糖類抗癌疫苗和癌癥聚糖診斷共同聚焦糖基化變化

日前，美國加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)系與勞倫斯·伯克利國家實驗室材料科學(xué)部的Danielle H.Dube與分子和細(xì)胞生物學(xué)系的Carolyn R.Bertozzi等人發(fā)表論文，就癌癥聚糖診斷的前沿進展和糖類抗癌疫苗——這兩個癌癥基礎(chǔ)研究熱點的最新進展做了綜述。

癌癥聚糖診斷基于糖基化變化

在該論文中，兩位研究人員指出，研究表明惡變的聚糖變化可以用于論斷。例如，常用于結(jié)腸癌的“CEA”測試能監(jiān)測癌癥相關(guān)聚糖（sLea）的特異抗體的血清水平。而其它血清標(biāo)記物的聚糖分析，例如CA125和前列腺特異抗原，則分別顯示了乳腺和前列腺腫瘤組織中糖基化明顯變化。這些研究表明，糖基化的特異變化可用于診斷。

但是，對于目前許多癌癥的臨床診斷來說，沒有血清標(biāo)記物可供應(yīng)用，必須直接分析組織結(jié)構(gòu)。用于監(jiān)測腫瘤特異性糖基化的現(xiàn)有診斷方法需要手術(shù)活檢，隨后采用血凝素或者單克隆抗體進行組織學(xué)分析。但在這一領(lǐng)域一個有趣的未來方向是采用圖像對比探針靶向糖基化異常。

該論文指出，到目前為止，分子成像領(lǐng)域集中于采用抗體結(jié)合、受體配基或酶底物/抑制劑靶向的蛋白質(zhì)標(biāo)記物，但僅有一項糖基化改變的間接顯像報告問世。糖基化低下MUC1抗原（uMUC1）在許多人上皮細(xì)胞腺癌中高度過表達(dá)，是腫瘤發(fā)生的早期標(biāo)記。在其糖基化低下狀態(tài)時，這種蛋白可以被源于單克隆抗體的特殊肽（EPPT1）識別。利用這個機制，美國學(xué)者Epenetos和合作者開發(fā)的一種EPPT1-99mTc探針來監(jiān)測乳腺癌患者的病情變化。新近，該國學(xué)者Dai和合作者合成了一種EPPT1，它能與磁共振和光學(xué)成像技術(shù)結(jié)合起來。在uMUC1陽性鼠科腫瘤模型中采用這種多重模探針顯示，腫瘤組織中這種探針明顯積聚，而在uMUC1陰性腫瘤中的本底信號很低。不過，uMUC1特異成像靶向的是糖基化低下蛋白，而不是直接靶向聚糖。

該論文還提出，糖基化變化的直接成像可以通過接近細(xì)胞的基本代謝過程來達(dá)到。單糖底物可以采用非創(chuàng)傷的報告儀（例如放射性核18F或125I）來標(biāo)記，然后通過放射性核素成像來觀察這些底物的代謝狀態(tài)。目前用于癌癥早期診斷的非創(chuàng)傷性正電子放射X線斷層成像技術(shù)的操作理論基礎(chǔ)是，相對于健康組織，腫瘤組織中的單糖2-熒光-2脫氧葡萄糖（FDG）的積聚增加。FDG是一種人工的含18F葡萄糖類似物，由于其醣酵解率增強而集中于惡性腫瘤中。同樣，14C放射性同位素標(biāo)記的單糖代謝過程已經(jīng)用于監(jiān)測動物腫瘤模型，但該法有創(chuàng)傷性。

糖類抗癌疫苗進入臨床研究

該論文指出，因為癌細(xì)胞聚糖與健康細(xì)胞中的聚糖不同，所以有可能根據(jù)已經(jīng)改變的糖基化，使免疫系統(tǒng)靶向癌細(xì)胞。雖然非典型的聚糖可以使癌細(xì)胞成為溫和的抗原（即能產(chǎn)生特異的抗體），但是很少是免疫原性的（即抗體不能恢復(fù)免疫受動功能來殺死癌細(xì)胞）。許多腫瘤相關(guān)性聚糖具有胚胎源性或在正常組織中處于低水平，但在腫瘤組織中高水平表達(dá)。因此，聚糖可以被人體免疫系統(tǒng)“自我”感知，在這種情形下，B細(xì)胞對這些結(jié)構(gòu)表達(dá)高度親和力的抗體在發(fā)育期間可被清除。所以，許多研制抗癌疫苗的研究都集中于阻斷對腫瘤相關(guān)性聚糖的免疫自體耐受性。

日前，Danishefsky、Livingston與合作者已經(jīng)研制出一批糖類抗癌疫苗，它們是通過將多種合成的腫瘤相關(guān)聚糖拷貝連接到免疫原載體蛋白匙孔血藍(lán)蛋白（KLH）上而形成的。這種異種蛋白提供了輔助型T細(xì)胞與完全型免疫應(yīng)答所需要的肽抗原。當(dāng)把其注射入實驗小白鼠和/或人體時，許多糖體組合物疫苗都產(chǎn)生了拮抗聚糖的抗體和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。

