Hippo途徑治療前列腺癌研究進(jìn)展

李夢(mèng)軒綜述，玄延花，金 昱審校

0 引 言

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是全世界第二大最常見的癌癥，也是男性癌癥死亡的第六大原因，2018年估計(jì)有127萬例新癌癥病例和35萬例死亡[1]。預(yù)計(jì)到2040年，由于人口的增長(zhǎng)和老齡化，全世界前列腺癌的發(fā)病數(shù)將增加到230萬例，且將有74萬人死于前列腺癌[1]。PCa在我國(guó)的發(fā)病率逐年上升[2]。最初，前列腺開始上皮內(nèi)瘤變，進(jìn)而發(fā)展為晚期局限性PCa，隨后轉(zhuǎn)移[3]。前列腺是由腔細(xì)胞、基底細(xì)胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞組成，嵌入纖維肌肉間質(zhì)[3]。最常見的前列腺癌是腺泡腺癌，雄激素受體(androgen receptor, AR)陽(yáng)性，起源于前列腺的管腔細(xì)胞系。PCa的一個(gè)較小的子集是從神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞系發(fā)展而來的[4]。神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤被歸類為小細(xì)胞癌，更易復(fù)發(fā)[3]。前列腺癌的早期階段是通過監(jiān)測(cè)、放射治療和手術(shù)來控制的[5]。手術(shù)和放療現(xiàn)在通常與雄激素剝奪療法(androgen deprivation therapy, ADT)聯(lián)合應(yīng)用[6]。然而，局部晚期或轉(zhuǎn)移性前列腺癌的一線治療方法是雄激素剝奪療法[7]。盡管ADT最初有效，但患者會(huì)在1～3年內(nèi)發(fā)展為去勢(shì)抵抗型前列腺癌(castration resistant prostate cancer, CRPC)[8]。CRPC被定義為：盡管去勢(shì)血清睪酮水平(<50 ng/dL)但仍發(fā)生進(jìn)展的PCa[8]。CRPC的臨床治療具有很大的難度，部分原因是患者之間的分子變異[9]。CRPC患者AR激活的幾種機(jī)制，包括AR突變和擴(kuò)增，導(dǎo)致AR超敏或?yàn)E交，進(jìn)而活化，以應(yīng)對(duì)低雄激素水平[10]。表達(dá)一些AR剪接變異體的PCa行ADT也無效。這些替代的AR變體由于AR配體的結(jié)合結(jié)構(gòu)域C末端部分缺失，從而具有組成性活性[9]。此外，與健康男性相比，CRPC患者的雄激素水平相對(duì)較高，這是由于腫瘤內(nèi)類固醇以及腎上腺類固醇生成而造成的改變[11]。值得注意的是，非配體依賴性AR的激活在CRPC中也起著重要作用[12]。盡管目前努力優(yōu)化當(dāng)前的ADT策略，但CRPC仍然是一個(gè)全球性的疾病負(fù)擔(dān)。晚期PCa的特點(diǎn)是預(yù)后差，死亡率高。因此，迫切需要揭示PCa發(fā)生、發(fā)展和ADT抵抗的復(fù)雜機(jī)制，以確定新的藥物靶點(diǎn)。

20年前，Hippo通路首次在果蠅的組織生長(zhǎng)篩選中被發(fā)現(xiàn)，并在最近幾年成為果蠅和哺乳動(dòng)物廣泛研究的對(duì)象。Hippo信號(hào)通路是腫瘤干細(xì)胞主要參與者[13]。通過對(duì)果蠅中的腫瘤抑制因子的研究，確定了Hippo信號(hào)級(jí)聯(lián)是跨物種的，包括人類在內(nèi)的所有物種[14]。它是細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、再生、細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和器官發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子[15]。Hippo通路由多種因素調(diào)節(jié)，如細(xì)胞密度/極性、機(jī)械傳導(dǎo)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及G蛋白耦聯(lián)受體[16-17]。重要的是，表觀激酶級(jí)聯(lián)獨(dú)立調(diào)節(jié)也發(fā)生在了對(duì)Hippo通路中的Yes相關(guān)蛋白(yes-associated protein, YAP)或帶有PDZ結(jié)合序列的轉(zhuǎn)錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif, TAZ)上[18]。Hippo途徑下游效應(yīng)因子YAP/TAZ的上調(diào)，在多種實(shí)體瘤中起著核心作用[13,15-16]。因此，YAP/TAZ活性升高在前列腺癌中的意義越來越重要。本文就Hippo通路在前列腺癌干細(xì)胞調(diào)控中的作用，以及經(jīng)Hippo-YAP/TAZ通路治療前列腺癌的前景進(jìn)行綜述。

