轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β誘導(dǎo)蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其臨床應(yīng)用進(jìn)展*

郭 毅 綜述，徐銀海 審校

(徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,江蘇徐州 221006)

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β誘導(dǎo)基因(transforming growth factor beta induced，TGFBI)是最早通過(guò)差別雜交技術(shù)從TGF-β處理的肺腺癌細(xì)胞株A549中篩選出來(lái)[1]。TGFBI基因定位于人類5號(hào)染色體長(zhǎng)臂3區(qū)1帶，由17個(gè)長(zhǎng)度相似的外顯子組成，總跨度約為34 kb[2]。TGFBI基因編碼的蛋白名為轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β誘導(dǎo)蛋白(transforming growth factor beta induced protein，TGFBIp)，由683 個(gè)氨基酸組成，相對(duì)分子量為68 ×103[3]。結(jié)構(gòu)上TGFBIp包含1個(gè)分泌信號(hào)肽，1 個(gè)半胱氨酸富集結(jié)構(gòu)域(EMI)，4 個(gè)與果蠅成束蛋白-1高度同源的連續(xù)重復(fù)序列(FAS1)。FAS1中又包含4個(gè)整合素結(jié)合模體[Arg-Gly-Asp(RGD)，YH18，EPDIM和NKDIL]。RGD模體可與整合素α1β1和整合素αvβ3結(jié)合[4-5]，NKDIL模體和EPDIM模體通過(guò)β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)與整合素α3β1相互作用[6]，YH18模體則是整合素αvβ5的配體[7]。另外，TGFBIp還可與許多細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix， ECM)蛋白結(jié)合，如膠原蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白和蛋白聚糖等[8]。因此，功能上TGFBIp 主要表現(xiàn)為介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞的連接，以及參與細(xì)胞與ECM的黏附。近年來(lái)，TGFBIp表現(xiàn)出的促進(jìn)或抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的雙重特性得到研究人員的關(guān)注。為此，本文回顧性分析相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)TGFBIp在常見惡性腫瘤中的作用作一綜述，以期為腫瘤患者的輔助診斷、治療和預(yù)后提供思路和依據(jù)。

1 TGFBIp在腫瘤發(fā)生中的作用

有研究人員發(fā)現(xiàn)多種腫瘤組織內(nèi)TGFBI基因啟動(dòng)子發(fā)生甲基化，表現(xiàn)為TGFBIp表達(dá)下調(diào)，因此他們認(rèn)為TGFBIp在腫瘤發(fā)生中具有抑制作用[9]。石棉能夠使永生化的支氣管上皮細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)出抗血清誘導(dǎo)終末分化、錨定非依賴性生長(zhǎng)和在裸鼠體內(nèi)成瘤等致瘤特性[10]。在這種致瘤性支氣管上皮細(xì)胞中TGFBIp的表達(dá)顯著下降，而將這種致瘤性上皮細(xì)胞同正常上皮細(xì)胞融合恢復(fù)TGFBIp表達(dá)后，上述致瘤特性消失[11]。中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(Chinese hamster ovary，CHO)細(xì)胞是正常倉(cāng)鼠卵巢成纖維細(xì)胞在傳代過(guò)程中自發(fā)轉(zhuǎn)化形成的永生化細(xì)胞，其本身具有致瘤性，而過(guò)表達(dá)TGFBIp能夠顯著抑制CHO細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)的成瘤能力[12]。敲降TGFBIp的表達(dá)后，正常間皮細(xì)胞也表現(xiàn)出錨定非依賴性生長(zhǎng)的致瘤特性，這可能與胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/絲氨酸-蘇氨酸激酶(AKT)/哺乳動(dòng)物雷帕霉 素靶蛋白(mTOR)通路再激活相關(guān)[13]。

