CD147相關(guān)復(fù)合物在腫瘤功能中的研究進展

劉 靜，徐冰紅，王 麗，焦文豪，張 維，董敏敏，嚴漢池

（天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津 300072）

CD147也稱為Basigin或細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)劑（EMMPRIN），編碼基因位于19號染色體19p13.3上，屬于免疫球蛋白超家族（IgSF）的Ⅰ型整合跨膜糖蛋白。CD147由信號肽、細胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成。在胞外域中有2個免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域（Ig1，Ig2），其中包含3個天冬氨酸糖基化位點（N44、N152、N186），在不同組織內(nèi)CD147的糖基化程度有所不同。CD147的跨膜域高度保守并且存在谷氨酸殘基，可以幫助CD147錨定在膜上并且參與質(zhì)膜內(nèi)的蛋白質(zhì)相互作用［1］。另外，在許多細胞類型中還存在可溶性CD147，其可能通過2種方式產(chǎn)生：①通過囊泡脫落產(chǎn)生全長可溶性CD147［2］；②通過蛋白水解切割產(chǎn)生缺少跨膜或胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的CD147。研究表明，金屬蛋白酶-10（ADAM-10）［3］和金屬蛋白酶-12（ADAM-12）［4］可以介導(dǎo)CD147的蛋白水解切割過程。CD147在多種組織和細胞中均有表達，在精子生成、胚胎發(fā)育、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成、傷口愈合、營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移、炎癥、微生物病理學(xué)等過程中起重要作用［1］。CD147在惡性腫瘤中高度表達，能夠與多種蛋白發(fā)生分子間相互作用來介導(dǎo)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移、血管生成、能量代謝和化學(xué)抗性。本研究主要對CD147復(fù)合物在腫瘤發(fā)展中的作用以及CD147在腫瘤治療方面的潛在用途進行綜述，為靶向CD147復(fù)合物來治療腫瘤的藥物設(shè)計提供參考。

1 CD147在腫瘤中的功能

1.1 CD147調(diào)節(jié)腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移

CD147在促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用，主要因為CD147能夠觸發(fā)其周圍的成纖維細胞和腫瘤細胞本身產(chǎn)生和釋放基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）。MMPs能夠促進細胞外基質(zhì)和基底膜的降解和重塑，從而導(dǎo)致腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。目前，已經(jīng)證明CD147與可溶型MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-11和膜結(jié)合型MT1-MMP、MT2-MMP的表達和活性相關(guān)，并且CD147的細胞外N端區(qū)域?qū)MPs的激活至關(guān)重要［5］。CD147可以與MMPs結(jié)合，使其富集在腫瘤細胞膜上，增強其對腫瘤細胞周圍基質(zhì)的降解。另外，細胞外的Cu2+可以與CD147的胞外近膜區(qū)域結(jié)合來介導(dǎo)CD147的自締合，進而激活PI3K/Akt途徑的信號傳導(dǎo)來刺激MMP-2和MMP-14的表達，促進肝癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移［6］。CD147與CD73的相互作用會刺激鄰近的成纖維細胞產(chǎn)生MMP-2，對上皮樣肉瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移起到促進作用［7］。CD147與膜聯(lián)蛋白II（AnxA2）的相互作用會影響攜帶CD147的膜微泡的脫落，從而調(diào)節(jié)成纖維細胞產(chǎn)生MMP-2的能力，影響肝癌細胞的遷移和侵襲［8］。腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白6（TRAF6）能夠與CD147的跨膜結(jié)構(gòu)域相互作用，并且使CD147胞內(nèi)域K233、K249和K258位點發(fā)生泛素化，從而誘導(dǎo)MMP-9的表達，導(dǎo)致黑色素瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移［9］。

