CEA在肿瘤基因治疗中的前景
作者：谢波 王晓怀
单位：广州军区广州总医院放射肿瘤科(广州 510010)
关键词：
肿瘤990422 CEA是1965年首次在肠道肿瘤及胚胎消化道中被发现的。CEA是一种癌胚蛋白，由686个氨基酸组成，分子量为18～20 kD。近来研究证实CEA是免疫球蛋白超基因家族的成员之一，可能参与细胞识别与细胞间反应。且CEA还是一种粘附因子，可促进肿瘤细胞与正常细胞的结合，并对肿瘤的转移起重要作用[1]。利用其性能CEA在临床上用于肿瘤的诊断、预后的评价，近来用于肿瘤的基因治疗。目前的基因治疗：肿瘤免疫基因治疗、肿瘤遗传基因治疗和肿瘤药物基因治疗。CEA主要是用于肿瘤免疫基因治疗和药物基因治疗。
一、CEA用于肿瘤免疫基因治疗 肿瘤免疫的一个关键问题是肿瘤是否存在特异性或相关性抗原，而肿瘤免疫治疗的最终目标是产生高效特异性抗肿瘤免疫反应。CEA作为大肠癌、胰腺癌等的相关抗原，可被机体内特异性CTL细胞识别，从而诱发机体的抗肿瘤免疫反应。目前CEA作为疫苗有三种形式，即重组CEA疫苗、多核苷酸疫苗及抗CEA独特型抗体。
, http://www.100md.com
1.重组CEA疫苗 CEA是一个弱抗原，免疫反应弱，若将CEA与一强免疫源共同表达则可产生较强的抗CEA反应。痘苗病毒对细胞免疫及体液免疫均是一种强的免疫源，且可使肿瘤抗原与MHC(主要组织相容性抗原)一起表达，因此，用CEA与牛痘疫苗重组后的rV-CEA可作为一强免疫源刺激机体免疫反应。给小鼠注射rV-CEA 7天后，即可产生抗肿瘤作用[2]。由于恒河猴与人较相近，故在恒河猴模型上对其安全性和免疫性作了进一步验证：经3次免疫产生了抗CEA免疫反应，而毒副作用与单纯的牛痘疫苗无差别[3]。近来，rV-CEA已完成Ⅰ期临床试验。对26位CEA阳性肿瘤患者用rV-CEA进行3次划痕免疫，可引发针对CEA的T细胞反应，毒副作用与单纯的牛痘疫苗无差别[4]。
2.CEA核苷酸疫苗(CEA polynucleotide immunization):核苷酸疫苗是近几年来研究的热点之一。Wolff等人不借助病毒载体，将含有编码luciferase基因cDNA的真核表达质粒DNA直接注射入小鼠肌纤维细胞中，可在该肌细胞中检测到luciferase 的表达，从而产生了不依赖病毒载体导入的DNA核苷酸疫苗[5]。Rober等人用含编码全长CEA cDNA的质粒pCEA DNA免疫C57BL/6小鼠，共免疫3次，取小鼠血液及脾，可检测到抗CEA抗体及CEA特异T细胞增生[6]。说明该疫苗对体液及细胞免疫均可刺激。同时pCEA可诱导产生对肿瘤的抗性，在首次免疫3周后，即可防止肿瘤的植入再生，且发现仅有肌注才产生抗肿瘤的植入效果[7]。目前，核苷酸疫苗的一期临床应用研究正在进行中[8]。将编码CEA和HbsAg的cDNA重组入真核表达载体PcDNA3中，采用肌注的方法对结肠癌患者进行免疫，通过对抗CEA及HbsAg抗体、T细胞的增生及活性测定，对毒副反应的观察，来评价该核苷酸疫苗的临床效果。
, 百拇医药
3.抗独特型抗体(CEA-anti-Id) 根据网络学说，抗原的抗独特型抗体(Ab2)跟原抗原的三维结构相似，可代替原抗原引起机体免疫。而且更安全、有效，故Ab2在免疫治疗中的作用越来越受到重视，且进展迅速，目前CEA的抗独特型抗体用于免疫治疗已完成了一期临床试验。Kenneth A Foon等[9]用CEA的抗独特型抗体3H1代表CEA制成疫苗，治疗了12例晚期的肠癌患者。9例产生针对3H1的抗体和抗CEA抗体，7例产生独特型特异性T细胞增殖反应，其中4例是针对CEA的T细胞增殖。其毒性为轻微发热、寒颤及轻微局部反应。证实了该疫苗在患者机体内可诱导产生细胞及体液免疫，这必将推动CEA在治疗上的应用，目前对其副作用的减少正在作进一步的探讨。
二、CEA用于肿瘤药物基因治疗
肿瘤药物基因治疗，即将基因治疗技术与肿瘤化疗药物或药物前体结合起来，有选择地杀伤肿瘤细胞和保护正常组织，以增强化疗的效果。CEA可进行肿瘤定位，从而导向药物在肿瘤部位的特异性杀伤作用而用于ADEPT与VDEPT的治疗方法中。
, http://www.100md.com
