尽管过去几十年对前列腺癌进行了广泛的研究，但这种疾病仍然是发达国家男性癌症死亡的主要原因。前列腺癌发生和发展的一个典型特征是遗传改变的景观，它改变了前列腺上皮细胞中许多分子的表达模式，前列腺上皮细胞是疾病的起源。这些异常表达的蛋白质是肿瘤相关抗原。它们在肿瘤中的独特性不仅为促进我们对前列腺癌的理解提供了途径，而且还为寻找更好的诊断和治疗工具提供了途径。粘蛋白 1 是最典型的肿瘤相关抗原之一。该蛋白在前列腺癌发展后过度表达和异常糖基化，并影响某些疾病因素，包括疾病开始、转移和对治疗的抵抗。粘蛋白1在预测前列腺癌预后方面具有生物标志物的价值，并已被研究为治疗靶点。本章概述了粘蛋白1对前列腺癌的影响及其临床价值。
关键字：
生物标志物，粘蛋白1，前列腺癌，前列腺癌疫苗，治疗耐药性
介绍
前列腺癌仍然是发达国家男性最普遍的恶性肿瘤和癌症相关死亡的第二大原因（1）。该疾病起源于前列腺上皮细胞作为前列腺上皮内瘤变，并发展为浸润性癌和转移性前列腺癌（2，3）。转移经常发生在骨骼中（4）。原发性前列腺癌通常通过主动监测和根治性治疗（包括根治性前列腺切除术和放射治疗）来管理。大约30%的根治性前列腺切除术后患者会随着血清前列腺特异性抗原（PSA）升高而发展为复发性肿瘤或生化复发（5）。复发性肿瘤通常对治疗有抵抗力，复发性前列腺癌或PSA再升高的前列腺癌与更高的转移风险相关（6）。转移性前列腺癌用雄激素剥夺疗法（ADT）治疗，这通常导致去势抵抗性前列腺癌（CRPC）形式的抵抗力（7，8）。CRPC有多种治疗选择，包括基于紫杉烷类药物的化疗和靶向雄激素受体信号传导的化疗，如阿比特龙或恩杂鲁胺（8-10）和免疫疗法（11，12）。 尽管有这种多种治疗选择，CRPC仍然是致命的（8，13）。
由于肿瘤发生过程中发生的遗传和表观遗传变化，癌症的发生、进展和治疗耐药性的发展受到复杂过程的调节。这些改变导致大量独特的肿瘤相关抗原（TAA）（14，15）。PSA作为一种经典的前列腺癌TAA已被证明产生PSA特异性T细胞（16，17）。癌症特异性改变（过表达和修饰）的性质使TAAs成为诊断和治疗目的的有吸引力的靶标。粘蛋白 1 （MUC1） 是表征最充分的 TAA 之一。MUC1通过激活PI3K-AKT，MEK-ERK和其他分子途径来促进肿瘤发生（18）。MUC1 的过表达、低糖基化和异常糖基化发生在前列腺癌的发生和进展过程中。这些变化也与复发和CRPC的发展有关。因此，MUC1的变化可用作预后生物标志物。作为一种TAA，MUC1已被探索为前列腺癌疫苗的靶标候选药物。本章概述了MUC1在前列腺癌中的作用。讨论了MUC1的生物学，其在前列腺癌发展和进展过程中的改变，其作为治疗靶点的潜力以及其局限性和未来的研究。
MUC1的生物学
1q1的MUC22基因编码粘蛋白1，这是一种属于人类21成员粘蛋白家族的蛋白质。粘蛋白是具有广泛O-糖基化的大蛋白质，构成上皮上的粘液屏障，以保护上皮细胞免受外部环境的影响（19）。MUC1首先在人乳脂肪球和一组使用抗人乳脂肪球血清（抗HMFG）的乳腺癌细胞系中检测到（20）;随后在许多腺体上皮细胞的顶端表面观察到其膜表达，包括乳腺，唾液腺，胰腺，前列腺，子宫以及胃肠道和呼吸道（21，22）。MUC1在上皮表面形成保护性粘液屏障中起关键作用，这可以通过MUC1缺乏的囊性纤维化小鼠粘液阻塞的显着减少来证明（23）。
