巨噬細(xì)胞加帽蛋白在腫瘤中作用的研究進(jìn)展*

鄭 堯,欒桂萍 綜述,劉守勝,閔叢叢 審校

(1.青島大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東青島 266071;2.青島市市立醫(yī)院消化內(nèi)科,山東青島 266011;3.青島市市立醫(yī)院臨床研究中心,山東青島 266071;4.青島大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,山東青島 266003)

巨噬細(xì)胞加帽蛋白(macrophage capping protein,CapG)是一種肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白,最早從兔肺泡的巨噬細(xì)胞中純化得到[1]。CapG基因定位于染色體2p11.2,編碼348個(gè)氨基酸,其蛋白分子量為38×103[2]。作為凝溶膠蛋白家族成員之一,CapG可以同時(shí)定位于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)中,而該蛋白家族中其他蛋白只定位于細(xì)胞質(zhì)中[2-3]。研究表明,CapG參與巨噬細(xì)胞的吞噬作用、真核細(xì)胞的有絲分裂等細(xì)胞生命活動(dòng)[2],并在協(xié)助囊胚著床和早期妊娠成功的過(guò)程中也發(fā)揮著重要作用[4]。

細(xì)胞運(yùn)動(dòng)是由細(xì)胞骨架驅(qū)動(dòng)的高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程,該過(guò)程與一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)所調(diào)控的細(xì)胞骨架重排有關(guān)[5],而惡性轉(zhuǎn)化的細(xì)胞常伴隨細(xì)胞骨架的解聚,腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力也常因細(xì)胞骨架異常變化而增強(qiáng)。作為Ca2+敏感性的肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白,CapG常與Ca2+結(jié)合并覆蓋在肌動(dòng)蛋白絲的末端形成帽狀結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)對(duì)肌動(dòng)蛋白絲的調(diào)控,從而發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞行為的功能[6]。近年來(lái)的研究表明,CapG在多種腫瘤組織中高表達(dá)且與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。LANG等[7]基于1 987例癌癥患者的信息,通過(guò)評(píng)估CapG表達(dá)水平與總生存(overall survival,OS)及臨床病理參數(shù)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)CapG高表達(dá)與不良預(yù)后及陽(yáng)性淋巴轉(zhuǎn)移有很大的關(guān)聯(lián)性,這也意味著CapG可以作為一個(gè)腫瘤預(yù)測(cè)因子。鑒于CapG在多種腫瘤中有相關(guān)研究,但其作用機(jī)制及生物學(xué)效應(yīng)尚無(wú)明確總結(jié),所以本綜述對(duì)CapG在多種腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),并探討CapG在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制。

1 CapG與胃癌

胃癌是目前最常見的惡性腫瘤之一,國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)的GLOBOCAN 2020數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,全球范圍內(nèi)胃癌發(fā)病率居第5位,病死率居第4位[8]。大多數(shù)胃癌在晚期階段才被發(fā)現(xiàn),5年OS率低于35%[9],因此,研究胃癌的早期精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和靶向治療方法至關(guān)重要。

有研究報(bào)道了CapG在胃癌中的異常表現(xiàn),其發(fā)現(xiàn)CapG在伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌組織中高表達(dá),并通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和免疫組織化學(xué)方法證實(shí)了CapG在伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移胃癌組織中的表達(dá)明顯高于不伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組[10-11]。此外,對(duì)脫離原發(fā)灶的腫瘤細(xì)胞進(jìn)行CapG染色,發(fā)現(xiàn)其比靜止于原位的腫瘤細(xì)胞著色更強(qiáng),故推測(cè)CapG可能促進(jìn)胃癌細(xì)胞向深層組織浸潤(rùn),參與胃癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。ICHIKAWA等[12]在對(duì)22例胃癌患者的手術(shù)切除標(biāo)本進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究時(shí)發(fā)現(xiàn),CapG的表達(dá)上調(diào)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān),當(dāng)利用RNA干擾技術(shù)使CapG表達(dá)下調(diào)后發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力明顯降低。陳雅寧等[13]選取術(shù)中切除的胃癌組織進(jìn)行免疫組織化學(xué),結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌組織中的CapG陽(yáng)性表達(dá)率(68.75%)高于癌旁組織(35.00%),在利用慢病毒在BGC-823細(xì)胞中沉默CapG后,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的遷移能力受到了較明顯的抑制。在體外實(shí)驗(yàn)中,高翔等[11]建立了穩(wěn)定過(guò)表達(dá)CapG的胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS,通過(guò)細(xì)胞劃痕及Transwell小室實(shí)驗(yàn)分析過(guò)表達(dá)CapG基因?qū)GS細(xì)胞遷移能力的影響,結(jié)果表明CapG過(guò)表達(dá)能促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移。本課題組既往報(bào)道了CapG表達(dá)與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分化程度、TNM分期有關(guān),CapG高表達(dá)患者的總體預(yù)后較CapG低表達(dá)差,且CapG對(duì)術(shù)前預(yù)測(cè)胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價(jià)值較高(AUC=0.787,95%CI:0.685～0.869)[14]。

