uPAR在腫瘤診斷與治療中的研究進展

韓倩倩， 周 琴， 張蘭蘭， 吳朋飛， 馬騰飛， 馬冰冰， 徐昌志， 張部昌

(1.安徽大學 物質科學與信息技術研究院， 合肥 230601; 2.安徽天祥糧油食品有限公司， 阜陽 236300)

惡性腫瘤如肝癌、肺癌、乳腺癌等嚴重威脅人類健康，患者病死率較高，且發病率也呈逐年上升趨勢。早期診斷和治療是防治腫瘤的一個關鍵環節。目前常規的腫瘤診斷方法是X射線、計算機斷層掃描技術等影像學診斷方法，然而該方法靈敏度和特異性有限，同時可能出現影像學診斷的假陽性[1]。因此，尋找特異性的腫瘤基因標志物，將其與探針偶聯，應用放射免疫顯像技術進行診斷，提高腫瘤診斷的靈敏度和特異性，實現腫瘤細胞的定位及定量檢測已成為新的研究方向。

尿激酶型纖溶酶原激活物受體(urokinase-type plasminogen activator receptor，uPAR)，又稱CD87，是富含半胱氨酸的單鏈糖蛋白，由三個結構域D1、D2和D3區組成，沒有跨膜區和胞內結構域，主要通過C-末端糖基磷脂酰肌醇錨定到細胞膜表面[2]。uPAR通常只在少數正常細胞如子宮、胸腺、腎臟及脾臟中的巨噬細胞和粒細胞中低表達[3]，但在腫瘤細胞如結腸癌、乳腺癌、胰腺癌等中均存在過表達現象[4]。研究表明uPAR與腫瘤的增殖、遷移及預后密切相關。uPAR與uPA(urokinase-type plasminogen activator)特異性結合，能增強纖溶酶原的激活，加速細胞外基質的降解，促進細胞遷移[5]。uPAR與整聯蛋白、玻連蛋白等不同類型的跨膜受體相互作用，促進細胞內信號分子如黏著斑激酶(focal adhesion kinase，FAK)、細胞外信號調節激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)和蛋白激酶B(protein kinaseB，PKB)介導的下游信號轉導，增加癌細胞的存活率及對凋亡的抗性[6]。同時，uPAR表達量升高與患者的不良預后有關[7-8]。因此，uPAR被確定為抗癌治療的理想靶標[9]。已有多個實驗室將靶向uPAR的小分子AE105及抗體ATN-658與放射性核素進行偶聯，利用PET成像技術來實現對腫瘤細胞的定位及定量檢測[10-12]。同時在以uPAR為靶點抑制腫瘤方面的研究也得到較快發展。以下主要介紹uPAR在腫瘤診斷及治療中的研究進展。

1 基于uPAR的腫瘤成像劑的開發

uPAR在癌癥進展中發揮至關重要的作用，已有多個實驗室在開發靶向uPAR的腫瘤診斷方式上做出努力，其中一個重要的方法是開發非侵入性診斷/成像劑。目前靶向uPAR的成像技術已用于多種類型的癌癥中[12]。

1.1 基于靶向uPAR的小分子PET成像

AE105是由9個氨基酸組成的智能肽，能夠高特異性地結合uPAR，主要用于手術時術中指導以及轉移評估[13]。目前已經開發出基于AE105的PET成像探針，并且在患者體內檢測uPAR時顯示出良好的效果[11, 14-17]。Persson等制備了64Cu-DOTA-AE105探針，首次證明在U87MG腫瘤移植小鼠中腫瘤對探針的攝取率與uPAR表達水平之間存在定量關系[11]。考慮到DOTA/64Cu在體內的不穩定性，Ploug等[2]設計了兩種跨橋環式螯合劑：CB-TE2A和CB-TE2A-PA，將其與AE105進行偶聯用于靶向uPAR的PET成像。64Cu-CB-TE2A-PA-AE105在體內的穩定性、腫瘤背景對比度和腫瘤攝取量上均優于64CU-CB-TE2A-AE105[14]。正電子發射體68Ga的物理半衰期達到68 min，這與低分子量放射性藥物，如肽、適配體及小分子的藥代動力學參數相匹配，因此引起人們的極大興趣[15]。68Ga與NOTA-AE105能直接進行放射性標記，標記物68Ga-NOTA-AE105在體內具有很高的圖像對比度，能清晰地觀察到腫瘤的位置及輪廓[16]。在小鼠模型中68Ga-NOTA-AE105的腫瘤與背景比顯著高于O-(2-[18F]氟乙基)-L-酪氨酸(7.6±2.1vs1.8±0.3)，但腫瘤絕對攝取率非常低(0.4±0.1% ID/g)。為解決上述問題，Sun等設計了一個新型的68Ga標記的AE105示蹤劑，即在AE105與放射性金屬螯合劑之間插入聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG)以優化其成像性質。體內的PET成像顯示在注射示蹤劑1 h后68Ga-NODAGA-PEG8-AE105的腫瘤攝取率比68Ga-NODAGA-AE105高兩倍以上。此外，體外的生物分布檢測也證實了PEG修飾的示蹤劑能夠提高腫瘤的攝取率[17]。因此，68Ga-NODAGA-PEG8-AE105能夠很好地應用于靶向uPAR的PET成像中。

