白建榮，鄭阿秀綜述 羅泊濤，揭偉，2，3審校

1.廣東醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院病理診斷與研究中心，廣東 湛江 524023；2.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，海南 ?？?570102；3.海南醫(yī)學(xué)院腫瘤研究所，海南 ?？?71199

巨噬細胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)也稱為糖基化抑制因子，早期被鑒定為可溶性淋巴因子，根據(jù)其在體外抑制巨噬細胞隨機遷移的特性而命名[1]。MIF也是垂體受細菌脂多糖刺激后衍生的一種分泌蛋白，在內(nèi)毒素血癥與感染性休克反應(yīng)中起重要作用[2]。人MIF基因位于22號染色體(22q11.2)，受啟動子區(qū)域中的兩個多態(tài)性位點調(diào)控，其一為-794處的可變核苷酸串聯(lián)重復(fù)(CATT5-8，rs5844572)，其二為-173(G/C)處的單核苷酸多態(tài)性(SNP，rs755622)[3]。MIF基因編碼的蛋白是一種由115個氨基酸組成的分子量為12.5 kDa的同源三聚體，可儲存在細胞質(zhì)中或分泌到細胞外，其主要的細胞表面受體是Ⅱ型跨膜蛋白CD74和G蛋白偶聯(lián)的功能受體CXC家族趨化因子受體2和4(CXCR2和CXCR4)。多種細胞表達MIF，包括免疫細胞、臟器實質(zhì)細胞及腫瘤細胞[4-5]。隨著對MIF的特性研究的不斷深入，對其認識已從一種可調(diào)節(jié)單核/巨噬細胞運動和負性調(diào)節(jié)糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的免疫抑制的細胞因子，發(fā)展為眾多細胞和生物學(xué)過程的多效調(diào)節(jié)劑。近年來研究提示MIF參與腫瘤發(fā)展的多個進程，本文旨在總結(jié)MIF在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其機制，并展望以MIF為抗癌治療靶點的可行性。

1 MIF在腫瘤中的作用

多種惡性腫瘤中都可以觀察到MIF的異常高表達，大部分腫瘤中除了癌組織中MIF的表達增加外還會伴有外周循環(huán)MIF水平的增加，其高表達提示預(yù)后不良[6-9]。MIF在惡性腫瘤中的功能和相關(guān)作用靶點基因見表1。

表1 MIF在癌癥中的功能特征Table1 Functional characteristicsof MIF in cancer

1.1 調(diào)節(jié)細胞增殖、周期和凋亡 MIF調(diào)節(jié)細胞增殖可通過調(diào)控p53的表達活性和功能來實現(xiàn)。一方面MIF的Cys81與p53的Cys242和Cys238可相互結(jié)合，另一方面，MIF還可通過穩(wěn)定p53-MDM2復(fù)合物間接降低p53活性，促進細胞增殖和細胞周期進程并抑制凋亡[45]。MIF與其同源受體CD74(MHCII的不變鏈)結(jié)合，誘導(dǎo)其磷酸化和CD44的募集，激活原癌基因SRC啟動下游磷酸化信號[46-47]，包括cyclin D1的轉(zhuǎn)錄、視網(wǎng)膜母細胞瘤(Rb)蛋白的磷酸化、促分裂素原活化蛋白激酶/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(MAPK/ERK)和磷脂酰肌醇三激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶(PI3K/AKT)信號途徑等多種促細胞增殖和抗凋亡途徑[48-49]。此外，MIF通過激活核因子κB(NF-κB)從而誘導(dǎo)抗凋亡基因的表達并促進細胞增殖[50]。MIF也可干擾Rb-E2F通路，通過E2F依賴機制影響細胞增殖[51]。有研究揭示了MIF也可能通過與Jun激活域結(jié)合蛋白1(JAB1/CSN5)結(jié)合負性調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(AP-1)的活性，并抑制JAB1誘導(dǎo)的JNK激活和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p27/Kip1的降解，從而導(dǎo)致細胞周期停滯和細胞凋亡[4，52-53]。除上述信號傳導(dǎo)通路外，Liu等[54]通過微陣列研究發(fā)現(xiàn)MIF還可激活c-Myc和抑制叉頭框蛋白O4(Foxo4)依賴通路來正向調(diào)控細胞周期進程；當MIF基因敲低后，細胞周期進程的調(diào)節(jié)因子如細胞周期素(Cyclin)、細胞周期素激酶(CDK)、Cdk活化激酶(CAK)和細胞周期后期促進復(fù)合物(APC/C)被下調(diào)，細胞周期素激酶抑制劑(CKI)家族成員被上調(diào)，從而阻滯細胞周期于G0/G1期。總體上，MIF調(diào)節(jié)細胞增殖、周期和凋亡的機制較為復(fù)雜。

