銅死亡與腎細(xì)胞癌關(guān)系的研究進(jìn)展

曾丹，施鴻金，王劍松，海冰，張勁松

1 昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科，昆明 650101；2 昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科

腎細(xì)胞癌（RCC）又稱腎腺癌，簡稱腎癌，發(fā)病率占成人惡性腫瘤的2%～3%，是泌尿系統(tǒng)致死率最高的惡性腫瘤。RCC 分為許多不同類型，其中透明細(xì)胞腎癌是腎細(xì)胞癌的主要組織學(xué)亞型，另外還有乳頭狀腎細(xì)胞癌、MIT 家族易位性腎細(xì)胞癌等，不同類型腎癌在遺傳學(xué)、生物學(xué)和行為學(xué)等方面都有差異［1］。腎癌的診斷包括臨床診斷及病理診斷，臨床診斷主要依靠影像學(xué)檢查，但腎癌確診需依據(jù)病理學(xué)檢查。隨著人們對體檢越來越重視及影像學(xué)等檢查的進(jìn)步，大部分患者在診斷時屬于無癥狀，但仍有部分患者診斷時已是晚期或正逐步進(jìn)展至晚期［2］。腎癌的治療方式主要由其分期決定，目前主要治療方法包括外科手術(shù)治療、藥物靶向治療和免疫治療。銅離子是人體內(nèi)許多生物酶的輔助因子，但當(dāng)細(xì)胞內(nèi)銅累積后可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡，即銅死亡［3］。鐵氧還原蛋白1（FDX1）和蛋白脂?；倾~離子載體誘導(dǎo)細(xì)胞死亡過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，該過程的關(guān)鍵信號通路為鐵氧還原蛋白1-硫辛酸合成酶（FDX1-LIAS）軸。且有研究發(fā)現(xiàn)，銅死亡相關(guān)基因的突變及差異表達(dá)廣泛存在于多種惡性腫瘤中［4］。銅離子的過度積累會產(chǎn)生細(xì)胞毒性，增加細(xì)胞內(nèi)銅離子濃度還可以對癌細(xì)胞起到特異性殺傷作用［5］。鐵死亡是一種獨特的鐵依賴的非凋亡細(xì)胞死亡形式，鐵死亡的激活導(dǎo)致某些癌細(xì)胞的非凋亡性破壞［6］，既往有研究發(fā)現(xiàn)鐵死亡有望成為腫瘤精準(zhǔn)治療的潛在靶點［7］，銅死亡作為一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡方式，也可能在腎細(xì)胞癌診療過程中發(fā)揮作用而成為新的研究方向，本研究對銅死亡與腎細(xì)胞癌的關(guān)系綜述如下。

1 銅死亡概述

1.1 銅死亡定義 銅是一種微量元素，是一種氧化還原活性金屬離子，是大多數(shù)需氧生物所必需的。銅是酶的催化和結(jié)構(gòu)輔因子，這些酶在能量產(chǎn)生、鐵獲取、氧運輸、細(xì)胞代謝等許多過程中發(fā)揮作用。銅是必需酶的輔因子，因此在從細(xì)菌和真菌到植物、動物和人類的生物體中的生物活性中起關(guān)鍵作用，無論是缺乏還是過量都可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生［8］。正常生理狀態(tài)下，機(jī)體通過精準(zhǔn)的代謝調(diào)控將胞內(nèi)的銅離子維持在相對穩(wěn)定的水平，但當(dāng)其濃度超過一定閾值時，就會對機(jī)體產(chǎn)生毒害作用，嚴(yán)重時甚至誘發(fā)細(xì)胞死亡。銅離子通過銅離子載體穿梭到細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)銅累積后可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

1.2 銅死亡機(jī)制 作為一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞死亡機(jī)制，銅誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡與細(xì)胞代謝尤其是銅代謝的變化密切相關(guān)。銅中毒后銅離子直接結(jié)合三羧酸循環(huán)途徑的脂質(zhì)?；M分，導(dǎo)致脂質(zhì)酰化蛋白質(zhì)的異常聚集和鐵硫簇蛋白質(zhì)的損失，并導(dǎo)致蛋白毒性應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，過量銅引發(fā)的蛋白硫辛?；较陆导癋e-S 簇蛋白的不穩(wěn)定可能是導(dǎo)致細(xì)胞死亡的重要原因，且具有高水平脂酰化蛋白的細(xì)胞系對銅誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡敏感［3］。目前研究表明，F(xiàn)DX1 和蛋白脂?；倾~離子載體誘導(dǎo)細(xì)胞死亡過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，該過程的關(guān)鍵信號通路FDX1-LIAS 軸在調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用，可誘導(dǎo)或促進(jìn)細(xì)胞死亡［4］。