1.ADEPT(Antibody-Directed Enzyme Prodrug Therapy)即抗体介导的酶药物前体疗法，是一种以抗体定位为基础的肿瘤治疗方法。即以单抗为载体，与各种抗癌剂交联结合，将细胞毒性药物带向靶细胞，发挥抗癌效应，使其能定位杀伤癌细胞。ADEPT已成为目前研究热点之一。抗CEA抗体常用于该法的定位，近来研究抗CEA抗体的片段比完整抗体定位作用更好，尤其是经修饰过的F(ab)2，其结构更稳定，更适用于ADEPT。PGP(4-[N,N-bis(2-chloroethyl)amino]-phenoxycarbonyl-L-glutamic acid)与PTP((s)-2-[N-[4-[N,M-bis(2-chloroethyl)amino]-phenoxycarbonyl]amino]4-(5-tetrazoyl)butyric acid)是最近用于ADEPT治疗中的两种新的药物前体，可被细菌羧基肽酶(CPG2)转化为有活性的肿瘤杀伤药物。将CPG2和抗CEA单抗F(ab)2片段(A5B7)构成复合体转染裸鼠体内的LOVO细胞，72小时后即可定位显示体内肿瘤，在用PGP后则有明显的肿瘤抑制作用，且效果与剂量相关，当PTP与高剂量的A5B7(10mg/kg)连接使用时产生了最好的抗瘤活性，可使裸鼠体内的瘤体延缓生长14～28天，而单独用PGP或PTP，或用药物前体与非特异性抗体的复合体同用，与不予治疗的对照组无多大差别[10]。
, 百拇医药
2.VDEPT(Virus-directed enzyme-prodrug therepy)法是目前研究较多的一种方法，即病毒介导的酶药物前体疗法。美国学者Huber于1991年构建了VDEPT病毒用于杀伤人肝癌细胞，即肝癌自杀基因治疗[11]。该法是将目的基因和药物敏感基因通过载体转化细胞，目的基因常为特异性的启动子，当转化的细胞存在着该肿瘤或组织特异性转录因子时，目的基因才能被激活，进而转录与特异性启动子连接的酶基因，使无毒性的前体药物转化成具有细胞毒作用的抗癌药物。目的基因主要是用于酶基因的定位表达，在VDEPT中有着关键作用。CEA启动子即为较理想的目的基因。1990年Schrewe[12]等首次报道CEA启动子的序列，1995年，Richards[13]等认为CEA启动子位于DNA链的-90～+69区域，其中-41～-18区域是启动子激活所必须的，并发现CEA启动子在CEA分泌性肿瘤中具特异活性。Osaki,DiMaio及Keng14～16等用该启动子分别构建了含tk基因的重组病毒载体，转染肺癌细胞，胰腺癌细胞等CEA分泌性肿瘤细胞，具有明显的抑瘤作用。
, http://www.100md.com
三、存在的问题和前景
国内目前对恶性肿瘤基因治疗存在各种盲目性，基因治疗尚处于起步阶段，技术尚不成熟。首先，CEA作为目的基因，不仅存在于癌组织，也存在于某些正常组织，难免会导致某些副作用。另外缺乏高效导向性的载体系统。现阶段，逆转录病毒是应用最广的一种载体系统，但仍存在一些问题，例如，患者受到有复制能力的逆转录病毒的感染。如何提高基因治疗的特异性及安全性，是目前急待解决的问题。尽管肿瘤基因治疗存在一些问题，但前景还是可观的。国外已有将CEA构成疫苗用于临床治疗的报道，且逆转录病毒、腺病毒等介导的基础治疗也是安全可行而且有一定疗效的，将随着研究的不断深入得到完善和发展。
第一作者简介 谢波，女，硕士。
参考文献
1 Fukudaoy HJ,Oikawa S,et al.Metastatic potential in nude mice of Chinesehamster ovary cells expression human carcinoembryonic antigen.Bio Bioph Res Com,1994,200(3):1748
, http://www.100md.com
2 Kantor J,Irvine K,Abrams S,et al.Antitumor activity and immune response induced by a recombinant carcinoembryonic antigen-vaccinia vaccine.J Natl Cancer Inst,1992,84:1084
3 Kantor J,Irring K,Abrams S,et al.Immunogenicity and safety of a recombinant vaccinia vaccine expression the carcinoembryonic antigen gene in a non human primate.Cancer Res.1992,52:6217
4 Hamilton JM,Chen AP,Nguyen B,et al.Phase I study of recombinant vaccinia virus(rv)that expresses human carcinoembryonic antigen(CEA)in adult patients with adenocarcinomas.Proc Am Assoc Clin Oncol Aunu Meet,1994：961
, http://www.100md.com
5 Wolff JA,Malone RW,Williams P,et al.Direct gene transfer into mouse muscle in vivo.Science.1990,247:1465
