顆粒蛋白前體在腫瘤發生和發展中的作用研究進展

樊 盼，陸建榮，姚俊濤△

1.西安醫學院( 西安 710068)；2.西安交通大學附屬陜西省腫瘤醫院(西安 710061)

1990年，Anakwe[1]最早在豚鼠的精子中發現了顆粒蛋白前體(Progranulin,PGRN)，因為它存在于頂體顆粒中，當時稱之為“頂體顆粒”。PGRN在調節生長發育、損傷修復和促進細胞增殖等方面均發揮重要作用。近年來研究發現，該蛋白與心肌肥厚和功能障礙[2]、系統性紅斑狼瘡發病[3]、糖尿病并發癥[4]等有著密切的關系。國內相關專家也進一步證實PGRN參與糖尿病腎病的疾病進展[5]。同時，PGRN是一種神經保護因子，而PGRN基因功能缺失突變與神經退行性疾病密切相關[6]。此外，許多研究證實PGRN能促進腫瘤細胞過度增殖及腫瘤組織新生血管形成、增強腫瘤細胞向外周侵襲和轉移的能力，提示它可能是腫瘤治療的一個非常重要的靶點。

1 PGRN的結構

編碼人類PGRN的顆粒蛋白前體基因包含13個外顯子，位于17號染色體的長臂上，而小鼠基因則位于11號染色體的一個同位區。人顆粒蛋白前體由593個氨基酸組成，其中約15%的殘基為半胱氨酸，它的序列與一個高度保守的被稱為顆粒蛋白域的基序串聯，形成七個半重復。PGRN分泌后可被蛋白酶水解，產生片段或單個顆粒蛋白(Granulin,GRN)。中性粒細胞分泌的彈性蛋白酶、蛋白酶3(Proteinase 3,PR3)、基質金屬蛋白酶-9 (MMP-9)、MMP-12和MMP-14，組織蛋白酶L (Cat L)，以及解聚蛋白樣金屬蛋白酶-7(ADAMTS-7)，都是能夠處理PGRN的蛋白酶。PGRN被蛋白酶水解后釋放7個全長的GRN結構域(G、F、B、A、C、D、E)和一個半長的GRN結構域(P)，產生的GRN具有新的生物活性。而白細胞蛋白酶抑制因子(Secretory leukocyte protease inhibitor,SLPI)和高密度脂蛋白/載脂蛋白A-I(HDL/Apo A-I)則保護PGRN不被蛋白酶水解[7]。PGRN和GRN可通過細胞表面受體介導產生相應的生物學效應。

2 PGRN在腫瘤中的作用

2.1 PGRN與細胞惡性轉化 細胞惡性轉化即正常細胞獲得癌變的過程。惡性轉化細胞經多次傳代后給裸鼠接種,可形成腫瘤。He等[8]的研究最早發現PGRN可以促進細胞惡性轉化。隨后，另一項研究將SV40早期區域(SV40ER)單獨及PGRN和SV40ER同時分別轉染到子宮平滑肌細胞中，結果發現只有同時表達PGRN和SV40ER的子宮平滑肌細胞才能在裸鼠體內形成腫瘤[9]。說明PGRN在子宮平滑肌肉瘤的發病機制中起重要作用。類似的研究在卵巢表面上皮細胞和人宮頸黏膜上皮細胞中均有涉及，結果均表明PGRN的過量表達可促進細胞惡性轉化，增加裸鼠細胞的增殖和致瘤性[10-11]。

2.2 PGRN與腫瘤增殖及血管生成 PGRN可促進腫瘤細胞的增殖與血管的生成。在創傷愈合的研究中最早發現PGRN與血管生成具有密切相關性，PGRN可誘導人微血管內皮細胞增殖，促進管狀結構形成[12]。隨后在乳腺癌中發現，PGRN通過刺激MCF-7細胞的血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)表達來促進血管生成[13]。許多研究中均發現PGRN與腫瘤生長密切相關。眾所周知，Ki-67是一種提示腫瘤細胞增殖活性的生物標記物。在一項觀察PGRN和Ki-67在95例胃癌組織及57例癌旁組織中的表達水平及相關性的實驗研究中，發現PGRN和Ki-67兩者間存在正相關性,并且表達水平與腫瘤的病理學分期密切相關[14]。另外一項關于結直腸癌的研究中發現PGRN高表達與腫瘤增殖和血管生成標記物的表達增加有關。PGRN高表達顯著促進Ki-67和VEGF-A的表達以及結直腸癌細胞系中的生長速率，而PGRN低表達具有相反的作用[15]。此外，在一項人間皮瘤細胞株誘導毛細血管樣管結構的形成的實驗中證實PGRN及GRN樣蛋白在誘導VEGF依賴性血管形成中具有極其重要的作用[16]。另有研究表明，在食管鱗癌和結直腸腫瘤組織中，PGRN高表達與VEGF表達升高以及微血管密度升高之間存在相關性[15,17]。

