尿激酶型纖溶酶原激活物系統(tǒng)作為乳腺癌預(yù)后生物標志物的展望*

胡 雷 孫 碩 毛 露 Dirk Hermann 陳艾東，

1 貴州省貴陽市婦幼保健院 550003； 2 南京醫(yī)科大學； 3 東南大學附屬中大醫(yī)院,東南大學;4 西德腫瘤研究中心，杜伊斯堡—埃森大學

乳腺癌中有活性的uPA系統(tǒng)是通過激活普遍存在的蛋白酶纖溶酶來控制細胞外基質(zhì)(ECM)降解的系統(tǒng)[1]。uPA系統(tǒng)(uPAS)的關(guān)鍵組成部分是uPA，纖溶酶原激活物抑制劑-1和-2(PAI-1，PAI-2)和uPA相關(guān)受體(uPAR)，所有這些都在ECM的重塑過程中發(fā)揮了重要作用。uPA及其抑制劑PAI-1目前是乳腺癌中最有效的預(yù)后生物標志物。與其促進癌癥進展的能力一致，一些回顧性和前瞻性研究表明，高濃度的uPA和PAI-1蛋白是新診斷的浸潤性乳腺癌患者不良預(yù)后的獨立和有效預(yù)測因子[2]。uPAR是uPAS的一個組成部分，參與乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。uPAR高表達是乳腺癌細胞的重要特征，未來的努力應(yīng)集中于開發(fā)靶向結(jié)合uPAR的抗癌療法，這種靶向治療對正常細胞幾乎沒有影響或完全沒有影響。目前已發(fā)現(xiàn)很多藥物可以作為配體和uPAR結(jié)合，例如單克隆抗uPAR抗體ATN-658。本文將系統(tǒng)闡述uPAS作為乳腺癌生物標記物的可行性和針對uPAR的靶向治療。

1 uPAS參與的信號轉(zhuǎn)導

uPA與uPAR的結(jié)合以及隨后該復(fù)合物與其他蛋白質(zhì)的相互作用來實現(xiàn)細胞信號傳導的。由三個同源結(jié)構(gòu)域(DⅠ、DⅡ和DⅢ)組成的uPAR位于質(zhì)膜上并充當信號傳導受體，但由于缺乏跨膜和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，它不能直接介導細胞內(nèi)信號傳導而不與細胞內(nèi)相互作用[3]。其相互作用的配體不僅限于uPA，還包括膜蛋白，如某些整合素(即β1、β2和β3)、G蛋白偶聯(lián)的趨化因子受體、小窩蛋白、胰島素樣生長因子受體(IGFR)、表皮生長因子受體(EGFR)、血小板衍生生長因子受體和其他受體酪氨酸激酶，以及ECM組分如玻連蛋白(Vn)、纖連蛋白和膠原蛋白[4]。整合素是αβ-異二聚體跨膜受體，其將ECM組分連接至細胞骨架蛋白。它們負責細胞-ECM黏附，并且已被證明是uPAR的重要信號共同受體[5]。uPAR通過位于其兩個結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點與整聯(lián)蛋白相互作用：DⅡ和DⅢ。 uPAR調(diào)節(jié)整合素活性的能力對細胞增殖、黏附、遷移和存活過程至關(guān)重要[6]。研究表明，uPAR對α5β1(纖連蛋白受體)、α3β1(層粘連蛋白受體)和αvβ5和αvβ3(Vn受體)整合素具有很強的親和力，當它與uPA結(jié)合時，由于其活性構(gòu)象的穩(wěn)定作用。uPAR與α5β1整合素的結(jié)合通過募集EGFR和激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERKs)誘導細胞生長。此外，整合素引導uPAR信號傳導：與β1整聯(lián)蛋白的相互作用通過激活黏著斑激酶(FAK)和ERK觸發(fā)增殖，而uPAR-β3復(fù)合物激活Rac Rho GTP酶并誘導細胞遷移。 Vn是一種黏附性ECM蛋白，是uPAR的另一種重要配體。在其多聚體構(gòu)象中，它能夠與ECM和整聯(lián)蛋白受體的其他蛋白質(zhì)相互作用。它具有與uPA不同的uPAR結(jié)合位點，使uPAR能夠同時與uPA和Vn相互作用[7]。

