趙芳，徐斌，蔣敬庭，吳昌平

(蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院腫瘤生物診療中心，江蘇省腫瘤免疫治療工程技術(shù)研究中心，蘇州大學(xué)細(xì)胞研究院，江蘇常州 213003)

·綜述·

P53在腫瘤微環(huán)境、細(xì)胞代謝中的調(diào)控機(jī)制及檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展*

趙芳，徐斌，蔣敬庭，吳昌平

(蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院腫瘤生物診療中心，江蘇省腫瘤免疫治療工程技術(shù)研究中心，蘇州大學(xué)細(xì)胞研究院，江蘇常州 213003)

P53基因作為常見(jiàn)的抑癌基因，具有阻滯細(xì)胞周期、維持基因組穩(wěn)定等功能。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)P53基因在腫瘤微環(huán)境及細(xì)胞代謝中亦有著重要的調(diào)節(jié)作用，其可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、免疫細(xì)胞、免疫卡控點(diǎn)以及葡萄糖代謝、脂質(zhì)、能量代謝及細(xì)胞自噬等方式抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。但P53極易突變，突變型P53不僅失去了其抑癌功能，而且獲得了致癌活性。對(duì)P53及突變型P53在腫瘤發(fā)生過(guò)程調(diào)控機(jī)制的深入研究，將為其在腫瘤治療的應(yīng)用提供更有力的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)對(duì)P53基因檢測(cè)技術(shù)的探索也是從傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)到新型生物傳感技術(shù)的逐漸認(rèn)識(shí)過(guò)程。該文主要就P53基因在腫瘤微環(huán)境、細(xì)胞代謝調(diào)控機(jī)制及P53基因檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展作一綜述。

P53基因；腫瘤微環(huán)境；細(xì)胞代謝；基因檢測(cè)技術(shù)

腫瘤的發(fā)病率及死亡率呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，已成為危害人類(lèi)健康的主要疾病[1]。P53基因作為常見(jiàn)的抑癌基因，在多種腫瘤中存在表達(dá)及突變，但野生型P53和突變型P53在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的調(diào)控機(jī)制上存在明顯差異，對(duì)其認(rèn)識(shí)也在逐漸深入[2]。近年來(lái)，P53在腫瘤微環(huán)境及細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)作用逐漸得到廣泛關(guān)注與研究，這將為腫瘤的臨床治療與預(yù)后評(píng)估提供新的方法。

1 P53基因在腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)的調(diào)節(jié)作用

1.1 調(diào)節(jié)細(xì)胞因子 野生型P53可通過(guò)抑制NF-κB及信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄刺激因子(single transducer and activators of transcription, STAT)等的表達(dá)來(lái)抑制IL-6、環(huán)氧酶-2(Cyclooxygenase,COX2)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)等的產(chǎn)生與釋放，進(jìn)而抑制炎癥的產(chǎn)生，最終抑制腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[3-4]。而發(fā)生突變型P53基因失去了原有功能，同時(shí)可激活并延長(zhǎng)NF-κB的表達(dá)，引起嚴(yán)重的慢性炎癥反應(yīng)及持續(xù)的組織損傷，促進(jìn)癌癥的發(fā)生[5]。Hayashi等[6]研究表明，突變型P53可發(fā)揮腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)劑的功能，通過(guò)產(chǎn)生活性氧類(lèi)物質(zhì)，促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的分泌進(jìn)而活化成纖維細(xì)胞促進(jìn)血管生成，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

1.2 對(duì)免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用 一方面，野生型P53可通過(guò)促進(jìn)B細(xì)胞、T細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞(dendritic cell，DC)和巨噬細(xì)胞表面的TLR(toll-like receptors，TLR)的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)免疫細(xì)胞介導(dǎo)的固有免疫反應(yīng)[7];另一方面，其可以在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控NK細(xì)胞配體UL16結(jié)合蛋白1(UL16-binding protein1，ULBP1)及ULBP2的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)NK細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的功能[8]。Gasparini等[9]通過(guò)用泛素蛋白連接酶3阻斷MDM2對(duì)P53的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)增加P53表達(dá)可以增強(qiáng)DC細(xì)胞誘導(dǎo)T細(xì)胞增殖能力，另有研究發(fā)現(xiàn)，P53可通過(guò)增強(qiáng)DC細(xì)胞表面MHC-1的表達(dá)以增強(qiáng)其抗原提呈能力[10]，這說(shuō)明P53可在某種機(jī)制上調(diào)控DC細(xì)胞的功能，但具體機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