细胞表面MUC1是由大的N端细胞外亚基（MUC1-N或α亚基）和小的C端亚基（MUC1-C或β亚基）组成的异二聚体，其中包含一个小的细胞外结构域，跨膜基序和C端细胞内区域;二聚体通过细胞膜附近的细胞外区域的非共价缔合形成（图1）（24）。在翻译过程中，两个亚基由单个多肽链通过GSVVV序列的自切割产生，GSVVV序列位于SEA（海胆精子蛋白肠激酶和agrin）域内（25）。N末端片段包含40个氨基酸残基（80，20）的可变数量的串联重复序列（VNTR，n = 26-27）;MUC-N富含脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸（PTS）基序，并广泛O-糖基化，使得肽核大部分被覆盖（图1）（28）。重糖基化有助于MUC1在正常细胞中的生理功能（28）。
MUC1异二聚体结构。MUC1在翻译过程中在指定的位点切割，即在GSVVV之后，以产生MUC1-N和MUC1-C亚基。两个亚基在细胞膜附近的细胞外空间中形成异二聚体。MUC1-N是广泛的（更多...）
在癌细胞中，MUC1不仅显着上调，而且在大多数癌症中经历异常的糖基化和低糖基化（29）。低糖基化导致VNTR肽暴露，其与异常糖基化一起改变MUC1的生化特性和细胞分布（28）。这些异常强调了MUC1作为生物标志物和治疗靶点的特性及其在促进癌症进展方面的功能。
前列腺癌中粘液1的上调
在对2760例前列腺癌病例和1722例对照的研究中，单核苷酸多态性和单倍型方面的MUC1基因变异与前列腺癌风险和疾病进展无关（30）。在对原发性前列腺癌（n = 333），转移性前列腺癌（n = 150）和CRPC（n = 77）的调查中，在1%的CRPC中观察到MUC35基因拷贝数增加，而在mPC和原发性PC中分别观察到6%和1.8%（31），表明MUC1基因扩增有助于CRPC中的MUC1上调。
在使用 7 对原发性前列腺癌和匹配的非肿瘤组织的基于 NanoString 的基因表达分析中，与匹配的非肿瘤对照相比，四个前列腺癌样本中的 MUC1 mRNA 增加;5个PC组织显示ERG表达升高（TMPRSS2-ERG融合的证明）和PTEN的下调，两者都是前列腺癌肿瘤发生的常见分子改变（31）。然而，在对由221个前列腺癌和92个正常前列腺组织组成的多个队列的分析中，MUC1 mRNA表达显示降低（31）。尽管如此，根据Sueltman数据集的数据，高水平的MUC1 mRNA表达可能与TMPRSS2-ERG融合相关（图2A）（32）。TMPRSS2-ERG融合常见于前列腺癌，并在其启动和进展中起重要作用（33，34）。此外，对62种原发性前列腺癌和41种正常前列腺组织的基于微阵列的基因表达谱显示，高级别和晚期前列腺癌中MUC1 mRNA表达增加（35）。总的来说，虽然目前的证据不能最终支持前列腺癌起始期间MUC1基因表达的上调，但MUC1 mRNA的升高在很大程度上与前列腺癌的进展相关。
MUC1表达与PC的不良特征有关。使用R45：基因组学分析和可视化平台中的Sueltman数据集（2）进行分析。二.使用R49：基因组学中的Sawyer数据集（2）进行分析。统计 （更多...）
上述概念得到了转移性前列腺癌中MUC1 mRNA表达的增加的支持。在包含54例转移性前列腺癌与82例正常前列腺组织相比的两个独立队列中，在转移病例中观察到更高水平的MUC1 mRNA（31）。转移性前列腺癌中MUC1 mRNA的升高也可以使用由R36：基因组学分析和可视化平台（http://r2. http://）组织的成熟的Sawyer数据集（2）（图2B）来证明。
