MUC1又名PEM(polymorphic epithelial mucin), PUM(peanut lectin binding urinary mucins), DF3, MAM-6, CA 15-3等, 其不同的命名是由於對其分離和檢測的方法等的不同而來, 其cDNA克隆是通過篩選從乳腺癌、胰腺癌等細胞系構建的cDNA表達文庫而得到的。人MUC1基因定位於染色體1q21, 含有7個外顯子。MUC1基因的壹個重要特征是其多態性(polymorphism), 即其第2個外顯子中含有許多連續重復序列(variable number of tandem repeats, VNTRs),每個VNTR含有60個堿基, 富含GC, 不同人的VNTRs數量從20～125不等,最常見的2個等位基因分別含有41和85個VNTRs, 同壹個體的不同等位基因其VNTRs的數量也可能不同, 而小鼠的MUC1基因無此多態性。MUC1的這壹特征表明它是壹種典型的小衛星序列(minisatellite sequence)。近期研究結果推測, 小衛星重復單位數量的變化主要是由種系復合基因轉變事件造成的。
不同種屬的MUC1基因的差別主要表現在VNTRs的組成不同,但某些區域的組成卻是保守的, 如人和小鼠(MUC1)基因的比較研究表明, 轉錄起始位點上遊500 bp內的轉錄起始區, 特別是TATA盒上遊區域結構是高度保守的, 這可能與MUC1在上皮性細胞中的特異性表達有關。 MUC1基因的編碼產物MUC1粘蛋白是壹種高分子量糖蛋白（>200 kD）, 其基本特征：① 糖鏈占整個粘蛋白含量的50%以上, 且多以O-糖苷鍵與多肽骨架上的Ser/Thr相連; ② 多肽骨架中含有PTS區, 即富含Pro(P),Thr(T)和Ser(S)3種氨基酸的區域, 這3種氨基酸占整個肽鏈氨基酸含量的20%～55%,此區內含有許多連續重復肽鏈序列, 所有的O-糖基化位點均位於這些序列中。
MUC1的多肽骨架由胞外段、跨膜段和胞內段3部分組成, 跨膜段和胞內段(含72個氨基酸)，在不同種間其結構是高度保守的, 表明它們在MUC1的功能發揮上可能起重要作用; 胞外段含有20～125個連續重復序列, 每個重復序列含有20個氨基酸, 即PDTRPAPGSTAPPAHGVTSA, 其中S，T，A，G，P 5種氨基酸占50%以上, P對MUC1空間結構的形成從而對其免疫原性的決定起重要作用。不同個體間連續重復序列數量的不同是由MUC1基因的多態性所決定的, 因此,胞外段長短可從400～2 500氨基酸不等, 每個連續重復序列中含有5個潛在的O-糖基化位點, 其中的4個可發生O-糖基化反應, S，T相鄰是糖基化的必要條件。
糖鏈多以O型糖苷鍵與多肽骨架連接。每條糖鏈含有1～20個單糖,以GalNAc(15.0%), GluNAc (19.8%), Gal(44.9%),Fuc(8.9%)和SA(11.4%)最為常見,由核心區、骨架區和外周區組成。核心區是指與多肽骨架上的Ser/Thr相連的GalNAc及直接與GalNAc相連的糖鏈部分; 骨架區分為Ⅰ型(Galα-3GlcNAc)和Ⅱ型(Galα-4GlcNAc1-3)2種, Ⅰ型結構壹般單個存在, 而Ⅱ型可多個同時存在; 外周區是指骨架區末端以α-糖苷鍵連接的Gal, GalNAc, Fuc, SA及硫酸基, 這些基團在決定MUC1的生化特性(如電荷等)和功能方面起重要作用。末端糖基的加入對糖鏈的延伸起終止作用, 同時也產生了某些糖鏈表位, 如血型抗原A, B和H, Lea和Leb, X, Y及Cd抗原決定簇。由於含28個氨基酸的肽鏈O-糖基化後長度為7 nm, 因此, MUC1胞外段的長度約為240～630 nm, 是細胞表面最先與機體免疫系統接觸的膜表面分子之壹。 研究表明，MUC1基因的表達主要在轉錄水平進行調控。這種調控作用是通過MUC1啟動子上的順式作用元件和細胞中的轉錄因子間的相互作用來實現的。MUC1的啟動子序列約2.9 kb，其中，發揮調控作用的順式作用元件主要位於5′開放區743 bp的序列範圍內。MUC1啟動子含有2個Sp1結合位點(GGGGC GGGG),分別位於-576/-568和-99/-90,另外,- 101/
-89處有1個SpA結合位點（AGGGGCGGGGTT），-84/-64有1個E-box(E-MUC1)。Sp1與其結合位點的相互作用可促進MUC1基因的表達，而SpA則下調其表達。Sp1和SpA的比例可能是決定MUC1基因表達水平的壹個重要因素。腫瘤細胞MUC1的高水平表達，可能與二者之間的調控失調有關。Sp1位點與E-box(E-MUC1)可能與MUC1的組織特異性表達有關。最新分析表明，MUC1啟動子中含有乳腺特異性、造血細胞特異性、B細胞特異性、T細胞特異性、肝細胞特異性、肌細胞特異性順式作用元件，這與最近報道的MUC1在除上皮組織外的多種組織和細胞中表達是壹致的，MUC1啟動子含有多樣性的順式作用元件，是目前已知真核啟動子中比較獨特的壹種。對其結構及其與轉錄因子間相互作用的研究，對於闡明MUC1基因在腫瘤發生、發展中的作用並為腫瘤治療提供新的線索具有重要意義。
