盤狀結(jié)構(gòu)受體1在非小細(xì)胞肺癌中的作用及其抑制劑的研究進展Δ

劉 斌，楊 洋，邵美玲，徐 鵬，楊光義#

(1.十堰市太和醫(yī)院藥學(xué)部，湖北 十堰 442000； 2.深圳市寶安純中醫(yī)治療醫(yī)院藥學(xué)部，廣東 深圳 518000)

盤狀結(jié)構(gòu)域受體(discoidin domain receptors，DDR)是一類受體型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases，RTK)，其是由Johnson等人于1993年首次發(fā)現(xiàn)的，其在RTK結(jié)構(gòu)域中共享89%的同源性，作為膠原受體發(fā)揮功能。DDR分為2種高度相關(guān)的亞型DDR1和DDR2，是目前所知唯一能與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)成分相互作用的RTK，因此在RTK和基質(zhì)受體的相互作用中起重要作用[1]。DDR廣泛分布于發(fā)育期和成熟器官及組織，其中DDR1主要存在于上皮細(xì)胞[2]，在胚胎發(fā)育中起重要作用。DDR的功能與多種疾病有關(guān)，包括膠質(zhì)瘤、器官纖維化、關(guān)節(jié)炎和各種惡性腫瘤等，其中DDR1與腫瘤的轉(zhuǎn)移、增殖、轉(zhuǎn)移及腫瘤預(yù)后有密切關(guān)系[3]。本文就DDR1在非小細(xì)胞肺癌中的重要作用及DDR1抑制劑的研究進展作出綜述。

1 DDR1的結(jié)構(gòu)、功能和相關(guān)信號通路

RTK是一類跨膜受體，通過固有的配體激活方式調(diào)控激酶活性。胰島素受體、表皮生長因子受體、血小板生長因子受體和成纖維細(xì)胞生長因子受體都屬于這類受體，它們不僅調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育期，還參與成熟期的細(xì)胞周期、細(xì)胞遷移、代謝和分化過程[4]。經(jīng)典的RTK一般含有3個結(jié)構(gòu)域：胞外結(jié)構(gòu)域，是配體結(jié)合的位點；跨膜結(jié)構(gòu)域，具有定位作用；胞內(nèi)傳導(dǎo)信號結(jié)構(gòu)域，激活下游受體傳遞信號[4]。

DDR1是一種新型RTK，含有913個氨基酸的跨膜蛋白，在人類基因序列中位于6P21.3[5]。DDR1通過膠原Ⅰ—Ⅵ和Ⅷ 激活，然后通過選擇性剪切產(chǎn)生各種亞型，目前已鑒定出a—e 5種[6]。研究結(jié)果證實，其亞型中僅有DDR1a和DDR1b具有生物功能，DDR1b是胚胎發(fā)育過程中的主要形式，DDR1a主要表達于各種惡性腫瘤細(xì)胞[7]。DDR1在惡性腫瘤中被廣泛研究[8-14]，其在許多類型的惡性腫瘤包括卵巢、胃、食管及前列腺等中表達升高，介導(dǎo)腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移并與惡性腫瘤預(yù)后相關(guān)，可作為潛在的惡性腫瘤預(yù)后指標(biāo)[15-18]。

DDR1與大部分RTK不同，其在未與配體結(jié)合前是二聚體形式[19]，因此配體結(jié)合后誘導(dǎo)受體變成二聚體這種模式并不適用于DDR1。不同類型的膠原都可以同時作為DDR包括DDR1和DDR2的配體，但少部分膠原有特殊的受體選擇性，如基底膜膠原Ⅳ可以選擇性與DDR1結(jié)合而非DDR2[20]。包括DDR1在內(nèi)的DDR都對一個被命名為GVMGFO的六氨基酸模塊有高親和力，該模塊存在于膠原Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，能與DDR1的胞外盤狀結(jié)構(gòu)(extracellular discoidin domain，DS)結(jié)構(gòu)域的頂部結(jié)合[21]。但膠原與DDR1的結(jié)合以及DS結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)胞內(nèi)激酶激活的過程目前還不為人所知。

