p53与抗肿瘤免疫.docx

1、p53与抗肿瘤免疫p53与抗肿瘤免疫【摘要】 p53是迄今发现的与肿瘤发生、 发展关系最为密切的抑癌基因, 正常的p53蛋白通过诱导细胞周期阻滞和细胞凋亡等途径对细胞增殖发挥负调控作用, 而在肿瘤细胞中异常表达的p53, 尤其是突变型p53蛋白可以诱导机体产生细胞和体液免疫反应, 导致对肿瘤细胞的免疫耐受或排斥。本文中对p53的功能、 p53在抗肿瘤等免疫反应中的作用, 及其在肿瘤治疗中的应用做一综述。 【关键词】 p53; 抑癌基因; 肿瘤免疫p53是迄今被发现的与肿瘤发生、 发展关系最为密切的抑癌基因, p53基因的突变见于人类50%以上的肿瘤1。正常的p53蛋白通过诱导细胞周期阻滞和细胞

2、凋亡等途径对细胞增殖发挥负调控作用, 并促进细胞分化, 同时p53对于维持遗传物质的稳定性发挥极其重要的作用。由于点突变、 基因片段缺失和p53蛋白失活等导致的p53功能缺陷, 可以通过多种分子机制引起细胞过度增殖和遗传物质的改变, 以及逃避机体对癌变细胞的免疫监控作用, 最终导致肿瘤的发生2。同时, 在肿瘤细胞中异常表达的p53, 尤其是突变型p53蛋白可以诱导机体产生细胞和体液免疫反应3。因此, 通过检测p53基因结构和功能的改变, 以及体内p53特异性T细胞的活化和抗体产生, 可以为肿瘤的早期诊断提供依据, 而p53抗原肽或野生型p53的应用, 将有助于激发抗肿瘤免疫反应和纠正肿瘤细胞的

3、恶性表型, 从而为肿瘤的免疫治疗带来新的希望。1 p53基因及其生物学功能概述人类p53基因定位于染色体17p13.1, 全长16 00020 000 bp, 由11个外显子和10个内含子组成, 编码由393个氨基酸残基组成、 相对分子质量（Mr）为53 000的蛋白。野生型p53蛋白是一种定位于细胞核中的转录因子, 其活性形式为四聚体, 自N端起依次为转录活化区、 DNA结合区、 四聚体化区和C端调节区。p53活性受到磷酸化、 乙酰化等调节, 第15位和37位丝氨酸的磷酸化, 以及第373和382位赖氨酸的乙酰化都可以显著提高p53蛋白的转录激活能力4。另外, 癌基因产物Mdm2与p53结合

4、后, 能够诱导后者发生p53发生泛素化降解, 也成为细胞内p53功能调节的重要方式5。当细胞面临DNA损伤、 纺锤丝断裂、 癌基因异常激活、 缺氧, 细胞内dNTP不足等不利因素时, 在上游信号分子的作用下, p53表达上调, 或细胞原有的p53通过磷酸化而活化, 使p53的胞质含量、 稳定性及转录活性均显著增加2, 5。活化的p53蛋白通过调控其靶基因的表达以及下游信号传递, 引起多种生物学效应, 主要包括: （1）细胞周期阻滞。p53活化后, 可以启动细胞周期负调控相关基因p21waf 1/cip 1, 14 3 3 和cyclin G等的转录表达。以p21waf 1/ cip 1为例,

5、该蛋白可以通过抑制细胞周期素/细胞周期素依赖性激酶复合体的活化, 使细胞周期停滞于G1期。（2）DNA损伤修复。细胞周期的停滞使损伤的DNA分子有机会得以修复。在电离辐射的诱导下, p53 蛋白通过与gadd 45基因内含子中一段序列结合, 上调该基因的表达, 而gadd 45 通过激活cdc 2 基因促进基因组DNA 修复。（3）细胞凋亡。在特定情况下, 如DNA严重损伤或修复失败时, 活化的p53作为转录因子, 可以直接启动细胞凋亡相关基因bax、 gml、 p2xm、 killer/dr 5和pag 608等的表达, 促进细胞凋亡6, 7。p53对于维持细胞、 组织乃至生物个体的功能和代

