学术论文｜Tapasin蛋白在肿瘤免疫治疗中的应用及前景

恶性肿瘤的全球病死率仅次于心血管疾病。随着肿瘤免疫机制的深入研究，激活免疫系统成为一种新的肿瘤治疗方式。在免疫系统中，成熟的免疫细胞的核心职责是识别自我、排除非我，以维持外环境的稳态，而完成免疫识别很大程度上需要依赖主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）分子。MHC分子主要由Ⅰ类和Ⅱ类组成，其中MHC Ⅰ类分子将修饰后的抗原肽呈递至细胞外，进而激活细胞毒性T细胞，在肿瘤免疫中发挥关键作用。

高亲和力的内源性抗原肽的识别和呈递需要内质网肽组装复合体（peptide-loading complex，PLC）分子的协助。PLC分子中一个重要的伴侣分子即是Tapasin蛋白。近年来研究发现，多种肿瘤细胞存在Tapasin基因表达下调，且该蛋白与免疫逃避、转移、预后不良密切相关。本文对Tapasin 蛋白的分子结构与功能及其在肿瘤免疫治疗方面的相关研究进展进行综述，以期为肿瘤免疫治疗提供参考。

01

Tapasin蛋白的结构与功能

1.1 Tapasin蛋白的结构  Tapasin蛋白的编码基因定位于6p21.3，其相对分子质量约48kD。Tapasin蛋白是一类跨膜糖蛋白，其在内质网的胞质侧结构与MHC Ⅰ类分子相似，其N末端位于内质网腔内。Tapasin蛋白的编码序列共计12375bp，外显子共8个，第2~5号编码的是N末端区域，第6~8号编码剩余结构。

图1 Tapasin蛋白结构图

1.2 Tapasin蛋白的功能

1.2.1 Tapasin蛋白的桥接作用  如图2所示，在内质网中，Tapasin蛋白通过N末端与MHC Ⅰ类分子连接，其胞质段与抗原加工相关转运体（transporter associated with antigen processing，TAP）连接，起到连接和稳定复合体的作用。研究发现，无论是否存在MHC Ⅰ类分子，Tapasin蛋白均能够与TAP分子连接。在敲除Tapasin蛋白表达的细胞，MHC Ⅰ类分子与TAP的结合稳定性降低，易结合低亲和力的多肽后转运至高尔基体，形成不稳定的肽-MHC Ⅰ复合物。

1.2.2 Tapasin 蛋白协助PLC组装并招募MHC Ⅰ类分子  ERp57蛋白与钙网蛋白（calreticulin，CRT）是一类在内质网发挥生物学效应的伴侣分子，是PLC 的重要组成部分。如图2所示，Tapasin 蛋白协助招募ERp57 和CRT 至PLC，进一步稳定复合体。PLC组装后，CRT通过单糖基化N-连接聚糖招募MHC Ⅰ类分子。MHC Ⅰ类分子包含一条重链和一条轻链（β2-microglobulin，β2m），β2m稳定性较差，需要连接伴侣蛋白Tapasin 以保持复合体的构象。通过观察条件敲除Tapasin蛋白表达的T淋巴细胞，发现MHC Ⅰ类分子结构不稳定，且与抗原肽的结合力较差，进而导致呈递至细胞表面的成熟肽-MHC Ⅰ类分子减少。

1.2.3 Tapasin蛋白稳定空载MHC Ⅰ类分子并参与抗原肽编辑  Tapasin蛋白与MHC Ⅰ类分子的结合不仅有利于提高其稳定性，更维持了重链高亲和力抗原肽结合槽的构象。Tapasin 蛋白连接空载MHC Ⅰ异二聚体，使其稳定在内质网区。如图3所示，通过点突变致使Tapasin蛋白无法连接重链后，空载和低亲和力抗原肽结合的MHC Ⅰ类分子在细胞表面表达增多。MHC Ⅰ类异二聚体与抗原肽结合力的高低会导致Tapasin蛋白与MHC Ⅰ类异二聚体的亲和力出现不同程度的降低。如图4所示，如果抗原肽的亲和力足够高，那么MHC Ⅰ类分子将脱离Tapasin蛋白，并穿过高尔基体最终到达细胞表面；反之，低亲和力的抗原肽结合至MHC Ⅰ类分子将无法离开内质网，成为糖蛋白酶的底物而被降解，MHC Ⅰ类分子在低亲和力抗原肽降解后重新被PLC招募。内源性抗原肽包含8~10个氨基酸序列，且含有保守残基以维持与MHC Ⅰ类分子的亲和力。在Tapasin基因缺失的细胞表面，抗原肽-MHC Ⅰ类分子不稳定，且呈递的抗原肽缺失了保守的C-末端残基。这表明Tapasin可能参与抗原肽的编辑。

