间皮素与肿瘤靶向治疗

段爱军，苗庆芳

间皮素（mesothelin，MSLN）是一种细胞表面糖蛋白，在正常组织中很少表达，但在卵巢癌、胰腺癌和恶性间皮瘤等肿瘤组织中高表达[1]，因此间皮素有望成为癌症治疗的重要靶点。由于间皮素基因敲除小鼠未发现表型异常，所以间皮素的生物学功能目前仍不清楚，但有研究表明间皮素可能在肿瘤细胞增殖、黏附及耐药性方面起着重要作用。采用抗间皮素抗体、抗体偶联药物（ADC）、免疫毒素、嵌合抗原受体 T 细胞、间皮素肿瘤疫苗等手段，治疗高表达间皮素的肿瘤的方法正在发展，并逐步走向应用。本文将针对间皮素的结构与功能、在恶性肿瘤中的表达及以其为靶点的药物研究进展情况进行综述。

1 间皮素的发现及其结构特征

20世纪90年代初，由于用于实体肿瘤治疗的靶点太少，Pastan 和 Hassan[2]发起了一个新的研究项目，来寻找在肿瘤细胞中高表达但在正常组织细胞中低表达或不表达的细胞表面蛋白，间皮素就是在这个过程中被发现的。

间皮素基因位于染色体 16 p13.3，全长 8 kb，其 cDNA 包含 213 bp，含有 1884 bp 的开放阅读框，17 个外显子，编码 628 个氨基酸，翻译后成为分子量 69 kD 的前体蛋白。间皮素前体蛋白被弗林（furin）蛋白酶水解为两个部分，羧基端的疏水序列被糖基磷脂酰肌醇（GPI）取代并通过 GPI 锚定在细胞膜上，分子量为 40 kD，称为间皮素；氨基端部分释放入血或进一步降解，分子量为 31 kD，称为巨核细胞集落刺激因子（megakaryocyte-potentiating factor，MPF）（图1）[3]。目前认为间皮素至少存在 3 个异构体，其中异构体 3 是间皮素在蛋白酶的作用下水解，然后从细胞表面脱落而成，称为可溶性间皮素相关肽（soluble mesothelin-related peptide，SMRP）[4]，可在血清中被检测到，因此可作为某些肿瘤如恶性间皮瘤、胰腺癌和卵巢癌的诊断标记物。

2 间皮素的生物学功能

到目前为止，间皮素的大部分生物学功能仍处于未知状态。有学者诱导间皮素基因纯合子小鼠该基因突变失活。这些间皮素缺陷小鼠体内没有相关 mRNA 和蛋白表达，但是它们没有出现任何可检测的表型，并且不论雌雄都能正常繁育后代，这表明间皮素并非小鼠正常生长发育繁殖所必需。而随着人们对肿瘤中间皮素的研究越来越深入，已经发现它在多种肿瘤的发生发展中起着重要作用[5]。

图1 间皮素成熟过程

2.1 细胞增殖和细胞周期

在胰腺癌的研究中发现，间皮素可以促进肿瘤细胞增殖。在胰腺癌细胞 MIA PaCa-2 里过表达间皮素，可使其增殖速率提高 90%，这些过表达细胞在裸鼠体内可以更快形成较大的实体瘤。相反，沉默 BxPC-3 细胞中的间皮素基因可以抑制增殖，同时还可以通过减缓细胞进入 S 期而抑制细胞周期[6]。在胰腺癌细胞中过表达间皮素可导致 NF-κB 信号通路持续激活，从而产生大量的 IL-6。相反，沉默间皮素基因可以降低 IL-6 的产生。在间皮素过表达的胰腺癌细胞中，高水平的 IL-6 会激活转录蛋白 Stat3，导致 cyclin E 和周期蛋白依赖激酶 2（cyclin-dependent kinase 2，CDK 2）的表达量增高，同时也加速了细胞从 G1 期到 S 期的转变[7-8]。此外，激活 NF-κB 和 Stat3 还可诱导 Bcl-xl 和 Bc1-2 的表达，从而抑制细胞凋亡信号通路[9]。

