肉瘤中 FGFR 信號(hào)通路研究進(jìn)展

周文雅 王國(guó)文 楊蘊(yùn) 楊吉龍

肉瘤是來(lái)自于神經(jīng)、肌肉、脂肪和骨骼等間葉組織的少見(jiàn)的惡性腫瘤，它可以發(fā)生于全身各處，尤其好發(fā)于肢體深部組織。在成人惡性腫瘤中肉瘤只占 1%，而在兒童腫瘤中占 21%[1]。在肉瘤中，軟組織肉瘤占肉瘤的大部分，原發(fā)惡性骨腫瘤只占 10% 左右[2]。由于這種疾病發(fā)病率低，亞型繁多，加上疾病進(jìn)展迅速和病灶易復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致預(yù)后不良。另外，傳統(tǒng)的治療方式如手術(shù)、化療和放療等對(duì)肉瘤效果有限，因此新的治療方式如靶向治療等逐漸開(kāi)展并取得一定的成功，如帕唑帕尼、舒尼替尼、克唑替尼等靶向藥物在肉瘤中得到應(yīng)用[3-4]。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 ( fibroblast growth factor，F(xiàn)GF ) 和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體 ( fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR ) 信號(hào)通路在調(diào)節(jié)正常細(xì)胞的生長(zhǎng)、存活、分化以及新生血管等一系列的生理過(guò)程中起著重要的作用，同時(shí)也在腫瘤的發(fā)展中起著一定的作用[5-6]。因此，研究 FGF / FGFR 在腫瘤演進(jìn)中的作用將有助于針對(duì) FGFR 的靶向治療藥物的開(kāi)發(fā)[5]。現(xiàn)就 FGF / FGFR 家族、FGFR 信號(hào)通路、肉瘤中 FGFR 的研究進(jìn)展和肉瘤中 FGFR 抑制劑的研究現(xiàn)狀概述如下。

一、FGFs

FGFs 幾乎在所有組織中均有表達(dá)，可通過(guò)刺激多種間葉和上皮細(xì)胞的有絲分裂參與生長(zhǎng)發(fā)育、傷口愈合和腫瘤新生物的形成[7]。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 23 種FGF，其中有 18 種 ( FGF1-10 和 16-23 ) 是促有絲分裂的信號(hào)分子，都能與 FGFR 結(jié)合。生理狀態(tài)下，F(xiàn)GFRs 與FGFs 的結(jié)合需要硫酸乙酰肝素蛋白多糖 ( heparan sulfate proteoglycans，HSPG ) 參與，HSPG 可以促進(jìn) FGFRs 二聚體的形成同時(shí)保護(hù)配體不被降解[8]。

FGFs 促進(jìn)腫瘤的形成主要是通過(guò)與 FGFR 受體特異性結(jié)合后激活了特異性 FGFR 信號(hào)通路起作用的。目前發(fā)現(xiàn)的與人類腫瘤有關(guān)的 FGFs 包括 FGF-1，-2，-3，-4，-5，-10，-17，-18，-19[7]。有研究表明 FGF-1 ( 酸性FGF ) 和 FGF-2 ( 堿性 FGF ) 及其受體，可以通過(guò)自分泌和旁分泌途徑促進(jìn)惡性腫瘤的生長(zhǎng)[7,9]。其中，F(xiàn)GF-2 在多種惡性腫瘤中均有涉及如乳腺癌、胰腺癌、非小細(xì)胞肺癌、膀胱癌、頭頸部腫瘤、前列腺癌、肝細(xì)胞癌、惡性黑色素瘤以及星形細(xì)胞瘤[10-18]。而目前在惡性腫瘤中關(guān)于FGF-11，-16 的研究甚少。