CD147的糖基化和磷酸化對腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移也有重要影響。有研究表明，CD147上N152的N-糖基化修飾強烈促進了肝癌細胞的侵襲和遷移［10］。在肝癌細胞中，還能通過PI3K/Akt通路調(diào)節(jié)N-乙酰氨基葡萄糖氨基轉(zhuǎn)移酶V（GnT-V）的表達來上調(diào)CD147的N-糖基化，這會增強CD147與整聯(lián)蛋白β1的相互作用和MMPs的表達，促進肝癌轉(zhuǎn)移［11］。還有研究表明，低磷酸化的CD147（磷酸化位點S246和S252）促進了肝癌細胞的遷移和侵襲［12］。在黑素瘤中，原癌基因酪氨酸蛋白激酶（Fyn）能夠通過CD147的磷酸化來介導(dǎo)腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移，CD147磷酸化位點的突變（Y140F/Y183F）會減弱CD147和GnT-V之間的相互作用，導(dǎo)致CD147糖基化和膜募集的減少，并阻斷MMP-9的表達，從而影響腫瘤細胞遷移［13］。

1.2 CD147調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖和黏附

CD147還可以調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖，但對這方面功能的了解比較少。在MCF-7乳腺癌細胞中，可溶性的CD147與細胞表面的CD147結(jié)合被內(nèi)在化（結(jié)合界面是CD147的Ig1域），通過Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑刺激MMP-14的產(chǎn)生，促進腫瘤細胞的增殖［14］。在前列腺癌細胞中，CD147通過與Smad4相互作用（CD147的胞內(nèi)域與Smad4的MH2域）來阻止Smad4從細胞質(zhì)到細胞核的轉(zhuǎn)運，抑制p21WAF1的表達，促進腫瘤細胞的增殖。在這個過程中，CD147上S252的磷酸化起重要作用，CD147 S252A的突變將會抑制細胞的增殖［15］。在非小細胞肺癌中，CD147-CD98重鏈（CD98hc）復(fù)合物通過PI3K/Akt途徑促進腫瘤細胞的增殖并會導(dǎo)致患者的不良預(yù)后［16］。在膀胱癌中，高表達的CD147可能通過增加消皮素D（GSDMD）的表達來促進腫瘤細胞的增殖［17］。在多發(fā)性骨髓瘤細胞中，細胞外的親環(huán)蛋白A（CypA）與CD147形成的復(fù)合物可以促進腫瘤細胞的增殖和歸巢［18］。

CD147與整聯(lián)蛋白的相互作用能夠調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)蛋白、膠原蛋白、層黏連蛋白或纖連蛋白的黏附，從而介導(dǎo)腫瘤細胞黏附。CD147-整聯(lián)蛋白α3β 1/α6β1復(fù)合物能夠通過黏著斑激酶（FAK）-PI3KCa2+、FAK-paxillin和FAK/cortactin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來介導(dǎo)腫瘤細胞的黏附、增殖、侵襲和凋亡［19］。在肝癌中，CD147-整聯(lián)蛋白β1復(fù)合物還可以激活FAKSTAT3信號傳導(dǎo)途徑，增強DOCK8的表達并調(diào)節(jié)Rac1的活性，從而促進腫瘤細胞的運動［20］。在黑色素瘤中，CD147能通過干擾整聯(lián)蛋白β1的激活及其與kindlin-3的相互作用來調(diào)節(jié)腫瘤細胞黏附［21］。另外，CD147的Ig2域與AnxA2的N端結(jié)構(gòu)域的相互作用抑制了AnxA2中Y23的磷酸化，通過DOCK3-β-catenin-WAVE2信號途徑參與細胞骨架的重排，促進腫瘤轉(zhuǎn)移［22］。

