【doc】MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用
MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用
鱼壁塞查】_年笙!堂堡期
MHCI类抗原在肿瘤生长及转移中的作用 57
赵春华马布仁.综述蒋本荣审校(军事医学科学院附属医院北京100850)
主要相容性复合休(MHC)是一组连 锁基因区,包含I,11,?类分子.多数肿瘤特 异CTL反应受I类抗原限制.体内,外实验 证实肿瘤细胞I类抗原表达低下,逃避宿主 免疫系统监督作用,易生长及转移.肿瘤治 疗关键在于使肿瘤细胞易于表达,或增强免 疫系统有效识别肿瘤细胞的能力. 一
,MHCI类抗原的性质
早在1937年Snell等人提出了主要组织相 容性基因的概念,并认为这些基因与组织移 植和肿瘤移植的急性排斥反应相关,称该基 因产物为主要组织相容性复台物.1958年 Dausset发现了人类白细胞抗原(HLA),后 来证实HLA~0人类主要组织相容性复合物. MHC基因位于人类第6号染色体短 臂,小鼠第17号染色体.根据其产生的抗原 在细胞上的分布不同,化学结构及功能的差 异,可分为I,?,?三类分子.I类抗原 分子由二条多肽链组成,分别为重链(0链)' 轻链(13m).轻链是由MHC基因区外其它
的染色体上的基因编码.分子量为l1600, 9:m肽链不穿过膜,其氨基酸顺序比较保 守,在人类中顺序保持不变.
重链与轻链分子以共价键方式相联,重 链的分子量为44O0O,羧基末端穿过细胞膜, 伸入胞质中,膜外部分肽链分为a,a:,a. 三个结构域,a,a各有一对链内二硫键,在 维系键的空间构象中起重要作甩.氨基酸顺 序变化较大的是第65—80和第l05一l16残 基,分别位于at和at结构域.
多次试验证实,在基因组内不同I类基 因区间DNA基因区互换是造成基因表达多 样性的主要原因.I类基因区多基因性及多 样性,引起个体间组织不完全相容,从而发生 区总医院临寐检
移植物排斥反应,提示在细胞外区,单一氨 基酸替代使能引起移植排斥反应").T细胞 在识别MHC编码自身抗原基础上识别 异己"抗原,尤其可直接识~IICTL介导肿 瘤和感染细胞,视为现代免疫学中重要概念 之一..
=,MHCI类抗原与肿瘤细胞?
肿瘤特异移植抗原呈广泛多态性,诱导 肿瘤细胞大多具有特异性抗原,即使在同鼠 系相同器官,相同化学致癌原条件下,诱导 肿瘤仍呈多态性.而宿主免疫系统能识别该 特异性抗原并发生相应抗肿瘤反应,在体内 尤其T细胞介导免疫反应在消除肿瘤过程中 作用重大口).
在化学和病毒诱导的肿瘤模型中,T细 胞具有识别肿瘤抗原及自身MHC分子双特 异性,肿瘤特异CTL反应多受I类抗原分子 限制,,如在鼠体SV40转化细胞产生的特异 性抗原,其特异CTL受MHC限制.K,D基 因产物特异性地调节其反应在低CTL反应 簇观察到SV40转化细胞易生长成为肿瘤J在 裸鼠体内适应后瘤体生长迅速.由此推出 SV4o抗原CTL反应特异性在肿瘤生长,机 体免疫中起一定作甩【3.
NK细胞是一类具有直接溶解,杀伤各 种肿瘤细胞的淋巴效应细胞,不需致敏而大 量存在于体内,其个体发育及其靶细胞识别
仍然不清.近来Karre等已建立了抗原识 别模型,发现在MHC抗原缺如条件下可检 出NK细胞,认为I类分子自身信号表达抑 制了NK激发反应和继发溶解过程,其他 作者也证实MHC表达与NK细胞敏感性成反 比关系(".