2.2 细胞黏附和转移

Coelho 等[10]通过比较转染间皮素的小鼠胚胎成纤维细胞 3T3 与天然细胞，发现前者与培养皿附着更牢固、更难从细胞表面清除，从而提出间皮素可能与细胞黏附有关。Rump 等[11]在卵巢癌的研究中，发现间皮素和 CA125（其主要成分为 MUC16）通过 N-聚糖依赖性相互作用高亲和力结合，从而介导细胞黏附，增强癌细胞黏附作用，促进卵巢癌腹膜转移，造成卵巢癌的广泛盆腹腔种植。

2.3 细胞耐药

许多研究发现间皮素可以增加癌细胞对药物的耐受 性[12-15]。例如，在人乳腺癌模型中，间皮素促进肿瘤细胞非 锚定依赖生长，并且通过下调凋亡前体蛋白 Bim，激活 ERK 信号通路使细胞对失巢凋亡产生耐受。Cheng 等[15]比较了卵巢癌化疗敏感与耐药患者的表达差异，结果显示后者间皮素表达显著升高。随后的深入研究发现，间皮素通过同时激活 PI3K/AKT 和 MAPK/ERK 两个通路，阻断了紫杉醇诱导的肿瘤细胞凋亡。当下调间皮素表达后，卵巢癌耐药细胞株的化疗敏感性也明显提高，在一定程度上逆转了细胞耐药。

综上所述，虽然间皮素在肿瘤发生过程中的具体功能仍需进一步的研究，但其在肿瘤细胞增殖、黏附、转移和耐药等方面均发挥一定的作用，是肿瘤治疗的潜在靶点。

3 间皮素在肿瘤中的表达

3.1 间皮瘤

Chang 等[16]用抗间皮素单克隆抗体 K1 对恶性胸膜间皮瘤冰冻组织切片进行免疫反应，在 23 例上皮样标本中有 14 例为阳性，而混合型间皮瘤中只在上皮组织部分发现有免疫组化着色。之后 Ordóñez[17]用另一株单抗 5B2 做免疫组化染色，结果发现上皮样和混合型间皮瘤的阳性率均为 100%（44/44 vs 3/3）。

3.2 胰腺癌

Argani 等[18]应用 SAGE 数据库首次发现间皮素在胰腺导管癌中表达，但在正常胰腺组织中不表达。朱庆云等[19]通过 RT-PCR 方法检测发现 5 株胰腺癌细胞株有间皮素 mRNA 的表达。他们还用免疫组化方法分别检测了 54 例胰腺癌及其相应癌旁组织，发现前者间皮素表达率为 75.9%（41/54），而后者均无表达。说明间皮素在胰腺癌中有一定比例的高表达，可作为潜在治疗靶标。

3.3 卵巢癌

Chang 和 Pastan 等[20]用单克隆抗体 K1 对卵巢癌冰冻组织切片进行免疫组化研究，发现间皮素表达阳性率为 67%（10/15）。而后，Ordóñez[17]利用单克隆抗体 5B2 检测发现，卵巢癌间皮素表达阳性率为 87.5%（35/40）。2017年，Hanaoka 等[21]研究发现也证实，间皮素表达于近 70% 的卵巢癌患者中。总之，间皮素在绝大多数卵巢癌患者中高表达，以其为靶点进行卵巢癌治疗可能具有重要意义。

3.4 乳腺癌

Bayoglu 等[22]研究发现，乳腺癌中间皮素表达率为 42.3%。周晶等[23]通过免疫组化方法发现，乳腺癌中间皮素表达阳性率为 42.9%（24/56），且与肿瘤分化程度、大小呈正相关。间皮素有发展成乳腺癌治疗靶标的潜能。

3.5 肺癌

Ordóñez[17]早期应用抗体 5B2 进行免疫组化研究，发现肺癌中间皮素表达阳性率为 41%（14/34）。Miettinen 等[24]研究了 148 例肺癌组织，发现间皮素阳性率为 53%（78/148）。Ho 等[25]应用流式细胞技术也检测到在肺癌细胞膜上有间皮素表达，从而进一步证实了间皮素在肺癌中的表达。

3.6 胃癌

Baba 等[26]用免疫组化研究发现，胃癌患者间皮素表达率为 58%（124/212）。Einama 等[27]还用 RT-PCR 方法研究了 6 株胃癌细胞系，发现其中 5 株有间皮素表达。因 此，在胃癌患者中进一步研究间皮素靶向治疗可能有一定的价值。