1 哺乳動(dòng)物中Hippo途徑的核心成分

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，哺乳動(dòng)物Hippo途徑的核心是一個(gè)激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，其中哺乳動(dòng)物的類STE20激酶1/2(mammalian ste20like kinases 1/2, MST1/2)磷酸化并激活腫瘤抑制因子1/2(large tumor suppressor 1/2, LATS1/2)。這種激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)限制兩個(gè)轉(zhuǎn)錄輔助活化因子YAP和TAZ的活性。當(dāng)YAP和TAZ激活時(shí)，它們會(huì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，結(jié)合TEAD轉(zhuǎn)錄因子家族，并誘導(dǎo)與細(xì)胞增殖、存活和遷移有關(guān)的廣泛基因的表達(dá)。機(jī)制上，Hippo激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)可由特定激酶啟動(dòng)，然后磷酸化MST1/2的激活環(huán)。也有證據(jù)表明，活化環(huán)磷酸化可通過MST1/2自磷酸化實(shí)現(xiàn)[19]。并且MST1/2進(jìn)行二聚作用時(shí)，活化環(huán)磷酸化增強(qiáng)[20]。因此，MST1/2的激活可能是通過二聚作用啟動(dòng)的，不需要上游激酶。蛋白SAV1和MOB1A/B是兩種支架蛋白，這兩種支架蛋白協(xié)助MST1/2在其疏水基序處招募和磷酸化LATS1/2[21]。另一個(gè)關(guān)鍵因素是II型神經(jīng)纖維瘤直接與LATS1/2相互作用，并通過MST1/2-SAV1復(fù)合物促進(jìn)LATS1/2磷酸化[21]。LATS1/2隨后經(jīng)歷自磷酸化并被激活[22]。然后磷酸化并滅活YAP和TAZ[23]。同MST1/2類似，兩組MAP激酶(MAP kinase kinase kinase kinases, MAP4Ks)，MAP4K1/2/3/5和MAP4K4/6/7也可以在其疏水基序處直接磷酸化LATS1/2，并且導(dǎo)致LATS1/2激活[23]。在HEK293A細(xì)胞中，MAP4K4/6/7的三重敲除比MST1/2的二重敲除在血清剝奪條件下更顯著地降低YAP/TAZ的磷酸化，這表明在一定條件下，MAP4Ks可能比MST在Hippo通路調(diào)節(jié)中發(fā)揮更顯著的作用[24]。此外，YAP蛋白也可以通過自噬降解[25]。

YAP和TAZ是轉(zhuǎn)錄輔助活化因子，沒有DNA結(jié)合區(qū)。相反，當(dāng)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中時(shí)，它們通過與TEAD1-4的相互作用來調(diào)節(jié)基因表達(dá)，TEAD1-4是序列特異性轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中Hippo途徑的主要轉(zhuǎn)錄輸出[26]。TEAD1-4還可以與細(xì)胞核中的VGLL4結(jié)合，從而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用。YAP/TAZ與TEAD1-4之間的相互作用使VGLL4與TEAD1-4分離，從而激活TEAD介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)組織生長(zhǎng)并抑制凋亡[27]。缺失MST1/2、SAV1、MOB1A/B、NF2、LATS1/2或YAP過度表達(dá)的小鼠模型均表現(xiàn)出TEAD基因表達(dá)上調(diào)、祖細(xì)胞擴(kuò)增和組織過度生長(zhǎng)。

2 Hippo/YAP在前列腺癌中的調(diào)節(jié)機(jī)制

在大多數(shù)實(shí)體瘤中觀察到Y(jié)AP活性升高，而過度活躍的YAP可誘導(dǎo)包括肝、肺、乳腺、肉瘤和胰腺在內(nèi)的幾種癌的形成[13,28-29]。YAP也被認(rèn)為是PCa進(jìn)展的臨床標(biāo)志物和CRPC的調(diào)節(jié)因子[30]。YAP水平與患者的Gleason評(píng)分、前列腺特異性抗原水平和癌細(xì)胞向外擴(kuò)張有關(guān)[31]。此外，YAP在正常前列腺上皮細(xì)胞中的外源性過表達(dá)導(dǎo)致集落形成能力增加[32]。

