摘要
间皮素(Mesothelin, MSLN)是一种糖基磷脂酰肌醇锚定的细胞表面糖蛋白,在正常组织中表达受限,但在恶性间皮瘤、卵巢癌、胰腺导管腺癌等多种恶性肿瘤中显著过表达,并与患者不良预后密切相关。近年来,随着对MSLN生物学功能的深入理解,其作为肿瘤特异性靶点的价值日益凸显。本文系统综述MSLN的分子结构、生物合成与调控机制,深入探讨其在肿瘤增殖、黏附、化疗抵抗及免疫微环境重塑中的功能,并全面梳理当前MSLN靶向治疗的研究进展,包括抗体药物偶联物、双特异性抗体、CAR-T细胞疗法及新型放射性核素偶联物等,以期为肿瘤精准治疗提供理论依据和临床参考。
1 引言
间皮素(Mesothelin, MSLN)是过去三十年间被深入研究的一种肿瘤相关抗原。1992年,Chang及其合作者首次将其鉴定为与卵巢癌相关的抗原CAK1,随后被证实是一种40 kDa的糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定细胞表面蛋白。在生理条件下,MSLN表达局限于胸膜、心包和腹膜等间皮来源组织,其生物学功能至今尚未完全阐明-5。然而,在多种恶性肿瘤中,MSLN呈现显著高表达,包括恶性间皮瘤、卵巢癌、胰腺导管腺癌、胆管癌、非小细胞肺癌及部分三阴性乳腺癌亚型。特别是在胰腺导管腺癌中,约80%-90%的病例存在MSLN过表达。
MSLN之所以成为肿瘤治疗研究的热点,主要基于以下特点:第一,其在正常组织中表达受限,而在肿瘤细胞表面高表达,提供了理想的治疗窗口;第二,MSLN表达与肿瘤侵袭性、转移潜能及化疗抵抗密切相关,提示其可能参与恶性进展的关键过程;第三,MSLN作为膜结合蛋白,可直接被抗体、免疫细胞等多种靶向机制识别。
尽管针对MSLN的多种治疗策略已进入临床研究阶段,包括抗体药物偶联物、双特异性抗体和CAR-T细胞疗法,但临床应答仍相对有限。这提示我们需要更深入地理解MSLN的生物学功能及其在肿瘤微环境中的作用机制。本文整合MSLN分子结构、信号调控、病理功能和靶向治疗的最新研究进展,为MSLN靶向策略的优化提供理论基础。
2 间皮素的分子结构与生物合成
2.1 基因定位与蛋白结构
编码人MSLN的基因定位于染色体16p13.3,最初产生一个约68-71 kDa的前体蛋白。该前体蛋白经furin蛋白酶在反式高尔基体中酶切加工,产生两个片段:N端31 kDa的巨核细胞增强因子(Megakaryocyte Potentiating Factor, MPF)和C端40 kDa的成熟MSLN。成熟MSLN通过GPI锚定于细胞膜外表面,使其能够在膜上横向移动。
2023年,研究人员通过X射线晶体衍射首次解析了全长MSLN的完整结构。结果显示,MSLN由17-24个短α螺旋组成,排列成四个α螺旋结构域,形成紧密的右手螺旋卷曲结构,类似ARM/HEAT家族蛋白的超螺旋结构。这种四结构域组织方式为蛋白质相互作用提供了广阔表面:结构域A和B形成与CA125/MUC16高亲和力结合的界面,而靠近膜的结构域C和D参与结构稳定性、糖基化和GPI锚定相互作用。值得注意的是,DALI结构同源性搜索未发现与人MSLN结构高度相似的蛋白,提示MSLN的α螺旋卷曲结构在人蛋白质组中是独特或罕见的。
2.2 翻译后修饰