三,MHCI类分子与肿?移擅
58
MHCI类分子在免疫反应中起重要作 用,它由三种不同基因区a,az,aa组成, 其中n位于浆膜近端.从突变或杂交I类抗 原
得出,a,n:基因区与CTL识别的主 要决定簇关系密切.虽异物与自体差异大于 同种与自体,但异物免疫反应比同种免疫反 应弱.种属特异性与I类抗原之间是否存在
某种关系尚不请楚.KM~nke等在鼠H一2K 和人HLA—A:间抗原杂交,在细胞表达中发 现a.区种属特异性在CTL反应中起重要作 用.上述杂交抗原肿瘤细胞致敏后出现CTL 反应,溶解表达杂交抗原另一1MHC单倍型 靶细胞.单纯HLA-A致敏细胞【起CTL反 应,仅在同基因转染体中识别HLA—A:, 同种属基因转染体不被识别,但CTL反应特 异性涉及何种蛋白有待进一步探讨. 免疫组织学研究表明.较多结肠癌的肿 瘤细胞HLA—A,B,C抗原均缺乏,甩兔抗 血清识J]~IHLA—A,B,C游离重链,检查了 15例结肠癌组织切片,结果发现在肿瘤细胞 群全部或部分抗原(HLA-AB,C:B.Ill
和Il1)表达呈阴性,而非肿瘤组织基质细胞 抗原表达呈阳性.在冰冻切片,I粪抗原 (B.m)阴性的肿瘤细胞群游离重链极易表 达.观察其中三种杂交肿瘤能否在转录和翻 译水平阻断p:nl表达,以s标记RNA作探 针,追踪发现在Bm和HLA-Bs杂交肿瘤细 胞中,B2IllmRNA表达障碍"'.
MHCI类分子重链与Bm结合为细胞表 面表达所必需,IFN-r可诱导纤维肉瘤BC. 和肺癌CMT04.5,引起I类蛋白表达(仅限 细胞内表达),尽管细胞内有大量B:m,但 未见转染I类重链与Bzm之间存在关系. IFN—r诱导,激发,结合及表面表达说明: I类重链与B:m不是自法结合,而是需调节 的.I类分子表达缺陷细胞可能是由于缺乏
IFN—Y诱导结合的必需因子所致…,. 鼠胚胎瘤(EC)细胞起源于早期的胚
胎多能细胞,许多作者报道EC细胞MHC抗 原不能表达,在移植过程中同源宿主清除多 数H一2阳性EC细胞.也有作者认为在移植排 斥反虚中,H一2I类抗原或Q8编码抗原构成抗 原决定簇,不排除次要组织抗原的参与". 四,肿囊细胞的I娄抗原性质改变
许多文献报道:MHC抗原肿瘤特异表 达与生成肿瘤的鼠系抗原表达不同n"】. 应用相直抗血清鉴别MHC单倍型以确定肿 瘤细胞系的特异MHC抗原.以往由于肿瘤 细胞表面低水平表达,使用相应抗血清后出 现许多抗病毒抗体和与活性细胞接触部分特 异性呈现表达短暂等,影响了对变异分子性 质的了解,应用单抗和免疫鉴定的
证实 至少有几类肿瘤其变异分子具其生化特性. Schmidt等认为来自AKR(H一2)鼠系 的变异K36.16胸腺瘤细胞具有类似D同种 特异性.根据K36.16细胞与AKR细胞簇同 工酶标志一致,可确立这些肿瘤细胞起源. 近来以单抗替代血清学方法,发现抗DCTL 可特异溶解K36.16细胞,进一步说明;相 异的细胞均具有类肽链结构.用免疫沉 淀方法作tryptic肽链分析:证实变异I类 抗原仍含有D特异肽链部分,另外在不含前 代细胞AKRDNA的K36.16DNA中,可用 特异I类DNA探针来鉴定新限制酶片断". 在紫外线诱导纤维肉瘤1591中也发现变
异I类抗原分子,Schrier等分析了C3H衍 生肿瘤株以确定新生肿瘤特异性抗原".抗 纤维肉瘤1591单抗可特异结合于该肿瘤细 胞,而不与同源纤维肉瘤胚胎或成熟正常同 源细胞结合,与正常C3H细胞无交叉反应, 但这些单抗与某些同基因I类抗原有交叉, 抗L单抗和抗LCTL与肿瘤1591有弯叉反 应m).tryptlc肽链图析l新抗原具有类似结 构,区别于C3H鼠I类产物,而且该抗原仅 具有一种类Ld表位结构'j.Goodenow等进 而将编码这些新抗原基因克隆化,加入正常 I类抗原复合体C3H鼠系肿瘤1591细胞中, 证实至少有3种新I类抗原分子不能表达,
其中2种基因与BALB/c鼠的Ld基因呈高度 相似性,另一种基因与K基因3'区相当类 似,且用上述三种任意一种基因转染成纤维 细胞分析表明t同种单抗及CTL克隆识别的 序列编码产物可与原始肿瘤1591反应【l. 上述研究提示肿瘤细胞新生I类序列产 生机制为多基因重组形成新r类基因,如果 移入前代c3Hf鼠体内的c3Hf行化肺癌系 L7—85,体内迅速清除.生化方法分析肿瘤 表达的类K分子,发现编码该产物基因由突 变所致,如在K位点序列交换等.均表明不 同鼠系MHC抗原之间差异明显,同样在肿 瘤中也具相异的特异性.