图2 Tapasin蛋白桥接作用及协助PLC组装并招募MHC Ⅰ类分子

图3 点突变致Tapasin蛋白与MHC Ⅰ类分子分离

02

Tapasin蛋白在肿瘤细胞的表达及调控

2.1 Tapasin蛋白在肿瘤细胞表达降低  研究表明，Tapasin基因表达缺失的细胞和动物并未出现凋亡或寿命减短。因此，肿瘤细胞可通过减少抗原呈递相关蛋白达到免疫逃避的目的。Tapasin蛋白表达降低在恶性肿瘤相关研究中被广泛报道，目前已知的有肺癌、结直肠癌、肾细胞癌、头颈部细胞癌、黑色素瘤、脑膜胶质细胞瘤等。

2.2 Tapasin蛋白表达在肿瘤细胞的调控机制  在恶性肿瘤细胞中，涉及MHC Ⅰ类抗原呈递表达降低的调节通路主要包括干扰素（interferon，IFN）信号通路和核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路等。IFN 信号通路通过激活下游Janus 激酶（Jak1 和Jak2）以及信号传导及转录激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）蛋白（STAT1 和STAT2），从而上调Tapasin蛋白以增强肿瘤免疫。研究表明，肿瘤细胞中非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶2（protein tyrosine phosphatase non-receptor type 2，PTPN2）可以抑制IFN信号通路，导致Tapasin蛋白表达降低。此外，干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）激动剂可通过激活NF-κB、干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）/IFN-β等通路，进而增强Tapasin蛋白表达。

图4 Tapasin蛋白与抗原肽的相互作用

03

Tapasin蛋白与肿瘤免疫

3.1 Tapasin蛋白与CD8⁺T细胞  在肿瘤免疫中，CD8⁺T细胞通过识别细胞表面呈递的肿瘤相关抗原（tumor-associated antigens，TAA），激活程序性凋亡通路，进而溶解靶细胞。然而研究者发现在Tapasin基因突变小鼠肿瘤模型，CD8⁺T细胞的发育以及细胞免疫均存在缺陷。这种现象在Tapasin基因缺失病例中亦得到证实。Shionoya等根据非小细胞肺癌CD8⁺T细胞浸润与Tapasin表达阳性与否将患者分成4组，其中CD8⁺T细胞浸润+Tapasin蛋白阳性表达组患者的预后情况最好。以上结果提示，Tapasin蛋白通过影响TAA的正常呈递，影响CD8⁺T细胞杀伤肿瘤细胞。

3.2 Tapasin蛋白与树突状细胞（dendritic cells，DC）  DC在肿瘤免疫中扮演重要角色，其通过将TAA 呈递给CD8⁺T细胞，介导细胞毒性效应，并且通过旁分泌白介素-2（interleukin-2，IL-2）促进CD8⁺T细胞的增殖活性。当恶性肿瘤通过淋巴结转移时，DC在前哨淋巴结向CD8⁺T细胞呈递TAA。在一些恶性肿瘤如黑色素瘤中，肿瘤在前哨淋巴结释放大量白介素-10（interleukin-10，IL-10）、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等免疫抑制因子，使得DC抗原呈递功能受到抑制，肿瘤能够轻易突破前哨淋巴结，导致全身转移。为了增强DC的抗原呈递效应，Wu等将抗原表位肽-Tapasin蛋白转染至DC，结果显示DC能够分化成熟，并介导特异性细胞免疫。