二、FGFRs

典型 FGFR 蛋白包括細(xì)胞外配體結(jié)合區(qū)域、跨膜區(qū)和細(xì)胞內(nèi)的酪氨酸激酶區(qū)三部分，其中細(xì)胞外區(qū)包含 3 個(gè)免疫球蛋白 ( Ig ) 樣區(qū)，而細(xì)胞內(nèi)區(qū)是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的區(qū)域。酸性盒子位于 Ig-I 和 Ig-II 之間，與 Ig-I 結(jié)合在受體自我抑制中起作用。Ig-II 和 Ig-III 組成了配體的結(jié)合位點(diǎn)[19]。FGFR 家族包括 4 個(gè)酪氨酸激酶受體 FGFR-1、-2、-3 和 -4，由于 Ig-III 樣結(jié)構(gòu)域的剪切體的不同使得FGFR 有 7 種不同的亞型 ( FGFR1b，F(xiàn)GFR1c，F(xiàn)GFR2b，F(xiàn)GFR2c，F(xiàn)GFR3b，F(xiàn)GFR3c 和 FGFR4 )，因此配體與受體結(jié)合特異性具有多樣性[8,20]。每一種 FGFR 都可以被幾種不同的 FGFs 激活，在多數(shù)情況下 FGFs 也可以激活多個(gè)FGF 受體，如 FGF-1 可以激活所有的 FGF 受體，但例外的是 FGF-7 只能激活 FGFR2b 一種受體[21-22]。

值得一提的是 FGFR-5 受體。研究發(fā)現(xiàn) FGFR-5 蛋白 ( FGFR-5 基因編碼 ) 與已知的 FGFRs 相比較缺少一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的酪氨酸激酶位點(diǎn)，且只有一種亞型 FGFR5γ，該亞型只包含 D1 和 D2 兩個(gè)胞外結(jié)構(gòu)域[23]。FGFR-5 曾被認(rèn)為是一種誘騙受體可以抑制 FGFs 與其它 FGFRs 產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，然而 Silva 等的最新研究表明 FGFR-5 并不是一種誘騙受體，而是通過(guò)影響與配體有關(guān)和無(wú)關(guān)的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 1 / 2 ( ERK1 / 2 ) 信號(hào)通路的活性來(lái)起作用的[23-24]。

三、FGF / FGFR 信號(hào)通路 (圖 1)

圖1 FGF / FGFR 信號(hào)通路的作用機(jī)制模式圖Fig.1 A model to depict the mechanism of FGF / FGFR signaling pathway

FGFRs 在 HSPGs 的協(xié)助下與 FGFs 結(jié)合使得自身磷酸化而被激活，激活的 FGFRs 又使細(xì)胞內(nèi)激酶相互靠近，相互磷酸化，從而激活下游一系列的相關(guān)信號(hào)通路如磷脂肌醇 ( phosphatidylinositol signal pathway ) 和絲裂原活化蛋白激酶 ( mitogen-activated protein kinase，MAPK )、磷脂酰肌醇-3 激酶 / Akt ( phosphoinositide 3-kinase-Akt，PI3K / Akt ) 等信號(hào)通路，最終影響細(xì)胞的有絲分裂和分化[25]。參與促進(jìn) FGFR 信號(hào)通路調(diào)節(jié)的胞內(nèi)蛋白包括磷脂酶 Cγ ( phospholipase Cγ，PLCγ )、成纖維生長(zhǎng)因子受體底物 2 ( fibroblast growth factor receptor substrate2，F(xiàn)RS2 )、Src 同源結(jié)構(gòu)域 2 / 含轉(zhuǎn)化蛋白 B ( src homology 2 domaincontaining transforming protein B，Shb )、Src 酪氨酸激酶( Src tyrosine kinase )、磷酸化核糖體蛋白 S6 激酶 ( ribosome S6 protein kinase，RSK )、信號(hào)傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化因子 ( signal transducer and activator of transcription，STATs ) 和信號(hào)接頭蛋白 ( CT10 regulator of kinase，Crk )[8,26]。有研究表明生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白 2 ( GRB2 ) 可結(jié)合磷酸化的 FGR2 激活Ras / MAPK 信號(hào)通路和 PI3K 信號(hào)通路[26]?；罨?FGFRs能夠通過(guò)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞增殖和調(diào)節(jié)凋亡及調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移等作用[8]。激活的 FGFR 通過(guò)兩種調(diào)節(jié)分子來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)的輸出，一種是負(fù)調(diào)節(jié)分子如 Sprouty 蛋白，絲裂素活化蛋白激酶磷酸酶 3 ( MAPK phosphatase 33 )和 FGF 類似表達(dá)物 ( similar expression to FGF，Sef )[27-29]。Sprouty 蛋白可以通過(guò)與生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白 2 ( growth factor receptor-bound protein 2，Grb2 ) 結(jié)合解耦聯(lián)下游的FGF 信號(hào)通路[27]。SPRED2，是一個(gè)與 Sprouty 相關(guān)的蛋白，其與晚期內(nèi)蛋白質(zhì) NBR1 [ 與 BRCA1 ( 乳腺癌 1 號(hào)基因 ) 相鄰 ] 接觸后通過(guò)促進(jìn) FGFRs 進(jìn)入溶酶體內(nèi)降解以減弱 FGF 信號(hào)通路的作用[30]。另外一種是正調(diào)節(jié)分子如FLRT3 ( 纖連蛋白富含亮氨酸的跨膜蛋白 3 ) 以及 FLRT1和 FLRT2，在小鼠模型中證實(shí)，幾乎所有的 FLRTs 均可以與 FGFR1 相互作用，而 FLRTs 又能由 FGF2 激活的 FGF信號(hào)通路激活，共同參與小鼠胚胎的發(fā)育[31-32]。