2 uPA/PAI-1作為乳腺癌預(yù)后的生物標志物

Duffy等人在1988年[8]首次提出uPA/PAI-1作為乳腺癌預(yù)后生物標記物的重要性，乳腺癌中的uPA活性與腫瘤大小和有轉(zhuǎn)移的腋窩淋巴結(jié)的數(shù)量相關(guān)。之后，另外的研究報道，除了uPA，PAI-1也具有預(yù)后相關(guān)性，特別是在乳腺癌患者中[9]。兩種因子uPA/PAI-1(低uPA和高uPA和/或PAI-1)的測定已被證明優(yōu)于評估單一因子或使用常規(guī)預(yù)后標志物進行患者風險組分層[10]。各種回顧性和前瞻性研究，包括多中心臨床試驗已經(jīng)驗證了預(yù)后和預(yù)測價值。有趣的是，與任何其他癌癥生物標志物不同，uPA/PAI-1在乳腺癌中的預(yù)后相關(guān)性沒有矛盾。此外，從uPA/PAI-1狀態(tài)獲得的預(yù)測信息可以支持個體化治療選擇，并且被推薦并常規(guī)用于治療決策，特別是在淋巴結(jié)陰性乳腺癌中[11]。

在對淋巴結(jié)陰性(LNN)乳腺癌患者進行長期隨訪后，表明uPA/PAI-1水平與腫瘤侵襲性顯著相關(guān)，與HER2狀態(tài)無關(guān)。Witzel等評估了uPA和PAI-1 mRNA水平在乳腺癌分子亞型中的預(yù)后價值[12]。uPA/PAI-1 mRNA在不同亞型中的預(yù)后作用存在差異。有意義的預(yù)后價值主要在HER2陽性癌癥患者中檢測到，其中(單因素和多因素)分析顯示uPA/PAI-1升高與DFS較短之間具有強烈的預(yù)后相關(guān)性。同樣，最近的一項研究表明，PAI-1表達測定可以改善絕經(jīng)后LNN乳腺癌患者腫瘤大小的預(yù)后價值，從而在早期隨訪期間區(qū)分疾病復(fù)發(fā)風險低和高的患者。此外，一項針對606名原發(fā)性乳腺癌患者的調(diào)查顯示，uPA和PAI-1高表達的患者腫瘤較大，惡性程度較高，能夠?qū)Ч苋肭郑灰蕾嚰に豙13]。作者還觀察到uPA與年齡或絕經(jīng)狀態(tài)之間沒有實質(zhì)性相關(guān)性。在另一項研究中，根據(jù)單因素和多因素DFS分析，同一組顯示uPA/PAI-1表達代表獨立的預(yù)后價值。

在大多數(shù)臨床研究中，酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)是測定腫瘤組織中uPA/PAI-1抗原含量的標準方法。由于該方法需要相當(300mg)的新鮮或新鮮冷凍組織，其他方法評估uPA/PAI-1已經(jīng)探索了1個地位[14]。通過定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)分析了uPA和PAI-1 mRNA的表達，作為ELISA的替代方法[15]。研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌樣本中mRNA和抗原表達之間沒有顯著的相關(guān)性，qRT-PCR可作為ELISA測定的直接蛋白質(zhì)檢測的替代物。關(guān)于ELISA樣品數(shù)量要求，已經(jīng)顯示，即使是從術(shù)前穿刺活檢組織獲得的小腫瘤樣本(10～30mg)，也可以提供關(guān)于患者分層的uPA/PAI-1狀態(tài)的足夠重要信息。為了繞過ELISA的一些缺點，許多研究還試圖從福爾馬林固定和石蠟包埋材料中量化uPA和PAI-1，這是常用的組織儲存形式。 研究者成功地從這些樣品中提取了uPA和PAI-1蛋白，并證實它們的表達與用ELISA獲得的表達相當。

