平光倫汪智瓊張 玲石玉琴江高峰張雙玲劉晙玭綜述 張志兵,審校

1. 武漢科技大學醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院（武漢 430065）;

2. Departments of Obstetrics and Gynecology and Biochemistry, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23298

精子相關抗原6與腫瘤早期診斷的研究進展

平光倫1汪智瓊1張 玲1石玉琴1江高峰1張雙玲1劉晙玭1綜述 張志兵1,2審校

1. 武漢科技大學醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院（武漢 430065）;

2. Departments of Obstetrics and Gynecology and Biochemistry, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23298

精子相關抗原6（SPAG6）為新發(fā)現(xiàn)的癌睪丸抗原（cancer-testis antigens, CTA）家族的一員，是一種具有巨大腫瘤早期診斷的前景蛋白。SPAG6基因是1999年Neilson等[1]在用男性不育患者的高滴度抗精子抗體血清來篩選睪丸表達基因文庫時克隆出來的。目前發(fā)現(xiàn)SPAG6在腫瘤組織中的特異性表達，以及其能引起特異性的體液免疫應答的特點，均符合腫瘤生物標記物的篩選標準。因此該基因可能適用于腫瘤早期診斷。本文就國內(nèi)研究相對較少的SPAG6的基本特征、功能以及其與腫瘤早期診斷作一下概述。

一、CTAs與精子相關抗原的特征

（一）CTAs

CTAs是一類具有特異表達模式的腫瘤相關抗原，其表達特點：它們在睪丸以外的正常組織幾乎不表達，而在各種腫瘤組織中有不同程度的表達；大多數(shù)CTA位于X染色體上；通常是以多個家族成員的形式存在；在各種來源不同的腫瘤組織中，CT抗原的表達常具有異質(zhì)性等[2]。因為生殖細胞不表達HLA分子以及血睪屏障的存在，CTA在產(chǎn)生抗腫瘤免疫的同時不會對正常組織及生殖細胞產(chǎn)生危害，因此這類抗原又被視為具有腫瘤特異性。利用這一表達特征，目前一些CTA的疫苗已用于臨床實驗，如NY-ESO-1[3]。因此，CTAs是一類具有腫瘤治療前景的蛋白。

（二）SPAG

SPAG是一類主要在精子表達的抗原，目前報道的有15種[4,5]：SPAG1，SPAG2/UAP1，SPAG4，SPAG5，SPAG6，SPAG7，SPAG8，SPAG9，SPAG10/MFGE8，SPAG11B，SPAG12/NHP2L1，SPAG13/SSFA2，SPAG15/SPAM1，SPAG16和SPAG17。

SPAG有如下特征：主要在精子細胞中表達，其他正常組織幾乎不表達；能夠誘導免疫反應；在某些腫瘤組織中有不同程度的表達。如SPAG1在胰腺癌組織的表達顯著增加[6]，SPAG5與乳腺癌發(fā)病有關[7]，SPAG6在雄性生殖細胞表達，能夠誘導免疫反應導致雄性不育[8]。最近研究表明SPAG6在肺癌等腫瘤組織中表達顯著增加，表明該基因與腫瘤形成相關[4]。SPAG8和SPAG9與子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌、乳腺癌、子宮肌瘤、甲狀腺癌、卵巢上皮癌、腎細胞癌、慢性粒細胞白血病和結腸癌等發(fā)生有關[9-13]。這些SPAG可能是癌癥抗原的一種，他們?nèi)粼谀[瘤細胞表面表達，這些抗原不僅是腫瘤細胞的標記，而且可成為腫瘤治療的靶標。

二、SPAG6特征與功能

（一）SPAG6的簡介

SPAG6基因是1999年Neilson等[1]在用男性不育患者的高滴度抗精子抗體血清來篩選睪丸表達基因文庫時克隆出來的。起初命名為Repro-SA-1，后HUGO批準標號為SPAG6。SPAG6基因定位于染色體10p11.2-p12，其cDNA全長為2583bp。SPAG6高度保守，在非人類靈長類動物中可檢測到SPAG6樣序列，在嚙齒類動物中也可檢測到其同源物。SPAG6與萊茵衣藻蛋白PF16高度同源，其氨基酸序列85%相近，其中64%完全一致。目前對人類和鼠類的SPAG6基因已經(jīng)有深入的研究，該基因在睪丸中高度表達，編碼1.8kb和2.8kb mRNA[14,15]。SPAG6編碼蛋白的相對分子質(zhì)量為55.5KDa ，包含8個連續(xù)的犰狳重復，主要位于精子的尾部。

2000年，Sapiro等[16]對從小鼠睪丸cDNA文庫編碼出來的SPAG6進行研究，也得到相同結果，并發(fā)現(xiàn)SPAG6除在睪丸中表達外，在具有運動纖毛的組織，如肺、腦室膜等也有少量表達。

（二）SPAG6功能

SPAG6是精子鞭毛支架蛋白的一種，對維持精子鞭毛結構完整和精子鞭毛活動有重要作用。SPAG6基因缺失或沉默時，動物表現(xiàn)為精子活力損傷、精子畸形和雄性不育[8,16]。

