顆粒蛋白前體在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用研究進展

樊 盼，陸建榮，姚俊濤△

1.西安醫(yī)學(xué)院( 西安 710068)；2.西安交通大學(xué)附屬陜西省腫瘤醫(yī)院(西安 710061)

1990年，Anakwe[1]最早在豚鼠的精子中發(fā)現(xiàn)了顆粒蛋白前體(Progranulin,PGRN)，因為它存在于頂體顆粒中，當(dāng)時稱之為“頂體顆粒”。PGRN在調(diào)節(jié)生長發(fā)育、損傷修復(fù)和促進細胞增殖等方面均發(fā)揮重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白與心肌肥厚和功能障礙[2]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡發(fā)病[3]、糖尿病并發(fā)癥[4]等有著密切的關(guān)系。國內(nèi)相關(guān)專家也進一步證實PGRN參與糖尿病腎病的疾病進展[5]。同時，PGRN是一種神經(jīng)保護因子，而PGRN基因功能缺失突變與神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)[6]。此外，許多研究證實PGRN能促進腫瘤細胞過度增殖及腫瘤組織新生血管形成、增強腫瘤細胞向外周侵襲和轉(zhuǎn)移的能力，提示它可能是腫瘤治療的一個非常重要的靶點。

1 PGRN的結(jié)構(gòu)

編碼人類PGRN的顆粒蛋白前體基因包含13個外顯子，位于17號染色體的長臂上，而小鼠基因則位于11號染色體的一個同位區(qū)。人顆粒蛋白前體由593個氨基酸組成，其中約15%的殘基為半胱氨酸，它的序列與一個高度保守的被稱為顆粒蛋白域的基序串聯(lián)，形成七個半重復(fù)。PGRN分泌后可被蛋白酶水解，產(chǎn)生片段或單個顆粒蛋白(Granulin,GRN)。中性粒細胞分泌的彈性蛋白酶、蛋白酶3(Proteinase 3,PR3)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9 (MMP-9)、MMP-12和MMP-14，組織蛋白酶L (Cat L)，以及解聚蛋白樣金屬蛋白酶-7(ADAMTS-7)，都是能夠處理PGRN的蛋白酶。PGRN被蛋白酶水解后釋放7個全長的GRN結(jié)構(gòu)域(G、F、B、A、C、D、E)和一個半長的GRN結(jié)構(gòu)域(P)，產(chǎn)生的GRN具有新的生物活性。而白細胞蛋白酶抑制因子(Secretory leukocyte protease inhibitor,SLPI)和高密度脂蛋白/載脂蛋白A-I(HDL/Apo A-I)則保護PGRN不被蛋白酶水解[7]。PGRN和GRN可通過細胞表面受體介導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。

2 PGRN在腫瘤中的作用

2.1 PGRN與細胞惡性轉(zhuǎn)化 細胞惡性轉(zhuǎn)化即正常細胞獲得癌變的過程。惡性轉(zhuǎn)化細胞經(jīng)多次傳代后給裸鼠接種,可形成腫瘤。He等[8]的研究最早發(fā)現(xiàn)PGRN可以促進細胞惡性轉(zhuǎn)化。隨后，另一項研究將SV40早期區(qū)域(SV40ER)單獨及PGRN和SV40ER同時分別轉(zhuǎn)染到子宮平滑肌細胞中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有同時表達PGRN和SV40ER的子宮平滑肌細胞才能在裸鼠體內(nèi)形成腫瘤[9]。說明PGRN在子宮平滑肌肉瘤的發(fā)病機制中起重要作用。類似的研究在卵巢表面上皮細胞和人宮頸黏膜上皮細胞中均有涉及，結(jié)果均表明PGRN的過量表達可促進細胞惡性轉(zhuǎn)化，增加裸鼠細胞的增殖和致瘤性[10-11]。