4 靶向间皮素的肿瘤治疗

4.1 抗体类药物

4.1.1 Amatuximab Amatuximab（MORAb-009）是由抗间皮素抗体 SS1 单链可变区片段与人 IgG1/κ 恒定区组成的嵌合抗体，通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）杀伤肿瘤细胞，并可阻断间皮素与 CA125 的相互作用[28]。Hassan 等[29]进行了临床前研究，发现在体外实验中，amatuximab 抑制间皮素表达细胞与 MUC16 表达细胞的相互作用，这对于研究如何减少肿瘤细胞黏附、迁移和转移具有重要意义；在异种移植模型中，amatuximab 有显著的抗肿瘤活性，且与吉西他滨联用可以增强疗效。在 I 期临床试验中，amatuximab 效果良好，静脉注射的最大耐受剂量（MTD）为 200 mg/m2[28]。在一项 II 期临床试验中，其与培美曲塞、顺铂联用对 88 例无法手术切除的恶性间皮瘤患者进行治疗，客观反应率为 39%，并可明显延长患者生存期[30]，有望使恶性间皮瘤患者获益。

4.1.2 BAY 94-9343 BAY 94-9343，也被称为 anetumab ravtansine，是一种将抗间皮素抗体与美登素衍生物 DM4（微管蛋白聚合酶抑制剂）连接的抗体偶联药物[31]。BAY 94-9343 与肿瘤细胞表面间皮素结合后，可被内化进入溶酶体然后释放 DM4 杀伤肿瘤细胞[32]。在体外，其对间皮素过表达细胞具有强烈的杀伤作用，IC50值为 0.72 nmol/L，且对阴性细胞无杀伤活性[33]。在体内实验中，BAY 94-9343 可特异性靶向间皮素阳性肿瘤，并且可在异种移植瘤模型中抑制肿瘤生长。2015年12月开始的 II 期临床试验（NCT02610140），以长春瑞滨为对照，研究 BAY 94-9343 单药治疗恶性胸膜间皮瘤，确定给药剂量为每周 6.5 mg/kg[34]。另一项临床试验（NCT03126630）是研究其与 pembrolizumab（PD-1 单抗 Keytruda）联合用药治疗恶性胸膜间皮瘤[35]。BAY 94-9343 治疗胰腺癌（NCT03023733）[36]和肺癌（NCT02839681）[37]的 II 期临床试验也正在进行中。

4.1.3 DMOT4039A DMOT4039A 是由人源化 IgG1 抗间皮素单克隆抗体 h7D9.v3（α-MSLN）与抗微管蛋白药物 monomethyl auristatin E（MMAE）通过二肽（瓜氨酸-缬氨酸）连接而成的抗体偶联药物。DMOT4039A 与肿瘤细胞表面间皮素结合后，主要通过网格蛋白介导的内吞作用进入溶酶体，随后二肽被蛋白酶水解，释放出 MMAE 并与细胞质的微管蛋白结合从而阻滞细胞周期的 G2/M 期，使细胞生长停滞、诱导凋亡[38]。DMOT4039A 不仅能特异性杀伤体外培养的间皮素阳性肿瘤细胞，而且在异种移植肿瘤模型中也表现出显著的疗效[39]。在一项 I 期临床试验中，DMOT4039A 用于治疗 71 名患者（40 名胰腺癌和 31 名卵巢癌），每 3 周给药一次，初始剂量为 0.2 mg/kg，最高剂量为 2.4 mg/kg，在胰腺癌患者中有 55% 病情得到控制，在卵巢癌患者中 38% 有客观反应，并且在最高剂量时仍有很好的耐受性[40]。由此看出 DMOT4039A 具有很好的安全性和抗肿瘤活性，有较好的发展前景。

4.1.4 MDX-1204 MDX-1204 也是抗体偶联药物，它是由全人源间皮素抗体（MDX-1383）与一种烷化剂 duocarmycin（MED2460）通过缬氨酸-瓜氨酸二肽接头偶联而成[41]。MDX-1204 可与细胞表面间皮素有效结合，从而阻断其与 CA125 相互作用并被细胞内化[42]，然后释放出小分子药物 MED2460 并与 DNA 小沟结合，引起 DNA 不可逆烷基化，进而破坏核酸结构，最终导致细胞死亡。MDX-1204 能够在细胞周期的任何阶段发挥作用。在肺癌 NCI-H226 异种移植瘤模型中，可显著抑制肿瘤生长甚至使其完全消退[43]。MDX-1204 同样在间皮瘤、卵巢癌和胰腺癌中表现出很好的抗肿瘤活性。目前该药正在进行 I/II 期临床试验，以确定对晚期癌症（间皮瘤、非小细胞肺癌、卵巢癌、胰腺癌、胃癌等）患者的安全性、耐受性和抗肿瘤活性[44]。