6 Conry RM,Lobugilo AF,Kantor J,et al.Immune response to a carcinoembryonic antigen polynucleotide vaccine.Cancer Res,1994,54:1164
7 Conry RM,Lobuglio AF,Curiel DT.Polynucleotide-mediated immunizationtherapy of cancer.Semin Oncol,1996,23:135
8 Conry RM,Lobuglio AF,Curiel DT.Phase a trial of a polynucle otide antitumor immunization to human carcinoembryonic antigen in patients with metastatic colorectal cancer.Hum Gene Ther,1996,7:755
, http://www.100md.com
9 Foon KA,Chakraborty M,John WJ,et al.Immune response to the carcinoembryonic antigen in patients treated with an antiidiotype antibody vaccine.J Clin Invest,1995,96:334
10 Blakey DC,Davies DH,Dowell RI,et al.Auti-tumor effects of an antibody-carboxypeptidase G2 conjugates in combination with phenol mustard prodrugs.Br J Cancer.1995,72:1083
11 Huber BE,Richards CA,Krenitsky TA.Retroviral-mediated gene therapy for treatment of hepatocellular carcinoma:an innovative approach for cancer therapy.Proc Natl Acad Sci USA, 1991,88:8039
, 百拇医药
12 Schrewe H,Thompson J,Bona M,et al.Cloning of the complete gene for carcinoembryonic antigen:identification and use with cytosine deaminase for tumor specificgene therapy.Mol Cell Biol,1990,10:2738
13 Richards CA,Austin EA,Huber BE,et al.Transcriptional regulatory sequences ofcarcinoembryonic antigen:identification and use with cytosine deaminase for tumour-specific gene therapy.Hum Gene Ther 1995,6(7):881
14 Osaki T,Tanio Y,Tachibana I,et al.Gene therapy for carcinoembryonic antigen producing human lung cancer cells by celltype-specific expression of herpes simplex virus thymidine kinase gene.Cancer Res,1994,15:5258
, http://www.100md.com
15 DiMaio JM.Clary BM,Via DF,et al.Directed enzyme pro-drug gene therapy for pancreatic cancer in vivo.Surgery,1994,116:206
16 Lan KH,Kanal F,Shiratori Y,et al.Tumor specific gene expression in carcinoembryonic antigen producing gastric cancer cells using adenovirus vectors.Gastroenterology,1996,11:1241
(收稿：1997-12-02 修回：1998-03-03), http://www.100md.com