五,肿瘤细胞I类抗原数量政变
病毒感染细胞表面常出现病毒特异抗
原,与宿主免疫系统反复接触,产生I类限 制性CTL反应而被清除.许多病毒感染的 细胞上,I类抗原低承平表达,从而逃避免 疫监督.多种鼠变异病毒可导致I类分子下 调,诱发自血病.
Lilly在鼠抗变异病毒诱发肿瘤过程中 首次发现肿瘤的控制基因,Frieod鼠自血病 病毒(F-muIv)的抗病毒位点位于MHC H一2D区,现已明确抗病毒癌基因与宿主 CTL反映的关系.Schmidt等最早观察 到上述自血病K抗原选择性表达映失.多种 自血病均有该现象,而AKR自血病细胞 抗原一般正常或偏高.说明K抗原减弱与体 外抗CTL杀伤作用呈正相关,Kt抗原(非 )在限~iAKRmu【v特异CTL反应中起一 定作用.
K36,16是一类特殊AKR肿瘤细胞系,其 细胞表面不表达K抗原,在其免疫活性AKR 鼠内形成肿瘤.为进一步研究其特性,Huj 等应用DNA介导基因转移方法,克隆K 基因以弥~bK36.16细胞I类分子表现型基 因缺如,从而测得K转染K36.16细胞不同 的亚克隆不能在AKR和AKR×BALB/eF 鼠系中形成肿瘤,与前代K36.16细胞相反. 证实了表达K抗原的转染克隆在免疫活性 机体内不能诱发肿瘤,转染体K抗原承平 与肿瘤发生呈反比,表明AKR鼠体内K抗 原的生物学意义在于控制肿瘤生长. MerueIo等'研究证实I类抗原在监督
T细胞介导放射性自血病病毒(Radlv)转 化中起一定作用.在非易感株,胸腺内接种 Radlv,胸腺细胞D抗原水平增加,病毒抗 原表达低下,易感株抗原表达与之相反.在 感染细胞上I类抗原表达缺如是鼠系自血病 生成特征.一般讲CTL反应程度与抗肿瘤能 力呈正比.有关Radlv诱导I类抗原表达调 节机制尚不清,近来报道证实Radlv转化胸 腺细胞MHC,其DNA重排和甲基化增加, 认为病毒结合于MHC附近可能有调节作 用.
I类抗原表达与肿瘤形成关系取决于不 同DNA病毒诱导的转化细胞.SV40感染的鼠 转化细胞具有免疫原性,在免疫活睦嗣基因 宿主中程少形成肿窟.SV40肿窟特异K限制 性CTL反应与清除肿瘤细胞有关.在竟癀 功能低下动物体内,由于sV40反复诱导产 生不同细胞变异体,在竟疫活性同源受体中 具有高度肿瘤原性,与其前体细胞不同,该 免疫选择细胞在SV40免疫动物体内能逃避 监督及清除,在体外不被CTL介导细胞溶 解.Gooding将非肿瘤原与高度肿瘤原SV40 转化细胞变异体对比分析;发现肿瘤原细胞 始终不表达KI类分子,从而逃脱CTL杀 伤作用.同时说明CTL是清除肿痛主要因 素.Roges等追踪观察免疫选~SV40转化细 胞中K表达缺失与基因位点及附近的重 排关系,提出SV40在诱导DNA重排中起一 定作用.
