SHP2與乳腺癌侵襲轉移相關性的研究進展*

陳 欽 鄭 瑛 張 斌 綜述 曹旭晨 審校

細胞的生物學活動中，蛋白質磷酸化與去磷酸化在信號轉導機制中發(fā)揮著重要作用。其中，酪氨酸磷酸化由蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）和蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatase，PTP）共同控制，維持正常水平。磷酸化水平異常與多種疾病包括腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。SHP2是第1個被確定具有磷酸酶活性的促腫瘤蛋白，由PTPN11基因編碼，屬于非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶家庭中的一員，是一種含有SH2結構域的酪氨酸蛋白磷酸酶。

2007年首次發(fā)現，PTPN11作為一種原癌基因，其突變引起的異常激活過程與白血病的發(fā)生相關［1］。Tartaglia等［2］在對努南綜合征的研究過程中也發(fā)現約50%患者伴PTPN11錯義突變。SHP2通過調節(jié)多條信號轉導通路，參與細胞的存活、遷移、黏附、細胞骨架形成等。隨著對SHP2研究的深入，研究者們發(fā)現其在肺癌、肝癌、結腸癌和乳腺癌等多種實體瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用［3-6］，而SHP2在乳腺癌細胞生物學行為中的作用及相關信號通路的分子機制也逐漸明確，為臨床上以SHP2基因為靶點的腫瘤患者的治療提供了理論基礎。

1 SHP2與乳腺癌侵襲轉移相關的信號通路的關系

1.1 Ras/ERK通路

Ras/ERK通路在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，最新研究認為SHP2是激活該通路的關鍵信號轉導分子之一［7］。在PDGF、EGF等因子刺激作用下，PTP自身磷酸化后激活Ras通路，同時磷酸化SHP2，磷酸化的SHP2使Ras/ERK通路中的抑制蛋白如 SHPS-1（SHP substrate-1）、軟 脂 酰 化 磷 蛋 白Sprouty去磷酸化并失活，從而解除Ras/ERK通路的抑制狀態(tài)［8-9］。Bertotti等［10］發(fā)現，SHP2可通過活化Src家族激酶（Src family kinases，SFKs）從而持續(xù)激活Ras/ERK通路。De Rocca Serra-Nédélec等［11］通過小鼠模型實驗發(fā)現，沉默SHP2蛋白可以顯著抑制ERK的活化，而SHP2的異常激活均可過度活化ERK1/2。生長因子受體結合蛋白2的相關結合蛋白（Grb2 associated binder protein，Gab2）是一類在細胞內廣泛表達的支架蛋白，在Gab2因子刺激下，SHP2直接與Gab2分子結合，共同作用于ERK通路，參與調控乳腺癌細胞生長、遷移與黏附［3，12］。這些均提示 SHP2與Ras/ERK通路密切相關。

1.2 PI3K/Akt/mTOR通路

PI3K/Akt/mTOR為細胞內重要信號轉導通路之一，將信號從膜外轉導至細胞核，調控下游因子如凋亡相關蛋白、細胞周期調節(jié)蛋白的活化過程，從而在細胞內發(fā)揮抑制凋亡、促進增殖和侵襲轉移等關鍵作用［13］。最新的研究認為70%乳腺癌患者中該通路被高度激活，通過調節(jié)通路中相關分子的橫向和反饋調節(jié)環(huán)，啟動乳腺癌相關因子的活化過程，影響激素受體功能，促進乳腺癌細胞增殖、血管形成、上皮間質轉化等，而針對通路中相關激酶的抑制劑可以有效逆轉以上過程［14-15］。Brummer等［16］在乳腺癌相關研究中證實，SHP2通過與Gab2結合，參與PI3K/Akt途徑使人類表皮生長因子受體-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）過表達，促進癌細胞凋亡抑制、上皮間質轉化等惡性生物學行為進展。值得注意的是，EGFR誘導的PI3K/Akt通路中，不同細胞系的研究出現了截然相反的結論。Kapoor等［17］在膠質瘤細胞的研究中指出，SHP2是促進EGFR誘導的PI3K/Akt轉導通路的關鍵因素；而在幼年型粒-單核細胞白血病的研究中發(fā)現，突變的SHP2通過Ras或非Ras依賴途徑反而可以提高PI3K活性［18］。因此，在乳腺癌細胞系中SHP2在PI3K/Akt/mTOR通路中的具體作用仍需進一步探討。