6、谢具有至关重要的作用。除了维持细胞基因组的稳定性、 防止癌变外, p53对于糖代谢、 能量的产生, 以及细胞老化等生理过程都具有重要的调节作用8, 9。2 p53与机体免疫反应p53与机体免疫系统的功能和免疫反应关系密切, 表现在: 一方面p53, 尤其是突变型p53可以作为肿瘤相关抗原激发机体免疫反应; 另一方面, p53作为转录因子, 可以直接启动免疫细胞中一些基因的表达, 从而对这些细胞的增殖和功能发挥调节作用。21 p53蛋白的免疫原性 在正常细胞中, 由于Mdm2结合引发的高效泛素化降解作用, p53蛋白的含量非常低, 而且主要分布于细胞核中。尽管在T淋巴细胞发育的阴性选择过程中,

7、胸腺中表达的p53蛋白可以介导p53反应性CD8+ T细胞的克隆删除, 但由于p53表达和暴露有限, 加之p53蛋白通常并不呈现在一些实质组织细胞表面, 因此这种删除是不彻底的。在肿瘤细胞中, 由于野生型或者突变型p53的过量表达, 尤其是在细胞质中浓度的增加, 使少量坏死肿瘤细胞释放的p53能够被抗原提呈细胞摄取、 加工并提呈给T细胞, 使p53特异性T细胞活化, 激发机体抗肿瘤免疫反应。研究显示, 来源于野生型和突变型p53蛋白的特定肽段均可以诱导正常或荷瘤小鼠体内MHC II限制的CD4+ T细胞活化, 而包含突变氨基酸残基的肽段通常显示出更强的诱导T细胞活化的能力。在肿瘤发生、 发展的

8、不同阶段, 活化的p53特异性CD4+ T细胞可以分泌IL 2、 IFN 等Th1类细胞因子, 进一步激发抗肿瘤免疫反应, 也可能产生IL 4、 IL 5、 IL 10等Th2类细胞因子, 介导免疫耐受, 从而产生完全不同的效应。但只有在少数情况下, 这类针对p53的免疫反应可以有效地抑制肿瘤的生长, 甚至导致肿瘤彻底消失10。除了激发细胞免疫, 野生型和突变型p53蛋白也能够诱导机体产生自身抗体。Schlichtholz等11在30%的乳腺癌患者体内检测到了p53抗体, 而在结肠癌患者中这个比例约为26%。这些抗体主要针对包含p53突变位点的抗原肽段。同时, 尽管p53抗体的产生在乳腺癌和一

9、些消化系肿瘤中似乎与晚期肿瘤以及患者低存活期相关, 但在大多数肿瘤中, 它与肿瘤大小、 分期并没有相关性。22 p53的两类抗原表位 在野生型或者突变型p53蛋白中, 存在两类抗原表位: 一类为优势表位（dominant epitope）, 它们在T细胞发育的阴性选择阶段或者成熟的外周免疫器官中充分暴露, 被加工提呈后引起相应T细胞克隆删除或者活性抑制, 使机体对这类抗原产生免疫耐受。另一类为隐蔽表位（cryptic epitope）, 含有这类表位的肽段由于在发育中的胸腺和正常外周组织中不被充分暴露、 不能被抗原提呈细胞加工, 或者在与结合相同MHC分子的优势表位的竞争中处于劣势等原因, 不

10、能有效地被提呈给相应的T细胞克隆, 因而不能诱导中枢或者外周免疫耐受。在特定生理状况下或特定组织（如肿瘤）中, 当这类抗原表位大量存在或者被有效地加工提呈时, 就可能诱发针对这种抗原的免疫反应。在p53蛋白中, 这些能够诱导机体免疫反应的隐蔽抗原表位主要位于N端或C端结构域, 而较少存在于处在一级结构中心区域的DNA结合结构域10, 11。例如, 在肿瘤患者体内, 含有第150位氨基酸序列（AA1 50）的肽段可以有效地诱导T细胞活化, 但它们活化后的效应与肿瘤的发展阶段关系密切, 通常临床期和期的患者较之期患者更倾向于产生Th2类细胞因子。相比之下, AA331 370诱导T细胞活化后产生的