二十多年前，使用两种抗MUC1单克隆抗体（mAb）DF1和3H139在前列腺上皮细胞和前列腺腺癌中观察到MUC2表达（22）。与正常前列腺腺上皮细胞相比，用可识别肽核心的B27.29进行免疫组织化学染色（37）显示前列腺癌中的MUC1蛋白表达增强（38）。与使用抗体 BrE-1、BC3 和 EMA 的非肿瘤前列腺上皮细胞相比，前列腺癌相关 MUC2 的低糖基化通过其优先识别前列腺癌细胞来证明;这些mAb与肽核结合。低糖基化MUC1的上调与格里森评分（39）和癌症进展（40，41）呈正相关（表1）。
肿瘤相关MUC1中O-糖基化的减少也是由链伸长的过早终止引起的，这部分归因于唾液酸的添加，导致MUC1在肿瘤中高度唾液酸化（28）。根据这一概念，与唾液酸化的MUC1（12，1）反应的mAb MY.42E43检测MUC1上调并与前列腺癌分级相关（44）。2 O-连接聚糖syalyl Lewis X（sLexMUC1发生在前列腺癌中（表1），这可能部分归因于前列腺癌中GCNT1糖基转移酶的上调（45）。
虽然证据集体支持前列腺癌中异常糖基化MUC1的过表达，但尚不清楚识别改变形式的抗体检测到的“上调”是否真正反映了MUC1上调，因为异常修饰的MUC1存在于前列腺上皮细胞中。这种局限性反映在使用mAb MBC-2的免疫组织化学分析中，该分析显示MUC1在28%的原发性前列腺癌（9/32）和22%的非肿瘤前列腺组织（15/68）中呈阳性（46）。同样，使用VNTR特异性但糖基化不敏感的抗MUC1抗体17D30在175%（41/42）前列腺癌和103%（1/214）的非肿瘤组织中检测到MUC4蛋白（47）。因此，使用基因表达和遗传方法进一步检查MUC1上调非常重要。
虽然在蛋白质或mRNA水平上负责前列腺癌MUC1上调的机制在很大程度上仍然未知，但前列腺癌干细胞（PCSC）可能在此过程中发挥作用。衍生自DU145细胞的球形细胞具有PCSC特性（48），与非干细胞癌症对应物相比，在蛋白质和mRNA水平上显示出MUC1的显着上调（31）。与非干细胞癌DU1细胞产生的肿瘤相比，在DU145 PCSC样球体细胞产生的异种移植物中也检测到更高水平的MUC145（31）。有证据表明，调节PCSC的机制可能在前列腺癌的MUC1上调中很重要。这个概念符合MUC1*的表达，MUC1*是一个MUC-13C片段，从人类胚胎干细胞（hESCs）细胞外结构域的58个残基中缺少N末端49个残基（50）。PCSC是前列腺癌进展和治疗耐药性发展的主要驱动力，包括CRPC（<>）。
MUC1与前列腺癌进展
对ADT的耐药性或CRPC的产生仍然是前列腺癌不可避免的致命进展，PCSC是其主要贡献者（50）。值得注意的是，MUC1的上调已在人CRPC，LNCaP细胞衍生的CRPC异种移植物和阉割前列腺特异性PTEN小鼠中产生的CRPC中得到证实（31，51）。MUC1部分通过增强PCSC来促进CRPC。MUC1-C诱导前列腺癌细胞中多能基因OCT4，SOX2，LKF4和MYC的表达，促进PCSCs，并促进CRPC发育（52）。有趣的是，MUC1*通过与转移相关蛋白NM23-H1结合来维持hESC的自我更新（49）。MUC1-C部分通过抑制AR信号增强前列腺癌可塑性（52）。