ALPG：一種ALP同工酶“生殖細(xì)胞堿性磷酸酶”，多種癌癥中高度特異的細(xì)胞表面抗原！

1. 什么是堿性磷酸酶同工酶（ALP）？

堿性磷酸酶同工酶（Alkaline phosphatase，ALP）是一種水解酶，它能夠在堿性條件下去除各種磷酸化底物的磷酸基團(tuán)，催化磷酸單酯水解。ALP在人體中分為組織非特異性堿性磷酸酶（TNAP）和組織特異性堿性磷酸酶（TSAP）。TSAP包括胎盤堿性磷酸酶（PLAP/ALPP）、腸道堿性磷酸酶（IAP/ALPi）、生殖細(xì)胞堿性磷酸酶（ALPG/ALPPL2/GCAP）。ALP廣泛存在于人體組織中，參與細(xì)胞周期、生長(zhǎng)、凋亡和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種過(guò)程 ^[2-4]。

ALP活性變化與多種疾病密切相關(guān)，包括骨質(zhì)疏松、骨軟化、膽道阻塞、肝硬化和敗血癥等。同時(shí)，ALP也在一些癌癥中作為重要的生物標(biāo)志物，如骨癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌以及前列腺癌。此外，ALP還能將一磷酸腺苷水解為細(xì)胞信號(hào)分子腺苷。因此，對(duì)ALP進(jìn)行高靈敏度檢測(cè)對(duì)于臨床診斷和生物醫(yī)學(xué)研究至關(guān)重要 ^[2-4]。

2. 什么是生殖細(xì)胞堿性磷酸酶（ALPG）？

2.1 ALPG的結(jié)構(gòu)

生殖細(xì)胞堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase, germ cell type，ALPG）又叫NAGAO isozyme，GCALP，ALPPL，ALPPL2，編碼蛋白ALP-1，屬于一種堿性磷酸酶同工酶（Alkaline phosphatase，ALP）。人類的組織特異性堿性磷酸酶（TSAP）基因（ALPG/ALPPL2/GCAP、PLAP/ALPP、IAP/ALPi），都集中定位于在人類染色體2q34-q37區(qū)域。TSAP基因在結(jié)構(gòu)上幾乎是相同的，它們都包括11個(gè)外顯子和10個(gè)小的內(nèi)含子。ALPG、PLAP和IAP之間的同源性為90-98%，而TNAP與其他三者的同源性約為50%。與其它堿性磷酸酶一樣，ALPG通過(guò)糖基磷脂酰肌醇（GPI）錨定到細(xì)胞膜上（圖1）^[5]。

2.2 ALPG的表達(dá)和功能

ALPG（ALPPL2/GCAP）在胚胎生殖細(xì)胞、一些腫瘤組織和胎盤中以低水平表達(dá)，它本質(zhì)上是精原細(xì)胞堿性磷酸酶（ALP），在某些腫瘤中被視為腫瘤標(biāo)志物，如精原細(xì)胞瘤和卵巢癌。另一方面，GCAP在植入前的原始態(tài)胚胎干細(xì)胞表面出現(xiàn)短暫的高表達(dá)，與IGFBP-1的mRNA相互作用，對(duì)原始態(tài)多能性轉(zhuǎn)錄因子CP2樣1（TFCP2L1）以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）的mRNA水平進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而參與調(diào)控胚胎干細(xì)胞的多能性狀態(tài)轉(zhuǎn)化過(guò)程 ^[6-8]。

圖1. ALPG基因的結(jié)構(gòu) ^[5]

3. ALPG（ALPPL2）相關(guān)的信號(hào)通路

3.1 ALPG在原始態(tài)多能性建立和維持中的機(jī)制

目前，一項(xiàng)研究揭示ALPG（ALPPL2）在原始態(tài)多能性建立和維持中的重要作用。原始態(tài)（Naïve State）多能性研究已成為干細(xì)胞和重編程領(lǐng)域的焦點(diǎn)。現(xiàn)已鑒定的表面抗原在Naïve態(tài)的建立和維持過(guò)程中似乎并不起關(guān)鍵作用，其動(dòng)態(tài)變化和相關(guān)分子機(jī)制仍然不清楚 ^[6]。