四、肉瘤中 FGFR 信號(hào)通路的研究及其臨床意義

1. 骨肉瘤：骨肉瘤是最常見(jiàn)的原發(fā)性骨腫瘤，其肺轉(zhuǎn)移率高，預(yù)后差并且好發(fā)于兒童和青少年[33]。在骨肉瘤中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 FGFR-1、FGFR-2 和 FGFR-3 基因的突變[34]。另一項(xiàng)研究表明在 10 種骨肉瘤細(xì)胞系 ( OS229、OS232、OS231、OS238、OS242、OS252、OS290、OS293、OS308 和 OS311 ) 中均發(fā)現(xiàn)了 FGFR-2 和 FGFR-3受體的低表達(dá)[35]。研究發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤罕見(jiàn)的組織類型中FGFR-1 的基因擴(kuò)增的比例是不一致的，而且在治療中對(duì)新輔助化療治療效果差的患者中有 18.5% 的患者檢測(cè)到FGFR-1 基因的擴(kuò)增，而在新輔助化療治療效果好的患者中均未檢測(cè)到 FGFR-1 基因的突變，這意味著 FGFR-1 基因的狀態(tài)也許是患者治療效果好壞的一個(gè)因素，仍需要進(jìn)一步的研究證實(shí)[36]。

2. 軟骨肉瘤：軟骨肉瘤是第二常見(jiàn)的原發(fā)性惡性骨腫瘤，由于其對(duì)化療和放療耐藥，因此廣泛手術(shù)切除目前是其惟一有效的治療方式[37]。目前認(rèn)為 FGF 和其受體FGFR 對(duì)軟骨細(xì)胞的生長(zhǎng)起負(fù)調(diào)節(jié)作用。Sahni 等[38]研究表明 FGFs 可以通過(guò)激活 STST1 來(lái)抑制軟骨生長(zhǎng)的，其中p21 在抑制軟骨細(xì)胞的增殖中也發(fā)揮著一定作用。在兔軟骨肉瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn) FGF2 能夠抑制細(xì)胞周期 G1 期的進(jìn)展從而抑制細(xì)胞的增殖，其作用機(jī)理至少部分是通過(guò) p21 的誘導(dǎo)、細(xì)胞周期素 E-周期素依賴性激酶 2 蛋白的失活和pRB 蛋白的激活調(diào)節(jié)的[39]。此外，F(xiàn)GFR3 突變激活導(dǎo)致了軟骨發(fā)育不全和相關(guān)的軟骨發(fā)育[40]。有研究人員通過(guò)免疫組織化學(xué)技術(shù)，在 42 例低分化型，23 例透明細(xì)胞型和23 例間充質(zhì)型軟骨肉瘤組織中，均發(fā)現(xiàn)了 FGFR-3 的高表達(dá)以及 HSPG 結(jié)合位點(diǎn)的異常[41]。