2 TGFBIp在腫瘤發(fā)展中的作用

2.1 TGFBIp在腫瘤增殖中的作用

TGFBIp在一些腫瘤中表現(xiàn)出抑制增殖的作用。LI等[14]在乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-231和間皮瘤細(xì)胞株NCI-H28中過(guò)表達(dá)TGFBIp后，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)2種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)速度顯著減緩，群體倍增時(shí)間顯著延長(zhǎng)。BECKER等[15]則通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了過(guò)表達(dá)TGFBIp的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)成瘤體積顯著減少。ZAMILPA等[16]認(rèn)為，TGFBIp可通過(guò)羧基端的RGD模體和EPDIM模體分別促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞的凋亡。

而TGFBIp在另一些腫瘤中則表現(xiàn)出促進(jìn)增殖的作用。WANG等[17]使用CRISPR/Cas9技術(shù)敲除HSC-3口腔鱗癌細(xì)胞株中TGFBI基因，制備成低表達(dá)TGFBIp的HSC-3KO細(xì)胞株，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同HSC-3細(xì)胞相比，HSC-3KO細(xì)胞生長(zhǎng)速度顯著降低，而使用培養(yǎng)HSC-3細(xì)胞的培養(yǎng)基處理HSC-3KO細(xì)胞后，其生長(zhǎng)速度又呈現(xiàn)恢復(fù)的趨勢(shì)。GUO等[18]使用shRNA技術(shù)敲低U87和U251神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株中TGFBI基因的表達(dá)，同對(duì)照組相比，TGFBIp表達(dá)敲低的細(xì)胞株生長(zhǎng)速度顯著降低，克隆形成顯著減少，且PI3K/AKT/mTOR通路被抑制。CHIAVARINA等[19]則發(fā)現(xiàn)TGFBIp表達(dá)被抑制的結(jié)腸癌細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)形成腫瘤的體積和質(zhì)量顯著降低，并證實(shí)了TGFBIp的促進(jìn)腫瘤增殖的效應(yīng)與其促進(jìn)血管生成相關(guān)。

2.2 TGFBIp在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用

腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，包括腫瘤細(xì)胞離開原發(fā)灶，侵入和穿出脈管系統(tǒng)，以及定植遠(yuǎn)端器官等多個(gè)步驟。在原發(fā)灶中，TGFBIp可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力[4,8]，機(jī)制主要為誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)及促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)分泌。在EMT的過(guò)程中，黏附相關(guān)蛋白表達(dá)下調(diào)，運(yùn)動(dòng)相關(guān)蛋白上調(diào)，細(xì)胞逐漸失去相互間的緊密連接，移動(dòng)能力增強(qiáng)。CHEN等[20]發(fā)現(xiàn)雄激素受體通路可以通過(guò)活化SPDEF分子促進(jìn)TGFBIp的表達(dá)，誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT，表現(xiàn)為E-鈣黏蛋白(E-cadherin)表達(dá)下調(diào)，波形蛋白(Vimentin)表達(dá)上調(diào)。MMPs可以降解ECM，為腫瘤細(xì)胞離開原發(fā)灶打開通路。MA等[21]證實(shí)TGFBIp與整合素α5β1結(jié)合后可通過(guò)鈣蛋白酶-2分子促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞分泌MMP-2和MMP-9，從而增強(qiáng)其侵襲能力。另外，TGFBIp也可通過(guò)其他機(jī)制增強(qiáng)腫瘤侵襲能力。例如，TGFBIp通過(guò)黏著蛋白酶(FAK)/AKT/缺氧誘導(dǎo)因子-α(HIF-α)通路增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的糖酵解，使其呈現(xiàn)出更具侵襲能力的表型[22]；TGFBIp還可以通過(guò)維持腫瘤微環(huán)境中的缺氧狀態(tài)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移[4]。

腫瘤細(xì)胞侵入和穿出脈管系是轉(zhuǎn)移發(fā)生的中間環(huán)節(jié)，TGFBIp在其中發(fā)揮重要作用。MAENG等[23]通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TGFBIp與淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞表面整合素αvβ3結(jié)合后通過(guò)激活FAK/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路促進(jìn)細(xì)胞表達(dá)趨化因子CCL21，從而招募表達(dá)CCL21受體的腫瘤細(xì)胞，使其黏附于淋巴管。之后，TGFBIp還通過(guò)磷酸化Src分子內(nèi)吞E-cadherin，使內(nèi)皮細(xì)胞間連接減少，腫瘤細(xì)胞更易進(jìn)入淋巴循環(huán)。MA等[24]則證實(shí)TGFBIp可通過(guò)激活整合素α5β1/Src通路降低血管內(nèi)皮細(xì)胞中E-cadherin的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞到達(dá)轉(zhuǎn)移灶后更易穿出血管。