1.2 調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及腫瘤遷移和侵襲 已證實，MIF可通過下調(diào)E-cadherin和上調(diào)N-cadherin促進腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[55]，靶向調(diào)控MIF可影響腫瘤細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。研究顯示，腫瘤細胞分泌的MIF可以吸引間充質(zhì)干細胞，并且通過參與MIF-CXCR4趨化軸激活ERK和JNK通路，誘導(dǎo)間充質(zhì)干細胞向腫瘤募集，從而促進腫瘤的遷移和侵襲[56]。多種腫瘤中MIF過表達與EMT密切相關(guān)，但不同腫瘤中MIF介導(dǎo)EMT及腫瘤遷移和侵襲機制略有差異。膠質(zhì)母細胞瘤中MIF和CXCR4的過表達協(xié)同促進EMT[41]，而非小細胞肺癌中CXCR4的過表達也能誘導(dǎo)MIF產(chǎn)生和CXCR4自分泌循環(huán)，驅(qū)動EMT和腫瘤球生成從而促進腫瘤侵襲[24]。Parol-Kulczyk等[35]在前列腺癌探索MIF胞漿到胞核的移位過程中發(fā)現(xiàn)其可能與轉(zhuǎn)錄因子如SOX-4的失調(diào)相互作用，使β-catenin上調(diào)并激活EMT過程。在乳腺癌中MIF可通過ERK/HMGB1/TLR4/NF-κB通路，上調(diào)EMT相關(guān)蛋白并調(diào)節(jié)乳腺癌細胞遷移[28]。

1.3 MIF與缺氧微環(huán)境及腫瘤血管新生 缺氧作為腫瘤微環(huán)境(TME)的關(guān)鍵標志和決定因素，一方面是由腫瘤快速生長引起的，另一方面缺氧條件被證明會在腫瘤中誘導(dǎo)特定基因的表達，從而賦予癌細胞生存優(yōu)勢，即允許和促進腫瘤細胞在這種環(huán)境中的厭氧生長、轉(zhuǎn)移擴散和治療抵抗。在缺氧誘導(dǎo)的TME中，缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)表達增加并誘導(dǎo)一系列基因產(chǎn)物來促進腫瘤生長與適應(yīng)。MIF是缺氧誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄激活并導(dǎo)致表達上調(diào)的靶點之一，MIF和含活性亞基的HIF-1α之間存在相互協(xié)同的關(guān)系。HIF-1α可與MIF的5'-UTR中的缺氧反應(yīng)元件結(jié)合來驅(qū)動MIF的轉(zhuǎn)錄和表達，并受到CAMP反應(yīng)原件結(jié)合蛋白(CREB)表達的調(diào)節(jié)[57]。反之，MIF能通過p53依賴的方式激活缺氧介導(dǎo)的HIF-1α形成的反饋回路來促進腫瘤缺氧適應(yīng)[58]，還可通過阻止蛋白酶體介導(dǎo)的降解、與CSN9信號體亞基5(CSN5)和HIF-1α結(jié)合形成三元復(fù)合物等機制最大限度地穩(wěn)定HIF-1α[59]，這反過來又促進了HIF-1α的轉(zhuǎn)錄并放大了腫瘤缺氧反應(yīng)[60]。另外，MIF還是HIF-1α限制細胞衰老的關(guān)鍵效應(yīng)物[61]。同樣，機體致瘤機制和TME需要誘導(dǎo)血管新生來滿足腫瘤細胞的新陳代謝，血管生成的增加受血管生成細胞因子的自發(fā)分泌直接調(diào)節(jié)的機制已被大多數(shù)研究證明。一些體外腫瘤實驗研究描述了MIF的促血管形成和內(nèi)皮細胞遷移作用，并發(fā)現(xiàn)抗MIF抗體作為血管生成抑制劑在部分腫瘤中顯著抑制了腫瘤生長和血管形成。多種腫瘤研究中MIF被證明與VEGF和/或CXC趨化因子如IL-8生成增加有關(guān)(表1)；或可通過下調(diào)抗血管生成因子TSP-1的表達而作用于血管生成，從而間接刺激腫瘤血管新生和促進腫瘤生長。MIF在體內(nèi)可與血管生成相關(guān)信號級聯(lián)促進內(nèi)皮細胞向血管內(nèi)皮的分化，在體外可誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞的遷移和管狀形成，其內(nèi)在機制可能依賴于MAPK和PI3K，并與MEK1/2、ERK1/2、ELK-1、PIK3和AKT磷酸化水平的時間依賴性增加有關(guān)[62]。MIF與缺氧微環(huán)境及腫瘤血管新生的緊密聯(lián)系不僅表明MIF在腫瘤中具有重要作用，而且還可以探索更多的MIF抑制劑和血管生成誘導(dǎo)劑等，通過干擾TME及血管形成來開辟新的治療選擇。