PF16編碼的蛋白主要位于衣藻鞭毛軸絲的中央對，具有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交互作用的功能，對鞭毛運動和中央微管的穩(wěn)定性具有重要意義，PF16突變可導致鞭毛癱瘓[17]。由于SPAG6與PF16高度同源，故推斷SPAG6也與精子運動有關。Zhang等[15,18]在研究SPAG6和PF20、PF6的交互作用時發(fā)現(xiàn)SPAG6缺失導致雄性小鼠不育。其原因在于鞭毛軸絲中心裝置及纖維鞘等的丟失，導致精子運動障礙。在運動纖毛內(nèi)，SPAG6主要定位于調(diào)節(jié)纖毛的中心軸突上，并且決定其他蛋白在中心軸突的定位及其穩(wěn)定性。Sapiro 等[16]通過構建SPAG6缺失的小鼠，發(fā)現(xiàn)出生8周后，幾乎50%的小鼠死于腦水腫，推測腦水腫的發(fā)生也是由于SPAG6缺失導致室管膜纖毛運動障礙。存活的雄性小鼠均患不育癥，而雌性小鼠可以生育，說明SPAG6對于雄性小鼠的生育功能至關重要。對精子運動性的檢測發(fā)現(xiàn)，SPAG6缺失的小鼠精子出現(xiàn)嚴重運動障礙和形態(tài)異常。另外，SPAG6缺失的小鼠生長較正常小鼠顯著減慢。

三、SPAG6與腫瘤的關系

（一）SPAG6對腫瘤生物學的影響

SPAG6具有免疫原型，能夠誘導產(chǎn)生抗SPAG6抗體導致男性不育。由于SPAG主要表達于精子細胞，與CTA的基本特性一致，故將其入CTA家族。CTA是一類具有特異表達模式的腫瘤相關抗原，其表達具有以下特點[4]：他們在睪丸以外的正常組織幾乎不表達，而在各種腫瘤組織中有不同程度的表達；大多數(shù)CTA位于X染色體上；通常是以多個家族成員的形式存在；在各種來源不同的腫瘤組織中，CT抗原的表達常具有異質(zhì)性。因為生殖細胞不表達HLA分子以及血睪屏障的存在，CTA在產(chǎn)生抗腫瘤免疫的同時不會對正常組織及生殖細胞產(chǎn)生危害，因此這類抗原又被視為具有腫瘤特異性。

近來發(fā)現(xiàn)SPAG6也有致癌特性。Silina等[4]對539名腫瘤患者、127名胃腸炎病人、147名無癌健康人進行了研究分析。對其血清用酶聯(lián)免疫法進行了檢測分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤患者血清中的抗SPAG6抗體滴度與CTA HORMAD1滴度基本相似，且高于MAGEA1和SSX2 CTA的滴度。說明SPAG6是可用于癌癥血清學診斷和免疫治療的潛在生物學標志。RT-PCR技術對黑色素瘤、胃癌、結腸癌、肺癌、乳腺癌等腫瘤標本分析發(fā)現(xiàn)，50%的腫瘤標本檢測出有SPAG6 mRNA表達；在12.5%的黑色素瘤標本中只有SPAG6和SPAG17-A過度表達，而無其他SPAG表達；SPAG6 mRNA在胃癌、乳腺癌、肺癌均過度表達。說明SPAG6 mRNA在睪丸外的正常組織中基本不表達，而在腫瘤中存在高表達，提示SPAG6與腫瘤的形成有關。免疫組織化學技術研究發(fā)現(xiàn)，SPAG6蛋白在乳腺癌（7/12）、肺癌（11/12）均有表達，且在肺癌SPAG6陽性標本中均定位于細胞核。提示該基因與肺癌的形成有一定的關系。但是目前沒有研究證明SPAG6蛋白的表達與腫瘤的分期和侵襲性有相關性。

（二）SPAG6作用機制

1. SPAG6基因的甲基化：Shen等[19]發(fā)現(xiàn)SPAG6基因的啟動子富含“GC”，該基因的表達與此“CpG”島的甲基化程度有關。DNA甲基化水平和模式的改變是腫瘤發(fā)生的一個重要因素[20]。這些變化包括CpG島局部的高甲基化和基因組DNA低甲基化狀態(tài)。在正常細胞中，位于抑癌基因啟動子區(qū)域的CpG 島處于低水平或未甲基化狀態(tài)，此時抑癌基因處于正常的開放狀態(tài)，其表達可抑制腫瘤的發(fā)生。而在腫瘤細胞中，該區(qū)域的CpG島被高度甲基化，染色質(zhì)構象發(fā)生改變，抑癌基因的表達被關閉，從而導致細胞進入細胞周期、凋亡喪失、DNA修復缺陷、血管生成以及細胞黏附功能缺失等，最終導致腫瘤發(fā)生。同樣，對于在正常細胞中處于高度甲基化的一些基因和重復序列，如果其甲基化水平降低，這些基因?qū)⒈磉_和重復序列將激活，從而導致基因印記丟失，細胞過度增長，不合適的細胞特異性表達，基因組脆性增加，以及內(nèi)寄生蟲序列（endoparasitic sequence）的激活，最終也導致腫瘤發(fā)生。甲基化調(diào)控也是CTA在腫瘤組織高度表達的重要機制之一[21]。然而，SPAG6對腫瘤生物學特性的調(diào)節(jié)機制還有待進一步研究。