最近在乳腺癌、前列腺癌和膀胱癌患者中AE105的1期臨床試驗已經完成。該研究將AE105與有機環狀螯合劑1,4,7,10-四氮雜環十二烷-1,4,7,10四乙酸(DOTA)綴合，然后用64Cu標記用于PET成像，發現該試劑對于癌癥患者具有良好的生物分布及穩定性[13]。

1.2 基于靶向uPAR的抗體PET成像

AE105作為小分子肽，半衰期短，其成像時間通常在幾個小時內[18]。為了改善示蹤劑的效果，人們早在十幾年前就開發出了基于靶向uPAR的抗體成像探針。如2002年，Rabbani等[19]利用乳腺癌和前列腺癌的嚙齒動物模型，發現uPAR是癌癥診斷的可成像目標。該實驗將125I標記的抗鼠uPAR抗體注射到患有前列腺癌和乳腺癌的動物中，發現在原發性腫瘤以及一些常見的轉移部位包括肝、肺、脾和淋巴結中放射性標記物的攝取量很高，而在對照動物中攝取量非常低。這表明uPAR可以作為癌癥進展和轉移的診斷/成像目標[19]。此后，科研人員又做了大量研究來挖掘和驗證uPAR在不同類型癌癥中的診斷潛力。其中，較為關注的是靶向uPAR的人源化抗體ATN-658，ATN-658與uPAR的D3區具有高親和力(Kd≈1 nmol/L)，同時它只與人uPAR特異性結合，而與鼠uPAR不會發生交叉反應。在人癌異種移植模型中，ATN-658能夠抑制uPAR陽性腫瘤的侵襲、遷移、生長和轉移[20]。此外，ATN-658可與示蹤劑如熒光探針偶聯，靶向作用于腫瘤組織，利用PET成像技術實現對腫瘤細胞的定位及定量檢測[18]。目前，ATN-658已用于癌癥診斷的多模型成像中。

AE105和ATN-658都能用于腫瘤的診斷，但它們所表現的成像時間不同。AE105分子量低，半衰期短，成像時間通常只有幾個小時[18]。而ATN-658在血清中具有更長的半衰期，這使得其成像時間可以延長至數天[18]。AE105是uPA與uPAR結合的競爭性抑制劑[21]，而ATN-658與uPAR的結合位點與uPA不同，其抗腫瘤活性與uPA-uPAR相互作用無關[22]。ATN-658主要通過抑制整合素與uPAR的相互作用來抑制下游信號通路活化[22]。當uPA與uPAR結合時，AE105不能特異性靶向uPAR，因此基于AE105的探針靶向腫瘤的成像強度將取決于uPA與uPAR的飽和度。而ATN-658與uPAR的結合不受uPA的影響，所以其成像強度更能準確反映腫瘤中uPAR的表達量[21]。

2 uPAR在腫瘤靶向治療中的作用

2.1 ?6抑制uPA/uPAR的相互作用

早期研究證實uPA/uPAR相互作用的非競爭性拮抗劑?6可抑制體內腫瘤的生長和轉移[23]。在膠質母細胞瘤的異種移植模型中，順鉑與?6聯用在抗腫瘤和抗血管生成方面顯示出更強的效果[23]。最近，Kanno等證實?6通過中止uPA與uPAR的相互作用來抑制脂多糖介導的炎性破骨細胞的生成，為炎性骨病的治療提供依據[24]。這些研究結果加速了在不同類型癌癥中使用?6的臨床評估進程，?6的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗顯示出較好的療效性和安全性[25-26]。

