尿激酶型纖溶酶原激活物系統(tǒng)作為乳腺癌預(yù)后生物標(biāo)志物的展望*

胡 雷 孫 碩 毛 露 Dirk Hermann 陳艾東，

1 貴州省貴陽市婦幼保健院 550003； 2 南京醫(yī)科大學(xué)； 3 東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院,東南大學(xué);4 西德腫瘤研究中心，杜伊斯堡—埃森大學(xué)

乳腺癌中有活性的uPA系統(tǒng)是通過激活普遍存在的蛋白酶纖溶酶來控制細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解的系統(tǒng)[1]。uPA系統(tǒng)(uPAS)的關(guān)鍵組成部分是uPA，纖溶酶原激活物抑制劑-1和-2(PAI-1，PAI-2)和uPA相關(guān)受體(uPAR)，所有這些都在ECM的重塑過程中發(fā)揮了重要作用。uPA及其抑制劑PAI-1目前是乳腺癌中最有效的預(yù)后生物標(biāo)志物。與其促進(jìn)癌癥進(jìn)展的能力一致，一些回顧性和前瞻性研究表明，高濃度的uPA和PAI-1蛋白是新診斷的浸潤性乳腺癌患者不良預(yù)后的獨(dú)立和有效預(yù)測因子[2]。uPAR是uPAS的一個(gè)組成部分，參與乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。uPAR高表達(dá)是乳腺癌細(xì)胞的重要特征，未來的努力應(yīng)集中于開發(fā)靶向結(jié)合uPAR的抗癌療法，這種靶向治療對正常細(xì)胞幾乎沒有影響或完全沒有影響。目前已發(fā)現(xiàn)很多藥物可以作為配體和uPAR結(jié)合，例如單克隆抗uPAR抗體ATN-658。本文將系統(tǒng)闡述uPAS作為乳腺癌生物標(biāo)記物的可行性和針對uPAR的靶向治療。

1 uPAS參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

uPA與uPAR的結(jié)合以及隨后該復(fù)合物與其他蛋白質(zhì)的相互作用來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞信號傳導(dǎo)的。由三個(gè)同源結(jié)構(gòu)域(DⅠ、DⅡ和DⅢ)組成的uPAR位于質(zhì)膜上并充當(dāng)信號傳導(dǎo)受體，但由于缺乏跨膜和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，它不能直接介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)而不與細(xì)胞內(nèi)相互作用[3]。其相互作用的配體不僅限于uPA，還包括膜蛋白，如某些整合素(即β1、β2和β3)、G蛋白偶聯(lián)的趨化因子受體、小窩蛋白、胰島素樣生長因子受體(IGFR)、表皮生長因子受體(EGFR)、血小板衍生生長因子受體和其他受體酪氨酸激酶，以及ECM組分如玻連蛋白(Vn)、纖連蛋白和膠原蛋白[4]。整合素是αβ-異二聚體跨膜受體，其將ECM組分連接至細(xì)胞骨架蛋白。它們負(fù)責(zé)細(xì)胞-ECM黏附，并且已被證明是uPAR的重要信號共同受體[5]。uPAR通過位于其兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點(diǎn)與整聯(lián)蛋白相互作用：DⅡ和DⅢ。 uPAR調(diào)節(jié)整合素活性的能力對細(xì)胞增殖、黏附、遷移和存活過程至關(guān)重要[6]。研究表明，uPAR對α5β1(纖連蛋白受體)、α3β1(層粘連蛋白受體)和αvβ5和αvβ3(Vn受體)整合素具有很強(qiáng)的親和力，當(dāng)它與uPA結(jié)合時(shí)，由于其活性構(gòu)象的穩(wěn)定作用。uPAR與α5β1整合素的結(jié)合通過募集EGFR和激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERKs)誘導(dǎo)細(xì)胞生長。此外，整合素引導(dǎo)uPAR信號傳導(dǎo)：與β1整聯(lián)蛋白的相互作用通過激活黏著斑激酶(FAK)和ERK觸發(fā)增殖，而uPAR-β3復(fù)合物激活Rac Rho GTP酶并誘導(dǎo)細(xì)胞遷移。 Vn是一種黏附性ECM蛋白，是uPAR的另一種重要配體。在其多聚體構(gòu)象中，它能夠與ECM和整聯(lián)蛋白受體的其他蛋白質(zhì)相互作用。它具有與uPA不同的uPAR結(jié)合位點(diǎn)，使uPAR能夠同時(shí)與uPA和Vn相互作用[7]。

