惡性腫瘤的幫兇——纖維母細(xì)胞活化蛋白

黃天明 莫發(fā)榮 羅國(guó)容

（廣西醫(yī)科大學(xué)組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，南寧 530021）

惡性腫瘤是嚴(yán)重危害人類健康的一種疾病，目前對(duì)其研究已深入到分子水平。然而隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)單純研究腫瘤細(xì)胞本身并不能解釋一些現(xiàn)象。如許多腫瘤相關(guān)抗原在體外試驗(yàn)時(shí)都能有效地激活抗腫瘤免疫，殺傷靶細(xì)胞，但用于活體試驗(yàn)時(shí)卻往往無(wú)效。這說(shuō)明在體內(nèi)存在著免疫抑制機(jī)制。Klein等［1］將具有免疫原性的異體細(xì)胞克隆移植到活體動(dòng)物的腫瘤中，正常情況下，由于異體排斥反應(yīng)，這些克隆會(huì)被清除，但移植到腫瘤內(nèi)的這些克隆卻能繼續(xù)生長(zhǎng)，說(shuō)明微環(huán)境對(duì)腫瘤的存活和生長(zhǎng)及免疫逃逸具有極其重要的影響。

腫瘤微環(huán)境的構(gòu)成非常復(fù)雜，包含了細(xì)胞成分、細(xì)胞外基質(zhì)、各種細(xì)胞因子及其一些化學(xué)分子等。成纖維細(xì)胞活化蛋白（fibroblast activation protein，F(xiàn)AP）主要由腫瘤微環(huán)境中活化的成纖維細(xì)胞分泌，大量的研究表明，其與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。

1 FAP的概況

FAP在不同物種之間是高度保守的。人類的FAP基因定位于2q23，跨越73 kb的堿基，含有26個(gè)外顯子。FAP單體由760個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，分子量約97 kD，但通常情況下，F(xiàn)AP以二聚體形式存在，分子量約為170 kD［2，3］。

完整的二聚體FAP是一種絲氨酸蛋白酶，屬Ⅱ型膜結(jié)合型糖蛋白，是脯氨酰基特異的絲氨酸寡肽酶家族（prolyl peptidase）成員之一，具有二肽酶和膠原酶的雙重活性［2，4］。另外，F(xiàn)AP與二肽酶家族成員DPPIV （DPPIV，dipeptidyl peptidase IV /CD26）具有52% 的同源性，因此也被認(rèn)為是DPPIV相似基因家族的一員，但其比DPPIV多了膠原酶活性［5］。

FAP可結(jié)合于細(xì)胞膜表面或溶解于基質(zhì)中，利用其催化活性專一水解多肽中脯氨酸殘基的氨基端肽鍵，使明膠、I型膠原和α2抗纖維蛋白溶素?cái)嗔?，降解ECM［3］。此外，膜結(jié)合形式的FAP還可將其活性位點(diǎn)包括絲氨酸酶位點(diǎn)暴露于細(xì)胞膜表面，通過(guò)對(duì)信號(hào)分子的降解及修飾等發(fā)揮信號(hào)調(diào)節(jié)作用。二聚體形式和糖基化對(duì)FAP的蛋白水解酶活性是必須的，糖基化的FAP單體雖具有催化位點(diǎn)，但仍不具備蛋白水解活性［3，6］。FAP還可與DPPIV形成具有活性的寡聚體，在體外試驗(yàn)時(shí)，該寡聚體可明顯促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞在膠原上的遷移［7］。而FAP與β1整合素形成的寡聚體則可抑制信號(hào)的傳導(dǎo)，可能在FAP介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵的作用［8，9］。

FAP表達(dá)于90% 以上上皮來(lái)源惡性腫瘤的基質(zhì)成纖維細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞、部分間葉組織來(lái)源的惡性腫瘤細(xì)胞、纖維化性疾病、關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷愈合的肉芽組織及慢性丙型肝炎病人的肝細(xì)胞等；而在正常人組織、上皮來(lái)源的良性和癌前病變組織中通常不表達(dá)，但在一些胎兒的間葉組織中可能會(huì)有短暫的表達(dá)。此外，生理情況下還可見(jiàn)于子宮愈合的創(chuàng)面及器官的生理性重建等［10-13］。