2.2 靶向uPAR的抗體

在精準醫學時代，針對腫瘤的特異性抗體已經顯示出很好的應用價值。目前已研制出許多靶向uPAR的抗體來阻斷其與uPA或整聯蛋白的相互作用[27-28]。Van Buren等證實靶向uPAR的單克隆抗體ATN-658在體外能夠明顯抑制結腸癌細胞的遷移，同時在體內顯著抑制腫瘤的生長[27]。Rabbani等證明ATN-658能夠阻斷前列腺癌細胞的增殖、侵襲和轉移[28]。此外，它在多種癌癥中顯示出抗癌活性。以上結果顯示ATN-658在臨床試驗中用于治療癌癥方面有良好的前景。

2.3 抑制uPAR蛋白表達

抑制或干擾uPAR蛋白質合成的方法主要是利用核酶、反義寡核苷酸抑制物、RNA干擾(RNA interference， RNAi)等。在體外人骨肉瘤細胞中，靶向uPAR mRNA的核酶能阻斷mRNA翻譯，進而抑制癌細胞的增殖及遷移等[29]。Lulli等利用反義寡核苷酸靶向uPAR，在降低人視網膜內皮細胞中的uPAR mRNA及蛋白水平、阻斷血管內皮生長因子誘導的促血管生成以及減少視網膜病變小鼠中的新血管形成方面具有高效性，為治療增值性視網膜病變提供基礎[30]。在三陰性乳腺癌中，RNAi靶向uPAR能夠增加死亡受體4(death receptor 4，DR4)及死亡受體5(death receptor 5，DR5)的表達，進而觸發癌細胞的凋亡[31]。Gao等證明在口腔舌鱗狀細胞癌中，RNAi沉默uPAR能夠抑制口腔舌癌細胞的侵襲和遷移等[32]。因此，抑制uPAR蛋白的表達能夠抑制癌細胞的增殖、遷移、侵襲及抗凋亡能力等。

2.4 納米蛋白與抗uPAR抗體聯合使用

納米蛋白是由更精確靶向腫瘤組織的脂質體納米顆粒藥物包裹的物質[33]，其主要優勢包括增加循環半衰期，減少脫靶效應，同時能夠特異性地將治療藥物輸送到腫瘤細胞中。納米蛋白可以很容易地與特異性抗體結合以增強高特異性抗體靶向癌細胞的細胞毒性[34]。例如，Zhang等將靶向uPA抗體與脂質體納米蛋白偶聯，利用電感耦合等離子體光學質譜(inductively coupled plasma optical mass spectrometry， ICP-MS)和熒光激活細胞分選(fluorescence-activated cell sorting，FACS)技術證實卵巢癌細胞對與抗體偶聯的納米蛋白的吸收量提高4倍以上。同時，抗體偶聯納米蛋白在體內和體外能更加有效地抑制腫瘤細胞生長，誘導半胱天冬酶介導的細胞凋亡并抑制干細胞標記物醛脫氫酶-1A1的表達[34]。

3 結語

uPAR在癌癥的不同階段具有多效性，在許多惡性腫瘤中特異性高表達，進一步的機制研究確定其與腫瘤生長增殖和轉移擴散相關。研究表明，基于靶向uPAR的小分子藥物AE105和抗體ATN-658的PET成像技術能夠實現腫瘤細胞的定位及定量檢測，以提高腫瘤的早期診斷及鑒別能力，降低患者的死亡率。在靶向uPAR的腫瘤治療中，抑制uPA與uPAR的相互作用、抑制uPAR蛋白的表達、靶向uPAR的抗體等方法均能達到抗癌作用。未來，可以開發更多靶向uPAR治療的新型藥物以用于多種惡性腫瘤的診斷及治療中，例如將抗uPAR抗體與其他靶點抗體結合，構建雙特異性抗體，以提高治療效果和靶向檢測的特異性等。這些研究有望為患者提供更好的診斷和治療選擇，以改善相關癌癥的治療效果。