分析整个质膜蛋白质组，发现CMTM6对PD-L1的特异性。值得一提的是，抑制CMTM6的表达可降低PD-L1表达而不影响MHCI分子表达。通过抑制CMTM6降低PD-L1表达可显著减轻体内外对肿瘤特异性T细胞活性的抑制［18］。研究可进一步加深对PD-L1调节生物学的认识，确定了先前未被识别的关键免疫检查点的主调节器，指出了克服癌细胞免疫逃逸的潜在治疗靶点。

最近发现的免疫检查点途径包括程序性死亡受体1/程序性死亡配体1（PD-1/PD-L1）信号通路，PD-1在活化的T细胞上优先表达，在肿瘤浸润的T细胞群中高表达，而PD-L1是一个重要配体，已发现过表达于各种恶性肿瘤，尤其是恶性黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾细胞癌、晚期尿路上皮癌等实体肿瘤［19-21］。PD-L1激活在血液系统恶性肿瘤中也有相关研究，如多发性骨髓瘤、非霍奇金淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤（最显著的是古典霍奇金淋巴瘤）、某些白血病以及全身组织细胞病［22-24］。由此IMAMOVIC 等［25］得出结论：CMTM6和 CMTM4是增强免疫检查点抑制剂治疗作用的新途径。总之，CMTM4、CMTM6与PD-L1存在相互作用，可能是肿瘤免疫治疗的新靶点［26］。

3 CMTM4与恶性肿瘤

3.1 消化系统肿瘤

查鹏等［14］通过免疫组化检测CMTM4在食管癌组织中的表达，发现肿瘤组织中其阳性表达率仅为31.7%，而在正常食管黏膜组织中阳性表达率为100.0%，认为CMTM4可能是潜在的抑癌基因。本课题组前期研究［16］发现，CMTM4在原发性肝细胞癌中表达主要定位于细胞膜与细胞质，且表达水平明显低于癌旁组织，多因素分析发现CMTM4异常表达是肿瘤转移的危险因素，其表达下调可能与肝癌侵袭转移相关，进一步采用COX比例风险模型分析发现CMTM4为肝癌患者的独立预后因素，提示CMTM4在肝癌中可能作为重要的抑癌基因，而CMTM4阴性表达提示预后不良。

3.2 泌尿生殖系统肿瘤

ZHANG等［27］发现miR-205通过靶向CMTM4在调节肾细胞凋亡中起重要作用。研究者在OMIC肿瘤数据库发现肾癌中 CMTM4 呈低表达［28］。LI等［14］通过Western blot、免疫组化法以及定量RT-PCR检测原发性肾透明细胞癌及其配对癌旁非肿瘤组织中CMTM4的表达，发现CMTM4在肾透明细胞癌中表达大幅下调。同时发现在786-O细胞系中，上调CMTM4表达可抑制细胞生长、修复和迁移，但是敲除CMTM4可导致细胞的以上行为完全相反。在肾透明细胞癌中CMTM4下调与肿瘤活性抑制相关，CMTM4可作为肾透明细胞癌的靶向治疗目标［14］。此外，CMTM4在男性生殖系统肿瘤中高表达，并可明显抑制前列腺癌来源的细胞增殖［29］。

3.3 其他系统肿瘤

PLATE 等［30］研究发现，CMTM4-V1 和 CMTM4-V2过表达可介导G2/M期阻滞，进而抑制同步化和非同步化人宫颈癌细胞株Hela的细胞生长，并且抑制Hela细胞克隆形成，提示CMTM4表达的改变可能影响Hela细胞周期及分裂，在细胞增殖和细胞周期调控中起重要作用。在肝癌、乳腺癌、前列腺癌等多种肿瘤组织中亦能检测到16q22.1频繁缺失［31-32］，这些研究均支持16q22.1位点存在肿瘤抑制基因的观点，而CMTM家族可能是这些肿瘤抑制基因的一部分。卞梁等［29］研究发现CMTM4蛋白在正常肺组织中的阳性表达率为100.0%，而在非小细胞肺癌组织中阳性表达率仅为26.0%，该研究同时发现CKLF1、CMTM1、CMTM2和CMTM4是人类染色体上同一基因簇内趋化因子样超家族成员，可能是潜在的非小细胞肺癌肿瘤抑制基因。