有关人类腺病毒调节宿主I类抗原表达 方面已广泛研究.依据其在啮齿动物中诱发 肿瘤的能力,可将人类腺病毒分为非癌基因 原性或癌基因原性.由非癌基因原的血清型 转化细胞包括Ad:和Ad,在同基因的具有
60
竟疫活性宿主中呈非致癌性,但在免疫抑制 体内可形成肿瘤;癌基因原性血精型转化细 胞(Ad:),在免疫话性啮齿动物中呈高 度肿瘤原性,Schrier等.报道Ad5早期Ia (AdEIa)与AdEIa血请型癌基因原件 存在明显差异.与AdEr8转染相比,Ad EIa转染I类抗原量急剧下降,对同基因 CTL褡解作用易感性低下.提示Ad转化 细胞逃避CTL免疫监督.若AdEIa与Ad EIa区同时转染细胞,其I类抗原水平无明 显减低.说明AdEta基因的产物能阻止 Ad.:EIa产物的抑制I类抗原表达. 研究小鼠Ad转化的缺乏I类抗原细 胞与肿瘤原挂的关系,发现AdEIa区转染 初级鼠肾细胞,在同基因免疫活性成鼠中呈 高度癌基因原性,该细胞I类基因单克隆的 转染和表达,是以消除自身肿瘤原性.支持 Ad.:转化缺乏I类抗原表达的细胞具有肿 瘤原性是逃脱免疫监视的结果.
Hayathi等证实n'渗入IFN的Adl:转 化细胞引起I类基因的表达,成年鼠细胞肿 瘤原性的降低.体内Ad.:转化细胞加入肿
瘤诱导接种物,再应用IFN,仍能完垒消除 组织肿瘤原性.
AdEIa介导I类基因的抑制作用发生 在mRNA水平,Adt转化细胞明显减低了 H一2I类转录稳态水平.观察IFN对Ad.t 转化细胞I类基因抑制作用,可知突变,删 除不能持久地使I类基因失活.在适当活化 条件下,能恢复表达.近来研究表明Ad 与Ad?抑制I类基因转录率无显着差异?", 可能是Ad-l抑制作甩影响了I类mRNA转录 后过程或稳定性.
I类抗原表达受干扰不能完全说明不同 辣病毒血清型的肿瘤原性存在差异,Ad.转 化体能抵抗NK细胞溶解作用,可能是不被清 馀的重要因素,在免疫活性宿主体内并非所 有Ad.转化细胞系均能诱发肿瘤.M~llow 等在体外未能观察到肿瘤原性与异体基 因T细胞杀伤呈相关性.
其他病毒也可调节I类抗原表达,水泡 状口炎病毒和Herpes单纯病毒感染细胞表面 MHC抗原水平表达低下,上述过程机制不 清.非癌基因原性腺病毒也能改变感染细胞 表面I类抗原水平,Ad产生糖蛋白(El9) 可以阻止新生I类分子转移到细胞表面". 六,肿瘤免疫调节
业已明确,转染克隆I类基因,可使缺
乏I类基因的细胞表达而具有免疫原性.近 来已观察到特发性黑色素瘤有类似现象,由 于I类分子缺乏而诱发肉瘤生成.但现代基
因转移技术尚不能将特异基因转入体内肿癌 细胞,这极大限制了该方法的临床应用. 目前其他增加肿瘤细胞免疫原性方法可 能更有效,在体外加入IFNAdt转化细胞 和椰入N一甲基N'硝基亚硝基胍的BL6黑色 素瘤细胞,不仅诱导I类抗原表达,且减低 体内该细胞肿瘤原性.同时有必要鉴定化疗 药物能否激活体内肿瘤细胞内源性I类基 因
感染或激活I类基因,使肿瘤细胞免瘙 原性增加,免疫识别和清除I类分子低表达 的肿癌细胞.Tanaka等证实该方法切实可 行,激活免疫系统趸有效识别靶细胞. 七,人体肿囊缺乏I娄抗藤
显然免疫识别变异细胞需I类抗原表 达,肿瘤细胞表面I类抗原水平变化具有显 着临床意义,许多人体肿瘤,尤其邵些上皮 分化肿瘤,表面I类分子水平表达明显低 下,包括小细胞肺癌,基底细胞肉癌,磷状 细胞内瘤,外分泌骨肉瘤,乳腺癌,黑 色素瘤.