因此,CapG在胃癌的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。此外,CapG在胃癌中的作用機(jī)制尚不明確,未來(lái)的研究方向應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注CapG在胃癌轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制及CapG影響胃癌患者預(yù)后的方式。

2 CapG與乳腺癌

乳腺癌是全球范圍內(nèi)常見的女性惡性腫瘤,在女性中發(fā)病率與病死率均居于第1位[10]。經(jīng)過(guò)手術(shù)切除,再輔助放療或化療后,仍然有約12%復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[15]。

腫瘤轉(zhuǎn)移涉及多個(gè)過(guò)程并受多個(gè)基因調(diào)控,這些基因的產(chǎn)物也可以作為特異性預(yù)后標(biāo)志物。徐思光[16]在研究乳腺癌細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移過(guò)程中的差異表達(dá)蛋白時(shí),通過(guò)Western blot分析發(fā)現(xiàn)CapG在乳腺癌轉(zhuǎn)移的過(guò)程中呈現(xiàn)高水平表達(dá)。WESTBROOK等[17]對(duì)乳腺癌細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移、骨轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移變異的蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)在乳腺癌轉(zhuǎn)移的過(guò)程中發(fā)生了CapG的高表達(dá),認(rèn)為CapG可以作為乳腺癌轉(zhuǎn)移的潛在生物標(biāo)志物。

HUANG等[18]構(gòu)建了小鼠移植瘤模型來(lái)探討CapG在體內(nèi)促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)CapG可以抑制PRMT5與STR-1基因啟動(dòng)子的結(jié)合,進(jìn)而降低了PRMT5依賴的組蛋白H4R3的甲基化,從而上調(diào)STC-1基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移,該研究認(rèn)為CapG可作為乳腺癌患者術(shù)后OS的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。在紫杉醇化療治療乳腺癌過(guò)程中,CapG的高表達(dá)可激活PI3K/Akt通路進(jìn)而增加乳腺癌對(duì)紫杉醇化療的耐藥性。當(dāng)CapG與轉(zhuǎn)錄激活因子p300/CREB結(jié)合蛋白(CBP)的結(jié)合被抑制時(shí),PI3KR1/p50的轉(zhuǎn)錄和PI3K/Akt通路被明顯抑制,從而提高紫杉醇治療乳腺癌的效果。因此,CapG水平的高低可以用來(lái)衡量紫杉醇治療乳腺癌的效果[19]。既往研究證實(shí),過(guò)表達(dá)CapG將會(huì)提高乳腺腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、侵襲和轉(zhuǎn)移能力。雖然在CapG中不存在核定位信號(hào),但有研究證實(shí)在Ca2+和磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸[phosphatidylinositol(4,5)bisphosphate,PIP2]的調(diào)節(jié)下可促使CapG轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞核,此外,核轉(zhuǎn)運(yùn)受體蛋白importin-β被證明參與了CapG進(jìn)入細(xì)胞核的過(guò)程[20]。GLASER等[21]利用亞細(xì)胞定位和快速實(shí)時(shí)熒光定量PCR也發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞中CapG存在向細(xì)胞核擴(kuò)散的特征。

CapG在細(xì)胞核中如何進(jìn)一步發(fā)揮作用來(lái)促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移尚不清楚,其是否在細(xì)胞核中作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或影響轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的活性來(lái)調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)還需要更多的研究來(lái)證實(shí)。

3 CapG與前列腺癌

前列腺癌是常見的威脅男性健康的惡性腫瘤,在全球男性中發(fā)病率居于第2位,病死率居于第5位[10]。前列腺癌發(fā)生轉(zhuǎn)移之后患者的5年OS率僅約28%[22]。

