免疫趨化因子CCL22、CCL24和Rac家族基因在部分腫瘤中的研究現(xiàn)狀

蓋志剛，朱海宏

(1.青海大學(xué)研究生院，青海 西寧 810000；2.青海省人民醫(yī)院普外科，青海 西寧 810000)

1 CCL24概述

趨化因子(chemokines)是一類由細(xì)胞分泌的小細(xì)胞因子或信號蛋白。由于它們具有誘導(dǎo)附近反應(yīng)細(xì)胞定向趨化的能力，因而命名為趨化細(xì)胞因子。趨化因子蛋白的共同結(jié)構(gòu)特征包括，分子量小(約8-10 kDa)，有四個位置保守的半胱氨酸殘基以保證其三級結(jié)構(gòu)[1,2]。所有這些蛋白都通過與G蛋白連接的跨膜受體(稱為趨化因子受體)相互作用來發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。趨化因子在許多腫瘤相關(guān)的生長、轉(zhuǎn)移和血管生成過程中發(fā)揮重要作用[3]，在包括纖維化在內(nèi)的其他細(xì)胞生物學(xué)過程中也發(fā)揮著重要功能[16]。趨化因子在腫瘤中的一個重要功能是支持血管生成和淋巴管生成的過程[4,6]，另一個重要作用是將細(xì)胞招募到癌癥生態(tài)位，尤其是癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）[7]、嗜酸性粒細(xì)胞[8]、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）[9,10]、T輔助細(xì)胞17型（Th17）[11,12]、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞（TAN）[13]和骨髓源性抑制細(xì)胞（MDSC）[14]，它們與疾病嚴(yán)重程度的相關(guān)性使它們成為理想的藥物靶標(biāo)和可能的生物標(biāo)志物。CCL24是嗜酸性粒細(xì)胞向各種病變組織遷移的關(guān)鍵因子之一，CCR3是其受體[15]。

1.1 CCL24在腫瘤中的研究

1.1.1 CCL24在肝細(xì)胞癌中的研究

肝細(xì)胞癌（HCC）是全球第二大癌癥相關(guān)死亡原因，近年來其各種發(fā)病機(jī)制呈上升趨勢，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，一些分子標(biāo)記物已被批準(zhǔn)用于臨床應(yīng)用。為了進(jìn)一步了解HCC與CCL24之間的預(yù)后關(guān)系，Jin L, Liu WR[17]等人采用HCC組織芯片(TMA)來評估CCL24與預(yù)后的關(guān)系，并進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)探究其對HCC細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。他們利用Rho GTPase家族、Th2細(xì)胞因子、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞來揭示它們的轉(zhuǎn)運(yùn)。最終驗(yàn)證得出CCL24在癌組織中的表達(dá)高于癌旁正常組織，在HCC中可促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，可加速肺轉(zhuǎn)移，促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞HUVECs管的形成，CCL24通過RhoB-VEGFR2通路參與了HCC的惡性生物學(xué)行為，并與較差的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。由此可知，CCL24在HCC的轉(zhuǎn)移、侵襲過程中發(fā)揮著極其重要的作用。

1.1.2 CCL24在結(jié)直腸癌中的研究

在正常狀態(tài)下，人胃腸道中CCL24的表達(dá)高于其他組織，在炎癥、過敏反應(yīng)和蠕蟲感染期間表達(dá)增加，其中嗜酸性粒細(xì)胞起到效應(yīng)細(xì)胞的作用[18,19]。腫瘤組織中CCL24濃度升高，結(jié)直腸腫瘤間質(zhì)細(xì)胞中CCL24濃度也升高[20]。一些關(guān)于白血病和CCL24的研究表明，特定種類的趨化因子可能會影響結(jié)直腸癌中特定類型嗜酸性粒細(xì)胞的遷移[21]。Hyuck Cho · Sung-Jig Lim等人[22]通過研究發(fā)現(xiàn)大腸腫瘤腺細(xì)胞中嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量與CCL11和CCL24趨化因子的免疫組織化學(xué)染色之間存在顯著相關(guān)性。CCL11和CCL24在腫瘤腺細(xì)胞中的表達(dá)較低，而在腫瘤基質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)較高。趨化因子的這種差異表達(dá)可能有助于解釋盡管CCL11濃度明顯增加，但在結(jié)直腸癌中觀察到的嗜酸性粒細(xì)胞減少，并可能為結(jié)直腸癌的免疫逃避機(jī)制提供見解。