遠(yuǎn)端器官捕獲腫瘤細(xì)胞是轉(zhuǎn)移發(fā)生的最后步驟。WEEN等[25]發(fā)現(xiàn)將LP-9腹膜細(xì)胞與OVCAR-5卵巢癌細(xì)胞共培養(yǎng)后，培養(yǎng)基中纖溶酶的含量顯著升高，進(jìn)一步的質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)證實(shí)纖溶酶可水解腹膜細(xì)胞分泌的TGFBIp，使其成為相對(duì)分子量分別為65×103和60×103的2種形式，而這一過(guò)程能夠促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞對(duì)于腹膜細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致卵巢癌更易出現(xiàn)腹膜轉(zhuǎn)移。

但也有研究認(rèn)為，TGFBIp在腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中起負(fù)向調(diào)控作用。WEN等[26]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)TGFBIp的肺癌細(xì)胞株H522和乳腺癌細(xì)胞株MCF7侵襲能力顯著下降，MMP-2和MMP-9活性顯著降低；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)過(guò)表達(dá)TGFBIp的腫瘤細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)形成轉(zhuǎn)移灶的數(shù)目顯著減少。

3 TGFBIp在腫瘤治療中的作用

對(duì)于傳統(tǒng)化療藥物，TGFBIp表現(xiàn)出增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)于藥物的敏感性。TGFBIp的表達(dá)使肺癌患者對(duì)化療藥物有更好的反應(yīng)[27]，而TGFBI基因啟動(dòng)子甲基化則會(huì)使卵巢癌和乳腺癌等腫瘤患者更易出現(xiàn)耐藥[9,28]。HUNG等[29]發(fā)現(xiàn)Cul4A可通過(guò)泛素化降解TGFBIp增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對(duì)吉西他濱的耐藥性。微RNA-449b(miR-449b)可通過(guò)抑制TGFBIp表達(dá)誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞對(duì)鉑類藥物產(chǎn)生耐藥[30]。富含半胱氨酸的分泌型酸性蛋白(SPARC)促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞分泌TGFBIp，并使其沉積于ECM中，而富含TGFBIp的ECM能夠增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞對(duì)于紫杉醇的敏感性[31]。其主要機(jī)制為TGFBIp能夠穩(wěn)定腫瘤細(xì)胞微管蛋白，影響細(xì)胞有絲分裂，從而起到協(xié)同紫杉醇的作用[32]。但在新興起的免疫治療中，TGFBIp表現(xiàn)出相反的作用。NAKAZAWA等[33]發(fā)現(xiàn)肺癌組織間質(zhì)TGFBIp表達(dá)水平與PD-1抑制劑納武利尤單抗的臨床療效相關(guān)：給藥后，高表達(dá)TGFBIp組所有患者出現(xiàn)疾病進(jìn)展，而低表達(dá)TGFBIp組患者都處于疾病穩(wěn)定和緩解狀態(tài)。