3 Hippo途徑促進(jìn)前列腺癌的去勢(shì)抵抗和轉(zhuǎn)移

3.1 雄激素受體與去勢(shì)抵抗型前列腺的調(diào)節(jié)進(jìn)展雄激素受體是一種轉(zhuǎn)錄因子，屬于類固醇受體激素家族[33]。AR信號(hào)對(duì)前列腺發(fā)育和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定起至關(guān)重要的作用。在沒有雄激素的情況下，不活躍的AR滯留在與熱休克蛋白結(jié)合的細(xì)胞質(zhì)中[33]。當(dāng)與雙氫睪酮結(jié)合時(shí)，AR解離并移位到細(xì)胞核，以此誘導(dǎo)基因的表達(dá)[33]。AR介導(dǎo)的基因表達(dá)是通過多個(gè)AR共激活因子和AR介導(dǎo)的基因啟動(dòng)子上雄激素反應(yīng)元件的識(shí)別來實(shí)現(xiàn)的。在健康組織中，由介于基質(zhì)細(xì)胞和上皮細(xì)胞之間的雄激素信號(hào)來調(diào)節(jié)前列腺功能[34]。AR信號(hào)的中斷是PCa啟動(dòng)、進(jìn)展和去勢(shì)抵抗發(fā)展的關(guān)鍵因素[35]。然而，到目前為止，CRPC發(fā)展的確切分子機(jī)制還沒有得到充分的研究探索。

3.2TAZ在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用TAZ過表達(dá)誘導(dǎo)非癌前列腺上皮細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化[36]。在PCa細(xì)胞中敲除TAZ可降低二維培養(yǎng)中的遷移率，并可降低體內(nèi)注射時(shí)的轉(zhuǎn)移率。TAZ的內(nèi)源性表達(dá)受E26特異性轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)錄因子成員ETV1/4/5調(diào)節(jié)[36]。ETV1/4/5誘導(dǎo)TAZ基因表達(dá)，通過TAZ-TEAD表達(dá)SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合蛋白1(SH3 domain-binding protein 1, SH3BP1)。SH3BP1調(diào)節(jié)Ras相關(guān)的C3肉毒素底物信號(hào)以調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)[37]。到目前為止，PCa腫瘤標(biāo)本中，TAZ在PCa的分期表達(dá)水平尚待研究。

4 Hippo途徑在前列腺癌干細(xì)胞中的作用

雄激素剝奪治療后，CRPC的進(jìn)一步發(fā)展通常是不可避免的[38]。CRPC可能起源于前列腺癌干細(xì)胞(prostate cancer stem cells, PCSCs)，PCSCs是腫瘤內(nèi)的一種細(xì)胞亞群，調(diào)節(jié)腫瘤的起始和復(fù)發(fā)。根據(jù)其α2β1hiCD133+CD44+表型，成功地從患者組織樣本中分離出了PCSCs[39]。與CD44-和CD133-細(xì)胞相比，PCSCs具有較高的增殖率和集落形成能力，并且在裸鼠中注射時(shí)具有形成前列腺樣結(jié)構(gòu)的能力[39]。 Hippo途徑調(diào)節(jié)多種腫瘤中的癌癥干細(xì)胞。有趣的是，對(duì)化療藥物多西紫杉醇耐藥的PC3和DU145細(xì)胞具有CD44+表型。在這種情況下，CD44通過誘導(dǎo)YAP和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的表達(dá)來增加細(xì)胞遷移率[40]。