3. 橫紋肌肉瘤：橫紋肌肉瘤是一種兒童常見(jiàn)的軟組織肉瘤，常見(jiàn)的兩種類型是胚胎性橫紋肌肉瘤 ( eRMS ) 和腺泡狀橫紋肌肉瘤 ( aRMS )。最近有研究發(fā)現(xiàn)，7.5% 的 RMS中 FGFR-4 存在多個(gè)突變位點(diǎn)，其突變多聚集于激酶編碼區(qū)，其中發(fā)現(xiàn) N535K 和 V550E 兩個(gè)位點(diǎn)的突變可以促進(jìn)受體的自身磷酸化，在 RMS 中高表達(dá)的 FGFR4 與高臨床分期和不良預(yù)后有關(guān)，但是實(shí)驗(yàn)證實(shí) FGFR4 的高表達(dá)并不是由其基因的擴(kuò)增導(dǎo)致的，具體的機(jī)制仍需進(jìn)一步的研究[42]。在 eRMS 和 aRMS 兩種類型的橫紋肌肉瘤中均表達(dá)FGFR-4，但 aRMS 中表達(dá)較高。在體外實(shí)驗(yàn)中，aRMS 細(xì)胞中發(fā)現(xiàn) FGFR-4 是抗凋亡蛋白 BCL2L1 表達(dá)所必須的，這點(diǎn)在 eRMS 細(xì)胞中卻沒(méi)有觀察到，而 FGFR-4 功能的缺失均能抑制兩種類型細(xì)胞的增殖。這意味著 FGFR-4 在橫紋肌肉瘤的不同亞型中作用途徑可能不同[43]。值得一提的是在橫紋肌肉瘤中還發(fā)現(xiàn)有 FGFR1-FOXO1 融合基因的改變[44]。因此，F(xiàn)GFR-4 在 RMS 中可能起著致癌基因的作用，是治療 RMS 的潛在靶點(diǎn)。

4. 脂肪肉瘤：脂肪肉瘤是一組異質(zhì)性強(qiáng)的間質(zhì)性肉瘤，包括四種亞型，分別是去分化脂肪肉瘤 ( DDLS )，黏液性脂肪肉瘤和多形性脂肪肉瘤及非特指的脂肪肉瘤。FRS2 是一種適配器蛋白，在 FGFR 信號(hào)通路中起著重要作用。多項(xiàng)研究顯示脂肪肉瘤中 FRS2 存在基因的擴(kuò)增及蛋白的高表達(dá)，且在 75% FRS2 陽(yáng)性的高級(jí)別脂肪肉瘤中發(fā)現(xiàn)了 FGFR / FRS2 信號(hào)通路的激活，在三個(gè)高級(jí)別脂肪肉瘤細(xì)胞系 ( FU-DDLS-1、LiSa-2 和 SW872 ) 中也有類似的發(fā)現(xiàn)[45-46]。更重要的是利用 FGFR 選擇性抑制劑 NVPBGJ-398 有效地抑制了其中兩種細(xì)胞系的生長(zhǎng)，同時(shí)也抑制了 FGFR 信號(hào)通路的傳導(dǎo)。這些研究表明 FRS2 可能是治療惡性脂肪肉瘤的一個(gè)重要靶點(diǎn)[46]。

5. 滑膜肉瘤：滑膜肉瘤是屬于軟組織的惡性腫瘤，主要發(fā)生于青壯年，其發(fā)生機(jī)制仍未知[2]。最近在滑膜肉瘤細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)多個(gè) FGF 基因均有表達(dá)如 FGF-2，F(xiàn)GF-8，F(xiàn)GF-9，F(xiàn)GF-11 和 FGF-18，其中 FGF-8 在所有的細(xì)胞系均有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。研究表明在滑膜肉瘤中 FGF的生長(zhǎng)刺激作用是通過(guò)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 ( extracellular regulated protein kinases 1 / 2，ERK1 / 2 ) 起作用，在滑膜肉瘤中 FGF2 信號(hào)分子可以誘發(fā)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶( ERK1 / 2 ) 的磷酸化，使用 FGFR 抑制劑能引起了磷酸化的 ERK1 / 2 下調(diào)，而用 ERK 激酶抑制劑也能夠抑制滑膜肉瘤的生長(zhǎng)[47]。這些研究為滑膜肉瘤的發(fā)病機(jī)制提供了一定的理論基礎(chǔ)。