1.3 CD147促進腫瘤血管的生成

血管生成是腫瘤微環(huán)境的關(guān)鍵組成部分，對腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移至關(guān)重要。CD147促進生成的MMPs在血管生成過程中具有重要作用，尤其是MMP-2和MMP-9。MMPs先降解腫瘤細胞周圍的基質(zhì)和基底膜，暴露細胞基質(zhì)中與生物學(xué)有關(guān)的隱秘位點，通過刺激血管生成因子（VEGF）的產(chǎn)生來誘導(dǎo)血管的生成［23］。CD147也可以調(diào)節(jié)腫瘤細胞和基質(zhì)細胞中VEGF的產(chǎn)生來參與血管的生成。有研究表明，CD147能夠通過PI3K-Akt途徑誘導(dǎo)VEGF及其主要受體VEGR-2的表達來增強腫瘤新生血管生成［24］。CD147是VEGR-2的共受體，CD147-VEG?FR-2復(fù)合物的形成是VEGF誘導(dǎo)VEGFR-2激活和下游信號傳導(dǎo)的基礎(chǔ)，CD147-VEGFR-2復(fù)合物相互作用的區(qū)域是CD147近膜區(qū)，包含Q195/T199的位置與VEGR-2的D6和D7域。這表明抗血管生成藥物與CD147/VEGFR-2相互作用抑制劑的聯(lián)合使用可能會更好地抑制惡性腫瘤的血管生成［25］。

1.4 CD147參與腫瘤細胞的代謝過程

在腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細胞會通過糖酵解過程產(chǎn)生足夠的ATP來實現(xiàn)其快速增殖，同時生成大量的乳酸。細胞內(nèi)乳酸過量會誘導(dǎo)細胞酸中毒，從而引發(fā)細胞凋亡，因此乳酸會被轉(zhuǎn)運到細胞外。細胞外酸度增加會通過提高蛋白酶活性和改變細胞黏附來觸發(fā)腫瘤細胞的侵襲。另外，細胞外的乳酸會被有氧腫瘤細胞吸收，作為主要能量物質(zhì)進入三羧酸循環(huán)，為增殖的腫瘤細胞提供能量和生物合成的前體。有氧腫瘤細胞保留的多余葡萄糖被轉(zhuǎn)運至低氧腫瘤細胞中進行糖酵解。在上述能量代謝的過程中，CD147起重要作用。有研究表明，轉(zhuǎn)運乳酸的單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白1和4（MCT1和MCT4）需要與其伴侶蛋白CD147相互作用形成復(fù)合物，才能進行質(zhì)膜定位并具有轉(zhuǎn)運活性。CD147的跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)會分別與MCT1/4的TM 3-6和C末端結(jié)構(gòu)域相互作用［26］。CD147-MCT復(fù)合物還可以與其他蛋白結(jié)合形成超復(fù)合物。膜錨定的碳酸酐酶Ⅳ和Ⅸ（CAIV和CAIX）都能與CD147的胞外區(qū)Ig1域結(jié)合介導(dǎo)MCTs的轉(zhuǎn)運活性，從而影響腫瘤細胞的能量代謝［27，28］。還有研究表明，CD147最強的促腫瘤作用是通過控制發(fā)酵糖酵解介導(dǎo)的，而不是通過誘導(dǎo)MMPs介導(dǎo)的［29］。在黑色素瘤細胞中，CD147可以通過PI3K/Akt途徑調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUT1）的表達，并通過其胞外區(qū)Ig2域與GLUT1相互作用來介導(dǎo)葡萄糖的轉(zhuǎn)運和腫瘤細胞的生長［30］。此外，CD147還是腫瘤脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。CD147通過Akt/mTOR/SREBP1c和P38/PPARα途徑介導(dǎo)肝癌細胞中脂肪酸代謝的重編程，從而影響肝癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移［31］。

2 CD147的臨床應(yīng)用

2.1 CD147作為預(yù)后生物標志物

CD147是目前在腫瘤研究中受到廣泛關(guān)注的預(yù)后標志物，可用于多種癌癥的早期診斷和預(yù)后評估。近幾年的研究表明，CD147是肝癌、肺癌、前列腺癌、膀胱癌、黑色素瘤、食道癌、口腔鱗狀細胞癌、乳腺癌等多種癌癥的預(yù)后標志［5］。在許多類型的惡性腫瘤中，CD147的表達量與患者的臨床預(yù)后呈正相關(guān)。例如，Li等［32］分析發(fā)現(xiàn)，高CD147表達降低了食道癌的總體生存率。在食道癌組織中檢測到的CD147表達高于在非癌組織、正常組織、癌旁組織和增生組織中的表達。CD147的表達與TNM分期、腫瘤深度和淋巴結(jié)狀態(tài)有關(guān)。因此，食道癌中CD147的表達與臨床病理特征和生存結(jié)果密切相關(guān)。

