癌胚抗原相关细胞黏附分子家族与乳腺癌的研究进展△

2022-01-01张嘉峻刘玉坤孙浩淼

癌症进展 2022年21期

张嘉峻，刘玉坤，孙浩淼

青岛市中心医院1门诊部，2乳腺外三科，3医务部，山东青岛 266000

乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤，其发病率逐渐上升。世界卫生组织癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）公布的数据显示，2020年约220万新发乳腺癌病例，已超过肺癌，居全部恶性肿瘤首位[1-2]。乳腺癌是多种内分泌激素的靶器官，雌酮和雌二醇水平与乳腺癌的发病具有密切关系，遗传因素也是其高危因素，此外，不良生活方式如高脂肪饮食、过度饮酒等也会提高其发病率，但乳腺癌的发病机制尚未完全明确。由于乳腺癌发病初期症状不明显，常常是无意间发现无痛性包块，缺乏特异性的肿瘤标志物，大部分患者确诊时已为进展期，因此，手术是其主要的治疗方法，但治疗后也有可能发生转移[3]。复发和转移是影响乳腺癌患者生存情况的重要因素，由于缺乏特异性分子标志物，无法对患者病情进行有效监控。癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）作为肿瘤标志物已广泛应用于临床，但因灵敏度和特异度不足无法作为独立的诊断指标。CEA家族蛋白均与细胞黏附有关，因此又称为癌胚抗原相关细胞黏附分子（CEA related cell adhesion molecule，CEACAM）。CEACAM 在人体中的上皮组织、内皮细胞和血细胞中均有表达，研究表明，CEACAM参与许多病理生理过程，如细胞吞噬、增殖、黏附、信号转导和肿瘤抑制等[4-5]。本文就CEACAM家族与乳腺癌的研究进展进行综述。

1 CEACAM家族概述

人类共有12个CEACAM基因，均位于19q13.2-19q13.4染色体上。研究表明，上述区域的遗传标志物与多种肿瘤（包括乳腺癌）的易感性有关[6-7]。CEACEA 家族由 CEACAM1、CEACAM3、CEACAM4、CEACAM5、CEACAM6、CEACAM7、CEACAM8、CEACAM16、CEACAM18、CEACAM19、CEACAM20和CEACAM21 12个CEAC-AM组成，属于膜结合免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）超家族，在正常组织和肿瘤组织中表达不同。该家族的每个成员结构相似，免疫球蛋白超家族细胞黏附分子（immunoglobulin cell adhesion molecule，IgCAM）和CEACAM均至少有一个Ig样结构域[8]。这种蛋白的N端免疫球蛋白可变区（immunoglobulin variable region，IgV）对于许多CEACAM蛋白的二聚化及其功能至关重要。在CEACAM1中，IgV结构域内的特定残基突变可以影响单体-同型二聚体交换，导致蛋白质保持在单体状态，而处于二聚体状态对启动人CEACAM1活性至关重要[9]。CEACAM分子均锚定于细胞膜上，CEACAM5和CEACAM6主要通过糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidyl inositol，GPI）与细胞膜结合。有研究者应用磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C处理细胞后，CEA从细胞膜中释放出来，间接证实了CEA通过GPI结构锚定在细胞膜上[10]。而CEACAM1、CEACAM3、CEACAM4、CEACAM19、CEACAM20和CEACAM21通过跨膜结构域锚定在细胞膜上[5]。

CEACAM1是CEACAM家族中分布最广泛的成员，在上皮细胞、内皮细胞、CD4+和CD8+T细胞、树突状细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞以及骨髓细胞中都有分布。CEACAM1可以抑制上皮细胞增殖和T细胞活化，促进血管生成，调节血管重构[11]。T细胞、B细胞、NK细胞、单核细胞和粒细胞中的CEACAM1对多种肿瘤的进展具有重要作用[12]。CEA是胚胎期结肠上皮细胞中形成的一种糖蛋白，虽然可作为肿瘤生物标志物，但其功能和信号转导机制尚不完全清楚。CEACAM6可对细胞生长、分化、侵袭、转移及治疗耐药产生影响，因此被称为肿瘤进展的调节剂[13]。CEACAM7的表达仅限于结肠和胰腺的上皮细胞，但根据人类蛋白图谱，乳腺的腺体细胞也有部分CEACAM7蛋白表达[14]。CEACAM20是CEACAM家族中的新成员，其表达仅限于小肠、结肠、睾丸和前列腺的管腔，其他组织中暂未发现[15]。与其他CEACAM家族成员相反，CEACAM3不参与细胞-细胞黏附，它是一种中性粒细胞特异性受体，可作为诱饵捕获革兰阴性病原体（包括淋病奈瑟球菌），导致细菌黏附在上皮细胞上[4]。