2 FAP與惡性腫瘤的關(guān)系

2.1 FAP在部分惡性腫瘤中的表達(dá)情況

FAP在至少10種不同類型惡性腫瘤中有表達(dá)，提示其在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中可能具有非常重要的作用。由表1可見(jiàn)，在大多數(shù)的惡性腫瘤中，F(xiàn)AP主要由基質(zhì)成纖維細(xì)胞分泌，而在部分惡性腫瘤中，癌細(xì)胞也參與了FAP的表達(dá)，如宮頸癌和胃癌等；FAP的表達(dá)通常與惡性腫瘤的侵襲性、進(jìn)展程度及分化程度等呈正相關(guān)關(guān)系，在胃癌中，F(xiàn)AP的表達(dá)還與其亞型有關(guān)［14］；FAP的高表達(dá)通常伴隨不好的預(yù)后，但在乳腺癌中，情況剛好相反，Ariga等［15］認(rèn)為這可能與FAP在乳腺癌中所扮演的角色不同有關(guān)。

表1 FAP在部分惡性腫瘤中的表達(dá)情況及其意義

2.2 FAP的來(lái)源

目前許多人認(rèn)為，惡性腫瘤中FAP陽(yáng)性的成纖維細(xì)胞絕大部分是由原組織中的成纖維細(xì)胞活化而來(lái)。此外，還可來(lái)源于周細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及骨髓來(lái)源或由上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的間充質(zhì)干細(xì)胞（上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，EMT）［16］。有人估計(jì)，在炎癥介導(dǎo)的胃癌及胰腺癌中，約有20%-25%的FAP陽(yáng)性成纖維細(xì)胞來(lái)源于間充質(zhì)干細(xì)胞［17-19］。

TGF-β在成纖維細(xì)胞的活化中發(fā)揮了非常重要的作用。成年人的TGF-β主要由損傷、炎癥或腫瘤組織產(chǎn)生［20］，其與IL-1β都可通過(guò)旁分泌信號(hào)通路活化基質(zhì)中的成纖維細(xì)胞，而前者的作用似乎更為關(guān)鍵［21，22］。TGF-β還可直接上調(diào)EGR-1轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，而EGR-1是促使FAP合成最重要的轉(zhuǎn)錄因子［23］。TGF-β對(duì)成纖維細(xì)胞及FAP表達(dá)的誘導(dǎo)被認(rèn)為是改變腫瘤侵襲狀態(tài)的關(guān)鍵機(jī)制［22］。體外試驗(yàn)顯示，TGF-β誘導(dǎo)的FAP表達(dá)增多可顯著提高HO-8910PM卵巢癌細(xì)胞株的侵襲性［24］。

此外，腫瘤基質(zhì)中的I型膠原及抗β1整合素抗體也都能引起FAP表達(dá)的增加及卵巢癌細(xì)胞侵襲性的增強(qiáng)。Kennedy等［25］推測(cè)，膠原對(duì)FAP表達(dá)的誘導(dǎo)有可能是通過(guò)與β1整合素結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。最近的研究還顯示，紫外線也可以誘導(dǎo)FAP在黑色素瘤細(xì)胞及皮膚成纖維細(xì)胞的表達(dá)［26］。

2.3 FAP在惡性腫瘤中的作用機(jī)制

2.3.1 對(duì)侵襲性的影響 試驗(yàn)表明，F(xiàn)AP-DPPIV復(fù)合體可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及卵巢癌細(xì)胞在I型膠原凝膠中的遷移［25，27，28］。FAP可由聚合的α1β6整合素誘導(dǎo)定位到腫瘤細(xì)胞偽足的質(zhì)膜上，通過(guò)其膠原酶活性裂解I型膠原和明膠，參與接觸并降解ECM，并能刺激細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，對(duì)細(xì)胞的遷移、基質(zhì)的降解，以及細(xì)胞的侵襲行為產(chǎn)生很重要的影響［4，29，30］。將FAP去除后，可引起肺癌組織中I型膠原的急劇增加和積聚，繼而可以削弱細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力，減緩腫瘤的生長(zhǎng)及血管的形成［31］。