15侧人基底细胞肉瘤皮肤活检,免疫组 化染色所有标本都缺乏HLAI类抗原.而 良性表皮损害,包括皮脂溢性疣,表皮样囊 肿,毛发囊肿,角化棘皮病未见I类抗原表 达缺乏.免疫组化分析磷状细胞肉癌和恶性 上皮损害前斯存在细胞p:m缺乏;l5例外分
泌骨肉瘤8D3缺乏,与』瞄床有相关性,8:111
表达映乏其组织学恶性程度及临床转移率均 高.
用免疫沉淀或mRNA蓄积方法分析人体 细胞系衍化小细胞肺癌发现细胞表面I类抗 原缺乏,而腺肉瘤,表皮样瘤和间皮瘤衍化 的肺癌细胞其I类抗原水平正常.小细胞肺 癌较其他肺部恶性瘤生长迅速,转移早用 免疫组化方法直接取小细胞肺癌活捡分析t I类抗原表达低下,其他型肺癌I类抗原表 达尚正常.证实I类抗原表达低下并非细胞 培养过程中的人为假象.
与骨髓转移成神经细胞瘤一样,成神经 细胞系HLAI类抗原水平低下'?,且出现 癌基因myc扩增b".近来有报道成神经细 胞I类基因表达下调影响了N-myc基因产 物,在兔成神经细胞瘤模型中,Bernardn 等?证实N—myc基因过度表达导致I类抗 原下调,该细胞体内生长率和转移率也增高. 随着对多种肿瘤I类抗原表达的分析研 究,更加明确了I类抗原表达缺乏与恶性程 度的关系.
综上所述,肿瘤发生可以认为是由于某 种转化细胞的影响使免疫监督系统引起免疫 失调所致.免疫治疗前景主要着眼于使肿瘤 细胞易于表达或增强免疫系统有效识别肿瘤 细胞能力.现有直接证据表明tMHcI类抗 原受抑制,引起一些肿瘤细胞逃脱免疫监 督,通过DNA介导基因转移产生外源性'I 类基因表达|或者在干扰素作用下激活内源
性I类基因,来获得癌细胞免疫原性,使免
疫系统很快清除变异细胞.T细胞生长因子
(IL一2)也可进一步增强肿瘤细胞免疫反应 的敏感性.
?考空一
1.NathensonSG.etalAnnRevImmunol
1986:{'4T1
61
2DohertyPG.etHlAdvCancerRes 1984:42:卜65
3GoodlngLRetd1JImmunol1983: 139:1305
4KarreKetdlNature】986:319;675 5SternP.etalNature1080;2旺:341
6PiontekGEetitlrImmunol19旺:l如
.
42捌
TPatekPQetdl:Jlmmunol1985.136:T41
8LjunggreoHG.etdl:JExpMedlg赫:
162:1745
口Ka?tnkeU.etalImmunob-0IogY1998:
IT8:124
l0.MomburgF.etd1.
ImmunobiologY1088;
l78:128
I1.KlarD.eta1.
Immunobiology1988:
lT8:125
12.DedrichMJetd1.Immuaogeaetlcsl口柏:
29:2朗
13ParminniG.etd1.
Immunogeaetics19丁口;
口.1
】4FestensteinH.eta1.
ImmunolRev
:85 l口89:E口
l5HuiKM.eta1.JIm面?Dogenll986:13;
lIT
lBWortzelRD.eta1.Natufe1983;$04165 17.PhilpsC.etalProcNatlAcadSci USA1985;82:5140
l8McmlllanM,et日1.ProcNatlAcadSci
USAl985:82:5485
l口.LinskR.eta1.JExpMedlI86:164:;94 2aSchmidtW.etlmmunogenetic,l口BZ;
16:257
2lHuiK.etdINature1984:3I1:T50 22.MerueIoD.elalProcNatlAcadSci USA1984:8l:l明'
23.Schr|erPI.etd1.Naturei983;305:?1
24.HayashlH.etEt1.Celll986:43:263 25.Vae0senRTM】.etd1Science19盯;
235:l486
26Mellow册.etalVirologyl9";134: 蚰0
2TAnderssOoM.etd1.Ce?lg85;43:215
26.FlemlngKAeta1.JCl|nPathollg81: 34;TT口
29Nature|P.eta1.J]mmunogent1066:10
361
30LampsonLA.etd1.JImmunoli蛳8:
130:2471
31.BrodeurGM.eta1.Sciencel口":Z2':1121 32.BeardsR,eta1.Cell19哺;|T:tBT (1000~-3月2'日收稿;19t0年口月2O日修回)