銅死亡與腎細胞癌關系的研究進展

曾丹，施鴻金，王劍松，海冰，張勁松

1 昆明醫科大學第二附屬醫院泌尿外科，昆明 650101；2 昆明醫科大學第二附屬醫院呼吸內科

腎細胞癌（RCC）又稱腎腺癌，簡稱腎癌，發病率占成人惡性腫瘤的2%～3%，是泌尿系統致死率最高的惡性腫瘤。RCC 分為許多不同類型，其中透明細胞腎癌是腎細胞癌的主要組織學亞型，另外還有乳頭狀腎細胞癌、MIT 家族易位性腎細胞癌等，不同類型腎癌在遺傳學、生物學和行為學等方面都有差異［1］。腎癌的診斷包括臨床診斷及病理診斷，臨床診斷主要依靠影像學檢查，但腎癌確診需依據病理學檢查。隨著人們對體檢越來越重視及影像學等檢查的進步，大部分患者在診斷時屬于無癥狀，但仍有部分患者診斷時已是晚期或正逐步進展至晚期［2］。腎癌的治療方式主要由其分期決定，目前主要治療方法包括外科手術治療、藥物靶向治療和免疫治療。銅離子是人體內許多生物酶的輔助因子，但當細胞內銅累積后可能導致細胞死亡，即銅死亡［3］。鐵氧還原蛋白1（FDX1）和蛋白脂?；倾~離子載體誘導細胞死亡過程中的關鍵調節因子，該過程的關鍵信號通路為鐵氧還原蛋白1-硫辛酸合成酶（FDX1-LIAS）軸。且有研究發現，銅死亡相關基因的突變及差異表達廣泛存在于多種惡性腫瘤中［4］。銅離子的過度積累會產生細胞毒性，增加細胞內銅離子濃度還可以對癌細胞起到特異性殺傷作用［5］。鐵死亡是一種獨特的鐵依賴的非凋亡細胞死亡形式，鐵死亡的激活導致某些癌細胞的非凋亡性破壞［6］，既往有研究發現鐵死亡有望成為腫瘤精準治療的潛在靶點［7］，銅死亡作為一種新發現的細胞死亡方式，也可能在腎細胞癌診療過程中發揮作用而成為新的研究方向，本研究對銅死亡與腎細胞癌的關系綜述如下。

1 銅死亡概述

1.1 銅死亡定義 銅是一種微量元素，是一種氧化還原活性金屬離子，是大多數需氧生物所必需的。銅是酶的催化和結構輔因子，這些酶在能量產生、鐵獲取、氧運輸、細胞代謝等許多過程中發揮作用。銅是必需酶的輔因子，因此在從細菌和真菌到植物、動物和人類的生物體中的生物活性中起關鍵作用，無論是缺乏還是過量都可能導致疾病的發生［8］。正常生理狀態下，機體通過精準的代謝調控將胞內的銅離子維持在相對穩定的水平，但當其濃度超過一定閾值時，就會對機體產生毒害作用，嚴重時甚至誘發細胞死亡。銅離子通過銅離子載體穿梭到細胞內，當細胞內銅累積后可能導致細胞死亡。

1.2 銅死亡機制 作為一種新發現的細胞死亡機制，銅誘導的細胞死亡與細胞代謝尤其是銅代謝的變化密切相關。銅中毒后銅離子直接結合三羧酸循環途徑的脂質?；M分，導致脂質?；鞍踪|的異常聚集和鐵硫簇蛋白質的損失，并導致蛋白毒性應激反應，導致細胞死亡，過量銅引發的蛋白硫辛?；较陆导癋e-S 簇蛋白的不穩定可能是導致細胞死亡的重要原因，且具有高水平脂酰化蛋白的細胞系對銅誘導的細胞死亡敏感［3］。目前研究表明，FDX1 和蛋白脂?；倾~離子載體誘導細胞死亡過程中的關鍵調節因子，該過程的關鍵信號通路FDX1-LIAS 軸在調節細胞氧化應激中發揮重要作用，可誘導或促進細胞死亡［4］。

2 銅死亡與腎癌的關系

2.1 銅死亡與腫瘤微環境（TME）浸潤 TME 即腫瘤細胞產生和生活的內環境，其中不僅包括了腫瘤細胞本身，還有其周圍的成纖維細胞、免疫和炎性細胞、膠質細胞等各種細胞，同時也包括附近區域內的細胞間質、微血管以及浸潤在其中的生物分子。腎細胞癌腫瘤微環境具有廣泛免疫浸潤性、高度血管化及纖維化的特點，這些特征是免疫治療應用于腎癌的基礎，腫瘤微環境可影響患者的治療反應和預后［9］。