4.2 免疫毒素

SS1P 是重组免疫毒素，通过将小鼠抗间皮素抗体的 可变区片段与假单胞菌外毒素 38（PE38）融合而成[45]。Hassan 等[46]研究了 SS1P 的体外抗肿瘤活性，结果显示其在 1 ng/ml 时即可杀伤间皮素阳性肿瘤细胞，而对阴性细胞即使浓度达到 100 ng/ml 时亦无杀伤活性。Li 等[47]也证实，SS1P 在 0.08～3.9 ng/ml 时，对阳性肿瘤细胞有较强的杀伤作用，而对阴性细胞无作用。动物体内实验中，SS1P 与紫杉醇联用可显著抑制小鼠 A431/K5 异种移植瘤的生长。在一项 I 期临床试验中，共 33 例患者，其中 19 例病情得到控制、4 例好转，当剂量为 60 mg/kg 时患者仍可耐 受[48]。说明 SS1P 在临床 I 期研究中表现出良好的安全性和抗肿瘤活性。

4.3 嵌合抗原受体 T 细胞疗法

嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）是通过识别肿瘤相关抗原（TAA）的 scFv 和胞内信号区域——免疫受体酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motifs，ITAM）在体外进行基因重组，生成重组质粒，并进一步转染到 T 细胞中，使 T 细胞表达适当的肿瘤表面抗原受体，该受体可识别结合肿瘤表面相关抗原，进而激活 T 细胞杀伤肿瘤细胞[49-50]。间皮素 CAR-T 细胞治疗在间皮瘤、卵巢癌、肺癌小鼠移植模型中取得了令人鼓舞的结果，相应的一些临床试验也已获批，目前正在进行中[51-52]。最近宾夕法尼亚大学的另一项间皮素 CAR-T（SS1-4-1BB CAR）临床试验中，对胰腺癌和间皮瘤患者进行治疗，未观察到严重的不良反应如胸膜炎、心包炎等[53]。这些结果说明间皮素作为 CAR-T 细胞治疗的靶点有光明的前景。

4.4 肿瘤疫苗

CRS-207 是 Aduro 公司开发的一款以李斯特菌为载体的肿瘤疫苗，为一种插入了间皮素表达基因的减活李斯特菌，其作用机制是巨噬细胞将入侵细菌吞噬内化加工处理，将间皮素抗原呈递在细胞表面并传递给 T 细胞，释放淋巴因子，激活杀伤性 T 细胞靶向间皮素，最终引起表达间皮素的肿瘤细胞凋亡[54]。在约翰霍普金斯大学进行的 I/II 期临床试验结果表明，CRS-207 单独使用或者与环磷酰胺联合用药都会引起间皮素特异性的 CD8+T 细胞应答，患者生存率明显提高[54-55]。但遗憾的是，Aduro 公司在 2017年5月宣布 CRS-207 胰腺癌 II 期临床失败，后来又因有病人遭李斯特菌感染而停止了其所有临床试验，这也给肿瘤疫苗的研究带来了负面影响。

5 讨论和展望

间皮素自 1996年被正式鉴定以来[56]，由于其在正常组织很少表达，而在卵巢癌、胰腺癌及恶性间皮瘤等恶性肿瘤中高表达的特点，一直备受关注。到目前为止，间皮素分子结构及生物学特性和在不同肿瘤的表达情况多已明确，但其功能及在肿瘤发生发展过程中的作用机制等许多问题还有待进一步研究。以间皮素为靶点的多种抗体药物与其他免疫疗法的临床研究已经开展并取得进展，说明间皮素靶向治疗的安全性和有效性。虽然目前尚无获批上市的产品，但随着临床研究的不断深入，相信在不久的将来，会有靶向间皮素的抗体药物或免疫疗法获批上市。因此，以间皮素为靶点的肿瘤治疗具有广阔的发展前景。