2 CEACAM家族与肿瘤的关系

CEACAM表达水平在不同的肿瘤中具有差异。研究发现，肝细胞癌患者和健康受试者的血清CEACAM1水平无明显差异，但肝细胞癌患者的血清CEACAM1水平与血清总胆红素、血清直接胆红素水平均呈正相关，表明血清CAECAM1可能有助于预测肝癌患者病情严重程度[16]。在黏液表皮样癌组织中，CEACAM5和CEACAM6异常表达促进肿瘤的发生，肿瘤恶性程度越高，CEACAM5和CEACAM6蛋白阳性表达率就越高[17]。在结肠癌组织中，CEACAM5和CEACAM6表达上调，可以作为结肠癌患者预后的独立影响因素，检测其水平可为预后评估提供参考[18]。说明CEACAM家族在致癌机制上可能存在一定的关联。有研究者在表达CEACAM5的结直肠癌组织中检测出体细胞错义突变，并证实其通过抑制转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信号通路和改变肠道微生物群来促进细胞增殖[19]。非小细胞肺癌细胞通过在CEACAM5上携带唾液酰Lewisx/a基序来促进细胞向血管外渗，利于肿瘤扩散[20]。以上研究说明CEACAM在肿瘤的增殖和侵袭中发挥着重要作用。

3 CEACAM家族与其他疾病的关系

以往对于CEACAM的研究多集中于肿瘤方面，近几年的研究发现，在炎性反应性肠病、心肌损伤等疾病中CEACAM也发挥着重要作用。有研究者在结肠炎的T细胞转移模型中发现，缺乏CEACAM1表达的T细胞能够引起超炎症反应，使细胞表面的细胞免疫球蛋白黏蛋白3（T-cell immunoglobulin mucin family member 3，TIM3）及细胞调节因子减少，进而引起结肠炎疾病的恶化[21]。这与之前研究的过表达CEACAM1（L）可以通过减少辅助性T细胞（helper T cell，Th）1和Th2来降低结肠炎发病率的结果一致，这些数据表明，肠道中的CEACAM1更倾向于保护组织、调节上皮屏障功能和抑制T细胞反应[4]。刘艳娟等[22]研究发现，脓毒性休克患者中CEACAM1的表达水平高于脓毒症患者（P＜0.05），因此，血清CEACAM1水平可能作为区分脓毒症与脓毒性休克患者的生物标志物。急性心肌梗死患者的血清CEACAM1水平升高，且其高表达与不良预后密切相关[23]。哮喘患者诱导痰上清、痰细胞和血清中CEACAM5的表达水平均明显升高，意味着CEACAM5可能参与哮喘的嗜酸性粒细胞炎症反应[24]。有研究表明，由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）感染引起的新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）可以影响多个器官如肺、心脏、肝脏和胃肠道，并导致一些生物标志物异常[25]。Yang等[26]回顾性分析了177例住院期间合并SARS-CoV-2感染患者的血浆CEA水平，发现SARS-CoV-2感染的患者出现短暂且显著的CEA水平升高，但潜在的病理生理机制有待进一步研究。

4 CEACAM家族与乳腺癌的关系

虽然CEACAM5已被作为肿瘤标志物广泛应用于临床，但一般来说，血清CEACAM5水平不能作为乳腺癌的诊断标准，很大程度上是因为只有一小部分乳腺癌患者的CEACAM5水平升高。研究发现，不同乳腺癌亚型间CEACAM5的表达存在显著差异，雌激素受体（estrogen receptor，ER）阳性和人表皮生长因子受体2（human epidermal growth factor receptor 2，HER2）阳性乳腺癌组织中CEACAM5表达均呈阳性，而三阴性乳腺癌组织中CEACAM5表达呈阴性，表明CEACAM5的表达可能与乳腺癌的分型有关[27]。Powell等[28]在异种移植乳腺癌模型中发现，肺转移时肿瘤细胞中CEACAM5通常上调，并发生上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，MET）。由此可见，CEACAM5在肿瘤中的临床意义是复杂的。CEACAM6和CEACAM19在乳腺癌中过表达，并与肿瘤的侵袭性和转移性有关[13,29]。相反，CEACAM6和CEACAM8共表达可抑制乳腺癌细胞增殖和侵袭[30]。于秀艳等[31]研究发现，乳腺癌患者的血清乳腺上皮小黏蛋白（small breast epithelial mucin，SBEM）、人乳腺珠蛋白（human mammaglobin，hMAM）和CEACAM19水平均高于乳腺良性病变患者和健康者，其联合检测对乳腺癌的早期诊断具有较高的灵敏度和特异度。研究发现，与正常乳腺组织相比，CEACAM1在乳腺癌组织中表达下调[32]，这与其在前列腺癌[33]、胃癌[34]中的表达类似。具核梭形杆菌是一种革兰阴性厌氧菌，人类口腔、胃肠道等部位均发现其存在，其也在乳腺癌、结肠癌、食管癌、胰腺癌中被发现。研究发现，具核梭形杆菌不仅可以抑制肿瘤浸润性淋巴细胞向肿瘤聚集，还可激活T细胞和NK细胞，抑制具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体（T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains，TIGIT）和CEACAM1的表达，导致其抗肿瘤能力降低[35-36]。Shhadeh等[37]研究了一种可以表达CEACAM结合蛋白CbpF的具核梭形杆菌，与大肠杆菌重组后可以有效地结合并激活CEACAM1。因此可以假定肿瘤定植的具核梭形杆菌可能通过激活CEACAM1抑制抗肿瘤免疫并影响疾病进展及预后。该研究方向目前还需分析其激活点，以后可能会研究出一种新的小分子抑制剂应用于肿瘤治疗。