研究通過(guò)系統(tǒng)性的蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，確定了ALPPL2作為人原始態(tài)（Naïve state）多能干細(xì)胞首個(gè)功能性表面標(biāo)志物。更進(jìn)一步，證明了ALPPL2對(duì)于建立和維持原始多能性都是至關(guān)重要的。此外，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明ALPPL2可以與RNA結(jié)合蛋白IGF2BP1相互作用，穩(wěn)定原始多能性轉(zhuǎn)錄因子TFCP2L1和STAT3的mRNA水平，從而調(diào)控原始多能性。這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步改進(jìn)Naïve態(tài)多能干細(xì)胞的純化、分離，以及Naïve態(tài)誘導(dǎo)和培養(yǎng)體系提供了重要信息。Naïve態(tài)多能干細(xì)胞的可塑性和潛在能力使其成為干細(xì)胞治療的有力候選者。通過(guò)將它們誘導(dǎo)分化成需要的細(xì)胞類型，可以治療許多疾病和損傷，如心臟病、糖尿病和神經(jīng)退行性疾病（圖2） ^[6]。

圖2. ALPG在原始態(tài)多能性建立和維持中的機(jī)制 ^[6]

3.2 ALPG在SynNotch CAR T電路中靶向腫瘤的機(jī)制

SynNotch CAR T是最新報(bào)道的一種“智能”腫瘤療法，它被設(shè)計(jì)用來(lái)識(shí)別主要存在于非惡性組織中的抗原 ^[8]。相關(guān)研究提示，ALPPL2可以通過(guò)SynNotch CAR T電路作為引導(dǎo)開(kāi)關(guān)，用于靶向其他腫瘤相關(guān)抗原，以最小化對(duì)靶向/非腫瘤組織的毒性作用。SynNotch CAR-T細(xì)胞通路在表達(dá)ALPPL2的實(shí)體瘤臨床前模型中顯示出增強(qiáng)的特異性，包括間皮瘤和卵巢癌。通過(guò)阻止CAR介導(dǎo)的強(qiáng)直信號(hào)傳導(dǎo)，在臨床前模型中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的腫瘤控制 ^[9-10]。

具體而言，一項(xiàng)研究利用ALPPL2這一特異性腫瘤抗原，將T細(xì)胞進(jìn)行改造，使其在感知到特異性腫瘤抗原ALPPL2時(shí)，產(chǎn)生能夠識(shí)別并攻擊腫瘤細(xì)胞的CAR受體。這樣一來(lái)，T細(xì)胞就能更有效地對(duì)抗腫瘤。研究中使用了三種CAR，分別定位于MCAM、mesothelin和HER2這三種腫瘤相關(guān)抗原，通過(guò)監(jiān)測(cè)GFP（綠色熒光蛋白）表達(dá)確認(rèn)CAR受體的存在。此外，實(shí)驗(yàn)中還涉及到兩種間皮瘤腫瘤細(xì)胞，分別是M28（上皮樣）和VAMT-1（肉瘤樣）。這些工程化T細(xì)胞能夠有效地殺死這些腫瘤細(xì)胞，而且這種殺傷作用是通過(guò)ALPPL2 SynNotch電路來(lái)調(diào)控的。這種電路能夠調(diào)控GFP的表達(dá)，從而控制CAR的表達(dá)和T細(xì)胞的活性。因此，通過(guò)ALPPL2 SynNotch電路來(lái)控制CAR受體的表達(dá)和T細(xì)胞的活性，能夠高效地殺傷實(shí)體腫瘤細(xì)胞（圖3） ^[9]。

圖3. T細(xì)胞被改造，使其感知到ALPPL2時(shí)產(chǎn)生特定CARs，進(jìn)而識(shí)別并攻擊腫瘤細(xì)胞 ^[9]

4. ALPG（ALPPL2）在腫瘤中的作用

目前尚不清楚ALPG（ALPPL2）在疾病中的具體作用，但堿性磷酸酶在多種疾病中發(fā)揮重要作用，包括骨代謝疾病、腸道疾病和腫瘤等。因此，ALPPL2可能在這些疾病的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮一定的作用，但需要進(jìn)一步的研究來(lái)揭示其具體機(jī)制和作用方式?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在ALPG（ALPPL2）在一些腫瘤中的作用。