2 銅死亡與腎癌的關(guān)系

2.1 銅死亡與腫瘤微環(huán)境（TME）浸潤 TME 即腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生和生活的內(nèi)環(huán)境，其中不僅包括了腫瘤細(xì)胞本身，還有其周圍的成纖維細(xì)胞、免疫和炎性細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞等各種細(xì)胞，同時也包括附近區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞間質(zhì)、微血管以及浸潤在其中的生物分子。腎細(xì)胞癌腫瘤微環(huán)境具有廣泛免疫浸潤性、高度血管化及纖維化的特點，這些特征是免疫治療應(yīng)用于腎癌的基礎(chǔ)，腫瘤微環(huán)境可影響患者的治療反應(yīng)和預(yù)后［9］。

不同銅死亡相關(guān)基因表達(dá)模式的透明細(xì)胞腎癌患者在臨床特征、免疫細(xì)胞浸潤和功能、生物學(xué)過程等方面有明顯差異［10］。有研究發(fā)現(xiàn)，銅死亡特征與腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）浸潤相關(guān)，銅死亡高得分組TIL 效應(yīng)基因表達(dá)水平較高［11］。銅死亡相關(guān)基因可反應(yīng)不同類型免疫細(xì)胞的浸潤水平，銅死亡可能通過調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境影響透明細(xì)胞腎癌的治療和預(yù)后［12］。利用銅死亡基因構(gòu)建的風(fēng)險評分可預(yù)測患者各免疫細(xì)胞浸潤水平，該風(fēng)險評分與B 細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞和T 細(xì)胞的浸潤呈正相關(guān)，而與嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和中性粒細(xì)胞呈負(fù)相關(guān)［13］。銅死亡基因與TME 密切相關(guān)，這有可能增強(qiáng)對銅死亡的了解并支持更有效的免疫治療策略的開發(fā)，但其與透明細(xì)胞腎癌腫瘤免疫之間的潛在機(jī)制目前尚不清楚，值得進(jìn)一步研究。

關(guān)于銅死亡核心基因FDX1 基因的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DX1 基因表達(dá)與不同的免疫細(xì)胞浸潤表現(xiàn)出不同的相關(guān)性；T 細(xì)胞耗竭標(biāo)志物如程序性死亡受體1（PD-1）、細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4、淋巴細(xì)胞活化基因3 與FDX1 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)［14］。另一項包括FDX1 在內(nèi)的4 個銅死亡基因在內(nèi)的研究也發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DX1 可以反映免疫細(xì)胞浸潤與腫瘤突變負(fù)荷，且FDX1 低表達(dá)組預(yù)后較差［11］。FDX1 可能在透明細(xì)胞腎癌的免疫調(diào)節(jié)過程中起關(guān)鍵作用，還可能影響免疫細(xì)胞浸潤和免疫治療的結(jié)局。

長鏈非編碼RNA（LncRNA）是指長度大于200個核苷酸的非編碼RNA［15］。而關(guān)于LncRNA 的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)后不良的高危組具有較高的免疫和腫瘤純度（ESTIMATE）評分，較低的腫瘤純度，并且各種免疫細(xì)胞浸潤明顯不同［16］。表明除了銅死亡基因，銅死亡LncRNA 特征也能夠評估個體免疫細(xì)胞的浸潤水平，但仍需要進(jìn)一步的前瞻性研究進(jìn)行驗證，銅死亡在腫瘤微環(huán)境中的機(jī)制也需進(jìn)一步探索。

除了對透明細(xì)胞腎癌的研究，還有研究對乳頭狀細(xì)胞腎癌進(jìn)行探討，使用銅死亡相關(guān)基因建立了銅死亡評分，發(fā)現(xiàn)較高的風(fēng)險評分與較高的免疫學(xué)評分、ESTIMATE 評分等顯著相關(guān)［17］。銅死亡在評估除了透明細(xì)胞腎癌的其他腎癌亞型的免疫細(xì)胞浸潤方面也有一定潛力。