2 uPA/PAI-1作為乳腺癌預(yù)后的生物標(biāo)志物

Duffy等人在1988年[8]首次提出uPA/PAI-1作為乳腺癌預(yù)后生物標(biāo)記物的重要性，乳腺癌中的uPA活性與腫瘤大小和有轉(zhuǎn)移的腋窩淋巴結(jié)的數(shù)量相關(guān)。之后，另外的研究報(bào)道，除了uPA，PAI-1也具有預(yù)后相關(guān)性，特別是在乳腺癌患者中[9]。兩種因子uPA/PAI-1(低uPA和高uPA和/或PAI-1)的測定已被證明優(yōu)于評估單一因子或使用常規(guī)預(yù)后標(biāo)志物進(jìn)行患者風(fēng)險(xiǎn)組分層[10]。各種回顧性和前瞻性研究，包括多中心臨床試驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了預(yù)后和預(yù)測價(jià)值。有趣的是，與任何其他癌癥生物標(biāo)志物不同，uPA/PAI-1在乳腺癌中的預(yù)后相關(guān)性沒有矛盾。此外，從uPA/PAI-1狀態(tài)獲得的預(yù)測信息可以支持個(gè)體化治療選擇，并且被推薦并常規(guī)用于治療決策，特別是在淋巴結(jié)陰性乳腺癌中[11]。

在對淋巴結(jié)陰性(LNN)乳腺癌患者進(jìn)行長期隨訪后，表明uPA/PAI-1水平與腫瘤侵襲性顯著相關(guān)，與HER2狀態(tài)無關(guān)。Witzel等評估了uPA和PAI-1 mRNA水平在乳腺癌分子亞型中的預(yù)后價(jià)值[12]。uPA/PAI-1 mRNA在不同亞型中的預(yù)后作用存在差異。有意義的預(yù)后價(jià)值主要在HER2陽性癌癥患者中檢測到，其中(單因素和多因素)分析顯示uPA/PAI-1升高與DFS較短之間具有強(qiáng)烈的預(yù)后相關(guān)性。同樣，最近的一項(xiàng)研究表明，PAI-1表達(dá)測定可以改善絕經(jīng)后LNN乳腺癌患者腫瘤大小的預(yù)后價(jià)值，從而在早期隨訪期間區(qū)分疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低和高的患者。此外，一項(xiàng)針對606名原發(fā)性乳腺癌患者的調(diào)查顯示，uPA和PAI-1高表達(dá)的患者腫瘤較大，惡性程度較高，能夠?qū)Ч苋肭?，但不依賴激素[13]。作者還觀察到uPA與年齡或絕經(jīng)狀態(tài)之間沒有實(shí)質(zhì)性相關(guān)性。在另一項(xiàng)研究中，根據(jù)單因素和多因素DFS分析，同一組顯示uPA/PAI-1表達(dá)代表獨(dú)立的預(yù)后價(jià)值。

在大多數(shù)臨床研究中，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)是測定腫瘤組織中uPA/PAI-1抗原含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。由于該方法需要相當(dāng)(300mg)的新鮮或新鮮冷凍組織，其他方法評估uPA/PAI-1已經(jīng)探索了1個(gè)地位[14]。通過定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)分析了uPA和PAI-1 mRNA的表達(dá)，作為ELISA的替代方法[15]。研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌樣本中mRNA和抗原表達(dá)之間沒有顯著的相關(guān)性，qRT-PCR可作為ELISA測定的直接蛋白質(zhì)檢測的替代物。關(guān)于ELISA樣品數(shù)量要求，已經(jīng)顯示，即使是從術(shù)前穿刺活檢組織獲得的小腫瘤樣本(10～30mg)，也可以提供關(guān)于患者分層的uPA/PAI-1狀態(tài)的足夠重要信息。為了繞過ELISA的一些缺點(diǎn)，許多研究還試圖從福爾馬林固定和石蠟包埋材料中量化uPA和PAI-1，這是常用的組織儲存形式。 研究者成功地從這些樣品中提取了uPA和PAI-1蛋白，并證實(shí)它們的表達(dá)與用ELISA獲得的表達(dá)相當(dāng)。