1.1.3 CCL24在食管腺癌中的研究

張向新等人[23]通過基于來自多個公共數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析了食管腺癌（EAC）患者中的差異免疫相關(guān)基因（DEIRGs），并構(gòu)建了一個與臨床預(yù)后相關(guān)的預(yù)測特征，以評估這些DEIRGs是否可能成為EAC的潛在免疫治療靶點(diǎn)。他們構(gòu)建了12個免疫相關(guān)基因（ADRM1、CXCL1、SEMG1、CCL26、CCL24、AREG、IL23A、UCN2、FGFR4、IL17RB、TNFRSF11A和TNFRSF21）的預(yù)測特征，最后發(fā)現(xiàn)包括CCL24在內(nèi)的12個免疫相關(guān)基因是可作為食管腺癌（EAC）后的潛在生物標(biāo)志物，這可能有助于個體化免疫治療方案的發(fā)展。

1.1.4 CCL24在乳腺癌中的研究

一項(xiàng)研究通過構(gòu)建高表達(dá)CCL24的EO771腫瘤細(xì)胞系 EO771-CCL24，來了解乳腺癌細(xì)胞的生物學(xué)特性變化，他們發(fā)現(xiàn)在相同條件下培養(yǎng) EO771-CCL24 和 EO771-PCDH 細(xì)胞，分別在細(xì)胞培養(yǎng)24h、48h和72h后加入CCK8溶液，孵育4h后檢測細(xì)胞增殖情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對照組細(xì)胞相比，EO771-CCL24細(xì)胞在 24h、48h生長速度有所增加。培養(yǎng) EO771-CCL24和EO771-PCDH細(xì)胞至對數(shù)生長期，收集細(xì)胞進(jìn)行 AnnexinV與PI雙染，通過多色流式細(xì)胞儀分析細(xì)胞凋亡情況。結(jié)果顯示過表達(dá)CCL24的腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)凋亡現(xiàn)象有所減少，這證明高表達(dá)CCL24可以抑制EO771細(xì)胞凋亡。由此可知過表達(dá)的CCL24可以促進(jìn)乳腺癌腫瘤細(xì)胞增殖和抑制其凋亡，為乳腺癌在免疫方面的診治提供了一定的理論基礎(chǔ)[63]。

2 CCL22概述

CCL22是CC類趨化因子家族中既參與T淋巴細(xì)胞募集到炎癥部位，又參與了單核/巨噬細(xì)胞募集到炎癥部位的關(guān)鍵趨化因子。CCL22除了在先天免疫細(xì)胞活化和 Th2中有腫脹效應(yīng)外，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中也有重要作用[24]。

2.1 CCL22在腫瘤性疾病中的研究

2.2.1 CCL22在肺癌中的研究

免疫逃逸是非小細(xì)胞肺癌發(fā)生、發(fā)展和復(fù)發(fā)的重要原因之一[64]。腫瘤細(xì)胞通過改變其表面抗原和組織微環(huán)境來逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的識別和攻擊。有研究發(fā)現(xiàn)，幾個具有炎癥標(biāo)志物的表達(dá)水平，如趨化因子和促炎因子，與非小細(xì)胞肺腺癌（NSCLC）的潛在的不良風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[25]。梁翰林等人[26]通過在細(xì)胞水平上抑制CCL22的表達(dá)來驗(yàn)證LncRNA HOTAIR對NSCLC進(jìn)展作用機(jī)制，從而證實(shí)了LncRNA HOTAIR和CCL22在NSCLC患者癌組織和癌旁正常組織中的差異表達(dá)，并且LncRNA HOTAIR和CCL22 mRNA表達(dá)之間存在強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)。他們還通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，LncRNA HOTAIR可能通過抑制CCL22的表達(dá)促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。該研究為LncRNA與CCL22之間相互作用關(guān)系在肺腫瘤疾病中的研究提供了一定的分子生物學(xué)基礎(chǔ)。