DDR1擁有一段較長的近膜區(qū)，其激活方式相對獨特。在最初的激活后仍需要數(shù)小時才會完全激活[22]。相比之下，經(jīng)典的RTK則在結(jié)合受體后的數(shù)分鐘甚至數(shù)秒內(nèi)就可完成整個磷酸化的激活過程。在配體與RTK結(jié)合后，會募集相關(guān)蛋白結(jié)合到胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的磷酸化位點以啟動信號通路，但對與DDR1互相作用激活不同信號通路的蛋白的了解還很有限，目前僅確認(rèn)少量幾個與DDR1相互作用的蛋白，如同時與DDR2作用的ShcA以及只與DDR1作用的Nck2蛋白，其他已知與激活后的DDR1相互作用的分子有磷酸酶SHP-1、SHP-2及部分轉(zhuǎn)錄激活蛋白[23-24]。DDR1在不同的細(xì)胞或組織類型中會通過不同的MAPK激酶來激活MAPK信號通路。在平滑肌細(xì)胞、乳腺上皮細(xì)胞和巨核細(xì)胞中，DDR1激活ERK1/2(細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶)[25-26]；而在腎小球系膜細(xì)胞中，ERK1/2則被DDR1抑制[27]；脂肪基質(zhì)細(xì)胞中DDR1激活JNK(c-Jun氨基末端激酶)[28]。在人類的各種正常細(xì)胞或惡性腫瘤細(xì)胞、小鼠胚胎干細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)DDR1的激活會進一步關(guān)聯(lián)磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)信號通路[29-30]。

除了MAPK和PI3K/Akt信號通路外，DDR1激活還可能涉及其他信號通路。在乳腺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞中，DDR1激活后可以促進惡性腫瘤細(xì)胞在基因毒應(yīng)激條件下的存活[30]，并能通過核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)蛋白信號通路導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞對化療藥的抗性提高[31]。在結(jié)腸癌細(xì)胞中，γ分泌酶裂解的Notch1胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核并調(diào)控促存活相關(guān)基因的表達，而DDR1可以介導(dǎo)Notch1信號通路來產(chǎn)生這種結(jié)構(gòu)域，從而促進惡性腫瘤細(xì)胞的存活[32]。在間皮瘤和肺癌中，胰島素樣生長因子/胰島素樣生長因子受體(IGF-I/IGF-IR)系統(tǒng)能通過上調(diào)GPER和DDR1的靶基因表達激活相關(guān)的信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，這條新的信號通路可以成為潛在的治療策略[33]。對于DDR1來說，除了細(xì)胞類型差異或造成不同的生物效應(yīng)外，在同樣的細(xì)胞中，不同的配體也會引起不一樣的細(xì)胞反應(yīng)。例如，在人胚腎細(xì)胞中，膠原Ⅰ不會引起MAPK信號通路的激活，而膠原Ⅳ會導(dǎo)致DDR1b依賴的MAPK信號通路激活[30]；胰腺癌細(xì)胞中，膠原Ⅰ會引發(fā)DDR1誘導(dǎo)的Pyk2磷酸化[34]，而膠原XV卻能抑制Pyk2的磷酸化[35]。

2 DDR1在非小細(xì)胞肺癌中的表達水平和變異

肺癌是死亡率高和預(yù)后差的惡性腫瘤之一，而肺癌患者中80%都是非小細(xì)胞肺癌患者，其5年生存率僅為15%。盡管近年來化療和放療手段都取得了很大的進步，但化療和放療的效果并不理想，通過基因檢測提供個性化治療方案可能會成為惡性腫瘤新的有效治療手段。因此，對DDR1在肺癌尤其是非小細(xì)胞肺癌中表達異常的研究，或許能成為治療非小細(xì)胞肺癌的新策略之一。

與正常組織相比，DDR1在非小細(xì)胞肺癌組織中表達升高；因為膠原Ⅰ能夠誘導(dǎo)DDR1的表達，而DDR1激活引起惡性腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[36]。Ford等[37]對169例非小細(xì)胞肺癌患者惡性腫瘤組織中DDR1和DDR2的表達進行分析，結(jié)果表明，DDR1表達上調(diào)與患者生存率呈負(fù)相關(guān)，但是DDR1不依賴患者年齡、性別，可以作為預(yù)測患者預(yù)后的很好的獨立指標(biāo)。除了在肺癌組織中表達升高，DDR1的磷酸化水平也異常上升。經(jīng)過定量磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)篩選，DDR1是在人非小細(xì)胞肺癌中最多的磷酸化蛋白。在多例非小細(xì)胞肺癌樣本中，發(fā)現(xiàn)肺癌中DDR1和DDR2均為高度磷酸化狀態(tài)，其中肺腺癌、鱗癌及支氣管肺泡癌中DDR1明顯表達增多且磷酸化水平高，非小細(xì)胞肺癌中DDR1除表達異常外還存在突變情況[38]。此外，還發(fā)現(xiàn)DDR1在非小細(xì)胞肺癌中的表觀遺傳學(xué)改變，在146例非小細(xì)胞肺癌患者的腫瘤組織分析結(jié)果中，DDR1的DNA甲基化水平明顯降低[39]。