3 uPAR作為乳腺癌預(yù)后的獨(dú)立標(biāo)志物和靶向治療新靶點(diǎn)

研究表明乳腺癌患者的uPAR水平顯著升高，與其他預(yù)后因素如疾病分期和原發(fā)性大小呈正相關(guān)[16]。有趣的是，切割的uPAR認(rèn)為是比完整uPAR表達(dá)升高更具特異性的癌癥生物標(biāo)志物。切割的uPAR形式顯示出與腫瘤體積的顯著相關(guān)性，并且不受uPA消耗的影響，表明存在另外的uPAR切割蛋白酶[17]。最近的一項(xiàng)研究表明uPAR從細(xì)胞表面脫落的機(jī)制，并鑒定了特異性磷脂酶，甘油磷酸二酯酶-3(GDE3)，它能夠切割和滅活uPAR。上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是一個(gè)重要的發(fā)展過程，但也參與癌癥轉(zhuǎn)移。uPAR細(xì)胞信號傳導(dǎo)激活在癌細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)的EMT。在過表達(dá)uPAR的癌細(xì)胞中也觀察到EMT的誘導(dǎo)。uPAR是否可以靶向過表達(dá)uPAR的乳腺癌細(xì)胞中的EMT。他們的研究結(jié)果證明了EMT的逆轉(zhuǎn)，這是由內(nèi)源性uPA的下調(diào)或通過uPAR激活的細(xì)胞信號傳導(dǎo)抑制引起的。同一研究小組提出，乳腺癌細(xì)胞中癌癥干細(xì)胞(CSC)樣特性的出現(xiàn)與uPAR信號傳導(dǎo)有關(guān)。當(dāng)uPAR在乳腺癌細(xì)胞中過度表達(dá)時(shí)，乳腺球的發(fā)育進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。此外，uPAR及其可溶形式均已被證明是區(qū)分預(yù)后不良和預(yù)測癌癥患者治療反應(yīng)的有效預(yù)后標(biāo)志物。因此，uPAS組分的測定可能有助于患者的治療前篩查及其隨后在低風(fēng)險(xiǎn)組或高風(fēng)險(xiǎn)組中的分層。這些知識可以幫助促進(jìn)腫瘤治療的個(gè)性化，特別是在選擇適當(dāng)?shù)闹委煼椒ā?/p>

uPAR不僅可以濃縮uPA在細(xì)胞表面的蛋白水解活性，還可以作為與uPA蛋白水解無關(guān)的信號通路中的受體。升高的uPAR表達(dá)還與侵襲性癌癥表型相關(guān)，并且在乳腺癌中參與癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，未來的努力應(yīng)集中于開發(fā)靶向和/或抑制uPAR及其相互作用配偶體的癌癥療法。高uPAR表達(dá)是癌細(xì)胞的特征，這種治療性靶向?qū)φ＜?xì)胞幾乎沒有影響或沒有影響。除了uPA之外，還發(fā)現(xiàn)了許多其他uPAR結(jié)合配體，提示在未來的研究中使用替代的uPAR靶向療法。鑒于大多數(shù)細(xì)胞uPAR與uPA結(jié)合，未來研究的相關(guān)主題是開發(fā)能夠靶向結(jié)合的uPAR的治療藥物，例如單克隆抗uPAR抗體ATN-658。

大量研究表明uPAS在乳腺癌中作為預(yù)后和預(yù)測因子起到重要作用。 uPA、PAI-1和uPAR的過度表達(dá)不僅增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力和轉(zhuǎn)移，而且對應(yīng)于更高的疾病風(fēng)險(xiǎn)，并且與預(yù)后不良高度相關(guān)。uPAS表達(dá)與常見的臨床病理學(xué)特征相關(guān)，例如pT分期、Gleason分級、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、淋巴血管侵犯和腫瘤大小。乳腺癌細(xì)胞高表達(dá)uPAR，促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲，抑制細(xì)胞凋亡并刺激腫瘤細(xì)胞增殖。針對uPAR的靶向抗癌可以有效殺死癌細(xì)胞，對正常細(xì)胞影響很小，成為很有開發(fā)潛力的藥物新靶點(diǎn)。