對於MUC1基因轉錄後的選擇性剪切而形成不同同種型的機制，目前還不清楚。由於MUC1/Y具有腫瘤特異性表達的特點，因此，這種選擇性剪切可能與細胞的癌變有壹定的關系。 目前的研究表明，MUC1即可誘發抗鬃瘤的CTL免疫應答（MHC限制性和非MHC限制性），同時又可抑制免疫活性細胞對腫瘤的殺傷作用，高水平的MUC1表達與腫瘤患者的預後呈負相關，提示MUC1可能參與免疫應答的調節。
Finn的研究小組首先發現在乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌患者體內存在可殺傷腫瘤細胞的CTL，其特點為非MHC限制性。隨後他們又在乳腺癌患者中發現了具有MHCⅠ限制性的識別MUC1表位的CTL。這些現象也在小鼠體內得到了進壹步的驗證。正是上述發現使MUC1成為壹種腫瘤生物治療的靶分子。 如上所述, MUC1在癌變時可發生量和質的改變, 出現新的抗原表位, 同時, 由於MUC1是最先與機體免疫系統接觸的細胞表面分子之壹,腫瘤MUC1可以非MHC限制性和MHC限制性方式活化CTLs，這些活化的CTLs可殺傷表達MUC1的腫瘤細胞。因此, MUC1是腫瘤主動特異性免疫治療(active specific immunotherapy)理想的靶分子。
目前, 有多種基於MUC1的免疫原作為疫苗用於腫瘤治療的研究, 有些已經進入臨床實驗階段。 自MUC1發現以來，已有多家研究機構制備了多種MUC1單克隆抗體，其中56株已得到國際腫瘤生物醫學協會(ISOBM)的確認（見表1），這些抗體中的大多
表1 ISOBM確認的MUC1單克隆抗體
ISOBM編號 單抗名稱 研制單位 研究者 同種型
ISOBM-122 Ma 552 CanAg Nilsson, O. IgG1
ISOBM-123 BC3 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-124 HMPV Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-125 VU- 3-C6 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-126 VU-12-E1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-127 SH1 University of Copenhagen Clausen, H. IgG3-k
ISOBM-128 DH-1 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-129 MF06 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1
ISOBM-130 VU-11-D1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-131 VA1 Austin Research Institute McKenzie I. IgG1
ISOBM-132 MF30 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1
ISOBM-133 BCP 8 Austin Research Institute McKenzie I. IgG2b
ISOBM-134 BW 835 Behringwerke AG Schelp, C. IgG1
ISOBM-135 SMA-1 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-136 DF3 Centocor Cornillie, F. IgG1
ISOBM-137 27.1 Austin Research Institute McKenzie I. IgG1
ISOBM-138 BC2 Austin Research Institute McKenzie I. IgG1
ISOBM-139 B27.29 Biomira Inc. Craig, D. IgG1
ISOBM-140 VU- 3-D1 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-141 BCP 7 Austin Research Institute McKenzie I. IgG2a