3.3 Tapasin蛋白与肿瘤治疗  MHC Ⅰ类抗原呈递过程在体内受到多种细胞因子的调控，这提示适当调节细胞因子可以增强肿瘤免疫，以达到改善预后的目的。IL-2可通过DC的旁分泌和CD8⁺T细胞的自分泌两种途径增强CD8⁺T细胞的增殖活性。IFN- α能够促进DC分化成熟，并上调Tapasin蛋白的表达。上述两种细胞因子已被美国食品药品监督管理局批准用于晚期切除的黑色素瘤、复发性肾癌患者的辅助治疗。目前正在进行临床试验的细胞因子还有集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）、IL-7、IL-12、IL-21、IL-10、IFN-γ等。将携带抗原表位肽的病毒转染至DC，也可以增加Tapasin蛋白的表达，进而增强机体特异性免疫。‍‍‍‍DC与T细胞之间也可以通过外泌体进行调节，唐余燕等收集小鼠过表达Tapasin蛋白的DC外泌体，再与T细胞共培养后发现，T细胞的增殖活性显著提升。

TAA的识别是通过肿瘤细胞上的MHC Ⅰ及其与CD8⁺T细胞表面的T细胞受体（T cell receptor，TCR）的相互作用而实现的。抗原呈递的缺失使肿瘤细胞不能在CD8⁺T细胞介导的免疫反应中被识别，导致免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用减弱或丧失。抗原呈递的减少或丧失，是肿瘤细胞逃避免疫细胞识别和杀伤的重要机制之一，主要包括MHC Ⅰ基因组缺失、抗原呈递相关基因的转录抑制、TAA的加工合成异常以及抗原转运和呈递到细胞表面的功能缺失，而Tapasin蛋白的功能失活也是重要原因之一。上调携带抗原的MHC Ⅰ复合物在肿瘤细胞表面的表达水平，可增强肿瘤细胞对CD8⁺T细胞介导的杀伤作用的敏感性。

04

中医药参与肿瘤免疫及调控Tapasin蛋白展望

中医药疗法是肿瘤综合治疗中必不可少的一部分。研究发现，中医药干预可通过改变机体免疫功能或肿瘤免疫微环境，进而调控肿瘤免疫。我们的研究团队前期研究发现，四君子汤主要药效成分白术内酯Ⅰ能够显著增强CD8⁺T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，在抗原呈递过程中具有关键作用的免疫蛋白酶体的主要组成蛋白PSMD4可能是白术内酯Ⅰ的潜在作用靶点，揭示了白术内酯Ⅰ促进肿瘤细胞抗原呈递、增强结直肠癌免疫治疗的作用机制，丰富了中医“扶正治癌”的理论内涵。白术内酯Ⅰ的主要作用途径是促进肿瘤细胞的抗原呈递，而激活Tapasin蛋白的表达也能发挥相同的作用，故后续拟观察白术内酯Ⅰ对Tapasin蛋白的影响。

目前有关中药调节Tapasin蛋白介导肿瘤免疫治疗的研究，尚无报道。中医药疗法与免疫治疗均具有系统、复杂的特点，中药复方或中药来源的小分子化合物可能通过靶向调节肿瘤微环境中Tapasin蛋白的表达，进而影响免疫治疗的疗效，对Tapasin蛋白的调节可能是中医药参与肿瘤免疫治疗的重要机制之一，这或许成为新的关注热点。

Tapasin蛋白参与肿瘤免疫，上调Tapasin蛋白的表达可增强免疫应答，从而改善肿瘤患者的预后。但Tapasin蛋白存在多态性，其调控MHC Ⅰ类分子抗原呈递的具体过程尚未完全阐明，其在不同肿瘤、不同疾病病程的表达及调控机制也还需更深入的研究。

免疫调节是中医药治疗肿瘤的作用之一，中药有效成分及中药复方可从免疫器官、免疫细胞、免疫分子等多途径调节免疫功能，从而发挥中药抗肿瘤活性。因此，研究者应积极探索Tapasin蛋白在不同肿瘤病程的表达及调控机制，并在中医基础理论指导下，加强中医药调节肿瘤免疫的机制及免疫靶点的研究，以期更好地挖掘中医药与Tapasin蛋白的内在关系，为中医药参与肿瘤免疫治疗提供科学依据。

文章出处：蒋增华，钱雨凡，许阳贤，徐汉辰. Tapasin蛋白在肿瘤免疫治疗中的应用及前景［J］.上海中医药大学学报，2022，36（1）：42-48.

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