单位：广州军区广州总医院放射肿瘤科(广州 510010)
关键词：
肿瘤990422 CEA是1965年首次在肠道肿瘤及胚胎消化道中被发现的。CEA是一种癌胚蛋白，由686个氨基酸组成，分子量为18～20 kD。近来研究证实CEA是免疫球蛋白超基因家族的成员之一，可能参与细胞识别与细胞间反应。且CEA还是一种粘附因子，可促进肿瘤细胞与正常细胞的结合，并对肿瘤的转移起重要作用[1]。利用其性能CEA在临床上用于肿瘤的诊断、预后的评价，近来用于肿瘤的基因治疗。目前的基因治疗：肿瘤免疫基因治疗、肿瘤遗传基因治疗和肿瘤药物基因治疗。CEA主要是用于肿瘤免疫基因治疗和药物基因治疗。
一、CEA用于肿瘤免疫基因治疗 肿瘤免疫的一个关键问题是肿瘤是否存在特异性或相关性抗原，而肿瘤免疫治疗的最终目标是产生高效特异性抗肿瘤免疫反应。CEA作为大肠癌、胰腺癌等的相关抗原，可被机体内特异性CTL细胞识别，从而诱发机体的抗肿瘤免疫反应。目前CEA作为疫苗有三种形式，即重组CEA疫苗、多核苷酸疫苗及抗CEA独特型抗体。
, http://www.100md.com
1.重组CEA疫苗 CEA是一个弱抗原，免疫反应弱，若将CEA与一强免疫源共同表达则可产生较强的抗CEA反应。痘苗病毒对细胞免疫及体液免疫均是一种强的免疫源，且可使肿瘤抗原与MHC(主要组织相容性抗原)一起表达，因此，用CEA与牛痘疫苗重组后的rV-CEA可作为一强免疫源刺激机体免疫反应。给小鼠注射rV-CEA 7天后，即可产生抗肿瘤作用[2]。由于恒河猴与人较相近，故在恒河猴模型上对其安全性和免疫性作了进一步验证：经3次免疫产生了抗CEA免疫反应，而毒副作用与单纯的牛痘疫苗无差别[3]。近来，rV-CEA已完成Ⅰ期临床试验。对26位CEA阳性肿瘤患者用rV-CEA进行3次划痕免疫，可引发针对CEA的T细胞反应，毒副作用与单纯的牛痘疫苗无差别[4]。
2.CEA核苷酸疫苗(CEA polynucleotide immunization):核苷酸疫苗是近几年来研究的热点之一。Wolff等人不借助病毒载体，将含有编码luciferase基因cDNA的真核表达质粒DNA直接注射入小鼠肌纤维细胞中，可在该肌细胞中检测到luciferase 的表达，从而产生了不依赖病毒载体导入的DNA核苷酸疫苗[5]。Rober等人用含编码全长CEA cDNA的质粒pCEA DNA免疫C57BL/6小鼠，共免疫3次，取小鼠血液及脾，可检测到抗CEA抗体及CEA特异T细胞增生[6]。说明该疫苗对体液及细胞免疫均可刺激。同时pCEA可诱导产生对肿瘤的抗性，在首次免疫3周后，即可防止肿瘤的植入再生，且发现仅有肌注才产生抗肿瘤的植入效果[7]。目前，核苷酸疫苗的一期临床应用研究正在进行中[8]。将编码CEA和HbsAg的cDNA重组入真核表达载体PcDNA3中，采用肌注的方法对结肠癌患者进行免疫，通过对抗CEA及HbsAg抗体、T细胞的增生及活性测定，对毒副反应的观察，来评价该核苷酸疫苗的临床效果。
, 百拇医药
3.抗独特型抗体(CEA-anti-Id) 根据网络学说，抗原的抗独特型抗体(Ab2)跟原抗原的三维结构相似，可代替原抗原引起机体免疫。而且更安全、有效，故Ab2在免疫治疗中的作用越来越受到重视，且进展迅速，目前CEA的抗独特型抗体用于免疫治疗已完成了一期临床试验。Kenneth A Foon等[9]用CEA的抗独特型抗体3H1代表CEA制成疫苗，治疗了12例晚期的肠癌患者。9例产生针对3H1的抗体和抗CEA抗体，7例产生独特型特异性T细胞增殖反应，其中4例是针对CEA的T细胞增殖。其毒性为轻微发热、寒颤及轻微局部反应。证实了该疫苗在患者机体内可诱导产生细胞及体液免疫，这必将推动CEA在治疗上的应用，目前对其副作用的减少正在作进一步的探讨。
二、CEA用于肿瘤药物基因治疗
肿瘤药物基因治疗，即将基因治疗技术与肿瘤化疗药物或药物前体结合起来，有选择地杀伤肿瘤细胞和保护正常组织，以增强化疗的效果。CEA可进行肿瘤定位，从而导向药物在肿瘤部位的特异性杀伤作用而用于ADEPT与VDEPT的治疗方法中。
, http://www.100md.com