3 uPAR作為乳腺癌預(yù)后的獨立標志物和靶向治療新靶點

研究表明乳腺癌患者的uPAR水平顯著升高，與其他預(yù)后因素如疾病分期和原發(fā)性大小呈正相關(guān)[16]。有趣的是，切割的uPAR認為是比完整uPAR表達升高更具特異性的癌癥生物標志物。切割的uPAR形式顯示出與腫瘤體積的顯著相關(guān)性，并且不受uPA消耗的影響，表明存在另外的uPAR切割蛋白酶[17]。最近的一項研究表明uPAR從細胞表面脫落的機制，并鑒定了特異性磷脂酶，甘油磷酸二酯酶-3(GDE3)，它能夠切割和滅活uPAR。上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是一個重要的發(fā)展過程，但也參與癌癥轉(zhuǎn)移。uPAR細胞信號傳導激活在癌細胞中缺氧誘導的EMT。在過表達uPAR的癌細胞中也觀察到EMT的誘導。uPAR是否可以靶向過表達uPAR的乳腺癌細胞中的EMT。他們的研究結(jié)果證明了EMT的逆轉(zhuǎn)，這是由內(nèi)源性uPA的下調(diào)或通過uPAR激活的細胞信號傳導抑制引起的。同一研究小組提出，乳腺癌細胞中癌癥干細胞(CSC)樣特性的出現(xiàn)與uPAR信號傳導有關(guān)。當uPAR在乳腺癌細胞中過度表達時，乳腺球的發(fā)育進一步證實了這一點。此外，uPAR及其可溶形式均已被證明是區(qū)分預(yù)后不良和預(yù)測癌癥患者治療反應(yīng)的有效預(yù)后標志物。因此，uPAS組分的測定可能有助于患者的治療前篩查及其隨后在低風險組或高風險組中的分層。這些知識可以幫助促進腫瘤治療的個性化，特別是在選擇適當?shù)闹委煼椒ā?/p>

uPAR不僅可以濃縮uPA在細胞表面的蛋白水解活性，還可以作為與uPA蛋白水解無關(guān)的信號通路中的受體。升高的uPAR表達還與侵襲性癌癥表型相關(guān)，并且在乳腺癌中參與癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，未來的努力應(yīng)集中于開發(fā)靶向和/或抑制uPAR及其相互作用配偶體的癌癥療法。高uPAR表達是癌細胞的特征，這種治療性靶向?qū)φ＜毎麕缀鯖]有影響或沒有影響。除了uPA之外，還發(fā)現(xiàn)了許多其他uPAR結(jié)合配體，提示在未來的研究中使用替代的uPAR靶向療法。鑒于大多數(shù)細胞uPAR與uPA結(jié)合，未來研究的相關(guān)主題是開發(fā)能夠靶向結(jié)合的uPAR的治療藥物，例如單克隆抗uPAR抗體ATN-658。

大量研究表明uPAS在乳腺癌中作為預(yù)后和預(yù)測因子起到重要作用。 uPA、PAI-1和uPAR的過度表達不僅增強腫瘤細胞的侵襲能力和轉(zhuǎn)移，而且對應(yīng)于更高的疾病風險，并且與預(yù)后不良高度相關(guān)。uPAS表達與常見的臨床病理學特征相關(guān)，例如pT分期、Gleason分級、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、淋巴血管侵犯和腫瘤大小。乳腺癌細胞高表達uPAR，促進癌細胞轉(zhuǎn)移和侵襲，抑制細胞凋亡并刺激腫瘤細胞增殖。針對uPAR的靶向抗癌可以有效殺死癌細胞，對正常細胞影響很小，成為很有開發(fā)潛力的藥物新靶點。