4 TGFBIp在腫瘤患者預(yù)后判斷中的作用

TGFBIp在不同腫瘤組織中表達(dá)存在差異，許多臨床研究證實(shí)其可作為一種標(biāo)志物反映患者的預(yù)后。在口咽癌組織中，腫瘤細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外間質(zhì)均可出現(xiàn)高表達(dá)TGFBIp的情況，其中細(xì)胞外間質(zhì)TGFBIp表達(dá)水平與患者總體生存率(overall survival rate，OS)和無(wú)復(fù)發(fā)生存率(recurrence free survival，RFS)顯著相關(guān)[34]。OZAWA等[35]發(fā)現(xiàn)在食管癌組織中TGFBI基因表達(dá)相較于癌旁正常組織顯著升高，這是由食管癌組織間質(zhì)高表達(dá)TGFBIp所致，而間質(zhì)TGFBIp表達(dá)水平是影響食管癌預(yù)后的獨(dú)立因素，且與血行播散性復(fù)發(fā)相關(guān)。胃癌組織間質(zhì)TGFBIp表達(dá)水平與腫瘤浸潤(rùn)深度、淋巴管浸潤(rùn)、血管浸潤(rùn)、腹膜播散和腫瘤分期等臨床病理因素顯著相關(guān)，因此，SUZUKI等[36]認(rèn)為間質(zhì)高表達(dá)TGFBIp預(yù)示胃癌患者預(yù)后較差。免疫組織化學(xué)染色結(jié)直腸癌組織標(biāo)本顯示TGFBIp可在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外間質(zhì)中高表達(dá)，且無(wú)論是細(xì)胞質(zhì)高表達(dá)亦是細(xì)胞外間質(zhì)高表達(dá)，結(jié)直腸癌患者OS均顯著下降[37]。同樣，腎癌組織中細(xì)胞內(nèi)或外高表達(dá)TGFBIp都與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)端器官轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，而細(xì)胞質(zhì)中不表達(dá)TGFBIp的腎癌患者的OS顯著升高[38]。基于分子亞型分類標(biāo)準(zhǔn)膠質(zhì)瘤被分為4類亞型：前神經(jīng)元型、經(jīng)典型、神經(jīng)元型及間質(zhì)型。間質(zhì)型膠質(zhì)瘤相比于其他類型表現(xiàn)出更大的惡性度，而膠質(zhì)瘤組織中細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)TGFBIp是間質(zhì)型膠質(zhì)瘤的標(biāo)志物，提示細(xì)胞質(zhì)TGFBIp水平影響膠質(zhì)瘤患者預(yù)后[39]。但是在肺癌中，低表達(dá)TGFBIp往往表現(xiàn)為預(yù)后不良。SEOK等[40]對(duì)138例肺癌組織中TGFBI基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，單因素和多因素分析顯示TGFBI基因啟動(dòng)子甲基化的肺癌患者臨床結(jié)局不佳。

除了評(píng)估患者預(yù)后，TGFBIp在腫瘤輔助診斷和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)中也起到一定作用。YANG等[41]發(fā)現(xiàn)胰腺導(dǎo)管腺癌患者血清TGFBIp水平顯著升高，聯(lián)合TGFBIp和CA19-9可提高胰腺腫瘤的診斷效能。另外，本課題組通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)對(duì)55 例卵巢癌患者的血清TGFBIp水平進(jìn)行了檢測(cè)。55例卵巢癌患者均為治療后進(jìn)行定期復(fù)診的患者，其中有29例未發(fā)生復(fù)發(fā)，26 例發(fā)生復(fù)發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，相比于未復(fù)發(fā)的卵巢癌患者，復(fù)發(fā)的卵巢癌患者血清中TGFBIp 表達(dá)水平顯著升高(圖1A，表1)，且所有卵巢患者血清TGFBIp 水平與血清CA125 水平呈顯著正相關(guān)(圖1B)。該結(jié)果為后續(xù)評(píng)價(jià)TGFBIp作為標(biāo)志物判斷卵巢癌復(fù)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

表1 未復(fù)發(fā)與復(fù)發(fā)卵巢癌患者臨床病理資料比較

5 結(jié) 語(yǔ)

TGFBIp在腫瘤發(fā)生過(guò)程中主要表現(xiàn)為抑瘤作用。在腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移的發(fā)展過(guò)程中，TGFBIp根據(jù)不同種類的腫瘤呈現(xiàn)促進(jìn)或抑制的作用。對(duì)于傳統(tǒng)化療藥物，TGFBIp表現(xiàn)出增敏的效果，但在免疫治療中TGFBIp高表達(dá)與患者耐藥相關(guān)。組織或血清中TGFBIp水平可用于腫瘤患者的輔助診斷、復(fù)發(fā)檢測(cè)的預(yù)后評(píng)估。