MSLN含有三个保守的N-糖基化位点,分别位于Asn388、Asn496和Asn523。通过从细胞培养上清和患者腹水样本中分离的糖蛋白分析,证实了这些位点的糖基化修饰。糖基化不仅影响蛋白质的稳定性,还可能参与与CA125的相互作用。有趣的研究表明,基于MSLN不同区域(N端296-390与糖基化的C端487-598)构建的CAR-T细胞显示出不同的肿瘤杀伤能力,提示糖基化状态可能在T细胞识别中发挥作用。
2.3 蛋白水解与脱落
除了furin介导的加工外,MSLN还可被多种蛋白酶在膜近端区域进一步切割,包括ADAM家族、基质金属蛋白酶(MMP)和BACE家族成员。这些切割事件导致可溶性MSLN相关肽(Soluble Mesothelin-Related Peptide, SMRP)的释放,可在血液、腹水和胸水中检测到。此外,磷脂酶D也可切割GPI锚定,释放仍携带GPI的完整可溶性MSLN。脱落不仅产生可溶性形式的MSLN作为潜在生物标志物,还可能影响抗体类治疗药物的效果,因为脱落的MSLN可作为诱饵与治疗性抗体结合,阻止其到达靶细胞。
3 间皮素的生理功能与表达调控
3.1 生理条件下的表达与功能
在正常成人组织中,MSLN表达严格限制于胸膜、心包和腹膜的间皮细胞。此外,整合组学分析显示,MSLN在支气管纤毛细胞、输卵管纤毛细胞、胎盘微绒毛、扁桃体鳞状上皮细胞中也有较高表达,在中鼻道纤毛细胞、结肠和子宫内膜的内分泌细胞及黏膜淋巴样细胞中呈中度表达。
MSLN的生理功能至今仍不明确。MSLN基因敲除小鼠未表现出任何存活或生殖异常,提示该蛋白在生理条件下并非必需。部分研究提示MSLN可能在细胞黏附和腹腔内分子运输中发挥作用。对小鼠同源基因ERC的研究发现,ERC敲除小鼠的微绒毛较野生型更短、密度更低,但心肺功能检测未发现显著生理差异。
3.2 转录调控机制
MSLN基因启动子区域含有两个关键基序:SP1样基序和MCAT基序,它们驱动基因表达并可能参与MSLN的组织特异性调控。转录因子YAP1和KLF6被证实可调控MSLN表达。此外,表观遗传调控也在MSLN表达中发挥重要作用。深入研究MSLN的转录调控机制有助于理解其在肿瘤中选择性高表达的原因。
4 间皮素在肿瘤病理中的功能机制
4.1 促进肿瘤增殖与代谢重塑
近年来的研究揭示了MSLN在肿瘤细胞增殖中的直接作用。在急性髓系白血病(AML)细胞中,利用CRISPR/Cas9技术敲除MSLN基因后,细胞倍增时间从39.8小时延长至53.7小时,EdU阳性细胞比例从22.4%降至17.8%,G2/M期细胞比例从13.4%降至6.4%-3。此外,MSLN敲除导致细胞基础呼吸、最大呼吸和ATP联呼吸耗氧率显著降低,提示MSLN维持肿瘤细胞的代谢适应度。这些发现首次证明了MSLN在血液系统恶性肿瘤中的促增殖和代谢调节功能。
4.2 促进细胞黏附、迁移与化疗抵抗
MSLN最早被认识的功能之一是与其唯一已知的经典结合伴侣CA125/MUC16相互作用,介导异型细胞黏附。这种相互作用被认为促进了肿瘤细胞在胸腔和腹腔内的播散和转移。
在AML研究中,MSLN敲除细胞对骨髓细胞外基质的黏附能力显著降低(21.5% vs. 40.6%),且MSLN介导的黏附保护细胞免受阿糖胞苷诱导的杀伤。进一步研究发现,MSLN通过招募Src家族激酶成员Lyn至脂筏,形成新的MSLN-Lyn信号轴,介导化疗抵抗。Lyn抑制剂(saracatinib、bafetinib)与阿糖胞苷表现出协同杀伤效应,为克服MSLN介导的化疗抵抗提供了新策略。