木海琦[23]基于生物信息學(xué)方法高通量篩選與前列腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因,并通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR輔助驗(yàn)證,最終確定CapG與前列腺癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān),而對(duì)CapG與臨床指標(biāo)相關(guān)性的分析中發(fā)現(xiàn),CapG的表達(dá)水平與患者的年齡及有無(wú)吸煙史無(wú)相關(guān)性。南存金等[24]利用免疫組織化學(xué)檢測(cè)了前列腺腫瘤標(biāo)本與對(duì)照標(biāo)本中CapG的表達(dá)情況,并通過(guò)Transwell實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了腫瘤細(xì)胞的遷移能力。其結(jié)果表明,前列腺癌組織中CapG表達(dá)的陽(yáng)性率(55.6%)高于正常前列腺組織(16.7%)。

在CapG參與前列腺癌發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制研究中,LI等[25]發(fā)現(xiàn)CapG在前列腺癌的診斷治療中可能是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)后因素,且CapG可以通過(guò)調(diào)節(jié)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,caspase)-6/caspase-9/Bcl-2/p-Akt/Akt信號(hào)通路明顯影響細(xì)胞增殖和凋亡。相似的,木海琦[23]研究也揭示了CapG通過(guò)PI3K/Akt通路介導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑實(shí)現(xiàn)促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞遷移和侵襲。在基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的分析中發(fā)現(xiàn),在42%的原發(fā)性前列腺癌標(biāo)本和100%的轉(zhuǎn)移性前列腺癌標(biāo)本中均檢測(cè)到PI3K通路組分基因表達(dá)的改變[26]。

4 CapG與膀胱癌

膀胱癌是一種泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤,在全球男性中發(fā)病率居于第3位,病死率居于第9位[10]。早期及時(shí)的診斷及綜合治療可以得到較好的結(jié)果,一旦腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移往往難以治愈且預(yù)后情況較差,相對(duì)5年OS率僅為15%[27]。

BAHRAMI等[28]采用二維凝膠電泳(two dimensional electrophoresis,2-DE)和液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)分析膀胱癌腫瘤組織蛋白質(zhì)組的差異表達(dá),結(jié)合實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和Western blot驗(yàn)證,結(jié)果顯示在腫瘤組織中CapG mRNA及蛋白的表達(dá)水平明顯高于正常組織。Hippo信號(hào)通路具有高度保守性,調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡和組織更新,Hippo/Yes相關(guān)蛋白(YAP)通路通過(guò)“打開”“關(guān)閉”調(diào)控下游靶基因的表達(dá),在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[29-30]。

最近一項(xiàng)關(guān)于CapG與膀胱癌的研究表明,CapG在膀胱癌中表達(dá)上調(diào),與腫瘤的進(jìn)展和不良預(yù)后相關(guān),體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明,CapG能促進(jìn)膀胱癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化,免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)CapG可能通過(guò)抑制Hippo通路導(dǎo)致YAP磷酸化減少而發(fā)生核易位促進(jìn)膀胱癌的轉(zhuǎn)移[3]。目前就CapG如何作用于Hippo信號(hào)通路并引起該通路改變的分子機(jī)制暫不十分清楚,需要更深入的研究來(lái)證實(shí)。

5 CapG與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌是常見的消化道腫瘤疾病,全球范圍內(nèi)結(jié)直腸癌的發(fā)病率與病死率均居于第3位,同時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌的發(fā)病呈現(xiàn)年輕化的趨勢(shì)[10,31]。在診斷時(shí)約35%的患者已發(fā)生轉(zhuǎn)移,多達(dá)50%的非轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者最終也表現(xiàn)出轉(zhuǎn)移性疾病[32],因此,尋找特異性結(jié)直腸癌標(biāo)志物來(lái)反映腫瘤的發(fā)生、發(fā)展情況顯得尤為重要。