此外，F(xiàn)AP對(duì)ECM中蛋白質(zhì)的降解及活化還可改變其結(jié)構(gòu)和成分，使其利于腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)及侵襲；而對(duì)細(xì)胞連接成分的降解，則有利于腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位脫離，利于其擴(kuò)散；通過(guò)解離與基質(zhì)蛋白結(jié)合的生長(zhǎng)因子，還可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和微血管的生成。同時(shí)，F(xiàn)AP還可與膜結(jié)合信號(hào)傳導(dǎo)分子協(xié)同作用，利用其蛋白酶活性對(duì)信號(hào)分子或其他相關(guān)因子（如肽類生長(zhǎng)因子、趨化因子等）進(jìn)行化學(xué)修飾，調(diào)節(jié)與腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)的興奮性信號(hào)傳導(dǎo)，從而促進(jìn)腫瘤的侵襲。對(duì)FAP的蛋白酶活性進(jìn)行抑制，則可明顯削弱腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力［30］。

2.3.2 對(duì)血管生成的影響 FAP高表達(dá)于腫瘤血管的內(nèi)皮細(xì)胞，被認(rèn)為與血管的生成密切相關(guān)［32］。動(dòng)物模型試驗(yàn)表明，有FAP表達(dá)的人乳腺癌腫塊中微血管密度是無(wú)FAP表達(dá)的3倍，且微血管的密度會(huì)伴隨FAP的升高而增加［33］；Santos等［31］的試驗(yàn)顯示，通過(guò)基因刪除或藥物抑制FAP的蛋白酶活性可降低模型動(dòng)物肺癌的微血管密度表明，蛋白酶活性在FAP促血管生成方面具有非常重要的作用；而Huang等［34］對(duì)人乳腺癌異種移植模型的試驗(yàn)結(jié)果則顯示，用藥物抑制FAP的酶活性并不能抑制腫瘤的生長(zhǎng)，而表達(dá)無(wú)催化活性的突變FAP也同樣能促進(jìn)腫瘤微血管的形成。由此可見(jiàn)，F(xiàn)AP的促血管生成作用并不僅僅由其酶催化活性決定。

目前認(rèn)為，F(xiàn)AP能利用其二肽肽酶活性將NPY裂解為NPY3-36，后者可與Y2受體結(jié)合，激活內(nèi)皮細(xì)胞上Y2受體信號(hào)通路并阻斷Y1受體信號(hào)通路，從而刺激內(nèi)皮細(xì)胞的增殖［35，36］。同時(shí)，F(xiàn)AP對(duì)ECM的降解及重建也有利于內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，并為微血管網(wǎng)的形成創(chuàng)造條件。此外，F(xiàn)AP還能顯著抑制FAK及ERK的磷酸化及p21的表達(dá)，使血管生成因子含量升高，促進(jìn)微血管的形成［31］。

2.3.3 對(duì)免疫的影響 在妊娠期的子宮，慢性非感染性炎癥損傷等時(shí)，F(xiàn)AP的表達(dá)可抑制免疫系統(tǒng)的攻擊，從而利于損傷的修復(fù)。Dvorak等［37］認(rèn)為，F(xiàn)AP同樣可將惡性腫瘤“偽裝”成傷口，從而避免了免疫攻擊。小鼠肺癌模型試驗(yàn)顯示，如果FAP陽(yáng)性的細(xì)胞被去除，即可引起腫塊的迅速壞死，這種壞死主要是由機(jī)體抗腫瘤免疫很重要的兩種細(xì)胞因子TNF-α及IFN-γ所介導(dǎo)［38］。

另有研究顯示，抗FAP的DNA疫苗可引起CD8+T細(xì)胞殺傷FAP陽(yáng)性的成纖維細(xì)胞，進(jìn)而可導(dǎo)致免疫微環(huán)境從Th2向Th1極型的逆轉(zhuǎn)，使IL-2和IL-7的表達(dá)增加，而巨噬細(xì)胞、骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞及腫瘤血管生成減少，從而解除微環(huán)境的免疫抑制［39］。此外，對(duì)FAP的抑制還可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療的敏感性［40］，可能與FAP對(duì)腫瘤細(xì)胞的保護(hù)解除有關(guān)，但具體機(jī)制目前尚未闡明。

2.4 FAP在惡性腫瘤防治中的應(yīng)用

2.4.1 用小分子物質(zhì)抑制FAP的活性 Val-boroPro是目前較常用的FAP蛋白酶抑制劑，在體外可明顯但不完全抑制FAP的蛋白酶活性［41］。但對(duì)結(jié)腸癌患者的2期臨床試驗(yàn)顯示，單純使用Val-boroPro對(duì)腫瘤幾乎沒(méi)有療效［42］。此外，為檢測(cè)抑制FAP對(duì)化療藥物療效的影響，人們聯(lián)合使用紫杉萜與ValboroPro治療非小細(xì)胞肺癌，以及聯(lián)合使用順鉑與Val-boroPro治療黑色素瘤，也均未發(fā)現(xiàn)其療效有顯著提高［43，44］。

