FAP-α在乳腺癌中的表達及作用機制研究進展

段佳佳，陳麗娟，王 瑩

(1.應急總醫院 a.普外科，b.手術室，北京 100028； 2.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院病理科，北京 100020)

乳腺癌是女性第一高發癌癥，約占癌癥總數的30%[1]。乳腺癌是一組異質性疾病，具有不同的病理學特性、臨床生物學特性、流行病學特征及分子特征。與其他實體腫瘤相比，乳腺癌具有異質性的特征，現代免疫治療基于“seed and soil”假設將腫瘤治療的靶目標從腫瘤細胞轉向腫瘤微環境(tumor microenvironment，TME)。TME相當于“soil”，是腫瘤細胞生長、增殖、轉移的土壤，而腫瘤細胞相當于“seed”，在適宜的TME中生長、增殖直至轉移。TME由細胞外基質和多種腫瘤基質細胞(成纖維細胞、淋巴細胞、血管內皮細胞、炎癥細胞、脂肪細胞及骨髓來源細胞等)共同構成。癌相關成纖維細胞是TME中最常見的腫瘤基質細胞之一，是活化的成纖維細胞，是腫瘤基質中各類蛋白水解酶、膠原、結締組織的主要來源。成纖維細胞活化蛋白-α(fibroblast activation protein-α，FAP-α)是特異性表達于癌相關成纖維細胞表面的一種抗原分子，參與腫瘤的生長、浸潤和轉移。現就FAP-α的生物學特性及其在乳腺癌中的表達特點等相關研究進展予以綜述。

1 FAP-α的生物學特性

FAP-α是一種絲氨酸蛋白酶。Rettig等[2]在上皮癌腫瘤基質成纖維細胞的研究中首次發現了單克隆抗體F19。F19可以表達大多數軟組織肉瘤、傷口愈合的肉芽組織和某些胎兒間充質成分，但在良性腫瘤基質、正常或惡性上皮細胞、惡性造血腫瘤細胞、胎兒腎臟、結腸正常肺基質成纖維細胞、軟骨和骨骼肌中則不表達。隨后，單克隆抗體F19F19鑒定的蛋白質被命名為FAP-α。

FAP-α是S9b肽酶家族的一員，在活化的基質成纖維細胞和重構組織中表達，是一種Ⅱ型細胞表面結合的跨膜糖蛋白(mr95 000)，可參與細胞外基質重塑。FAP-α是一種參與細胞外基質重塑的絲氨酸蛋白酶，在90%以上的惡性上皮腫瘤基質成纖維細胞表面高表達，但在正常成人組織中未檢測到[3]。FAP-α由760個氨基酸共同組成，通過18個氨基酸組成的疏水跨膜片段固定于細胞膜上，由6個氨基酸組成的短肽鏈構成細胞質區，其余位于細胞外區，細胞外區包括一個8片的類似“槳葉”的β螺旋結構域和一個包含催化三聯體的α/β水解酶域以及由絲氨酸(Ser624)、天冬氨酸(Asp702)和組氨酸(His734)構成的FAP-α催化三聯體。人類組織的FAP-α基因定位于染色體2q23，約73 kb。關于FAP-α基因啟動子的研究發現，早期生長應答因子1、E2F1轉錄因子和同源盒基因HOXA4蛋白的結合位點為FAP-α基因，而早期成長應答因子1在促FAP-α的表達中起極其重要的作用[4]。

FAP-α是特異的絲氨酸蛋白酶，與二肽基肽酶Ⅳ有48%的氨基酸序列同一性，主要通過酶活性調節腫瘤細胞的生長發育、浸潤轉移及免疫抑制等，并影響TME的改變[5]。FAP-α單體無催化功能，可形成FAP-α/FAP-α的同源二聚體或FAP-α/二肽基肽酶Ⅳ的異源二聚體，從而發揮催化功能。FAP-α有裂解明膠、Ⅰ型膠原、α2抗血纖維蛋白酶等肽鏈的內切酶活性，參與TME的降解，促使腫瘤細胞脫離原發部位而進一步浸潤和轉移，但FAP-α裂解明膠及膠原的生物學意義尚不明確，可能與通過基質金屬蛋白酶降解變性的膠原產生的生物活性片段有關。FAP-α促腫瘤細胞生長的酶活性作用分為直接作用和間接作用，通過以下4種方式發揮作用：①降解細胞外基質，促進腫瘤細胞侵襲及轉移，參與腫瘤組織的重塑；②通過激活另一種蛋白酶原，降解細胞外基質，進而間接降解TME；③解離與TME相關的生長因子(包括轉化生長因子-β和血小板衍生生長因子等)，促使腫瘤細胞向惡性轉化；④在腫瘤細胞生長過程中，參與腫瘤微血管的生成。FAP-α在基質中能激活儲存的轉化生長因子-β和血管內皮生長因子，通過蛋白水解富含脯氨酸和蛋白酶敏感鉸鏈區的轉化生長因子結合蛋白，激活TME中的轉化生長因子-β，導致FAP-α表達的增加，兩者為正反饋。De Francesco等[6]的研究表明，在缺氧條件下，乳腺癌組織中的癌相關成纖維細胞能通過上調低氧誘導因子-1α/G蛋白偶聯雌激素受體信號通路，參與調控腫瘤中血管內皮生長因子的表達，進而促進人臍靜脈內皮細胞的增殖，最終導致腫瘤組織內新生毛細血管的形成。體內研究表明，FAP-α表達增加與腫瘤生長速度的增加有關，并可促進新生血管的形成[7-8]。以上研究結果均顯示，FAP-α對促腫瘤微血管形成起重要作用，以FAP-α為靶標的細胞毒性藥物可以選擇性聚集在腫瘤新生微血管周圍，為有效阻斷腫瘤血供提供有利調節，可能成為有效的潛在治療腫瘤的間質新靶點。