銅死亡相關(guān)特征與腎癌患者腫瘤微環(huán)境浸潤相關(guān)，進(jìn)一步研究后可用于臨床預(yù)測腎癌患者的免疫細(xì)胞浸潤情況，而腫瘤微環(huán)境的一系列特征是免疫治療的基礎(chǔ)，通過銅死亡相關(guān)特征，評估患者腫瘤微環(huán)境可以更精準(zhǔn)的指導(dǎo)患者的治療。

2.2 銅死亡與腎癌治療 隨著對腎癌認(rèn)識的提高，腎癌的治療已由單一外科治療向綜合性治療轉(zhuǎn)變。局限性腎細(xì)胞癌首選手術(shù)，局部進(jìn)展期腎癌予根治性腎切除術(shù)，晚期/轉(zhuǎn)移性腎癌以免疫治療及靶向治療等全身藥物治療為主。

有研究發(fā)現(xiàn)，銅死亡相關(guān)基因的表達(dá)可以指導(dǎo)腎透明細(xì)胞癌患者的治療。銅死亡相關(guān)基因低表達(dá)組對PD-1 抑制劑治療反應(yīng)明顯優(yōu)于高表達(dá)組［4］，提示銅死亡可以指導(dǎo)腎透明細(xì)胞癌免疫治療。另一項研究證實，利用銅死亡相關(guān)基因構(gòu)建的評分系統(tǒng)可用于指導(dǎo)腎透明細(xì)胞癌患者的免疫治療及靶向治療，該研究還提出對于低銅死亡評分組，常規(guī)靶向治療結(jié)合指南推薦的免疫治療可作為一線治療方案，而高評分組則推薦阿昔替尼、帕博利珠單抗、轉(zhuǎn)化生長因子β1抑制劑作為一線治療方案［18］。銅死亡相關(guān)基因能有效預(yù)測靶向治療和免疫治療的預(yù)后和療效，對腎癌治療有一定的指導(dǎo)作用，但需要更多的免疫治療和靶向治療隊列來驗證和優(yōu)化結(jié)論。

一項研究利用FDX1 在內(nèi)的四種銅死亡基因構(gòu)建了CuproScore評分系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)PD-1和CTLA 4在高風(fēng)險組和低風(fēng)險組中的表達(dá)不同，PD-1 在低風(fēng)險組中高度表達(dá)，而CTLA4 在高風(fēng)險組中高度表達(dá)，更重要的是，該評分系統(tǒng)能夠預(yù)測抗PD-1 治療反應(yīng)［11］。使用13 個銅死亡相關(guān)基因特征（CuAGS-13）作為腎透明細(xì)胞癌患者對免疫檢查點抑制劑（ICI）、貝伐珠單抗、舒尼替尼治療反應(yīng)預(yù)測因子的另一項研究發(fā)現(xiàn)，CuAGS-13評分可作為腎透明細(xì)胞癌患者對ICI、ICI加抗血管生成藥物、舒尼替尼治療反應(yīng)的預(yù)測指標(biāo)［19］。

銅死亡可預(yù)測ICB、mTOR 抑制劑的療效，并為腎癌的治療提供指導(dǎo)。有研究基于43 個銅死亡相關(guān)基因構(gòu)建了銅死亡特征，結(jié)果顯示高分組對免疫檢查點阻斷（ICB）治療顯示出更好的療效［20］。通過單變量和多變量Cox 風(fēng)險回歸建立銅死亡相關(guān)預(yù)后（CRP）模型，并對不同CRP 風(fēng)險組患者對哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制劑的反應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CRP低風(fēng)險患者使用mTOR抑制劑依維莫司治療可能獲得更好的臨床療效［21］。

對乳頭狀腎細(xì)胞癌的研究發(fā)現(xiàn)，高腫瘤突變負(fù)荷（TMB）患者可能比低TMB 患者對免疫治療的反應(yīng)更好；銅死亡高風(fēng)險類別的TMB 低于低風(fēng)險類別，低風(fēng)險類別可能從免疫治療中獲益［17］。銅死亡相關(guān)特征不僅可用于指導(dǎo)透明細(xì)胞腎癌用藥，也可用于指導(dǎo)其他亞型腎癌的治療。

除了對相關(guān)基因的研究，還有研究利用銅死亡相關(guān)的10 個LncRNA 構(gòu)建預(yù)后模型，發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險組患者對ICI 治療的反應(yīng)可能較差［22］，該預(yù)測模型可能有助于更好的選擇透明細(xì)胞腎癌治療方案。同樣關(guān)于銅死亡相關(guān)LncRNA 的另一項研究中，根據(jù)LncRNA 構(gòu)建的預(yù)后特征，并預(yù)測了不同藥物在癌細(xì)胞中的半數(shù)抑制濃度，證實LncRNA 同樣具有預(yù)測藥物療效的潛力［16］。除了銅死亡相關(guān)基因，其相關(guān)LncRNA也可以用于指導(dǎo)腎細(xì)胞癌患者的治療。