1.4 MIF與腫瘤免疫生物學(xué) 近年來“腫瘤免疫編輯”學(xué)說受到了較多的關(guān)注，其中一個重要的概念是腫瘤經(jīng)過免疫清除(elimination)、平衡(equilibrium)和逃逸(escape)的“3E”階段來逃避免疫監(jiān)視。癌癥背景下，適應(yīng)性免疫中的T、B淋巴細胞主要發(fā)揮腫瘤細胞的清除作用，先天性免疫中具有免疫抑制特性的效應(yīng)細胞群體如腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAM)、腫瘤相關(guān)中性粒細胞(TAN)、樹突狀細胞(DC)和髓源性抑制細胞(MDSCs)等異常產(chǎn)生并募集到TME中，可建立起免疫耐受環(huán)境，這些都與惡性腫瘤的侵襲性和免疫逃逸顯著相關(guān)[63]。機體中MIF不僅通過多種機制在致癌轉(zhuǎn)化和腫瘤進展中干擾癌細胞，也可通過影響多種免疫細胞從而在調(diào)節(jié)宿主先天性免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。MIF不僅可以通過參與包括誘導(dǎo)MDSCs[32]，抑制細胞毒性T淋巴細胞(CTL)和NK細胞[64]，巨噬細胞的M1極化[65]和DC成熟[66]等多種方式來干擾免疫激活，削弱抗腫瘤免疫從而建立免疫逃逸微環(huán)境，還能影響適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的Th1和Th2兩種免疫途徑，從而顯示出不同的細胞因子譜并誘導(dǎo)不同的反應(yīng)[67]。Balogh等[68]使用小鼠乳腺癌模型發(fā)現(xiàn)MIF表達缺陷可誘導(dǎo)一種特殊形式的細胞死亡，即免疫原性細胞死亡(ICD)，導(dǎo)致產(chǎn)生強大的抗腫瘤免疫反應(yīng)，其標志是活化的DC豐度增加和產(chǎn)生IFN-γ的腫瘤浸潤性T細胞增加。Zhang等[32]也證明，通過siRNA誘導(dǎo)的TME中MIF減少可通過減少全身免疫抑制來誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)。由此得知，原發(fā)性腫瘤中的MIF表達可以保護癌細胞免于ICD并抑制體內(nèi)抗腫瘤免疫反應(yīng)，并促進腫瘤生長。

闡明和調(diào)控腫瘤免疫逃逸反應(yīng)是診斷和防治腫瘤的關(guān)鍵。MIF在參與腫瘤免疫逃逸和維持免疫微環(huán)境中具有重要作用。例如，卵巢癌和惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤中衍生的MIF通過下調(diào)NK細胞和CD8+T淋巴細胞上的NKG2D，從而抵消兩者介導(dǎo)的腫瘤免疫監(jiān)視，這有助于促進惡性腫瘤的免疫逃逸[43，69]。另外，膠質(zhì)瘤中MIF可通過調(diào)節(jié)Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶1(ROCK1)活性增強自噬并抑制DC的成熟和功能[66]，還可激活MDSCs[70]從而抑制免疫排斥和逃避免疫監(jiān)視。神經(jīng)母細胞瘤產(chǎn)生的高水平MIF通過IFN-γ途徑導(dǎo)致活化誘導(dǎo)的T細胞死亡，有助于逃避免疫監(jiān)視[64]。綜上，MIF與腫瘤免疫生物學(xué)密切相關(guān)，在腫瘤治療中具有巨大的潛力和價值。