2.2 CD147作為腫瘤的潛在治療靶標

CD147是一些腫瘤的潛在治療靶標，但在靶向CD147的治療中要注意其在耐藥性上的作用。CD147可以刺激透明質(zhì)酸的產(chǎn)生，透明質(zhì)酸與CD44等細胞表面受體相互作用會介導(dǎo)腫瘤細胞的多重耐藥性［33］。在MCF-7乳腺癌細胞系中，CD147可以介導(dǎo)尿酸轉(zhuǎn)運蛋白（ABCG2）的表達和二聚化，影響其細胞定位并調(diào)節(jié)其藥物轉(zhuǎn)運功能，從而導(dǎo)致腫瘤細胞的化學(xué)抗性［34］。CD147還可以通過影響V型ATP酶（V-ATPase）的表達和活性來介導(dǎo)乳腺癌的化學(xué)耐藥性［35］。因此，靶向CD147的療法可能是繞過這種耐藥性的潛在方法。

目前，開發(fā)了許多特異性針對CD147的單克隆抗體藥物，有望利用它們來治療某些惡性腫瘤。靶向CD147的嵌合抗體cHAb18可以抑制MMP-2和MMP-9的表達，并通過FAK-PI3K-Akt-Girdin信號通路抑制肝癌細胞的運動［36］。靶向CD147的抗體HAb18IgG能通過阻斷CD44s-pSTAT3信號傳導(dǎo)來抑制胰腺腫瘤的發(fā)生和降低放化療后復(fù)發(fā)的可能性［37］。AP-9是一種特異性CD147結(jié)合肽，僅包含12個氨基酸（Tyr-Lys-Leu-Pro-Gly-His-His-His-His-Tyr-Arg-Pro）。AP-9可以通過結(jié)合CD147來抑制MMP-2和MMP-9的表達和活性，近而降低腫瘤細胞的侵襲能力［38］。另外，有學(xué)者利用計算機篩查技術(shù)篩選出一些靶向CD147的小分子抑制劑，其中AC73可能與CD147的Ig1域中的E64和E73結(jié)合，特異性地破壞CD147的二聚化，阻斷MAPK/STAT3信號傳導(dǎo)途徑，減少MMP-2的產(chǎn)生，抑制肝癌細胞的遷移和侵襲［39］。還有研究表明，在急性髓細胞性白血?。ˋML）中，AC-73通過控制ERK/STAT3途徑來抑制AML細胞增殖，誘導(dǎo)自噬，還能提高AML細胞的化學(xué)治療敏感性［40］。

3 小結(jié)

綜上所述，CD147在惡性腫瘤細胞中高度表達，能夠與多種蛋白結(jié)合并通過多種途徑影響腫瘤的發(fā)展。CD147還可以作為生物標志物與腫瘤的早期診斷和預(yù)后聯(lián)系起來，幫助判斷出腫瘤的惡性程度和治療效果，這對下一步治療方法的選擇至關(guān)重要。此外，CD147已作為多種腫瘤治療的潛在靶標，并且在利用CD147定向單克隆抗體對腫瘤進行治療方面已經(jīng)取得了進展。但因為CD147可以參與多種生理病理過程，所以在不同的腫瘤細胞中需對CD147作為治療靶標的適用性進行評估。對靶向CD147的抗體和小分子，需要詳細了解它們與CD147的作用方式和影響腫瘤細胞的途徑，并且需要進行相應(yīng)的毒性研究，來確保它們具有更高的安全性。隨著對CD147及其復(fù)合物在結(jié)構(gòu)和作用機理等方面研究的不斷深入，會為腫瘤的治療提供新的思路和策略，例如使用靶向CD147復(fù)合物的雙特異性抗體或靶向CD147復(fù)合物相互作用界面的抗體等。