4.1 ALPG和胰腺癌

一項(xiàng)研究采用SELEX技術(shù)（一種可以從隨機(jī)單鏈核酸序列庫(kù)中篩選出特異性與靶物質(zhì)高度親和的核酸適配體（Aptamer）的技術(shù)），找到了一種能夠識(shí)別胰腺癌細(xì)胞的RNA分子SQ-2。然后，研究發(fā)現(xiàn)SQ-2分子的靶蛋白ALPG（ALPPL2），它在胰腺癌細(xì)胞中異常表達(dá)。利用RNA干擾技術(shù)降低了ALPPL2的表達(dá)，且影響細(xì)胞生長(zhǎng)和侵襲。此外，SQ-2能夠識(shí)別ALPPL2，ALPPL2不僅存在于胰腺癌細(xì)胞的表面，還存在于細(xì)胞的分泌物中。缺乏早期敏感診斷標(biāo)志物是胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）相關(guān)致死性的主要原因之一。這一發(fā)現(xiàn)提示，ALPPL2可能在基于血清和膜的胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）診斷中具有重要作用 ^[11-13]。

4.2 ALPG和乳腺癌

在一項(xiàng)針對(duì)ER+乳腺癌患者的研究中，發(fā)現(xiàn)了與藥物阿那曲唑（Anastrozole）在血漿中濃度有關(guān)的基因變異。最重要的基因變異信號(hào)（rs11648166）位于SLC38A7基因附近，表明該基因編碼了安莫司唑的傳輸?shù)鞍?。另一個(gè)重要信號(hào)（rs28845026）位于ALPG（ALPPL2）基因附近，并與SLC38A7信號(hào)互相影響。這兩個(gè)SNP會(huì)影響這兩個(gè)基因的表達(dá)。值得注意的是，那些同時(shí)攜帶這兩個(gè)SNP變異的患者，其藥物濃度最高，SLC38A7基因表達(dá)最高，而ALPPL2基因表達(dá)最低?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究揭示了一個(gè)新的基因SLC38A7，它編碼了阿那曲唑的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，并發(fā)現(xiàn)了SLC38A7基因中的SNP與ALPPL2基因附近的SNP之間的相互作用，這些相互作用會(huì)影響轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)以及阿那曲唑在血漿中的濃度 ^[7]。

4.3 ALPG和間皮瘤

研究發(fā)現(xiàn)ALPG（ALPPL2）在間皮瘤中廣泛表達(dá)，覆蓋多種亞型，并表現(xiàn)出高度組織特異性。間皮瘤是一種無(wú)法治愈的腫瘤，可分為上皮型、雙相型和肉瘤型。研究人員通過(guò)在活體間皮瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞上進(jìn)行抗體展示篩選，抗體M25特異地識(shí)別ALPPL2。為了評(píng)估ALPPL2靶向治療的潛力，研究人員開(kāi)發(fā)了ALPPL2靶向的抗體-藥物結(jié)合物，展示了其在體外和體內(nèi)對(duì)間皮瘤的強(qiáng)效和特異性腫瘤殺傷作用。這些發(fā)現(xiàn)為間皮瘤治療提供了新的方向和策略 ^[14]。

4.4 ALPG和胃癌

研究使用免疫組化技術(shù)和生物信息學(xué)來(lái)分析ALPG（ALPPL2）在胃組織和鄰近正常組織中的表達(dá)，并評(píng)估其在早期檢測(cè)和預(yù)測(cè)胃腺癌預(yù)后的潛力。研究結(jié)果顯示，ALPPL2在胃腺癌組織中的表達(dá)顯著增加，并且是一個(gè)獨(dú)立的因素，可以提供可靠的胃腺癌患者預(yù)后信息。高表達(dá)的ALPPL2與進(jìn)展期TNM分期和高表達(dá)的HER-2相關(guān)。因此，ALPPL2有潛力成為揭示胃癌預(yù)后信息的生物標(biāo)志物 ^[15]。

4.5 ALPG和其它腫瘤

ALPG（ALPPL2）在癌癥領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，特別是在精原細(xì)胞瘤的早期檢測(cè)和基于血液樣本的診斷方法中 ^[6]。已有研究發(fā)現(xiàn)，ALPPL2在多種實(shí)體腫瘤中表達(dá)較高，包括卵巢、子宮內(nèi)膜和睪丸癌等 ^[6]。此外，ALPPL2在肺癌、膀胱癌、卵巢癌、黑色素瘤、子宮癌、腎癌、前列腺癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、結(jié)直腸癌、淋巴瘤和白血病等多種腫瘤中也有表達(dá) ^{[6, 16-19]}。然而，ALPPL2在這些腫瘤中的表達(dá)和功能可能受到多種因素的影響，包括腫瘤亞型、患者群體和實(shí)驗(yàn)條件等。因此，對(duì)于每一種腫瘤類型，都需要需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證，以深入探究ALPPL2在該特定腫瘤中的角色。