6. 其它肉瘤：Girnita 等[48]發(fā)現(xiàn) bFGF 信號(hào)通路通過(guò)上調(diào) EWS / FLI-1 蛋白可以維持尤文氏肉瘤細(xì)胞的惡性表型。此外，在尤文氏肉瘤中 b-FGF 信號(hào)通路所誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與 p21 和 p53 蛋白的上調(diào)，PCNA 和 cyclin A 的下調(diào)以及激活的 pRb1 蛋白的減少有關(guān)[49]。在皮膚纖維瘤( DF ) 的上皮細(xì)胞區(qū)域發(fā)現(xiàn)了 FGFR-3，F(xiàn)GF-2 和 FGFR-4的過(guò)表達(dá)，而沒(méi)有發(fā)現(xiàn) FGF-1 和 FGF-9 的表達(dá)[50]。另外還有研究表明 FGF-2，單獨(dú)或與血小板衍生生長(zhǎng)因子( PDGF-B ) 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體 3 ( VEGFR-3 ) 一起參與血管生成過(guò)程，是廣泛切除非胃腸道間質(zhì)瘤軟組織肉瘤的一個(gè)重要的獨(dú)立的陰性的指標(biāo)[51]。

五、FGFR 信號(hào)通路抑制劑及其在肉瘤中的應(yīng)用

FGFR 信號(hào)通路的改變參與了多種惡性腫瘤和疾病的病理生理學(xué)過(guò)程，因此，F(xiàn)GFR 信號(hào)通路分子在疾病的靶向治療中可能有一定的作用，如 FGFR 抑制劑如小分子受體抑制劑在肉瘤的靶向治療有著較好的前景。最近的一項(xiàng)在纖維肉瘤移植的 C3H / HeN 老鼠模型中的研究表明異體的 MSC 通過(guò) FGF2 / FGFRA 信號(hào)通路選擇性的遷移到腫瘤部位，而在其它組織器官并沒(méi)有發(fā)現(xiàn) MSC，此外一氧化氮合成酶 ( iNOS ) 蛋白通過(guò) MSC 載體能在一定程度上抑制體內(nèi)、體外腫瘤的生長(zhǎng)。Regorafenib ( BAY 73-4506，瑞格非尼 )，一種口服二苯脲多重激酶抑制劑靶向作用于 VEGFR1-3、TIE2、PDGFR-beta、FGFR 以及KIT、RET 和 RAF。目前，Regorafenib 在轉(zhuǎn)移性軟組織肉瘤的多國(guó)、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照的 II 期試驗(yàn) ( REGOSARC，NCT01900743 ) 已經(jīng)啟動(dòng)，該研究對(duì)象為至少接受過(guò)多柔比星 ( 或其它蒽環(huán)類 ) 1 個(gè)療程的轉(zhuǎn)移性軟組織肉瘤患者。對(duì)于橫紋肌肉瘤的患者來(lái)說(shuō)，F(xiàn)GFR4 是一個(gè)好的治療靶點(diǎn)，在最近的一個(gè)研究中發(fā)現(xiàn) FGFR4 抑制劑 Ponatinib( AP24534 ) 可以通過(guò)增加細(xì)胞的凋亡來(lái)抑制表達(dá)野生型或突變型的 FGFR4 橫紋肌肉瘤細(xì)胞系的生長(zhǎng)，這在一個(gè)表達(dá)突變型 FGFR4 的橫紋肌肉瘤的老鼠模型中得到驗(yàn)證。因此，Ponatinib ( AP24534 ) 可能是橫紋肌肉瘤的一個(gè)可能有效的靶向治療藥物[52-53]。

總之，F(xiàn)GFRs 信號(hào)通路是通過(guò) FGFs 與 FGFRs 相結(jié)合發(fā)揮作用的，其可以激活細(xì)胞內(nèi)的多個(gè)信號(hào)通路如磷酸肌醇、MAPK 和 PI3K / Akt 等，這些信號(hào)通路相互作用參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化和血管生成等多方面的調(diào)節(jié)。近年來(lái) FGFRs 信號(hào)通路在腫瘤中的研究日益增多，在肉瘤中越來(lái)越多的研究表明 FGFR 信號(hào)通路的改變不僅有基因水平的改變?nèi)缁蛲蛔兊?，還有蛋白水平的改變?nèi)绲鞍椎倪^(guò)表達(dá)和缺失等，這些改變與肉瘤的發(fā)生發(fā)展預(yù)后有著密切的關(guān)系。通過(guò) FGFRs 在肉瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中機(jī)理的揭示，為肉瘤的治療提供了新思路，與 FGFRs 相關(guān)的治療方法和藥物有望為肉瘤患者的治療帶來(lái)新的希望。

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