2.2.2 CCL22在舌鱗狀細(xì)胞癌中的研究

舌鱗狀細(xì)胞癌（SCC）是一種常見的口腔惡性腫瘤，Kimura 等人[27]在舌鱗狀細(xì)胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)CCL22的表達(dá)量與癌癥的分級、患者總體存活率、CD8 陽性細(xì)胞數(shù)量和腫瘤惡性指數(shù)顯著相關(guān)，表明CCL22在腫瘤微環(huán)境中的表達(dá)通過影響M1和M2樣巨噬細(xì)胞的平衡導(dǎo)致舌鱗狀細(xì)胞癌患者的預(yù)后惡化。miRNA在各種腫瘤中的功能已得到國內(nèi)外的普遍認(rèn)可，為了進(jìn)一步揭示miRNA與CCL22在舌鱗狀細(xì)胞癌中的作用關(guān)系，湯丹萍等人[28]通過裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)等方法驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，miR-491-3p在舌鱗狀細(xì)胞癌中的功能機(jī)制與CCL22關(guān)系密切，miR-491-3p可抑制舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的增殖和舌鱗狀細(xì)胞腫瘤的生長，促進(jìn)凋亡，這與miR-491-3p靶向CCL22相關(guān)，為舌鱗狀細(xì)胞癌的靶向治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2.2.3 CCL22在肝癌中的研究

為了了解趨化因子CCL22與治療肝腫瘤藥物之間的關(guān)系，GaoY等人[29]通過動物實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)方法發(fā)現(xiàn)索拉非尼在免疫能力強(qiáng)的C57BL/6小鼠中選擇性抵抗，但在裸鼠中沒有，趨化因子CCL22和CCL17被索拉非尼上調(diào)，在HBV相關(guān)原發(fā)性肝癌HCC中顯著升高，他們發(fā)現(xiàn)索拉非尼通過TNF-α-RIP1-NF-κB信號通路加速CCL22的表達(dá)。用拮抗劑C-021和索拉非尼聯(lián)合治療阻斷CCL22信號傳導(dǎo)可以抑制腫瘤生長并增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)，而在添加C-021后，在裸鼠中未觀察到腫瘤負(fù)荷的顯著差異。這些發(fā)現(xiàn)有力地表明，CCL22信號通路對治療HBV相關(guān)HCC的索拉非尼耐藥性有很大影響，這表明免疫化學(xué)療法是一種潛在的治療策略，可以補(bǔ)充針對HBV相關(guān)HCC的一線藥物。有研究通過小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[62]，MicroRNA-15a/16-1通過抑制激活 CCL22 轉(zhuǎn)錄的核因子-κB 來防止庫夫細(xì)胞（KCs）過度產(chǎn)生CCL22。通過減少CCL22與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）上4型CC趨化因子受體的結(jié)合，microRNA-15a/16-1破壞了Treg的趨化性，由此得出，MicroRNA-15a/16-1通過破壞CCL22介導(dǎo)的KCs和Tregs之間的通訊來減弱免疫抑制。

2.2.4 CCL22在胃癌中的研究

姜志鵬等人[32]通過RT-qPCR實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞轉(zhuǎn)染、流式細(xì)胞術(shù)等實(shí)驗(yàn)方法確定了胃癌（GC）中CCL22的升高，miR-23a-3p可以通過下調(diào)CCL22和阻斷PI3K/Akt通路來抑制GC的進(jìn)展。研究中發(fā)現(xiàn)敲除CCL22明顯抑制GC中的E-鈣粘蛋白（EMT）能力，并且發(fā)現(xiàn)miR-23a-3p通過靶向CCL22抑制GC細(xì)胞的存活和轉(zhuǎn)移，被認(rèn)為可以阻斷GC中的EMT，并使PI3K/Akt通路失活。有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，CCL22可以誘導(dǎo)PI3K/Akt的磷酸化[33,34]。