1.3 對(duì)免疫卡控點(diǎn)的調(diào)節(jié)作用 PD-1/PD-L1作為免疫球蛋白超家族協(xié)同刺激分子的重要組成部分，在負(fù)性調(diào)控免疫應(yīng)答中發(fā)揮著重要作用[11]。TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中臨床數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，P53的表達(dá)與PD-L1的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[12]，Cortez等[13]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，P53可通過(guò)促進(jìn)miR-34直接粘附于PD-L1密碼子的非翻譯區(qū)來(lái)抑制PDL1的表達(dá)。CTLA-4作為表達(dá)于激活T細(xì)胞表面的共刺激分子B7的受體，可通過(guò)與CD28競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合APC上的B7配體而抑制T細(xì)胞活化，負(fù)性調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)；有研究發(fā)現(xiàn)，阻斷CTLA-4可增強(qiáng)針對(duì)自身腫瘤抗原的P53特異性CTL的擴(kuò)增能力，但是其與P53相互作用機(jī)制尚待進(jìn)一步研究。

2 P53在細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)作用

2.1 調(diào)節(jié)葡萄糖代謝P53可通過(guò)降低葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(GLUT1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)的表達(dá)抑制葡萄糖的代謝及細(xì)胞能量的產(chǎn)生；也可通過(guò)增加TP53誘導(dǎo)的糖酵解和凋亡調(diào)節(jié)因子(TP53-induced glycolysis and apoptosis regulator, TIGAR)表達(dá)以減少果糖-2,6-二磷酸(fructose-2,6-bisphosphate)的生成；或直接降低磷酸甘油酸變位酶(phosphoglyceratemutase，PGM)的表達(dá)水平來(lái)抑制糖酵解，減少能量的生成，最終抑制腫瘤的產(chǎn)生，而突變型P53基因失去了對(duì)GLUT1及GLUT4的抑制表達(dá)作用[14]。也有研究發(fā)現(xiàn)，突變型P53也可誘導(dǎo)糖酵解相關(guān)的己糖激酶Ⅱ表達(dá)或促進(jìn)GLUT向質(zhì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)糖酵解，最終促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)[15]。

2.2 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝 Jiang等[16]發(fā)現(xiàn)野生型P53可直接抑制葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase,G6PD)的表達(dá)，抑制磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway，PPP)及NADPH產(chǎn)生，從而抑制葡萄糖生成脂肪酸。亦有研究發(fā)現(xiàn)，P53可抑制類(lèi)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element-binding protein-1，SREBP-1)的表達(dá)，或在轉(zhuǎn)錄水平上增加短鏈脫氫還原酶3(DHRS3)及脂素Lipin-1蛋白的表達(dá)，進(jìn)而抑制脂肪酸的合成、促進(jìn)脂肪酸氧化、抑制腫瘤的產(chǎn)生[17]。而突變型P53的功能則恰恰相反，其可促進(jìn)SREBP-1或抑制AMP依賴(lài)的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase, AMPK)的活性增加脂肪酸合成，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展[18]。

2.3 調(diào)節(jié)能量代謝 一方面，野生型P53可誘導(dǎo)Mieap蛋白的表達(dá)來(lái)維持線粒體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[19]；另一方面，野生型P53也可增強(qiáng)參與線粒體電子傳遞鏈相關(guān)的細(xì)胞色素C氧化合成酶2(sythesis of cyto-chrome c oxidase2,SCO2)活性、催化丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙酰-CoA用于三羧酸(TCA)循環(huán)丙酮酸脫氫酶1(pyruvate dehydrogenase E1 1,PDHA1)的表達(dá)，抑制腫瘤的產(chǎn)生[14]。亦有研究發(fā)現(xiàn)，P53能夠抑制靶基因-酸甲基轉(zhuǎn)移酶(Guanidinoacetate methetransferase, GAMT)的表達(dá)，進(jìn)而減少肌酸與ATP的生成[20]。

2.4 調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬和凋亡 細(xì)胞自噬在真核細(xì)胞中普遍存在，通過(guò)雙重作用促進(jìn)癌癥的發(fā)生、發(fā)展[21]。P53對(duì)細(xì)胞自噬的調(diào)節(jié)作用依P53蛋白在細(xì)胞中定位的不同而存在差異。一般處于細(xì)胞核中的P53蛋白可激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)或損傷調(diào)節(jié)自噬調(diào)控基因(damage-regulated autophagy modulator，DRAM)的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞自噬，過(guò)度或持續(xù)的細(xì)胞自噬導(dǎo)致細(xì)胞死亡，抑制癌癥的發(fā)生[22]。Tasdemir等[23]研究發(fā)現(xiàn)，抑制細(xì)胞質(zhì)中P53蛋白可促進(jìn)細(xì)胞自噬，改善細(xì)胞對(duì)環(huán)境的適應(yīng)壓力(如缺氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏)，抑制癌癥的發(fā)生；但P53對(duì)細(xì)胞自噬的具體調(diào)節(jié)機(jī)制仍不明確。在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡方面，P53可通過(guò)上調(diào)促進(jìn)細(xì)胞凋亡的細(xì)胞凋亡相關(guān)基因Bax及下調(diào)抑制細(xì)胞凋亡基因Bcl-2來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。研究還發(fā)現(xiàn)P53基因可激活P53誘導(dǎo)含死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(P53-induced death domain protein，PIDD)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的凋亡[24]。