TSAI等[20]利用免疫組織化學(xué)染色檢測(cè)結(jié)直腸癌組織和對(duì)照組織中CapG的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中CapG表達(dá)水平明顯升高。進(jìn)而在HCT116、HT29、SW1116、DLD-1這4種結(jié)直腸癌細(xì)胞系中利用實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和Western blot對(duì)CapG的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè),同樣發(fā)現(xiàn)了CapG的高表達(dá)現(xiàn)象。WU等[33]通過(guò)免疫組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌組織中CapG的表達(dá)高于非腫瘤細(xì)胞,利用RNA干擾技術(shù)抑制CapG的表達(dá)后,腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移活性受到抑制,以此推斷CapG與結(jié)直腸癌的發(fā)生及轉(zhuǎn)移擴(kuò)散有關(guān)。王炳平[34]報(bào)道了在手術(shù)切除的結(jié)直腸癌組織中CapG的陽(yáng)性表達(dá)率(76.92%)高于癌旁正常組織(26.37%),進(jìn)一步的Transwell侵襲實(shí)驗(yàn)中,CapG過(guò)表達(dá)的結(jié)直腸癌HCT116細(xì)胞穿過(guò)Transwell小室的數(shù)目多于空白組與對(duì)照組,表明CapG高表達(dá)的結(jié)直腸癌細(xì)胞具有較高的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

YI等[35]研究發(fā)現(xiàn)了一種蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶NSD3,其表達(dá)水平下降會(huì)抑制結(jié)直腸癌的增殖和遷移。通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段在結(jié)直腸癌細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)NSD3過(guò)表達(dá)后,信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2信號(hào)通路得到了激活,同時(shí)CapG的表達(dá)也得到了增強(qiáng)。當(dāng)細(xì)胞中存在針對(duì)CapG的siRNA時(shí),腫瘤細(xì)胞的遷移能力有所下降,這些結(jié)果也印證了CapG的存在影響結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移。

除以上幾種腫瘤外,DE LIMA-SOUZA等[36]利用生物信息學(xué)技術(shù)整理了可用于唾液腺腫瘤診斷或衡量預(yù)后效果的蛋白標(biāo)志物,基于CapG在已發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤組織中的高表達(dá)水平認(rèn)為CapG有較好的協(xié)助診斷的價(jià)值。

6 CapG作為潛在靶點(diǎn)在腫瘤診斷和治療中的價(jià)值

近幾年越來(lái)越多的研究著眼于CapG在腫瘤診斷治療中的實(shí)際價(jià)值,逐步將其應(yīng)用于實(shí)際的診斷治療過(guò)程中。在子宮內(nèi)膜癌的診斷中,CapG結(jié)合β-catenin、核輸出蛋白-2(exportin-2)的檢測(cè)可使得診斷的特異度達(dá)到96%[37]。李姝等[38]研究發(fā)現(xiàn)與同源異型盒基因轉(zhuǎn)錄因子1(prospero-related homeobox 1,Prox-1)、酪氨酸激酶受體B(tyrosine kinase receptor B,TrkB)相比,在單獨(dú)檢測(cè)時(shí)CapG的靈敏度最高(95.16%)。此外,不少研究人員構(gòu)建了類似CapG抗體的納米體用于乳腺癌、胃癌的治療,該納米體在體內(nèi)可特異性地與CapG結(jié)合并抑制該蛋白發(fā)揮功能,其中CapG抗體的納米體可使乳腺癌肺轉(zhuǎn)移降低90%以上,這為抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移提供了新的方向[39-41]。PRESCHER等[42]研究表明CapG和RAVER1在發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后會(huì)發(fā)生相互作用,而該復(fù)合物將有利于增強(qiáng)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的連接進(jìn)而減弱細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力。此外,該研究還證實(shí)CapG的GC282和C290位半胱氨酸被氧化或發(fā)生突變時(shí)會(huì)減少CapG的核易位,進(jìn)而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移,表明氧化還原敏感的CapG半胱氨酸可作為控制腫瘤轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn)。JIANG等[43]發(fā)現(xiàn)CapG可能參與了卵巢癌免疫抑制腫瘤微環(huán)境,產(chǎn)生一種“T細(xì)胞衰竭”現(xiàn)象的同時(shí)使腫瘤進(jìn)一步惡化,這使得CapG可作為免疫治療的新靶點(diǎn)。

7 小 結(jié)

目前可以證實(shí)CapG的高表達(dá)與腫瘤轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后有關(guān),但CapG如何作用于相關(guān)靶基因引起后續(xù)一系列信號(hào)通路變化的分子機(jī)制不明確。在今后的研究中,應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注CapG在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮作用的分子機(jī)制,并研究CapG作為腫瘤診斷、預(yù)后和治療靶點(diǎn)的價(jià)值,以便制備相應(yīng)的分子探針實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷或開發(fā)相應(yīng)的靶向藥物來(lái)阻斷其下游信號(hào)通路,抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移,有效改善患者預(yù)后,從而為腫瘤治療開發(fā)新的途徑。