2. SPAG6影響微管功能：“9+2”的微管是真核細胞普遍存在的一種纖維結構，由微管蛋白和少量微管結合蛋白的聚合作用形成[22,23]，是細胞骨架的主要成分之一[24]。其中微管蛋白有α和β兩種亞型，分別含有450和445個氨基殘基，在序列上它們具有42%的同源性。這兩種微管蛋白亞型組成二聚體，微管則由二聚體組成的12～14條原纖維裝配成直徑約為25nm的中空管狀纖維[25,26]。除已知的α和β微管蛋白外，最近還發(fā)現(xiàn)γ型微管蛋白，其功能與組裝微管有關[27]。細胞內(nèi)微管呈網(wǎng)狀和束狀分布，并能與其他蛋白共同組裝，可配成單管、二聯(lián)管（鞭毛和纖毛）和三聯(lián)管（中心粒和基體）。

微管在體內(nèi)起十分重要的作用，主要參與細胞運動、細胞器的定位、胞內(nèi)物質(zhì)的運輸、真核細胞的有絲分裂過程及細胞信號傳遞[28-32]以及組裝成纖毛、鞭毛等。SPAG6缺失會影響軸絲微管的正常裝配及其功能的發(fā)揮，從而使精子鞭毛癱瘓，導致雄性不育。SPAG6缺失也能導致PF20、PF6等軸絲微管結合蛋白的表達下調(diào)?？梢奡PAG6具有維持微管結構穩(wěn)定性，使其發(fā)揮正常功能的作用。細胞內(nèi)，微管以胞質(zhì)微管和紡錘體微管兩種形式存在，這兩種微管在不同細胞周期處于動態(tài)的組裝和去組裝的動態(tài)平衡中，任何使這種平衡的因素均可破壞微管結構，以致影響細胞功能[33]。正常組織中一般不會表達SPAG6蛋白，但在腫瘤組織中可以檢測到SPAG6 mRNA和蛋白質(zhì)。如果SPAG6過度表達，必然會導致細胞運動能力增強、有絲分裂加快。這與腫瘤細胞有絲分裂過程頻繁且細胞周期明顯短于正常細胞[34]、侵襲能力強的性質(zhì)相一致。因此，可以推斷SPAG6與腫瘤的發(fā)生有密切聯(lián)系。

四、結語與展望

SPAG6在腫瘤組織中的特異性表達，以及其能引起特異性的體液免疫應答的特點，均符合腫瘤生物標記物的篩選標準。因此，SPAG6是一種具有巨大腫瘤早期診斷的前景蛋白，必將在腫瘤早期診斷與標靶治療中逐漸受到重視。SPAG6作為SPAG和CTA兩大家族中的新成員，其在腫瘤治療以及不孕不育的治療中的價值已經(jīng)日益顯現(xiàn)出來，但對其研究仍然處于初級階段。隨著科學技術的不斷發(fā)展成熟，構建轉(zhuǎn)基因動物模型為SPAG6的研究提供了良好的研究平臺，相信SPAG6會是研究腫瘤診斷的熱點。

隨著人們生活水平的提高和衛(wèi)生水平的改善，疾病譜也發(fā)生了明顯的改變。惡性腫瘤和慢性病成為威脅人類健康的主要疾病。某些惡性腫瘤在早期病變不典型，容易忽視或者治療不當延誤病情，臨床上確診時大多患者已為晚期。隨著現(xiàn)代醫(yī)學技術的發(fā)展，尋找適用于惡性腫瘤的早期診斷、評估腫瘤預后的分子生物標記物，已成為研究的熱點。目前對于SPAG6的研究尚不多，SPAG6是癌癥抗原的一種，SPAG6是特異性、敏感性及預測價值高的腫瘤基因標記物，它若在哪一類腫瘤細胞中表達，那SPAG6是該類腫瘤細胞的標志物，它將成為這一類腫瘤早期基因診斷的標志物。它的真正價值在于，早期篩查、發(fā)現(xiàn)患者早期的腫瘤或改善患者腫瘤預后，還可以選擇最可能受益的特定療法以及監(jiān)測疾病過程。雖然SPAG6的腫瘤生物學功能和機制還有待研究，但其具有CTA的表達特性，并可在某些腫瘤病人中引起體液免疫反應，因此，SPAG6作為一個新發(fā)現(xiàn)的CTA，是一個很具有吸引力的潛在的腫瘤標志物和免疫治療靶點。

致謝：本課題受國家自然科學基金（81172462）、（81300536）、（81302401）及湖北省自然科學基金（2012FFB04904）、（2013CFB331）資助。

精子相關抗原6; 腫瘤/診斷

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（2014-08-14收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.11.018

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