11、细胞因子与肿瘤分期关系不大。在很多肿瘤细胞中, 由于突变导致p53蛋白在细胞质中大量聚积, 使突变的p53蛋白被蛋白酶体降解, 或者释放后被抗原提呈细胞摄取、 加工, 分别通过MHC 和MHC 限制的途径活化CD8+和CD4+ T细胞, 诱导针对相应抗原的免疫反应。然而有证据表明, 在野生型和突变型p53蛋白中, 能够诱导T细胞活化并产生Th1类细胞因子的抗原表位远远少于能够使活化T细胞分泌Th2类细胞因子的表位, 因此所有抗原表位作用的总效应通常是诱导机体产生针对p53的免疫耐受。23 p53与免疫调节 p53除了作为抗原诱导机体免疫反应之外, 还可能通过激活免疫系统相关基因的表达直接参与免

12、疫调节。在p53基因缺陷小鼠中, 免疫系统的发育和老化过程均显著加快, 并引起记忆性T细胞过度积累12。在细胞凋亡过程中, 凋亡细胞释放大量自身抗原, 但这些抗原很少诱发自身免疫反应。研究表明, 一种可能的机制是p53作为转录因子直接上调主要抗原提呈细胞树突状细胞中CD200的表达, 而后者可以显著抑制T细胞活化和免疫反应13。另一项研究显示, p53的表达对于抑制肠道黏膜固有层T细胞的增殖, 以及维持其对抗原的免疫耐受状态具有重要意义14。巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）通过抑制p53在细胞中的积累和活化维持巨噬细胞的存活和功能, 因而在机体天然免疫中发挥调节作用15。3 p53与肿瘤免疫和基

13、因治疗3.1 基于p53免疫原性的肿瘤治疗 尽管p53蛋白诱导的细胞和体液免疫通常导致机体对肿瘤细胞的免疫耐受, 但由于不同抗原肽引起的免疫反应不同, 因此那些能够特异地活化Th1细胞的肽段仍然有可能被用来诱导抗肿瘤免疫反应。例如p53蛋白第261269位氨基酸肽段已经被用来制备肿瘤疫苗10, 16。p53基因修饰树突状细胞疫苗在免疫荷瘤小鼠后, 可以有效地激发针对肿瘤细胞的CTL反应。目前, 如何通过筛选和修饰获得与MHC分子具有高亲和力的肽段, 以及通过封闭T细胞表面抑制性受体（如CTLA 4）和调节性T细胞的功能增强T细胞免疫反应, 克服免疫耐受状态, 是这类疫苗在肿瘤治疗中成功应用的关

14、键16。3.2 基于p53蛋白功能的肿瘤治疗 由于p53能够有效地抑制细胞增殖和促进细胞凋亡, 而且人类近半数的肿瘤都与p53突变和失活有关, 因此在肿瘤细胞中恢复表达野生型p53蛋白将有助于逆转肿瘤的恶性表型, 抑制肿瘤生长。目前这一策略已被广泛应用于非小细胞肺癌、 白血病、 胶质母细胞瘤、 卵巢、 结肠和肾脏等部位肿瘤的治疗17。另外, p53的应用还可以显著增强肿瘤对化疗、 放疗等传统治疗方法的敏感性, 增加治疗的效率18。近年来, 通过腺病毒等载体介导p53基因转移并表达于肿瘤细胞, 已经形成了多种临床治疗方案, 在美国、 日本和欧洲等国家和地区, 以及包括头颈部肿瘤、 肺癌、 肝癌、

15、 乳腺癌、 脑瘤等多种肿瘤的治疗中得到成功应用, 并且在一些晚期肿瘤的治疗中显示出独特优势19。值得一提的是, 2003年我国率先批准了国家一类新药重组腺病毒p53注射液进入市场, 成为世界上第一个基因治疗产品, 为许多晚期肿瘤患者带来了新的希望20。尽管p53蛋白主要通过其对细胞增殖的负调控作用发挥抗肿瘤作用, 但p53的免疫原性也是p53应用于肿瘤治疗的重要原因。以p53重组腺病毒为例, 这类制剂对一些与p53突变和功能失活无关的肿瘤同样具有显著的治疗作用, 提示p53蛋白本身甚至腺病毒本身的免疫原性在其中发挥了重要作用19。总之, p53在肿瘤治疗中的成功应用将有赖于人们对p53功能及其