2.2 PGRN與腫瘤增殖及血管生成 PGRN可促進腫瘤細胞的增殖與血管的生成。在創(chuàng)傷愈合的研究中最早發(fā)現(xiàn)PGRN與血管生成具有密切相關(guān)性，PGRN可誘導(dǎo)人微血管內(nèi)皮細胞增殖，促進管狀結(jié)構(gòu)形成[12]。隨后在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，PGRN通過刺激MCF-7細胞的血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)表達來促進血管生成[13]。許多研究中均發(fā)現(xiàn)PGRN與腫瘤生長密切相關(guān)。眾所周知，Ki-67是一種提示腫瘤細胞增殖活性的生物標(biāo)記物。在一項觀察PGRN和Ki-67在95例胃癌組織及57例癌旁組織中的表達水平及相關(guān)性的實驗研究中，發(fā)現(xiàn)PGRN和Ki-67兩者間存在正相關(guān)性,并且表達水平與腫瘤的病理學(xué)分期密切相關(guān)[14]。另外一項關(guān)于結(jié)直腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)PGRN高表達與腫瘤增殖和血管生成標(biāo)記物的表達增加有關(guān)。PGRN高表達顯著促進Ki-67和VEGF-A的表達以及結(jié)直腸癌細胞系中的生長速率，而PGRN低表達具有相反的作用[15]。此外，在一項人間皮瘤細胞株誘導(dǎo)毛細血管樣管結(jié)構(gòu)的形成的實驗中證實PGRN及GRN樣蛋白在誘導(dǎo)VEGF依賴性血管形成中具有極其重要的作用[16]。另有研究表明，在食管鱗癌和結(jié)直腸腫瘤組織中，PGRN高表達與VEGF表達升高以及微血管密度升高之間存在相關(guān)性[15,17]。

2.3 PGRN與腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲 腫瘤細胞轉(zhuǎn)移和侵襲是腫瘤發(fā)展的重要過程，在多項研究中發(fā)現(xiàn)PGRN高表達與腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲密切相關(guān)。在Dong等[18]的研究中發(fā)現(xiàn)，PGRN的過度表達可以顯著提高卵巢癌A2780細胞的遷移和侵襲能力。在其他腫瘤細胞研究中也得出類似結(jié)論，如乳腺癌MCF-7細胞[13]、結(jié)直腸癌SW116細胞[15]、前列腺癌DU145細胞[19]、肝癌Hep3B細胞[20]等，均證實PGRN可促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。最新研究發(fā)現(xiàn)，PGRN基因敲除的小鼠巨噬細胞可阻斷NF-κB和JAK / STAT3信號通路，下調(diào)IL-6表達，抑制乳腺癌細胞的侵襲和遷移[21]。

2.4 PGRN與抗腫瘤藥物的耐藥性 抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性是阻礙抗腫瘤藥物達到理性治療效果的重要原因，也是許多類型腫瘤治療中一個反復(fù)出現(xiàn)的問題。腫瘤耐藥機制是一個復(fù)雜的過程，其影響因素較多。最早發(fā)現(xiàn)PGRN與腫瘤耐藥有關(guān)是在乳腺癌細胞MCF-7中，PGRN的過表達可以阻止他莫西芬誘導(dǎo)的細胞凋亡，從而產(chǎn)生他莫昔芬耐藥[13]。隨后在奧沙利鉑耐藥的結(jié)直腸癌細胞的條件培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)PGRN這一獨特因子[22]，在其他類型腫瘤中的研究也發(fā)現(xiàn)PGRN與耐藥相關(guān)，如多發(fā)性骨髓瘤細胞中，PGRN高表達導(dǎo)致對地塞米松產(chǎn)生耐藥性[23]。在雌激素受體陽性(ER+)乳腺癌細胞中，PGRN過表達增加了來曲唑的耐藥性[24]，在卵巢癌細胞中，PGRN過表達提高了順鉑耐藥[25]。