4.3 调控上皮-间质转化与细胞外基质重塑
最新研究表明,MSLN参与上皮-间质转化(EMT)和基质金属蛋白酶7(MMP7)介导的细胞外基质重塑。通过转录组分析,MSLN敲除导致与细胞-细胞连接组装、细胞黏附正向调节等相关通路的显著富集。这些发现提示MSLN可能通过调控细胞黏附分子和基质重塑酶的表达,促进肿瘤细胞的侵袭和转移能力。
4.4 塑造免疫抑制微环境
MSLN在肿瘤免疫微环境(TME)重塑中的作用日益受到关注。MSLN可通过与巨噬细胞表面的CD206受体相互作用,诱导M2型巨噬细胞极化,促进免疫抑制性TME的形成-5。同时,MSLN还可促进间皮细胞向特定类型的癌症相关成纤维细胞(CAF)转化,进一步加剧免疫抑制。在胰腺癌中,MSLN高表达与细胞毒性T细胞浸润减少相关,提示MSLN可能通过多重机制帮助肿瘤实现免疫逃逸。
5 间皮素的临床应用价值
5.1 作为诊断与预后生物标志物
MSLN在多种肿瘤中的选择性高表达使其成为有潜力的诊断标志物。在胰腺导管腺癌中,约80%-90%的病例过表达MSLN。血清可溶性MSLN(SMRP)检测在恶性间皮瘤中显示出81%-97%的高特异性,但敏感性中等(58%-66%)。在胰腺癌中,血清MSLN的诊断应用仍面临个体差异大、敏感性特异性不足等挑战。当前检测方法包括酶联免疫吸附试验、电化学发光法和基于纳米技术的生物传感器,后者的开发为提高检测性能提供了新方向。
MSLN表达通常与不良预后相关。在胰腺癌、卵巢癌和肺癌中,MSLN高表达患者往往预后更差,这与MSLN促进增殖、黏附、侵袭和化疗抵抗的功能一致。
5.2 作为治疗靶点的理论基础
MSLN作为治疗靶点具有多重优势:正常组织表达受限,降低"on-target/off-tumor"毒性风险;肿瘤细胞表面高表达,提供充足的靶点密度;参与多种促肿瘤过程,靶向治疗可能同时阻断其病理功能;可作为抗体、免疫细胞等多种治疗模式的识别靶点。
6 间皮素靶向治疗研究进展
6.1 抗体药物偶联物
首个进入临床试验的MSLN靶向药物是重组免疫毒素SS1P,由抗MSLN抗体的Fv片段与假单胞菌外毒素融合而成。早期研究显示药物耐受性良好,但单药疗效有限,主要表现为少数部分缓解和疾病稳定。
anetumab ravtansine是抗MSLN抗体anetumab与美坦辛衍生物DM4的偶联物,在复发卵巢癌和恶性间皮瘤中显示出抗肿瘤活性。在此基础上,研究人员开发了放射性核素偶联物BAY 2287411(MSLN-TTC),将α粒子发射核素钍-227标记的抗MSLN抗体用于靶向α疗法。2025年发表的I期研究显示,MSLN-TTC在35例患者(其中30例为恶性胸膜间皮瘤)中耐受性良好,未观察到剂量限制性毒性,疾病控制率为34.3%(12例疾病稳定)。然而,45.7%的患者产生中和抗体,导致药物清除加快,且未观察到客观缓解,最终该候选药物的开发被终止。
6.2 双特异性抗体
双特异性抗体可同时结合MSLN和免疫细胞表面分子,将免疫细胞募集至肿瘤部位。ABBV-428是靶向MSLN和CD40的双特异性抗体,在晚期实体瘤患者中完成了I期研究。此外,MSLN靶向的双特异性T细胞衔接器(BiTE)也在临床前和临床研究中展现潜力。
6.3 CAR-T细胞治疗