16、在机体抗肿瘤免疫反应中作用的深入认识。【参考文献】 1 Royds JA, Iacopetta B. p53 and disease: when the guardian angel failsJ. Cell Death Differ, 2006, 13(6): 1017-1026.2 Bargonetti J, Manfredi JJ. Multiple roles of the tumor suppressor p53J. Curr Opin Oncol, 2002, 14(1): 86-91.3 van der Burg SH, Menon AG, Redeker A, et al. I

17、nduction of p53 specific immune responses in colorectal cancer patients receiving a recombinant ALVAC p53 candidate vaccineJ. Clin Cancer Res, 2002, 8(5): 1019-1027.4 Prives C, Hall PA. The p53 pathwayJ. J Pathol, 1999, 187(1): 112-116.5 OLeary KA, Mendrysa SM, Vaccaro A, et al. MDM2 regulates P53 i

18、ndependently of p19 (ARF) in homeostatic tissuesJ. Mol Cell Biol, 2004, 24(1): 186-191.6 Kannan K, Amariglio N, Rechavi G, et al. DNA microarrays identification of primary and secondary target genes regulated by p53J. Oncogene, 2001, 20(18): 2225-2234.7 Vousden KH. p53 in health and diseaseJ. Nat Re

19、v Mol Cell Biol, 2007, 8(4): 275-283. 8 Bensaad K, Vousden KH. Savior and slayer: the two faces of p53J. Nat Med, 2005, 11(12): 1278-1279.9 Bui T, Thompson CB. Cancers sweet toothJ. Cancer Cell, 2006, 9(6): 419-420.10 Bueter M, Gasser M, LebedevaT, et al. Influence of p53 on anti tumor immunityJ. In

20、t J Oncol, 2006, 28: 519-525.11 Schlichtholz B, Legros Y, Gillet D, et al. The immune response to p53 in breast cancer patients is directed against immunodominant epitopes unrelated to the mutational hot spotJ. Cancer Res, 1992, 52(22): 6380-6384.12 Ohkusu Tsukada K, Tsukada T, Isobe K. Accelerated

21、development and aging of the immune system in p53 deficient miceJ. J Immunol, 1999, 163(4): 1966-1972.13 Rosenblum MD, Olasz E, Woodliff JE, et al. CD200 is a novel p53 target gene involved in apoptosis associated immune toleranceJ. Blood, 2004, 103(7): 2691-2698. 14 Sturm A, Itoh J, Jacobberger JW,

22、 et al. p53 negatively regulates intestinal immunity by delaying mucosal T cell cyclingJ. J Clin Invest, 2002, 109(11): 1481-1492.15 Mitchell RA, Liao H, Chesney J, et al. Macrophage migration inhibitory factor (MIF) sustains macrophage proinflammatory function by inhibiting p53: regulatory role in

23、the innate immune responseJ. Proc Natl Acad Sci USA, 2002, 99(1): 345-350. 16 Zwaveling S, Vierboom MP, Ferreira Mota SC, et al. Antitumor efficacy of wild type p53 specific CD4(+) T helper cellsJ. Cancer Res, 2002, 62(21): 6187-6193.17 Haupt S, Haupt Y. Importance of p53 for cancer onset and therap

24、yJ. Anticancer Drugs, 2006, 17(7): 725-732.18 Wen SF, Xie L, McDonald M, et al. Development and validation of sensitive assays to quantitate gene expression after p53 gene therapy and paclitaxel chemotherapy using in vivo dosing in tumor xenograft modelsJ. Cancer Gene Ther, 2000, 7(11): 1469-1480.19

25、 Yen N, Ioannides CG, Xu K, et al. Cellular and humoral immune responses to adenovirus and p53 protein antigens in patients following intratumoral injection of an adenovirus vector expressing wild type p53 (Ad p53)J. Cancer Gene Ther, 2000, 7(4): 530-536. 20 Peng Z. Current status of gendicine in China: recombinant human Ad p53 agent for treatment of cancersJ. Hum Gene Ther, 2005, 16(9): 1016-1027.