3 PGRN與腫瘤預(yù)后

許多研究已經(jīng)證實PGRN在腫瘤發(fā)生及發(fā)展過程中起著非常重要的作用，并且討論了PGRN作為一種預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物的應(yīng)用。在卵巢癌中，研究發(fā)現(xiàn)PGRN高表達與晚期卵巢上皮癌患者總體生存期降低顯著相關(guān)[26]。在乳腺癌中，采用免疫組織化學(xué)方法分析了ER+的乳腺浸潤性導(dǎo)管癌石蠟包埋組織切片中PGRN的表達情況[27]，結(jié)果表明，與腫瘤組織中PGRN低表達的患者相比，PGRN高表達患者的無病生存和總生存期降低，疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險增加5.9倍，死亡風(fēng)險增加2.5倍，是一個獨立的風(fēng)險預(yù)測因子和預(yù)后生物標(biāo)志物。在結(jié)直腸癌中，一項回顧性分析對結(jié)直腸癌腫瘤細胞中PGRN表達進行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PGRN高表達患者的3年無復(fù)發(fā)生存率(Relapse-free survival,RFS)明顯低于低表達患者。PGRN高表達與已行根治性切除的結(jié)直腸癌患者RFS比較差異顯著相關(guān)[28]。在非小細胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)中，Edelman等[29]證明了血清PGRN水平在晚期NSCLC中明顯升高且與低無進展生存期相關(guān)。此外，在慢性淋巴細胞白血病[30]、胃癌[31]、膽道癌[32]、腦膠質(zhì)母細胞瘤[33]、惡性淋巴瘤[34]、前列腺癌[35]等腫瘤的相關(guān)研究中，均有證據(jù)支持PGRN的表達水平與患者預(yù)后生存有密切的相關(guān)性。因此，PGRN有望成為腫瘤患者的一種預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物。

4 PGRN與抗腫瘤藥物治療

通過上述研究發(fā)現(xiàn)，PGRN在腫瘤中的高表達促進腫瘤發(fā)生發(fā)展，并且與較差的預(yù)后生存密切相關(guān)。同樣，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)通過抑制PGRN的表達可抑制腫瘤生長。在一項原發(fā)性肝癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)的體外實驗和動物實驗研究中，在體外檢測中發(fā)現(xiàn)抗PGRN單克隆抗體抑制肝癌細胞生長，但對正常肝細胞無明顯影響；在移植人肝癌裸鼠模型中，抗PGRN單抗降低了血清PGRN水平，并以劑量依賴的方式抑制了已有的腫瘤生長，并通過降低微血管密度和VEGF水平來降低腫瘤血管生成[36]。另一項臨床前研究中發(fā)現(xiàn)在人HCC原位異種移植模型中，單獨使用PGRN抗體治療始終能夠抑制腫瘤生長。更重要的是，PGRN抗體聯(lián)合高劑量的順鉑，在三周內(nèi)清除了已有的肝內(nèi)腫瘤[37]。因此，PGRN抗體和化療藥物聯(lián)合治療有可能成為PGRN高表達的癌癥的有效治療方案,開發(fā)新的抗PGRN中和抗體用于腫瘤治療值得進一步探索。

此外，多項研究指出，PGRN作為一種生長因子是主要通過激活MAPK/ERK 1/2和PI3K/AKT/mTOR的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來參與腫瘤發(fā)生發(fā)展。因此，積極發(fā)現(xiàn)阻斷此信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物也可為腫瘤治療提供新思路。

5 小 結(jié)

PGRN自發(fā)現(xiàn)以來，其生物學(xué)結(jié)構(gòu)及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究取得了長足的進展。目前研究已明確發(fā)現(xiàn)高表達的PGRN可促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并且與不良預(yù)后顯著相關(guān)。在對腫瘤治療的探索上，有研究結(jié)果顯示PGRN單克隆抗體可通過抑制PGRN的表達來達到抑制腫瘤生長的目的。同樣我們需要進一步的研究明確PGRN的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，為開發(fā)抗腫瘤新型藥物提供新思路。PGRN目前可作為一種預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物和潛在治療靶點，但PGRN對腫瘤作用的潛在分子生物學(xué)機制尚未完全明確，需要科研人員進一步的研究，為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供新靶點，為腫瘤患者的治療開辟新道路。