在乳腺癌的遗传调控方面，CEACAM基因剪接变异被认为在乳腺癌的发生中发挥作用[38]。Huskey等[8]对CEACAM基因的蛋白质截断变异（protein-truncating variant，PTV）进行了研究，发现这种罕见的PTV与欧洲和非裔美国人患有乳腺癌的风险相关。通过外显子组测序，Li等[39]观察到在发生转移的乳腺癌组织中CEACAM1、CEACAM3、CEACAM5、CEACAM6、CEACAM7和CEACAM8杂合性缺失，表明CEACAM基因家族协同调控肿瘤的发生和转移。CEACAM6和CEACAM8中的残基已被证实对CEACAM6同源二聚体以及CEACAM6和CEACAM8异二聚体的形成至关重要，而这些异二聚体在防止乳腺癌细胞增殖方面具有重要作用[30]。

5 CEACAM家族作为乳腺癌的诊断及治疗靶点

CEACAM5被公认为是肿瘤复发的标志物，CEACAM6与CEACAM5在许多肿瘤中存在重叠表达，且CEACAM6的表达水平高于CEACAM5[10]。CEACAM19的表达与乳腺癌发生发展有关，可作为乳腺癌早期诊断及预后评估的依据。研究表明，CEACAM19的表达与乳腺癌患者的ER状态、绝经状态、肿瘤分级及Ki-67增殖指数有关[40]。

近年来，虽然手术、放化疗、内分泌治疗以及分子靶向治疗使乳腺癌患者的预后获得明显改善，但仍存在复发、转移及耐药等问题[41]。与其他传统治疗方法相比，免疫治疗具有很大的优势，单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb）、肿瘤疫苗、免疫检查点阻断、双特异性抗体（bispecific antibody，BsAb）和嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T cell，CAR-T）是免疫治疗的重要手段。有研究者通过将抗CD16a单结构域抗体与抗CEA单结构域抗体融合，构建了BsAb，此BsAb可以通过聚集NK细胞杀死CEA阳性的肿瘤细胞，并抑制体内的肿瘤生长[42]。其他的共抑制检查点，如TIM3、淋巴细胞活化因子3（lymphocyte activating 3，LAG3）、B和T淋巴细胞衰减因子（B and T lymphocyte attenuator，BTLA），已被认为是治疗肿瘤的靶点[43]。这些靶点大多是在免疫细胞或肿瘤细胞中表达的膜受体，抗体可以很容易地与这些蛋白结合而达到治疗肿瘤的目的。因此，识别肿瘤细胞上差异表达的蛋白（包括细胞膜上的蛋白）是药物开发的必要步骤。CAR-T的不同临床试验大多以CEACAM5为靶点，CEACAM6已被确定为CAR-T治疗的候选靶点。已有研究显示，在胰腺导管腺癌中抗肿瘤CEACAM6疫苗联合程序性死亡受体 1（programmed cell death 1，PDCD1，也称PD-1）或程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称 PD-L1）抑制剂表现出较好的抗肿瘤功效，进一步强调了联合多靶点治疗的可用性[44]。抑制PD-1可以增强CAR-T的活性，有助于乳腺癌CAR-T治疗，而CEACAM6在乳腺癌细胞上的表达被认为可以抑制免疫反应，针对CEACAM6的抗体可以促进T细胞反应，猜测抗肿瘤CEACAM6疫苗联合PD-1或PD-L1抑制剂的疗效可能会更显著[45]。设想如果CEACAM家族抗体可以与PD-1或PD-L1抑制剂联合使用，免疫治疗的应用将具有更多潜力。