MUC1-C 通过与 AR 关联并激活下调 AR 的 miR-135 来减少 AR 信号传导 （53）。AR通过与MUC1启动子结合以及通过诱导抑制MUC1表达的miR-125b来下调LNCaP细胞中的MUC1表达（54）。AR衍生的MUC1表达抑制可能是LNCaP细胞为MUC1阴性的一个因素（55）。虽然这些观察结果支持前列腺癌中AR和MUC1表达之间的相互抑制，但它们的关系是复杂的;用3α-二氢睾酮（DHT）刺激后AR阴性PC1细胞中AR的异位表达上调MUC5（56）。在具有异位AR表达的AR阴性DU145细胞中也获得了类似的观察结果（57）。-/-
DU1-AR和PC145-AR细胞中雄激素诱导MUC3降低了细胞粘附（56，57）。通过arctiin上调PC1细胞中的MUC3也降低了细胞粘附（58），支持了MUC1在降低细胞粘附中起重要作用的观点，这可能促进转移。这种可能性通过生产唾液酸路易斯a（sLe一个）对MUC1在低MUC1表达LNCaP和PC3细胞中异位表达的修饰（59）。带有 sLe 的 MUC1一个和 sLex抗原是选择素配体（60-62）;癌细胞和选择素之间的相互作用在转移过程中癌细胞从血管到组织的外渗中起着关键作用（63）。MUC1可能通过多种机制增强转移。例如，MUC1-C可以诱导上皮 - 间充质转化（EMT）（53），这是转移的基本过程。MUC1还通过其他机制增强前列腺癌的进展。MUC1在体内抑制AMPKα活性促进CRPC发育;相反，AMPKα部分通过抑制MUC1表达来抑制CRPC（64）。虽然详细的机制尚不清楚，但前列腺癌中的MUC1表达与血管生成（65）和逃避自然杀伤细胞衍生免疫（66）有关。miR-1下调MUC326表达抑制体外细胞增殖和体内异种移植形成;抑制在MUC1重表达时中和（67）。总的来说，大量证据表明，MUC1通过调节多种致癌过程（包括血管生成，转移和CRPC发育）在促进前列腺癌进展中发挥作用。这些特性可能归因于MUC1-C在促进生长因子受体信号传导，PI3K-AKT-mTOR，MEK-ERK和癌症代谢中的作用（18）。
MUC1介导的前列腺癌预后预测
异常糖基化的上调及其对前列腺癌的功能贡献强调了MUC1作为预后生物标志物的潜力。MUC1表达可用于风险分层（44），预测肿瘤体积，分期，转移（68），无复发生存（35，69）和死亡风险（70）。MUC1介导的前列腺癌复发和死亡预测可以通过分别由MUC1 + AZGP1（35）和MUC1 + AZGP1 + p53（70）组成的多个基因组合来改善。此外，MUC1相关基因或其网络预测前列腺癌复发具有高度的确定性（51，71）。总的来说，累积的证据支持高MUC1表达与PC预后不良的关联（表2）。
尽管如此，MUC1在前列腺癌中的预后作用可能要复杂得多。在观察等待1年的早期前列腺癌（T0a-b，Nx，M195;n = 20）的组织微阵列分析中，与具有与正常前列腺上皮相当的中等MUC1表达的肿瘤相比，具有高或低MUC1表达的肿瘤与更高的死亡风险相关（72）。MUC1的预后潜力与格里森评分和肿瘤分期无关（72）。观察到的MUC1表达降低的早期前列腺癌的死亡风险较高，需要进一步研究。尽管如此，这项研究表明MUC1表达与前列腺癌进展之间存在复杂的关系，这一概念与LNCaP C1-4B2细胞中MUC4的过表达既不刺激也不抑制异种移植形成的观察结果一致（73）。总的来说，需要做更多的工作才能将实验室产生的知识转化为临床应用。