目前認(rèn)為，出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因主要是由于Val-boroPro在生理?xiàng)l件的pH值環(huán)境中極易發(fā)生環(huán)化，故到達(dá)腫瘤部位時(shí)可能已失效［45］；為保護(hù)其活性位點(diǎn)，確保對(duì)FAP的特異性抑制，人們加入FAP特異性裂解序列制成前體藥物Chg-Pro-ValboroPro。在小鼠試驗(yàn)中，該藥物可特異的被DPPIV裂解并活化，隨后表現(xiàn)出持久的酶抑制活性，而毒性則比單獨(dú)使用Val-boroPro時(shí)要?。?6］。將FAP特異性裂解序列與熒光物質(zhì)結(jié)合制成前體藥物，還可用于指示FAP的位置和活性，從而有可能用于惡性腫瘤的指示和診斷［47，48］。

此外，也有人認(rèn)為，F(xiàn)AP的促腫瘤效應(yīng)并不單純依賴其蛋白酶活性或其催化作用，可被其他酶所代償，從而在FAP蛋白酶活性被抑制的情況下仍有可能對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用［34］，如要全面抑制FAP對(duì)腫瘤的作用，則需開(kāi)發(fā)更高效全能的抑制劑。

2.4.2 殺傷FAP陽(yáng)性細(xì)胞 主要通過(guò)細(xì)胞毒藥物殺傷靶細(xì)胞，從而達(dá)到抑制FAP表達(dá)的目的。Lebeau等［49］對(duì)原蜂毒溶血肽進(jìn)行修飾，加入FAP特異性裂解位點(diǎn)，制成前體藥物。在體外試驗(yàn)時(shí)，這種經(jīng)過(guò)修飾的藥物能選擇性的殺傷FAP陽(yáng)性的細(xì)胞，但對(duì)FAP陰性的細(xì)胞則幾乎沒(méi)有影響；采用腫瘤內(nèi)注射給藥用于人類前列腺癌、乳腺癌的異種移植模型時(shí)，這種藥物表現(xiàn)出明顯的腫瘤抑制效應(yīng)。但對(duì)于其靜脈注射給藥的安全性，目前仍存在許多爭(zhēng)議。

西羅珠單抗（sibrotuzumab）是一種針對(duì)FAP的人源化F19抗體，其可用于靜脈注射而毒性很小，可特異的富集于腫瘤組織中［50］。單純使用西羅珠單抗并不足以產(chǎn)生抗體依賴的細(xì)胞毒效應(yīng)，但可通過(guò)其對(duì)FAP陽(yáng)性細(xì)胞進(jìn)行準(zhǔn)確定位［51］。

將西羅珠單抗與細(xì)胞毒前體藥物結(jié)合，則可利用抗原-抗體反應(yīng)及特異性裂解位點(diǎn)雙重定位靶細(xì)胞，更能確保治療的安全性和有效性。目前相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室研究仍在進(jìn)行中。

通過(guò)siRNA干擾或針對(duì)FAP的DNA疫苗也可以抑制FAP的表達(dá)及殺傷FAP陽(yáng)性的細(xì)胞，從而達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)侵襲的目的。然而由于特異性較差，作用時(shí)間短暫等，目前主要用于實(shí)驗(yàn)室研究。

3 結(jié)語(yǔ)

在惡性腫瘤中，F(xiàn)AP陽(yáng)性的成纖維細(xì)胞僅占腫瘤細(xì)胞總數(shù)的2%，但當(dāng)其被去除后，癌細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞都會(huì)發(fā)生迅速的壞死［38］。由此可以看出，F(xiàn)AP對(duì)惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展具有非常重要的作用，而在腫瘤治療方面則具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前其作用機(jī)制尚未完全闡明，在抑制FAP的表達(dá)及活性方面還存在許多技術(shù)難題。但隨著研究的深入及技術(shù)水平的提高，這些問(wèn)題都有望獲得解決，而針對(duì)FAP的治療將有可能成為抗腫瘤治療的一個(gè)重要手段。

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