1.3 其他通路中的作用

有報道，SHP2通過調控與乳腺癌相關的JAK-STAT3［19］、BCR/ABL［16］等信號轉導通路，發(fā)揮不同的生物學功能，其表達的正常與否直接影響眾多信號轉導通路的活化狀態(tài)。在這些信號通路中，SHP2既可以是正性調控因子，也可以是負性調控因子。近年來，SHP2蛋白不依賴酪氨酸磷酸酶活性而發(fā)揮功能的特點也受到人們關注?？傊?，SHP2蛋白的作用機制仍有許多未解之處，其介導的信號轉導通路仍需在進一步的研究中逐步闡明。

2 SHP2與乳腺癌的侵襲轉移

2.1 SHP2與乳腺癌細胞侵襲轉移的相關性

Zhou等［6］檢測乳腺癌細胞中SHP2蛋白的表達情況，首次發(fā)現SHP2在浸潤性導管癌高表達，并與乳腺癌的淋巴結轉移、HER-2過表達、激素受體核聚積和組織分級呈正相關。野生型SHP2可降低E-鈣黏蛋白（E-cadherin）表達，破壞細胞間及細胞與基質間的黏附性，為細胞移動提供有利條件；而抑制SHP2蛋白表達后，E-cadherin升高，ERK與Akt通路活性顯著下降，逆轉乳腺癌細胞上皮間質轉化過程。Hartman 等［20］通過研究MDA-MB-231、MDA-MB-468和其他三陰性乳腺癌細胞系，發(fā)現細胞骨架分子黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）在細胞遷移過程中處于去磷酸化和磷酸化的動態(tài)循環(huán)中。在EGF誘導下，SHP2通過去磷酸化FAK的pTyr397來抑制其動態(tài)循環(huán)過程，從而維持細胞板狀偽足和細胞極性，促進成纖維細胞的移動，增加細胞侵襲能力。Aceto等［21］在體內外研究中也證實了以上觀點，SHP2基因缺失不僅能夠抑制乳腺癌細胞的增殖活性，也可降低其侵襲能力和細胞極性。Patsialou等［22］利用RT-PCR檢測不同乳腺癌細胞系基因表達，研究發(fā)現侵襲性較高的MDA-MB-231細胞中PTPN11的mRNA表達量明顯高于其他細胞系。

乳腺癌是激素依賴型腫瘤，雌激素、泌乳素（prolactin，PRL）等性激素不僅在乳腺發(fā)育、增生等生理過程起重要作用，也參與乳腺癌癌變的各病理階段。在雌激素的細胞質信號調控機制中，SHP2在雌激素的刺激下表達上升，促進E2/IGF-IR/SHP2/Akt通路，同時SHP2也可反作用于雌激素，促進細胞生長和基因調控。雌激素與SHP2的相互作用擾亂了雌激素對乳腺組織的正常調節(jié)，促進乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。Furth等［23］研究發(fā)現，SHP2可能在IGF、EGF、雌激素和PRL等生長因子共同作用下參與JAK1/STAT5信號通路及胞核信號轉導，進而影響細胞分化和增殖，并改變PRL受體下游泌乳蛋白基因的活性；另外，PRL能促進SHP2與信號轉導和轉錄激活因子5a（signal transducer and activator of transcription 5a，STAT5a）形成復合物，增強STAT5a與DNA結合能力，促進乳腺癌細胞侵襲轉移。

Zhou等［6］研究發(fā)現SHP2蛋白與HER-2表達呈正相關，SHP2能夠使HER-2上一個自體磷酸化位點pTyr去磷酸化，進而激活下游信號通路。該位點同時是Ras-GAP SH2結構域的?？课稽c，因此可以提高Ras-GTP的作用強度和持續(xù)時間，從而過度活化HER-2通路使細胞發(fā)生惡性轉化。