MUC1作为前列腺癌的治疗靶点
作为一种TAA，MUC1已被检查为前列腺癌免疫治疗的靶标。在体外模型中，产生了嵌合抗原受体（CAR）-MUC1 T细胞，并显示出可有效杀死PC3和DU145细胞;它们还增加了AR阳性LNCaP细胞与抗雄激素氟他胺的细胞毒性（74）。Tecemotide或L-BLP25是一种针对MUC1串联重复序列的癌症疫苗，并且已经进行了多种癌症的临床试验，包括非小细胞肺癌（NSCLC）（的III期试验75，76）。已经对16名根治性前列腺切除术后生化复发的患者进行了II期临床试验。其中，六名患者表现出PSA倍增时间（PSADT）延长（77）。在对00852007例非转移性CRPC患者的I/II期临床试验（NCT17）中，体外用Tn-MUC1肽刺激自体树突状细胞，重新引入患者后，显着改善了11名患者的PSADT，并在分析的1名患者中的4名诱导了Tn-MUC8特异性CD78和CD21 T细胞反应（1).在对2例初治化疗的CRPC患者的随机IIa期临床试验中，树突状细胞负载有NY-ESO-1，MAGE-C79和MUC<>肽，检测到特异性T细胞反应，并且在IFN-γ T细胞患者中，观察到中位放射无进展生存期的延长（<>）。+++
MUC1也已使用基于病毒的疫苗作为靶标。TG4010是一种表达MUC1和IL2的重组牛痘病毒安卡拉。在对40名接受TG4010治疗的PSA进展前列腺癌患者的II期临床试验中，13名患者的PSADT至少改善了2倍，10名患者的PSA稳定了8个月以上（80）。虽然PSA从基线减少50%的主要目标没有实现，但疫苗中加入MUC1提供了一些治疗益处。总的来说，上述观察结果支持MUC1是开发前列腺癌疫苗的有用TAA。
结论
自1977年发现MUC20作为人乳脂肪球的组成部分以来（1），MUC19已在癌症中得到广泛研究，特别是在上皮起源的恶性肿瘤中;它通常在许多癌症类型中过度表达异常糖基化（46），包括前列腺癌。尽管存在一些不一致之处（1），但累积证据清楚地揭示了MUC1在前列腺癌中的上调，及其在前列腺癌的发生，进展和转移中的可能作用。虽然MUC1表达确实显示出预后价值，但这一预测并不可靠，应通过多基因组合加强其潜在的临床应用。在这方面，应探索源自MUC51网络（71，1）的多基因面板用于临床应用。虽然MUC1作为TAA作为疫苗具有临床益处，但基于几项临床试验，其中使用了MUC1串联重复肽核心和异常糖基化，其治疗潜力似乎有限。抑制 MUC201-C 的方法值得更多关注。值得注意的是，GO-1是一种抑制MUC81-C寡聚化的合成肽，在临床前研究中显示出抗前列腺癌活性（38）。此外，在与ZZ-PE82（蛋白A的Fc结合ZZ结构域与外毒素假单胞菌融合（5）时，人源化mAb DMB3F1可有效杀死MUC83癌细胞（5）。DMB3F1识别MUC1-N和MUC83-C之间共享的SEA域（201）。GO-5和DMB3F38-ZZ-PE1在治疗前列腺癌中的治疗效用应单独或与目前的MUC1疫苗一起研究。此外，应研究MUC1对MUC1小鼠和MUC84转基因动物的作用。两条鼠标线都可用（85，1）。人MUC85在小鼠中的转基因表达不引起肿瘤形成（1）。MUC84小鼠正常（84），但显示由多瘤中间T抗原诱导的乳腺肿瘤形成延迟（<>）。看看这些小鼠对前列腺特异性PTEN缺乏症诱导的前列腺癌形成和进展研究的影响将是很有趣的。