1.ADEPT(Antibody-Directed Enzyme Prodrug Therapy)即抗体介导的酶药物前体疗法，是一种以抗体定位为基础的肿瘤治疗方法。即以单抗为载体，与各种抗癌剂交联结合，将细胞毒性药物带向靶细胞，发挥抗癌效应，使其能定位杀伤癌细胞。ADEPT已成为目前研究热点之一。抗CEA抗体常用于该法的定位，近来研究抗CEA抗体的片段比完整抗体定位作用更好，尤其是经修饰过的F(ab)2，其结构更稳定，更适用于ADEPT。PGP(4-[N,N-bis(2-chloroethyl)amino]-phenoxycarbonyl-L-glutamic acid)与PTP((s)-2-[N-[4-[N,M-bis(2-chloroethyl)amino]-phenoxycarbonyl]amino]4-(5-tetrazoyl)butyric acid)是最近用于ADEPT治疗中的两种新的药物前体，可被细菌羧基肽酶(CPG2)转化为有活性的肿瘤杀伤药物。将CPG2和抗CEA单抗F(ab)2片段(A5B7)构成复合体转染裸鼠体内的LOVO细胞，72小时后即可定位显示体内肿瘤，在用PGP后则有明显的肿瘤抑制作用，且效果与剂量相关，当PTP与高剂量的A5B7(10mg/kg)连接使用时产生了最好的抗瘤活性，可使裸鼠体内的瘤体延缓生长14～28天，而单独用PGP或PTP，或用药物前体与非特异性抗体的复合体同用，与不予治疗的对照组无多大差别[10]。
, 百拇医药
2.VDEPT(Virus-directed enzyme-prodrug therepy)法是目前研究较多的一种方法，即病毒介导的酶药物前体疗法。美国学者Huber于1991年构建了VDEPT病毒用于杀伤人肝癌细胞，即肝癌自杀基因治疗[11]。该法是将目的基因和药物敏感基因通过载体转化细胞，目的基因常为特异性的启动子，当转化的细胞存在着该肿瘤或组织特异性转录因子时，目的基因才能被激活，进而转录与特异性启动子连接的酶基因，使无毒性的前体药物转化成具有细胞毒作用的抗癌药物。目的基因主要是用于酶基因的定位表达，在VDEPT中有着关键作用。CEA启动子即为较理想的目的基因。1990年Schrewe[12]等首次报道CEA启动子的序列，1995年，Richards[13]等认为CEA启动子位于DNA链的-90～+69区域，其中-41～-18区域是启动子激活所必须的，并发现CEA启动子在CEA分泌性肿瘤中具特异活性。Osaki,DiMaio及Keng14～16等用该启动子分别构建了含tk基因的重组病毒载体，转染肺癌细胞，胰腺癌细胞等CEA分泌性肿瘤细胞，具有明显的抑瘤作用。
, http://www.100md.com
三、存在的问题和前景
国内目前对恶性肿瘤基因治疗存在各种盲目性，基因治疗尚处于起步阶段，技术尚不成熟。首先，CEA作为目的基因，不仅存在于癌组织，也存在于某些正常组织，难免会导致某些副作用。另外缺乏高效导向性的载体系统。现阶段，逆转录病毒是应用最广的一种载体系统，但仍存在一些问题，例如，患者受到有复制能力的逆转录病毒的感染。如何提高基因治疗的特异性及安全性，是目前急待解决的问题。尽管肿瘤基因治疗存在一些问题，但前景还是可观的。国外已有将CEA构成疫苗用于临床治疗的报道，且逆转录病毒、腺病毒等介导的基础治疗也是安全可行而且有一定疗效的，将随着研究的不断深入得到完善和发展。
第一作者简介 谢波，女，硕士。
参考文献
1 Fukudaoy HJ,Oikawa S,et al.Metastatic potential in nude mice of Chinesehamster ovary cells expression human carcinoembryonic antigen.Bio Bioph Res Com,1994,200(3):1748
, http://www.100md.com
2 Kantor J,Irvine K,Abrams S,et al.Antitumor activity and immune response induced by a recombinant carcinoembryonic antigen-vaccinia vaccine.J Natl Cancer Inst,1992,84:1084
3 Kantor J,Irring K,Abrams S,et al.Immunogenicity and safety of a recombinant vaccinia vaccine expression the carcinoembryonic antigen gene in a non human primate.Cancer Res.1992,52:6217
4 Hamilton JM,Chen AP,Nguyen B,et al.Phase I study of recombinant vaccinia virus(rv)that expresses human carcinoembryonic antigen(CEA)in adult patients with adenocarcinomas.Proc Am Assoc Clin Oncol Aunu Meet,1994：961
, http://www.100md.com
5 Wolff JA,Malone RW,Williams P,et al.Direct gene transfer into mouse muscle in vivo.Science.1990,247:1465