此外，FAP-α還具有免疫抑制作用。研究發現，FAP-α特異性T淋巴細胞能識別并殺死FAP-α陽性的癌相關成纖維細胞，并可進一步破壞表達FAP-α的成纖維細胞，在體內形成抗腫瘤活性，接種FAP-α的DNA疫苗借助CD8+的T淋巴細胞殺傷作用可顯著抑制小鼠的原發腫瘤生長，提高FAP-α特異性CD8+的T淋巴細胞的抗腫瘤活性，進一步防止腫瘤細胞的轉移，使FAP-α成為改善腫瘤的免疫療法提供可能。

2 FAP-α在乳腺癌中的表達

2.1 FAP-α在乳腺癌中的表達模式 FAP-α是一種絲氨酸蛋白酶家族的Ⅱ型整體膜糖蛋白，在90%以上的惡性腫瘤基質成纖維細胞表面選擇性表達，如乳腺癌、直腸癌、宮頸癌及肺癌等，在正常組織一般無表達，在胚胎發育過程中出現暫時性表達，并在傷口愈合時的成纖維細胞中瞬時表達[9]。FAP-α首次發現于腫瘤基質成纖維細胞中[2]。隨著研究的深入，除腫瘤基質成纖維細胞外，FAP-α還可表達于腫瘤細胞表面，且表達模式也不相同。Abbas等[10]的研究發現，FAP-α表達于基質成纖維細胞的胞質中，呈淡黃色或棕黃色；在腫瘤組織的染色模式為：①緊鄰腫瘤細胞的成纖維細胞表達顯著陽性；②腫瘤周圍基質中成纖維細胞表達散在陽性；③與正常組織相連接處的基質成纖維細胞的表達缺失或極少。Ariga等[11]的研究表明，FAP-α的表達僅限于乳腺癌基質成纖維細胞相鄰的腫瘤細胞巢，而非腫瘤細胞。但Liu等[12]的研究顯示，FAP-α在腫瘤細胞的過表達優于基質細胞。Park等[12]的研究顯示，FAP-α在腫瘤細胞和基質細胞均表達，與Shi等[13]和Yu等[14]的研究結果相同。對胰腺癌的研究發現，FAP-α在腫瘤細胞和基質細胞均表達[15]。由此可見，FAP-α不僅可表達于腫瘤基質成纖維細胞，也可表達于某些腫瘤組織的腫瘤細胞，因此，以FAP-α圍靶點的靶向治療不僅可作用于腫瘤基質的成纖維細胞，抑制腫瘤細胞賴以生存的間質；還可以作用于腫瘤細胞，直接殺傷腫瘤細胞。

2.2 FAP-α與乳腺癌患者預后的關系 FAP-α不僅可促進腫瘤細胞的生長、增殖、浸潤和轉移，還可提示腫瘤患者預后不良。Shi等[13]的研究顯示，FAP-α高表達提示患者預后差。Liu等[3]的研究顯示，FAP-α的表達與預后和淋巴結轉移呈正相關。Yu等[14]的研究顯示，當患者雌激素和孕激素受體均為陰性時，FAP-α陽性的密度是評價無病生存期和總生存的獨立不良預后因素。Huang等[16]的研究證實，高表達的FAP-α可促進腫瘤的生長，提示預后不良。

乳腺癌的異質性很強，不同組織學類型具有特有的特征，FAP-α在不同組織學類型中的表達也不同。Park等[12]對104例小葉癌和524例浸潤性導管癌患者FAP-α表達情況的研究顯示，浸潤性導管癌FAP-α高表達于浸潤性小葉癌。Hua等[17]應用免疫組織化學方法檢測正常乳腺、乳腺導管上皮細胞不典型增生、乳腺導管原位癌、乳腺導管原位癌微浸潤和乳腺浸潤性導管癌組織FAP-α表達情況的研究發現，正常乳腺、乳腺導管上皮細胞不典型增生及乳腺導管原位癌的FAP-α陰性，乳腺導管原位癌微浸潤和乳腺浸潤性導管癌的FAP-α陽性，此結果符合FAP-α的生物學特性，表明FAP-α陽性可能提示導管原位癌已有微浸潤。