3 DDR1與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后

研究結(jié)果表明，DDR1在肺癌尤其是非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中有重要作用，且DDR1的表達和磷酸化狀態(tài)與惡性腫瘤患者預(yù)后高度相關(guān)。通過對一系列肺癌細(xì)胞系中DDR1的磷酸化狀態(tài)檢測和對非小細(xì)胞肺癌樣本進行免疫組化分析，發(fā)現(xiàn)DDR1在大量肺癌標(biāo)本中均有表達，且DDR1高表達與惡性腫瘤患者低生存率高度相關(guān)。DDR1敲除后對于正常細(xì)胞的生長并沒有影響，但可抑制腫瘤細(xì)胞的生長、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，還可減弱腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力。在腫瘤骨轉(zhuǎn)移模型中發(fā)現(xiàn)，DDR1敲除可以減輕腫瘤骨浸潤，減少腫瘤負(fù)荷及溶骨損傷[40]。在A549和H358肺腺癌細(xì)胞系中，用轉(zhuǎn)染DDR1a和DDR1b 2種亞型cDNA方式高表達DDR1后，導(dǎo)致細(xì)胞遷移、侵襲能力以及與膠原的相互作用顯著提高。在H358細(xì)胞中DDR1高表達后還可以激活MMP9，進而提高腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。Yang等[41]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，DDR1與惡性腫瘤侵襲相關(guān)；在171例非小細(xì)胞肺癌包括86例鱗癌、69例腺癌和16例細(xì)支氣管肺泡癌樣本的免疫組化分析中，侵襲性非小細(xì)胞肺癌中DDR1陽性率高達61%，與腫瘤細(xì)胞淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移高度一致。表明DDR1可能是一個非小細(xì)胞肺癌潛在的治療靶點。

盡管較多研究結(jié)果都發(fā)現(xiàn)DDR1在非小細(xì)胞肺癌組織和細(xì)胞中表達上調(diào)，但是DDR1在腫瘤發(fā)展中的具體機制還未徹底闡明。膠原Ⅰ直接誘導(dǎo)DDR1的表達，激活后的DDR1促進非小細(xì)胞肺癌的遷移和侵襲。在細(xì)胞水平，敲除DDR1之后可以顯著減弱腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲力。而膠原Ⅰ引起的DDR1表達上調(diào)激活了MMP2、N-鈣粘蛋白和波形蛋白的表達；但減少E-鈣粘蛋白表達，抑制DDR1表達后，得到相反結(jié)果[36]。上述結(jié)果均表明，膠原Ⅰ引起的DDR1表達會通過提高腫瘤細(xì)胞侵襲力導(dǎo)致非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展與惡化，其機制可能是通過促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)。膠原Ⅳ-α5鏈只在肺組織等少部分組織中表達，在KrasG12D基因突變造成的肺癌小鼠模型中，DDR1受到膠原Ⅳ-α5鏈的調(diào)控，被膠原Ⅳ-α5鏈激活并啟動下游ERK信號通路，促進肺癌的發(fā)展[42-46]。

4 DDR1抑制劑研究進展

一些酪氨酸激酶抑制劑可以抑制DDR1。目前已經(jīng)出現(xiàn)的DDR1抑制劑有伊馬替尼(typeⅡ)、尼羅替尼(typeⅡ)和達沙替尼(typeⅠ)，其最開始是作為BCR-ABL酪氨酸激酶抑制劑，后來發(fā)現(xiàn)其對于DDR1有抑制作用[47-48]，其在有DDR1表達的細(xì)胞中能夠抑制DDR1激酶活性并阻止膠原誘導(dǎo)的DDR1磷酸化[49]。伊馬替尼是非選擇性DDR1抑制劑，同時抑制DDR1和DDR2的活性，被用于治療血液疾病如慢性、急性髓性白血病和胃腸道間質(zhì)瘤，盡管該藥在糖尿病和狼瘡性腎病模型上也有較好作用，但由于其非選擇性抑制RTK活性而導(dǎo)致的上皮細(xì)胞毒性會產(chǎn)生一系列不良反應(yīng)，使其應(yīng)用受到很大限制。尼羅替尼是第2代RTK抑制劑，在慢性腎病模型中效果很好，但是對臨床患者的耐受性仍需更多研究。達沙替尼能夠以很小的濃度抑制DDR1的活性，但該藥是非選擇性RTK抑制劑，可能會導(dǎo)致脫靶效應(yīng)，并且限制DDR1介導(dǎo)的特異性信號通路的進一步研究。