轉(zhuǎn)移性腎癌的全身治療包括化療、靶向治療及免疫治療等，其中免疫檢查點的單藥或聯(lián)合治療由于可使轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌患者在生存上明顯獲益而被列為已、二線治療用藥。銅死亡相關(guān)基因、LncRNA等特征可預(yù)測腎細(xì)胞癌患者對不同藥物的反應(yīng)，具有預(yù)測不同藥物療效的潛力。若在治療前可篩選出療效更佳的藥物，有望改善腎癌患者預(yù)后。

2.3 銅死亡與腎癌預(yù)后 影響腎癌預(yù)后的主要因素包括包括腫瘤的解剖因素、組織學(xué)因素、臨床因素、分子因素等。美國東部腫瘤協(xié)作組評分、Fuhrman 分級、腫瘤分期是影響腎癌患者預(yù)后的獨立因素［23］。目前用于預(yù)測腎癌患者預(yù)后的評價體系較多，如加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分?？蒲腥藛T開發(fā)的腎癌風(fēng)險分級系統(tǒng)、斯羅恩-凱特琳紀(jì)念癌癥中心模型、腫瘤分期、腫瘤大小、腫瘤病理分級以及腫瘤壞的評分系統(tǒng)等［24］，而近期研究發(fā)現(xiàn)，依據(jù)銅死亡相關(guān)特征建立的評分系統(tǒng)也可用于預(yù)測腎癌患者的生存率及預(yù)后。

有研究篩選7 個銅死亡基因并建立銅死亡風(fēng)險評分，發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險組比低風(fēng)險組死亡病例更多、生存概率差；腫瘤分級和分期較高患者的風(fēng)險評分較高，而不同年齡和性別之間的風(fēng)險評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，表明該風(fēng)險評分可以預(yù)測透明細(xì)胞腎癌個體的預(yù)后［20］。而另一項關(guān)于銅死亡基因的研究發(fā)現(xiàn)風(fēng)險評分與男性、較高的腫瘤分期和較高的組織學(xué)分級顯著相關(guān)；進(jìn)一步驗證發(fā)現(xiàn)，高風(fēng)險組總生存率顯著低于低風(fēng)險組［13］。以上兩項研究均使用銅死亡相關(guān)基因建立風(fēng)險評分，并研究評分與透明細(xì)胞腎癌患者預(yù)后之間的關(guān)系，最后均證實基于銅死亡相關(guān)基因的風(fēng)險評分與患者病理特征、預(yù)后及生存率相關(guān)，可用于預(yù)測患者生存率及預(yù)后。但兩項研究屬于回顧性研究，還需前瞻性研究進(jìn)一步驗證。另外有研究發(fā)現(xiàn)，銅死亡相關(guān)基因的風(fēng)險評分與患者總生存期顯著負(fù)相關(guān)，銅相關(guān)基因標(biāo)記可以作為透明細(xì)胞腎癌患者的潛在預(yù)后預(yù)測因子，并可能為癌癥治療提供新的見解［25］。利用銅死亡相關(guān)基因構(gòu)建的預(yù)測模型可以高度準(zhǔn)確地預(yù)測患者總生存期（OS）/無進(jìn)展生存時間，甚至是復(fù)發(fā)風(fēng)險［19］，以銅死亡基因為基礎(chǔ)的預(yù)后模型對透明細(xì)胞腎癌患者的預(yù)后有較好的預(yù)測效果和臨床應(yīng)用價值［10］。

關(guān)于核心基因FDX1 的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DX1 在透明細(xì)胞腎癌中具有良好的診斷效能，且FDX1 表達(dá)水平還可預(yù)測患者預(yù)后［12］。透明細(xì)胞腎癌樣本的FDX1 基因表達(dá)水平顯著低于正常組織樣本；較低的FDX1 基因表達(dá)水平與較高的癌癥分級和更晚期的腫瘤-淋巴結(jié)-轉(zhuǎn)移階段密切相關(guān)；低FDX1 表達(dá)的透明細(xì)胞腎癌患者的OS 短于高FDX1 表達(dá)的患者；單因素和多因素Cox回歸分析顯示FDX1基因是透明細(xì)胞腎癌的獨立預(yù)后因素［14，26-27］。銅死亡基因FDX1 表達(dá)減弱與預(yù)后不良相關(guān)，高表達(dá)FDX1 是個好的預(yù)后因素［11］，F(xiàn)DX1 可能在透明細(xì)胞腎癌的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵作用，F(xiàn)DX1 對透明細(xì)胞腎癌患者的總生存期、疾病特異性生存期和無進(jìn)展生存期有潛在預(yù)測價值［19，28］。