2.3 PGRN與腫瘤的轉移和侵襲 腫瘤細胞轉移和侵襲是腫瘤發展的重要過程，在多項研究中發現PGRN高表達與腫瘤的轉移和侵襲密切相關。在Dong等[18]的研究中發現，PGRN的過度表達可以顯著提高卵巢癌A2780細胞的遷移和侵襲能力。在其他腫瘤細胞研究中也得出類似結論，如乳腺癌MCF-7細胞[13]、結直腸癌SW116細胞[15]、前列腺癌DU145細胞[19]、肝癌Hep3B細胞[20]等，均證實PGRN可促進腫瘤細胞的轉移和侵襲。最新研究發現，PGRN基因敲除的小鼠巨噬細胞可阻斷NF-κB和JAK / STAT3信號通路，下調IL-6表達，抑制乳腺癌細胞的侵襲和遷移[21]。

2.4 PGRN與抗腫瘤藥物的耐藥性 抗腫瘤藥物產生耐藥性是阻礙抗腫瘤藥物達到理性治療效果的重要原因，也是許多類型腫瘤治療中一個反復出現的問題。腫瘤耐藥機制是一個復雜的過程，其影響因素較多。最早發現PGRN與腫瘤耐藥有關是在乳腺癌細胞MCF-7中，PGRN的過表達可以阻止他莫西芬誘導的細胞凋亡，從而產生他莫昔芬耐藥[13]。隨后在奧沙利鉑耐藥的結直腸癌細胞的條件培養基中發現PGRN這一獨特因子[22]，在其他類型腫瘤中的研究也發現PGRN與耐藥相關，如多發性骨髓瘤細胞中，PGRN高表達導致對地塞米松產生耐藥性[23]。在雌激素受體陽性(ER+)乳腺癌細胞中，PGRN過表達增加了來曲唑的耐藥性[24]，在卵巢癌細胞中，PGRN過表達提高了順鉑耐藥[25]。

3 PGRN與腫瘤預后

許多研究已經證實PGRN在腫瘤發生及發展過程中起著非常重要的作用，并且討論了PGRN作為一種預測預后的生物標志物的應用。在卵巢癌中，研究發現PGRN高表達與晚期卵巢上皮癌患者總體生存期降低顯著相關[26]。在乳腺癌中，采用免疫組織化學方法分析了ER+的乳腺浸潤性導管癌石蠟包埋組織切片中PGRN的表達情況[27]，結果表明，與腫瘤組織中PGRN低表達的患者相比，PGRN高表達患者的無病生存和總生存期降低，疾病復發風險增加5.9倍，死亡風險增加2.5倍，是一個獨立的風險預測因子和預后生物標志物。在結直腸癌中，一項回顧性分析對結直腸癌腫瘤細胞中PGRN表達進行測定，結果發現PGRN高表達患者的3年無復發生存率(Relapse-free survival,RFS)明顯低于低表達患者。PGRN高表達與已行根治性切除的結直腸癌患者RFS比較差異顯著相關[28]。在非小細胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)中，Edelman等[29]證明了血清PGRN水平在晚期NSCLC中明顯升高且與低無進展生存期相關。此外，在慢性淋巴細胞白血病[30]、胃癌[31]、膽道癌[32]、腦膠質母細胞瘤[33]、惡性淋巴瘤[34]、前列腺癌[35]等腫瘤的相關研究中，均有證據支持PGRN的表達水平與患者預后生存有密切的相關性。因此，PGRN有望成為腫瘤患者的一種預測預后的生物標志物。

4 PGRN與抗腫瘤藥物治療

通過上述研究發現，PGRN在腫瘤中的高表達促進腫瘤發生發展，并且與較差的預后生存密切相關。同樣，相關研究發現通過抑制PGRN的表達可抑制腫瘤生長。在一項原發性肝癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)的體外實驗和動物實驗研究中，在體外檢測中發現抗PGRN單克隆抗體抑制肝癌細胞生長，但對正常肝細胞無明顯影響；在移植人肝癌裸鼠模型中，抗PGRN單抗降低了血清PGRN水平，并以劑量依賴的方式抑制了已有的腫瘤生長，并通過降低微血管密度和VEGF水平來降低腫瘤血管生成[36]。另一項臨床前研究中發現在人HCC原位異種移植模型中，單獨使用PGRN抗體治療始終能夠抑制腫瘤生長。更重要的是，PGRN抗體聯合高劑量的順鉑，在三周內清除了已有的肝內腫瘤[37]。因此，PGRN抗體和化療藥物聯合治療有可能成為PGRN高表達的癌癥的有效治療方案,開發新的抗PGRN中和抗體用于腫瘤治療值得進一步探索。

此外，多項研究指出，PGRN作為一種生長因子是主要通過激活MAPK/ERK 1/2和PI3K/AKT/mTOR的信號轉導通路來參與腫瘤發生發展。因此，積極發現阻斷此信號轉導通路的藥物也可為腫瘤治療提供新思路。

5 小 結

PGRN自發現以來，其生物學結構及其在腫瘤發生發展中作用的研究取得了長足的進展。目前研究已明確發現高表達的PGRN可促進腫瘤的發生發展，并且與不良預后顯著相關。在對腫瘤治療的探索上，有研究結果顯示PGRN單克隆抗體可通過抑制PGRN的表達來達到抑制腫瘤生長的目的。同樣我們需要進一步的研究明確PGRN的信號轉導通路，為開發抗腫瘤新型藥物提供新思路。PGRN目前可作為一種預測預后的生物標志物和潛在治療靶點，但PGRN對腫瘤作用的潛在分子生物學機制尚未完全明確，需要科研人員進一步的研究，為抗腫瘤藥物的研發提供新靶點，為腫瘤患者的治療開辟新道路。