Tchou等[18]應用免疫組織化學染色方法對52例乳腺癌患者FAP-α的表達情況的研究表明，FAP-α表達與乳腺癌類型及臨床病理因素均存在相關性，且腫瘤相關巨噬細胞可表達FAP-α，可見FAP-α靶向治療可針對腫瘤基質細胞，還可針對骨髓間充質細胞和免疫細胞(如腫瘤相關巨噬細胞)。此外，FAP-α在結腸癌[19]、骨肉瘤[20]、胃癌[21-22]、透明細胞腎癌[23]、膠質母細胞瘤[24-25]、食管鱗狀細胞癌[26]、肺鱗狀細胞癌[27]、皮膚基底細胞癌[28-29]、黑色素瘤[30]中均呈高表達，促進腫瘤生長、進展、轉移和復發，并與其臨床預后相關。綜上所述，腫瘤細胞和基質成纖維細胞中FAP-α的陽性表達是獨立的不良預后因素。但是，Ariga等[11]對112例乳腺浸潤性導管癌患者的研究發現，FAP-α陽性提示預后較好；并應用多因素分析顯示，FAP-α表達是獨立的預后因素。

3 FAP-α參與腫瘤細胞浸潤轉移的信號通路

FAP-α能調節腫瘤細胞的生長、分化、黏附、浸潤和轉移，但其表達機制尚未明確。FAP-α獨立于二肽基肽酶Ⅳ蛋白酶而直接參與細胞間的信號通路調控。Yang等[31]的研究表明，FAP-α可激活具有信號轉導作用的癌相關成纖維細胞的亞單位，該亞單位還是轉錄激活因子3活化的炎癥表型。CC趨化因子配體2上調可使FAP-α激活的癌相關成纖維細胞亞單位具備炎癥表型。FAP與一組介導炎癥-免疫抑制-腫瘤促炎癥性癌相關成纖維細胞之間存在正相關關系，強調了FAP-信號傳導及轉錄激活因子3-CC趨化因子配體2信號通路在促進腫瘤細胞浸潤、轉移中的作用。Wang等[32]應用免疫組織化學方法對84例口腔鱗狀細胞癌及12個非癌口腔上皮組織中FAP-α表達的研究表明，與非癌口腔上皮組織相比，FAP-α在鱗狀細胞癌中的表達上調，與總生存率相關，沉默FAP-α抑制了腫瘤的生長和轉移，敲除FAP-α使人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信號調節激酶失活，下調信號傳導可調控腫瘤細胞的增殖、轉移和浸潤，通過沉默人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因抑制FAP-α的作用。由此可見，FAP-α可能通過人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信號調節激酶等信號通路調控腫瘤細胞的生長發育、浸潤轉移和基質金屬蛋白酶9等細胞因子的表達，進而促進腫瘤細胞的浸潤、轉移。此外，Jia等[33]對肺鱗狀細胞癌的研究表明，FAP-α可通過磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路進一步促進肺鱗狀細胞癌細胞的生長、黏附和遷移，并調節肺鱗狀細胞癌的癌細胞功能。可見，FAP-α可能是通過經典的磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路進一步促進腫瘤細胞的增殖、浸潤及轉移。Yi等[34]研究顯示，惡性黑色素瘤中細胞外基質相關轉錄因子snail可上調FAP-α，并進一步促進腫瘤細胞的生長浸潤，提示snail/FAP-α軸可作為惡性黑色素瘤的治療新靶點。Wu等[35]的研究顯示，FAP-α誘導的多發性骨髓瘤患者T細胞衰老由磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路介導，骨髓間充質干細胞通過FAP-α/轉化生長因子-β軸抑制T細胞增殖并驅動Th17分化，進一步導致多發性骨髓瘤的進展。

4 小 結

FAP-α在腫瘤發生發展以及侵襲中起至關重要的作用。FAP-α通過血管生成、解離細胞外基質、抗腫瘤免疫反應等促進腫瘤細胞生長浸潤。抑制或破壞FAP-α的生物學功能，不僅可抑制腫瘤細胞及腫瘤基質細胞的生長，還可抑制腫瘤微血管的形成，進一步阻斷腫瘤細胞的營養供給。與腫瘤細胞不同，腫瘤基質細胞作為腫瘤免疫治療的靶點具有二倍體性、遺傳穩定性和免疫攻擊性。FAP-α靶點豐富且穩定，未來可作為具有潛在免疫診斷及治療作用的靶向治療靶點，造福更多的患者。