3 Rac概述

Rac蛋白(Ras相關(guān)的C3肉毒桿菌毒素底物)是Ras同源性(Rho)小GTPases的一個亞家族，由RAC1, RAC2, RAC3和RhoG組成[35]。它們被鳥嘌呤核苷酸交換因子激活，將GDP交換為GTP[36]。研究表明Rho小GTPases具有多種功能，包括調(diào)節(jié)肌動蛋白細(xì)胞骨架重排、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和維持干細(xì)胞發(fā)育[37-39，57]。此外，許多報(bào)道已經(jīng)證實(shí)了該家族在腫瘤進(jìn)展中的作用[40-42]。RAC1是一種小GTP酶，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、運(yùn)動、應(yīng)激反應(yīng)或活性氧（ROS）的產(chǎn)生[47]。RAC1廣泛表達(dá)，RAC2表達(dá)主要局限于造血細(xì)胞；RAC3盡管表達(dá)量高于RAC2，但在大腦中最為豐富[48,49]。RAC2是一種GTPase，分子量為21 kDa，含有NADPH氧化酶的催化亞基。它主要在造血細(xì)胞中表達(dá)，如淋巴結(jié)、骨髓和脾臟。大量研究報(bào)道了RAC2在細(xì)胞骨架重塑[44]、宿主防御反應(yīng)[45]和癌基因表達(dá)中起重要作用[46,56]。Lai[35]等人在一項(xiàng)針對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，不僅是RAC1，而且RAC2和RAC3在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的腫瘤發(fā)生中也是必不可少的。

3.1 Rac在腫瘤性疾病中的研究

3.1.1 Rac在肺腫瘤中的研究

Kogler M等人[50]通過體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明，HACE1基因缺陷小鼠的肺腫瘤發(fā)生與Rac1活性升高有關(guān)，實(shí)驗(yàn)雖然沒有觀察到Rac2對肺腫瘤發(fā)生的任何顯著影響，但是他們發(fā)現(xiàn)在Rac1和HACE1都被切除的情況下，Rac2促進(jìn)了肺腫瘤的發(fā)生。結(jié)合所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，Rac2通常僅在驅(qū)動肺細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤發(fā)生中起到邊緣作用。在更多的同源物Rac1被切除的情況下，Rac2可以驅(qū)動肺腫瘤的發(fā)展。然而，這種代償只有在HACE1也不存在的情況下才會發(fā)生，這表明HACE1也可以有效地抑制Rac2潛在的致癌功能。Pei等[43]證實(shí)Rac2和轉(zhuǎn)錄因子jun-B在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）的腫瘤發(fā)生中起癌基因作用。Yang J等人[51]從肺癌組織的RNA測序(RNA-seq)數(shù)據(jù)中預(yù)測并驗(yàn)證了LCAT1。LCAT1-miR-4715-5p-Rac1軸通過雙熒光素酶報(bào)告基因分析和RNA免疫沉淀(RIP)測定進(jìn)行評估。使用RNA-seq鑒定了由LCAT1敲低改變的信號通路。在體內(nèi)和體外使用功能喪失和功能獲得測定法研究了LCAT1的機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)LCAT1是一種在肺癌組織中顯著上調(diào)且與預(yù)后不良相關(guān)的癌基因。LCAT1敲低在體外引起肺癌細(xì)胞的生長停滯和細(xì)胞侵襲，并抑制小鼠異種移植物的腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移。從機(jī)制上講，LCAT1作為miR-4715-5p的競爭性內(nèi)源性RNA發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致其內(nèi)源性靶標(biāo)Rac家族小GTPase1(Rac1)的活性上調(diào)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)Rac1的小分子抑制劑EHop-016作為佐劑可以改善紫杉醇單藥對肺癌細(xì)胞的體外治療。