3 P53基因檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展

3.1 傳統(tǒng)P53基因檢測(cè)方法 傳統(tǒng)P53基因檢測(cè)技術(shù)主要分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為P53基因直接檢測(cè)法，即利用分子生物學(xué)技術(shù)直接對(duì)致病基因進(jìn)行突變檢測(cè)，主要包括對(duì)已知突變點(diǎn)的檢測(cè)和未知突變點(diǎn)的檢測(cè)。臨床上常用的主要有DNA直接測(cè)序法、寡核苷酸芯片技術(shù)、變性高效液相色譜、酵母中分離的等位基因功能分析技術(shù)等。另一類(lèi)為P53基因間接檢測(cè)法，即利用特異性抗原抗體反應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)P53蛋白表達(dá)間接判斷P53基因是否存在基因突變。常用的檢測(cè)方法主要有免疫組化方法、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)、流式細(xì)胞術(shù)等。傳統(tǒng)的P53基因檢測(cè)方法雖然種類(lèi)繁多，但普遍存在操作繁瑣、耗時(shí)、耗費(fèi)、存在一定的假陽(yáng)性等問(wèn)題，限制其在臨床中的應(yīng)用[25]。

3.2 生物傳感技術(shù) 生物傳感技術(shù)以固定的生物材料作為敏感識(shí)別元件，產(chǎn)生光、熱、質(zhì)量變化等信號(hào)，并經(jīng)適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具或系統(tǒng)處理，其轉(zhuǎn)變?yōu)榭啥康奈锢?、化學(xué)信號(hào)，最終對(duì)生命物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控的新型技術(shù)。因其成本低、靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，近年來(lái)逐漸受到關(guān)注并取得較快的發(fā)展，尤以電化學(xué)/電化學(xué)免疫傳感器為著。Gupta等[26]利用ssDNA-辣根過(guò)氧化物酶(HRP)作為識(shí)別元件，通過(guò)捕獲P53基因突變前后對(duì)H2O2生物催化還原信號(hào)的大小，根據(jù)定量信息判斷有無(wú)突變。Congur等[27]應(yīng)用碳納米材料設(shè)計(jì)的一次性電化學(xué)傳感器對(duì)P53基因進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)。

基于納米材料的發(fā)展，生物傳感技術(shù)取得較大進(jìn)展，相較于傳統(tǒng)P53基因檢測(cè)技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。Afsharan等[28]利用納米金和二氧化硅修飾的免疫傳感器檢測(cè)P53蛋白，發(fā)現(xiàn)相較于傳統(tǒng)ELISA檢測(cè)方法，其具有較高的靈敏度、特異性、準(zhǔn)確性。因此，基于納米材料的免疫傳感器，在腫瘤的早期檢測(cè)顯示了相對(duì)重要的優(yōu)勢(shì)，可用于臨床癌癥的診斷和早期腫瘤的篩查。

4 展望

P53作為腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中重要的抑癌基因，通過(guò)對(duì)其功能的深入研究，為其在腫瘤治療預(yù)后評(píng)估方面的應(yīng)用提供有力的科學(xué)依據(jù)及方向，主要包括以下3個(gè)方面：(1)聯(lián)合P53及其上下游調(diào)控分子共同評(píng)估患者預(yù)后，阻斷突變型P53對(duì)下游分子的激活；(2)誘導(dǎo)野生型P53對(duì)下游分子的表達(dá)，抑制野生型P53基因的突變或促進(jìn)突變型P53轉(zhuǎn)變?yōu)橐吧蚉53；(3)聯(lián)合P53靶向治療、免疫治療和放化療。但P53基因檢測(cè)技術(shù)的局限性是影響其在腫瘤發(fā)生過(guò)程中調(diào)控機(jī)制及臨床應(yīng)用方面探索的因素。因此，研究P53在腫瘤微環(huán)境及細(xì)胞代謝的調(diào)控機(jī)制及研發(fā)新型P53基因檢測(cè)技術(shù)具有重要的意義。

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(本文編輯：許曉蒙)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.08.17

國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015BAI12B12)；國(guó)家自然科學(xué)基金 (31570877，31570908)；國(guó)家自然科學(xué)基金海外及港澳學(xué)者合作研究基金 (31428005)；江蘇省條件建設(shè)與民生科技專(zhuān)項(xiàng)資金 (BL2014034)；常州市科技局基礎(chǔ)應(yīng)用項(xiàng)目(CJ20159018)。

趙芳，1992年生，女，碩士研究生,主要從事腫瘤免疫治療研究。

吳昌平，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：wcpjjt@163.com。

R735.2

A

2017-02-07)