CAR-T细胞疗法是MSLN靶向治疗中最活跃的研究领域。早期MSLN CAR-T临床试验显示,细胞输注安全可行,部分患者获得疾病稳定,但总体疗效有限。2026年发表的huCART-meso I期研究显示,20例患者(肺癌、间皮瘤、卵巢癌)接受完全人源化抗MSLN CAR-T细胞治疗后,60%达到疾病稳定,最大靶病灶缩小41%,中位总生存期26.1周。细胞在体内可持续检测,1例患者输注后2年仍可检测到CAR-T细胞。
为克服实体瘤微环境的免疫抑制和"on-target/off-tumor"毒性,研究人员开发了逻辑门控CAR-T细胞。A2B694是一种"逻辑门控"Tmod CAR-T细胞疗法,同时整合MSLN CAR激活信号和HLA-A*02阻断信号,仅当靶细胞表达MSLN且缺乏HLA-A*02时才被激活,从而提高肿瘤选择性。2025年公布的首批7例患者数据显示,该疗法安全可管理,1例KRASG12V/STK11共突变的非小细胞肺癌患者在输注后达到完全缓解,并在第180天获得中心确认。
6.4 CAR-自然杀伤细胞与其他新策略
除CAR-T细胞外,靶向MSLN的CAR-自然杀伤(NK)细胞也在研究中。同时,MSLN靶向的BiTE与CAR-T细胞联合应用等新策略可能进一步提高疗效。研究者还开发了靶向MSLN脱落抵抗区段的抗体15B6,可阻断MSLN脱落,在CAR-T细胞联合治疗中诱导小鼠肿瘤完全缓解。
7 挑战与展望
尽管MSLN靶向治疗取得了长足进展,但仍面临多重挑战。第一,肿瘤微环境的免疫抑制性质限制了CAR-T细胞的浸润和功能。第二,靶抗原丢失或下调可能导致治疗抵抗。第三,MSLN脱落产生的可溶性片段可作为"诱饵"影响抗体类药物的靶向效率。第四,抗药抗体的产生可能中和治疗性生物制剂,如MSLN-TTC研究中观察到的。
未来研究方向包括:深入理解MSLN在肿瘤微环境中的功能机制,特别是其与免疫细胞的相互作用;开发联合治疗策略,如MSLN靶向治疗与免疫检查点抑制剂联合;优化CAR-T细胞设计,如逻辑门控CAR-T以提高肿瘤选择性;开发新的靶向模式,如纳米抗体、双特异性CAR等。此外,MSLN的表达调控机制值得深入探索,特别是表观遗传调控,可能为联合用药提供新靶点。
8 结论
间皮素作为一个独特的肿瘤相关抗原,经历了从基础发现到临床转化的完整研究历程。从最初的结构解析到新近发现的MSLN-Lyn信号轴,从传统免疫毒素到逻辑门控CAR-T,我们对MSLN的认识不断深化。MSLN不仅在多种肿瘤中高表达,更直接参与肿瘤增殖、代谢重塑、黏附侵袭、化疗抵抗和免疫逃逸等多个恶性过程。这些功能的阐明为优化MSLN靶向策略提供了理论指导。尽管目前临床疗效仍有限,但随着对MSLN生物学理解的深入和治疗技术的进步,MSLN靶向治疗有望在特定患者群体中实现突破,为恶性肿瘤患者带来新的治疗选择。
相关检测工具
Recombinant Human Mesothelin (C-6His)
Cat: PHH1148(EnkiLife)
Recombinant Human Mesothelin (C-Fc)
Cat: PHH1149(EnkiLife)
Mesothelin Rabbit Monoclonal Antibody
Cat: AMRe02247(EnkiLife)
Mesothelin Rabbit Monoclonal Antibody
Cat: AMRe85780(EnkiLife)
参考文献
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