3.1.2 Rac在胃腸道腫瘤中的研究

為了探討Rac亞家族成員在胃腸道癌發(fā)生發(fā)展中的意義，Pan YL等[52]采用半定量RT-PCR方法檢測12種胃腸道癌細(xì)胞系中Rac1、Rac2和Rac3的mRNA表達(dá)。采用pull-down法檢測Rac1蛋白在5種胃癌細(xì)胞株中的活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常胃黏膜和腸上皮細(xì)胞系相比，大多數(shù)胃腸道癌細(xì)胞系中Rac1和Rac3基因水平的表達(dá)上調(diào)。Rac1蛋白在胃癌細(xì)胞系中的活性顯著增加，提示胃腸道癌細(xì)胞系中Rac1、Rac3表達(dá)增加及胃癌細(xì)胞系中Rac1蛋白的異常活化可能與胃腸道癌的發(fā)生有關(guān)。

3.1.3 Rac在結(jié)直腸癌中的研究

一些研究報(bào)道，miR-142-3p的過度表達(dá)導(dǎo)致多種癌癥類型中Rac1的下調(diào)，并且Rac1是miR-142-3p[54,55]的靶點(diǎn)。miR-142-3p通過結(jié)合其3'-UTR（56-57）來下調(diào)Rac1。據(jù)報(bào)道，消除Rac1 GTPase活性可以破壞結(jié)腸癌細(xì)胞的EMT，并顯著抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移[58]。為了揭示人類結(jié)腸癌組織中miRNA1423p與Rac之間關(guān)聯(lián)對抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖的分子機(jī)制，有研究人員[59]進(jìn)行雙熒光素酶報(bào)告基因分析，用miR-142-3p模擬物轉(zhuǎn)染結(jié)腸癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)抑制Rac1的表達(dá)可以減少癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移，這些效應(yīng)可能與ERK1/2信號傳導(dǎo)的抑制有關(guān)

3.1.4 Rac在肝癌中的研究

Rac在肝癌中也有研究，為了了解肝癌中Rac與miRNA的相互聯(lián)系，王春玲等人[60]通過細(xì)胞轉(zhuǎn)染、Western blot、動物實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了miR-509能通過靶向抑制Rac1的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞侵襲和遷移,并促進(jìn)肝癌模型小鼠存活。

3.1.5 Rac在前列腺癌中的研究

有研究發(fā)現(xiàn)[61]，Rac蛋白表達(dá)增加是前列腺癌發(fā)生的早期事件，其主要原因可能是Rac3亞型的上調(diào)，通過PCR驗(yàn)證基因表達(dá)水平時發(fā)現(xiàn)所有前列腺癌中Rac3/Rac1表達(dá)水平比正常前列腺組織的表達(dá)水平平均增加了三倍。此外，相對于相應(yīng)的良性前列腺上皮細(xì)胞，Rac在前列腺癌中的過度表達(dá)是疾病復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)測因子，上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步優(yōu)化個體患者的術(shù)后治療計(jì)劃提供了一定的思路。

4 展望

趨化因子最初只在炎癥趨化方面研究，但隨著分子生物學(xué)及基因?qū)W的發(fā)展，目前在很多疾病以及腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移等方面有了更加深入的研究，為趨化因子的功能研究拓展了思路。Rac蛋白家族也是目前在多種疾病中的研究熱點(diǎn)，Rac1、Rac2、Rac3在腫瘤方面的研究為揭示腫瘤的轉(zhuǎn)移，提供免疫等方面的治療提供了較多的科學(xué)依據(jù)。但是目前趨化因子以及Rac蛋白家族在寄生蟲的發(fā)病、病灶轉(zhuǎn)移等方面卻研究較少，對趨化因子CCL24、CCL22以及Rac蛋白家族在腫瘤疾病中的綜述以期能為后期在寄生蟲中的研究提供一定的幫助。