基于糖基化表達(dá)不足MUC1（uMUC1）的疫苗目前正在進行臨床評價，初步結(jié)果令人鼓舞。

疫苗研究聚集六大熱點

該論文介紹說，糖類抗癌疫苗研究目前綜合起來有六大熱點。

第一大熱點是，一些聚糖疫苗研究目前正在處于臨床評分階段，并且很有通過希望。在一項III期轉(zhuǎn)移性乳腺癌的臨床試驗中，sTn-KLH結(jié)合Theratope(Biomira)未能滿足患者病情惡化前維持足夠長時間與提高總生存率的終點要求。但是，采用Theratope結(jié)合激素治療的患者生存率與病情惡化后維持時間的改善期為8.3個月，而單用激素治療的患者只有5.8個月。這種不太明顯的臨床療效可能是由于Theratope引起B(yǎng)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，但是似乎不引起T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。

第二大熱點是，成功的腫瘤免疫治療可能需要對抗體加入細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTLs）。目前已有一些研究策略來補充輔助性T細(xì)胞，它們包括以多價方式顯示疫苗聚糖來模擬癌細(xì)胞表面，化學(xué)修飾癌聚糖使它們更加“異質(zhì)”，并且通過開發(fā)豐富的人體“自然抗體”來積極補充輔助性T細(xì)胞。

第三大熱點是，發(fā)現(xiàn)各種類型的惡變組織均呈現(xiàn)一系列明顯的聚糖表達(dá)改變。能靶向幾種癌癥相關(guān)聚糖的疫苗原則上能比靶向單一癌癥聚糖的疫苗產(chǎn)生更強和更特異的免疫應(yīng)答。在反映癌細(xì)胞表面聚糖異類性質(zhì)的研究中，Danishefsky與合作者制備的多價抗原疫苗含有幾種不同的聚糖結(jié)構(gòu)。例如，一種包含GloboH、Ley和Tn的三價抗原疫苗在動物模型中已顯示能激發(fā)拮抗每一種低聚糖抗原的免疫應(yīng)答。在這一臨床前期研究中，產(chǎn)生了拮抗每一種聚糖抗原的抗體，恢復(fù)輔助性T細(xì)胞（與免疫球蛋白G同型）。該研究結(jié)果提示，多價抗原途徑可能成功地恢復(fù)拮抗腫瘤患者的體液與T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答。

第四大熱點是，目前研究發(fā)現(xiàn)單糖結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾可以增加聚糖疫苗的免疫原性。用非自然的N-酰基支鏈(例如N-propanoyl，N-丁酰，N-苯乙酰和N-levul-inoyl)化學(xué)修飾改變唾液酸殘基已經(jīng)組合到KLH共價鍵中，免疫原性比相應(yīng)的自然唾液酸疫苗更強。N-propanoyl，N-丁酰和N-苯乙酰唾液酸衍生物共價到KLH中在實驗小白鼠體中產(chǎn)生了強烈的免疫應(yīng)答。這些衍生物能引起IgG抗體的產(chǎn)生，進而活化輔助型T細(xì)胞。與此相比，自然N-乙酰唾液酸-KLH共價物在本質(zhì)上是非免疫原性的。最近，Livingston與合作者進行了一項初步的臨床試驗，小細(xì)胞肺癌患者采用聚唾液酸（PSA）-KLH或N-propionylatedPSA-KLH(PrPSA-KLH)共價物進行疫苗接種，發(fā)現(xiàn)改變的PrPSA-KLH共價物引起了與PSA交叉的特異抗體，而自然PSA共價物則不會。

第五大熱點是，化學(xué)修飾的唾液酸共價物在動物模型的被動免疫研究取得成功。Jennings和合作者表示，當(dāng)實驗小白鼠采用N-propanoylmannosamine治療時，給予單克隆抗體能提高合成的PrPSA-KLH共價物防止白血病細(xì)胞轉(zhuǎn)移，N-propan-oylmannosamine是N-propionylatedPSA的一種生物合成的前體。新近，同一研究組對惡性黑素瘤應(yīng)用這一被動免疫策略來表達(dá)含有唾液酸的糖脂GD3。

第六大熱點是，現(xiàn)在T細(xì)胞介導(dǎo)的針對癌癥聚糖的免疫反應(yīng)，可以采用人體自然的“抗Gal”抗體作為內(nèi)生輔助物。雖然人體免疫系統(tǒng)通常不能發(fā)現(xiàn)癌癥聚糖，但是經(jīng)過對聚糖進行處理就會使癌細(xì)胞表達(dá)另外一種可被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的抗原決定簇。Galili和合作者日前已經(jīng)研究出一種疫苗策略來吸取“抗Gal”抗體的優(yōu)勢。這種“抗Gal”抗體能與Gal抗原決定簇（Gal1,3Gal1,4GlcNAcR）起特定的反應(yīng)，這在人體組織是完全缺乏的。這種抗體被認(rèn)為起源于廣泛暴露于表達(dá)相似聚糖的細(xì)菌。采用重組-1,3-半乳糖轉(zhuǎn)移酶(1,3GT)，或者用含有編碼1,3GT基因的腺病毒感染腫瘤細(xì)胞，就可以在人體腫瘤細(xì)胞經(jīng)酶合成-Gal抗原決定簇。然后可利用這些Gal抗原決定簇表達(dá)的腫瘤細(xì)胞或者膜作為疫苗來引發(fā)拮抗腫瘤相關(guān)抗原的免疫應(yīng)答。