近年來，逐漸發(fā)現(xiàn)了新型DDR1選擇性抑制劑。經(jīng)過研究篩選確定，一些吡唑并嘧啶衍生物能夠選擇性抑制DDR1的活性，尤其是相對于測試的其他455個激酶，其中的2個吡唑并嘧啶衍生物對于DDR1有高親和性，能夠有效抑制高表達DDR1的惡性腫瘤細(xì)胞的生長，但其屬于哪一類PTK抑制劑尚未明確[50]。在旨在發(fā)現(xiàn)有選擇性的第2類(typeⅡ)DDR1抑制劑的研究中，確定DDR1-IN-1是一個強力的DDR1抑制劑[51]，微摩級的DDR1-IN-1可有效抑制細(xì)胞中DDR1的磷酸化，但研究結(jié)果表明，DDR1-IN-1并不能顯著抑制DDR1高表達的惡性腫瘤細(xì)胞的增殖，這說明DDR1-IN-1可能單獨阻斷DDR1的活性但并不足以抑制或停止惡性腫瘤細(xì)胞的增殖。盡管如此，DDR1抑制劑仍是促進DDR1介導(dǎo)的生理和病理功能研究及DDR1介導(dǎo)的相關(guān)疾病治療的有效新工具。

一些單克隆抗體可以抑制DDR1。所有的RTK在結(jié)構(gòu)上都擁有一定的相似性，為獲得高選擇性和親和性的DDR1抑制藥物帶來很大難度。根據(jù)RTK胞外結(jié)構(gòu)域開發(fā)的單克隆抗體藥物已經(jīng)在臨床成功應(yīng)用(如赫賽汀和曲妥單抗)，以DDR1為靶點的抗體藥物也已經(jīng)有相關(guān)研究[44]。DDR1蛋白在肺鱗癌組織陽性表達率高于癌旁組織，與肺腺癌組織相比無明顯差異；DDR1的表達與分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期相關(guān)；多因素分析結(jié)果顯示，DDR1陽性、TNM分期是非小細(xì)胞肺癌預(yù)后的獨立危險因素?？梢奃DR1的陽性表達與腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移相關(guān)，可能成為非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后的不良指標(biāo)[52]。

近年來，根據(jù)DDR1獨特的盤狀結(jié)構(gòu)開發(fā)出了一些抑制劑。如DDR1的抑制劑 3-(2-(吡唑并[1，5-a]嘧啶-6-基)乙炔基)苯甲酰胺7RH在臨床上可用于鼻咽癌的治療，該藥可有效地抑制體外鼻咽癌細(xì)胞的增殖，且該藥與IGF-IR抑制劑合用能發(fā)揮協(xié)同作用，通過抑制PI3K/AKT通路，更高效地抑制鼻咽癌細(xì)胞的增殖[52]。

除以上抑制劑之外，包括阻止DDR1的表達、靶向給予小干擾RNA(如開發(fā)核酸類抑制劑)等都是可能有效的抑制DDR1的方法。相信隨著研究的深入和對DDR1功能、結(jié)構(gòu)理解的加強，能夠為開發(fā)基于DDR1治療非小細(xì)胞肺癌的有效藥物提供更多驅(qū)動力，且在其他DDR1相關(guān)疾病的治療中也取得重要進展。

5 總結(jié)與展望

自從膠原被發(fā)現(xiàn)是DDR的配體，學(xué)者們對于DDR與配體結(jié)合的方式及受體結(jié)構(gòu)進行了大量研究。越來越多的研究結(jié)果表明，DDR1不僅在肺癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中有著重要作用，在乳腺癌、胰腺癌和肝癌等疾病中也發(fā)揮著重要作用。通過與膠原的結(jié)合，DDR1能夠影響惡性腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，并影響惡性腫瘤患者的預(yù)后，這使得DDR1成為新的治療非小細(xì)胞肺癌的有效靶點。盡管已對DDR1的生理和病理情況中的作用進行了很多研究，DDR1激活和發(fā)揮作用的詳細(xì)機制仍未闡明。膠原與DDR1結(jié)合后是如何傳遞至細(xì)胞內(nèi)引起信號通路的激活，DDR1激活的信號通路如何關(guān)閉，都是研究DDR1過程中需要解決的問題。目前對于DDR1激活的信號通路的了解非常有限，關(guān)于DDR1的基本功能也有待進一步探討，仍需更進一步的研究。