ISOBM-142 7540MR Bayer Yeung, K. IgG1
ISOBM-143 M26 Sanofi IgM+G1-k
ISOBM-144 VU- 4-H5 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-145 3E1.2 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-146 232A1 Netherlands Cancer Institute Hilkens, J. IgG1
ISOBM-147 BCP 9 Austin Research Institute McKenzie I. IgG1
ISOBM-148 115 D8 Centocor Cornillie, F. IgG2b-k
ISOBM-149 MF11 C.I.S. Biointernational Seguin, P. IgG1
ISOBM-150 KC4 Immunotech SA Agthoven, A. Van IgG3
ISOBM-151 5F4 University of Copenhagen Clausen, H. IgM
ISOBM-152 M29 Sanofi IgG1-k
ISOBM-153 BC4E549 Hybritech Inc. Rittenhouse, H. IgG1-k
ISOBM-154 Ma 695 CanAg Nilsson, O. IgG1
ISOBM-155 Sec1 Austin Research Institute McKenzie I. IgG2b
ISOBM-156 VU-11-E2 Univ. Hosp. “Vrije Universiteit” Hilgers, J. IgG1
ISOBM-157 HH 6 University of Copenhagen Clausen, H. IgG3-k
ISOBM-158 M38 Sanofi IgG1-k
ISOBM-159 E29 Dako A/S Askaa, J. IgG2a
ISOBM-160 HH14 University of Copenhagen Clausen, H. IgM
ISOBM-161 GP1.4 Immunotech SA Agthoven, A. van IgG1
ISOBM-162 214D4 Netherlands Cancer Institute Hilkens, J. IgG1
ISOBM-163 43 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-164 CC2 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-165 SM3 Imperial Cancer Research Fund Burchell, J. IgG1
ISOBM-166 12C10 Transgene SA Acres, B. IgG1-k
ISOBM-167 FH6 University of Copenhagen Clausen, H. IgM
ISOBM-168 BC5N154 Hybritech Inc. Rittenhouse, H. IgM
ISOBM-169 HMFG-1 Imperial Cancer Research Fund Burchell, J. IgG1
ISOBM-170 VA2 Austin Research Institute McKenzie I. IgG1
ISOBM-171 B12 Roche Diagnostic Systems Pfleiderer, P. IgG1
ISOBM-172 C595 University of Nothingham Price, M. IgG3
ISOBM-173 BCRU-G7 Norwegian Radium Hospital Rye, P. IgM
ISOBM-174 BCP10 Austin Research Institute McKenzie I. IgM
ISOBM-175 MC5 Immunotech SA Agthoven, A. van IgG1-k
ISOBM-176 7539MR Bayer Yeung, K. IgG2b
ISOBM-177 A76-A/C7 Max Delbrueck Centre f. Mol.Med. Karsten, U. IgG1+M-k
數的識別表位位於MUC1 VNTRs中的APDTRPAPG區域，如BC2識別APDTR，HMFG1識別PDTR等。由於MUC1在腫瘤細胞表面的高度異常表達，使其成為壹種潛在的腫瘤靶向治療的靶分子。目前已有多個實驗室在利用MUC1單抗進行腫瘤治療的研究。