因此，針對ER陽性或HER-2過表達的乳腺癌患者，SHP2活性抑制劑作為一種潛在的藥物學靶分子，有可能在臨床上發(fā)揮類似曲妥珠單抗的靶向治療作用，從而提高患者的預后。

2.2 SHP2與乳腺腫瘤干細胞

“腫瘤干細胞”假說［24］提出，腫瘤干細胞（cancer stem cells，CSCs）是一群具有自我復制和向多種細胞分化能力的細胞，在多種實體腫瘤如乳腺癌、肝癌中都存在少數該類細胞亞群，影響惡性腫瘤的形成。腫瘤啟動細胞（tumor initiating cell，TICs）則被定義為腫瘤細胞中一小部分亞群，能夠自我復制和形成分化，當該類細胞移植到小鼠身上時可種植出腫瘤。Aceto等［21］在體內外實驗中對不同乳腺癌細胞系研究發(fā)現，在HER-2表達量不同水平的乳腺癌細胞系、三陰性乳腺癌細胞系和HER-2過表達的正常乳腺上皮細胞系中，沉默SHP2能夠明顯降低細胞的侵襲能力，阻斷小鼠的移植腫瘤的生長；敲除SHP2基因能降低TICs自我更新能力和CSCs細胞數量，并改變CSCs表型；存在SHP2基因缺陷的腫瘤細胞，其自身增殖與形成新腫瘤的能力均明顯降低。這些均表明SHP2基因對乳腺癌CSCs和TICs細胞維持穩(wěn)定和增殖具有一定促進作用。

Feng［25］認為，SHP2通過ERK和STAT3通路雙向調節(jié)胚胎干細胞的自我更新和分化能力。Aceto等［21］的實驗結果表明，SHP2能夠激活CSCs相關的轉錄因子，如E盒結合鋅指蛋白1（zinc finger E-box-binding homeobox，ZEB1）和 c-myc癌基因，從而抑制 let-7 miRNA，促進let-7下游蛋白Ras的表達升高；let-7 miRNA也可作用于SHP2的上游蛋白，調節(jié)SHP2表達，增強TICs播散和增殖能力。有趣的是，Bracken等［26］認為，SHP2通過與miRNA-200和ZEB1蛋白相互作用，形成一個雙重負性調節(jié)環(huán)，抑制細胞發(fā)生上皮間質轉化，同時降低CSCs表型的腫瘤細胞比例。SHP2在乳腺CSCs中的作用仍存在較大爭議，有待進一步研究。

CSCs的一個主要生物學特征是其表型可塑性，研究者提出腫瘤細胞在特定環(huán)境下有獲得干細胞表型的能力［24，27］。對于該觀點Aceto等［21］進行了嚴謹的論證，并在研究中發(fā)現敲除SHP2基因后，腫瘤生長和腫瘤啟動特性受抑制的同時，腫瘤細胞也不可逆地喪失了重新獲得干細胞特性的能力。該觀點如果成立將可能產生針對CSCs靶向治療的雙重臨床效應：不僅降低了腫瘤細胞的生長增殖，在腫瘤的侵襲轉移中也起到一定抑制作用。SHP2作為TICs/CSCs正反饋調節(jié)因子的這種特性，提供了作為腫瘤治療靶點的可能。目前針對SHP2的小分子抑制劑如PHPS1和#220-324等已經應用于臨床前期研究［21，28］。

3 展望

綜上所述，SHP2蛋白在介導乳腺癌侵襲轉移的發(fā)生發(fā)展中起到關鍵作用。近年來，隨著分子生物學的發(fā)展，有關SHP2的理論及臨床應用價值的研究取得了顯著進展。在乳腺癌研究領域，SHP2異常表達的原因，與激素受體、侵襲轉移和腫瘤干細胞等相互關系及具體通路的關系仍未完全闡明。隨著科學研究的不斷深入，相信這些問題會逐漸得以解決。對SHP2抗癌藥物學靶點的研發(fā)，將為乳腺癌患者的臨床治療帶來質的飛躍。

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