有關(guān)銅死亡相關(guān)LncRNA 與透明細(xì)胞腎癌患者預(yù)后的研究鑒定了與銅死亡顯著相關(guān)的LncRNA后，構(gòu)建了CRG 評分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)III、IV 期患者CRG評分明顯高于I、II 期患者，表明該評分系統(tǒng)可以區(qū)分透明細(xì)胞腎癌患者的臨床病理特征，還與患者的生存期等密切相關(guān)，CRG 評分有潛力成為透明細(xì)胞腎癌獨立預(yù)后預(yù)測因素［16］。而另一項研究則使用10 種銅死亡相關(guān)LncRNA 來構(gòu)建預(yù)后預(yù)測模型，并進(jìn)行風(fēng)險評分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險組總生存期顯著較短，高風(fēng)險組的無進(jìn)展生存期顯著低于低風(fēng)險組；還發(fā)現(xiàn)對于不同的分組，除N1 期外，低風(fēng)險組的總生存率均較低風(fēng)險組高［22］。基于銅死亡相關(guān)LncRNA的預(yù)測模型在預(yù)測透明細(xì)胞腎癌患者預(yù)后方面具有高度準(zhǔn)確性［29］。結(jié)果均顯示銅死亡相關(guān)LncRNA 可用于預(yù)測透明細(xì)胞腎癌患者的預(yù)后，為透明細(xì)胞腎癌患者的個體化治療提供了重要依據(jù)。在未來，靶向銅死亡相關(guān)LncRNA 將成為透明細(xì)胞腎癌一種有前景的治療策略。但幾項研究均存在一定限制，還需進(jìn)一步研究驗證。

此外，有研究建立了可預(yù)測乳頭狀腎細(xì)胞癌患者預(yù)后和治療反應(yīng)性的銅死亡評分，并在乳頭狀腎細(xì)胞癌患者中進(jìn)行了驗證，證實風(fēng)險評分的1、3、5年預(yù)后效率受試者工作特征曲線下面積高，該評分具有預(yù)測乳頭狀腎細(xì)胞癌患者預(yù)期壽命的能力，且較低的風(fēng)險評分與較高的腫瘤突變負(fù)荷和免疫活性相關(guān)，提示預(yù)后較好［17］。目前的大量研究均是針對透明細(xì)胞腎癌，而此項研究則是針對乳頭狀細(xì)胞腎癌，其結(jié)果同樣證明銅死亡相關(guān)特征可用于預(yù)測腎癌患者預(yù)后。

以往評分體系的評價指標(biāo)為患者TNM 分期、Fuhrman 分級、腫瘤壞死及大小等特征，而根據(jù)患者銅死亡構(gòu)建的評分系統(tǒng)建立在銅死亡基因、LncRNA等特征之上，與以往評分系統(tǒng)大不相同，可極大豐富腎癌患者預(yù)后評價系統(tǒng)，有助于更準(zhǔn)確預(yù)測患者預(yù)后。

腎癌作為泌尿系致死率高的腫瘤，嚴(yán)重威脅患者生命安全。不斷尋找更簡便的診斷方法和更精準(zhǔn)的治療策略對改善腎癌患者預(yù)后有重要意義。目前有關(guān)銅死亡在腎癌診療過程中作用的研究均為回顧性研究，且樣本例數(shù)等有限，仍存在一定局限性，還需要大量前瞻性的研究進(jìn)行進(jìn)一步的驗證，且銅死亡在惡性腫瘤各環(huán)節(jié)中發(fā)揮作用的具體機(jī)制也還需進(jìn)一步明確。此外，目前大量研究局限于透明細(xì)胞腎癌一種腎癌亞型，對于其他亞型的研究極少，仍需更大量的研究對銅死亡在透明細(xì)胞腎癌中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，并拓展銅死亡在其他腎癌亞型中的研究。更深入研究銅死亡在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮的作用及其機(jī)制，可以促進(jìn)腎癌及其他惡性腫瘤診療的進(jìn)一步發(fā)展。