2 基于MIF的靶向治療

針對MIF靶向治療的部分藥物已運用于臨床試驗。目前阻斷MIF的治療策略主要是通過抑制MIF蛋白或拮抗MIF受體來靶向MIF信號傳導(dǎo)。主要包括小分子抑制劑、單克隆中和抗體(抗MIF、CD74、CXCR2/4抗體)和小干擾RNA(siRNA)。小分子抑制劑主要包括(S,R)-3-(4-羥基苯基)-4,5-二氫-5-異惡唑乙酸甲酯(ISO-1)、4-碘-6-苯基嘧啶(4-IPP)和CPSI-1306/2705，其他通過多種篩選方式發(fā)現(xiàn)并探索中的抑制劑有IMG122、SCD-19、AV411(異丁司特)、p425、HDACi(組蛋白去乙?；敢种苿?等，其中大部分針對的是MIF的互變異構(gòu)酶活性，通過活性位點的結(jié)合、變構(gòu)、修飾、解離等多種方式使其失活[71-74]。由于互變異構(gòu)酶活性位點緊鄰的氨基酸殘基與MIF-CD74復(fù)合體的形成關(guān)系密切，因而這些抑制劑不僅干擾MIF的結(jié)構(gòu)或活性，還能影響MIF-CD74相互作用和相關(guān)信號傳導(dǎo)[75]。研究最廣泛的MIF抑制劑ISO-1已在動物實驗中發(fā)現(xiàn)其顯著抑制了前列腺癌、結(jié)直腸癌、膽囊癌、骨肉瘤、肺腺癌、膠質(zhì)母細胞瘤、胰腺癌和黑色素瘤的生長[76]。最近的一項研究還發(fā)現(xiàn)ISO可通過TGF-β/Smad4軸抑制鼻咽癌細胞的EMT[77]。另外，針對惡性腫瘤的多種治療方式聯(lián)合應(yīng)用也顯示出了良好的效果，例如阻斷MIF-CD74信號傳導(dǎo)會增強CD8+T細胞浸潤并驅(qū)動TME中巨噬細胞的M1極性化，其與抗細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)藥物聯(lián)合使用可以使黑色素瘤更好地響應(yīng)免疫檢查點抑制劑(ICB)治療并克服對其的耐藥[78]。總之，基于MIF的癌癥靶向治療可以有效影響癌細胞的增殖、遷移、侵襲等惡性進展特征，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 展望

綜上所述，MIF在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮多種功能，其靶點治療已受到越來越多的關(guān)注。今后需要在如下幾個方面深入研究：(1)探索不同腫瘤中的表達特征、信號通路、相關(guān)調(diào)節(jié)通路的上下游分子及相關(guān)性，如靶向MIF的非編碼RNA是否具有共性，加深對其生物學(xué)內(nèi)在機制的認識并建立尋找治療靶點的分子基礎(chǔ)；(2)部分MIF特異性抑制劑在體外腫瘤模型的應(yīng)用得到了比較好的結(jié)果，但因藥物副作用、給藥方式、經(jīng)濟成本等多種原因限制了其在臨床患者體內(nèi)應(yīng)用的可行性，后續(xù)亟待開發(fā)針對MIF適用性更強的靶向分子。同時，注重通過基因編輯技術(shù)和細胞療法等多種治療手段攻關(guān)難題，探索與其他治療方式進行組合聯(lián)用等新思路來推動腫瘤治療。(3)MIF與腫瘤免疫的關(guān)系，仍需要在多種腫瘤中得到支持驗證，從而擴展MIF抑制劑使用指征的覆蓋率。(4)不同類別抑制劑的使用在臨床上尚待開展相關(guān)隊列研究，以闡明MIF表達及靶向干預(yù)對腫瘤患者的安全性、有效性。