6 Conry RM,Lobugilo AF,Kantor J,et al.Immune response to a carcinoembryonic antigen polynucleotide vaccine.Cancer Res,1994,54:1164
7 Conry RM,Lobuglio AF,Curiel DT.Polynucleotide-mediated immunizationtherapy of cancer.Semin Oncol,1996,23:135
8 Conry RM,Lobuglio AF,Curiel DT.Phase a trial of a polynucle otide antitumor immunization to human carcinoembryonic antigen in patients with metastatic colorectal cancer.Hum Gene Ther,1996,7:755
, http://www.100md.com
9 Foon KA,Chakraborty M,John WJ,et al.Immune response to the carcinoembryonic antigen in patients treated with an antiidiotype antibody vaccine.J Clin Invest,1995,96:334
10 Blakey DC,Davies DH,Dowell RI,et al.Auti-tumor effects of an antibody-carboxypeptidase G2 conjugates in combination with phenol mustard prodrugs.Br J Cancer.1995,72:1083
11 Huber BE,Richards CA,Krenitsky TA.Retroviral-mediated gene therapy for treatment of hepatocellular carcinoma:an innovative approach for cancer therapy.Proc Natl Acad Sci USA, 1991,88:8039
, 百拇医药
12 Schrewe H,Thompson J,Bona M,et al.Cloning of the complete gene for carcinoembryonic antigen:identification and use with cytosine deaminase for tumor specificgene therapy.Mol Cell Biol,1990,10:2738
13 Richards CA,Austin EA,Huber BE,et al.Transcriptional regulatory sequences ofcarcinoembryonic antigen:identification and use with cytosine deaminase for tumour-specific gene therapy.Hum Gene Ther 1995,6(7):881
14 Osaki T,Tanio Y,Tachibana I,et al.Gene therapy for carcinoembryonic antigen producing human lung cancer cells by celltype-specific expression of herpes simplex virus thymidine kinase gene.Cancer Res,1994,15:5258
, http://www.100md.com
15 DiMaio JM.Clary BM,Via DF,et al.Directed enzyme pro-drug gene therapy for pancreatic cancer in vivo.Surgery,1994,116:206
16 Lan KH,Kanal F,Shiratori Y,et al.Tumor specific gene expression in carcinoembryonic antigen producing gastric cancer cells using adenovirus vectors.Gastroenterology,1996,11:1241
(收稿：1997-12-02 修回：1998-03-03), http://www.100md.com