干性調(diào)節(jié)因子miR-302-367誘導(dǎo)LATS2去磷酸化，導(dǎo)致YAP核移位[41]。此外，miR-302-367在LNCaP細(xì)胞中的過度表達(dá)，當(dāng)注射到去勢(shì)小鼠體內(nèi)時(shí)，可以誘導(dǎo)它們?cè)诋惙N移植瘤中形成球體的能力[41]。環(huán)磷酸鳥苷(cyclin guanosine monophosphate, cGMP)特異性5型磷酸二酯酶(cyclic GMP-specific phosphodiesterase type 5, PDE5)也通過Hippo途徑誘導(dǎo)干性[42]。通過PDE5抑制或內(nèi)源性一氧化氮抑制導(dǎo)致cGMP依賴蛋白G(cGMP-dependent protein G, PKG)的激活；這使MST1/LATS1磷酸化，導(dǎo)致TAZ胞質(zhì)滯留和降解[42]。AR進(jìn)一步抑制了YAP在LNCaP中的轉(zhuǎn)錄活性，以及在22Rv1細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄活性。從機(jī)制上講，AR與組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶2和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3在YAP啟動(dòng)子上形成復(fù)合物，導(dǎo)致其甲基化和沉默[43]。從這個(gè)意義上講，在雄激素剝奪治療期間，AR抑制會(huì)導(dǎo)致YAP轉(zhuǎn)錄激活。YAP的表達(dá)導(dǎo)致干性刺激基因以TEAD依賴的方式轉(zhuǎn)錄，從而在體外誘導(dǎo)球體形成。此外，在體內(nèi)抑制YAP活性可防止去勢(shì)小鼠PCa復(fù)發(fā)。

5 Hippo途徑治療前列腺癌的標(biāo)靶

5.1 YAP/TAZ的靶向目標(biāo)TEADHippo路徑是PCa的幾個(gè)標(biāo)志的關(guān)鍵調(diào)控因子。因此，臨床上Hippo-YAP/TAZ具有靶向治療潛力。由于YAP/TAZ是與TEAD轉(zhuǎn)錄因子家族結(jié)合而起作用的轉(zhuǎn)錄輔助激活因子，因此Hippo途徑是這種相互作用的直接目標(biāo)[44]。維替泊芬是YAP/TAZ-TEAD相互作用的小分子抑制劑[45]。維替泊芬抑制CRPC腫瘤生長(zhǎng)和PCSCs增殖，最后也能防止復(fù)發(fā)。但是因維替泊芬的低靶向能力而使其具有毒性，降低了在癌癥治療中的應(yīng)用前景。VGLL4是通過競(jìng)爭(zhēng)性地與TEAD結(jié)合，從而阻止YAP介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄[46]。VGLL4模擬肽可阻斷YAP與TEAD4結(jié)合。因此可以設(shè)計(jì)一種YAP樣肽，目的是阻止YAP-TEAD結(jié)合，但迄今為止，沒有一種藥物被批準(zhǔn)用于癌癥治療。

5.2Hippo激酶激活劑迅速加速型纖維肉瘤(rapidly accelerated fibrosarcoma family, RAF)家族的絲氨酸/蘇氨酸激酶作用于MST激酶的上游；RAF-1通過隔離和阻止MST2磷酸化來抑制細(xì)胞凋亡[47]。因此，抑制RAF-1可激活MST2。ISIS 1532寡核苷酸被設(shè)計(jì)用于靶向信使RNA的30個(gè)未翻譯區(qū)域[48]。在臨床前試驗(yàn)中，ISIS 1532在小鼠體內(nèi)模型中抑制肺癌[48]。然而，在晚期前列腺癌患者中進(jìn)行II期臨床試驗(yàn)沒有顯示出明顯的反應(yīng)，因此該藥物已退出進(jìn)一步的試驗(yàn)[49]。事實(shí)證明，以Hippo通路激酶為靶點(diǎn)具有很高的難度，因?yàn)樗艿礁鞣N外部信號(hào)的調(diào)節(jié)，并與多個(gè)信號(hào)通路相互作用[50]。本質(zhì)上，需要YAP/TAZ抑制酶的激活劑，而設(shè)計(jì)激酶激活劑通常比抑制劑難度更高。

6 展 望

迄今為止，在PCa中還沒有發(fā)現(xiàn)Hippo途徑的細(xì)胞突變。此外， YAP已經(jīng)被確認(rèn)是在PCa的子集中進(jìn)行擴(kuò)增，所以在PCa發(fā)展的過程中，YAP/TAZ貢獻(xiàn)巨大。YAP和TAZ在PCa的發(fā)生、發(fā)展和進(jìn)展的多個(gè)階段以及AR信號(hào)的調(diào)控中起著關(guān)鍵作用。然而，YAP/TAZ如何高表達(dá)，YAP/TAZ如何與基質(zhì)相互作用，以及它們?cè)赑Ca發(fā)生中的確切作用目前還遠(yuǎn)未完全闡明。因此，進(jìn)一步從根本上了解YAP/TAZ的高表達(dá)在PCa發(fā)生和發(fā)展中的機(jī)制，對(duì)于未來PCa患者的臨床治療至關(guān)重要。