不同銅死亡相關基因表達模式的透明細胞腎癌患者在臨床特征、免疫細胞浸潤和功能、生物學過程等方面有明顯差異［10］。有研究發現，銅死亡特征與腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）浸潤相關，銅死亡高得分組TIL 效應基因表達水平較高［11］。銅死亡相關基因可反應不同類型免疫細胞的浸潤水平，銅死亡可能通過調節免疫微環境影響透明細胞腎癌的治療和預后［12］。利用銅死亡基因構建的風險評分可預測患者各免疫細胞浸潤水平，該風險評分與B 細胞、CD8+T細胞、自然殺傷細胞、調節性T 細胞和T 細胞的浸潤呈正相關，而與嗜酸性粒細胞、肥大細胞和中性粒細胞呈負相關［13］。銅死亡基因與TME 密切相關，這有可能增強對銅死亡的了解并支持更有效的免疫治療策略的開發，但其與透明細胞腎癌腫瘤免疫之間的潛在機制目前尚不清楚，值得進一步研究。

關于銅死亡核心基因FDX1 基因的研究發現，FDX1 基因表達與不同的免疫細胞浸潤表現出不同的相關性；T 細胞耗竭標志物如程序性死亡受體1（PD-1）、細胞毒性T 淋巴細胞相關蛋白4、淋巴細胞活化基因3 與FDX1 表達呈負相關［14］。另一項包括FDX1 在內的4 個銅死亡基因在內的研究也發現，FDX1 可以反映免疫細胞浸潤與腫瘤突變負荷，且FDX1 低表達組預后較差［11］。FDX1 可能在透明細胞腎癌的免疫調節過程中起關鍵作用，還可能影響免疫細胞浸潤和免疫治療的結局。

長鏈非編碼RNA（LncRNA）是指長度大于200個核苷酸的非編碼RNA［15］。而關于LncRNA 的研究發現，預后不良的高危組具有較高的免疫和腫瘤純度（ESTIMATE）評分，較低的腫瘤純度，并且各種免疫細胞浸潤明顯不同［16］。表明除了銅死亡基因，銅死亡LncRNA 特征也能夠評估個體免疫細胞的浸潤水平，但仍需要進一步的前瞻性研究進行驗證，銅死亡在腫瘤微環境中的機制也需進一步探索。

除了對透明細胞腎癌的研究，還有研究對乳頭狀細胞腎癌進行探討，使用銅死亡相關基因建立了銅死亡評分，發現較高的風險評分與較高的免疫學評分、ESTIMATE 評分等顯著相關［17］。銅死亡在評估除了透明細胞腎癌的其他腎癌亞型的免疫細胞浸潤方面也有一定潛力。

銅死亡相關特征與腎癌患者腫瘤微環境浸潤相關，進一步研究后可用于臨床預測腎癌患者的免疫細胞浸潤情況，而腫瘤微環境的一系列特征是免疫治療的基礎，通過銅死亡相關特征，評估患者腫瘤微環境可以更精準的指導患者的治療。

2.2 銅死亡與腎癌治療 隨著對腎癌認識的提高，腎癌的治療已由單一外科治療向綜合性治療轉變。局限性腎細胞癌首選手術，局部進展期腎癌予根治性腎切除術，晚期/轉移性腎癌以免疫治療及靶向治療等全身藥物治療為主。

有研究發現，銅死亡相關基因的表達可以指導腎透明細胞癌患者的治療。銅死亡相關基因低表達組對PD-1 抑制劑治療反應明顯優于高表達組［4］，提示銅死亡可以指導腎透明細胞癌免疫治療。另一項研究證實，利用銅死亡相關基因構建的評分系統可用于指導腎透明細胞癌患者的免疫治療及靶向治療，該研究還提出對于低銅死亡評分組，常規靶向治療結合指南推薦的免疫治療可作為一線治療方案，而高評分組則推薦阿昔替尼、帕博利珠單抗、轉化生長因子β1抑制劑作為一線治療方案［18］。銅死亡相關基因能有效預測靶向治療和免疫治療的預后和療效，對腎癌治療有一定的指導作用，但需要更多的免疫治療和靶向治療隊列來驗證和優化結論。

一項研究利用FDX1 在內的四種銅死亡基因構建了CuproScore評分系統，發現PD-1和CTLA 4在高風險組和低風險組中的表達不同，PD-1 在低風險組中高度表達，而CTLA4 在高風險組中高度表達，更重要的是，該評分系統能夠預測抗PD-1 治療反應［11］。使用13 個銅死亡相關基因特征（CuAGS-13）作為腎透明細胞癌患者對免疫檢查點抑制劑（ICI）、貝伐珠單抗、舒尼替尼治療反應預測因子的另一項研究發現，CuAGS-13評分可作為腎透明細胞癌患者對ICI、ICI加抗血管生成藥物、舒尼替尼治療反應的預測指標［19］。

銅死亡可預測ICB、mTOR 抑制劑的療效，并為腎癌的治療提供指導。有研究基于43 個銅死亡相關基因構建了銅死亡特征，結果顯示高分組對免疫檢查點阻斷（ICB）治療顯示出更好的療效［20］。通過單變量和多變量Cox 風險回歸建立銅死亡相關預后（CRP）模型，并對不同CRP 風險組患者對哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制劑的反應進行研究，發現CRP低風險患者使用mTOR抑制劑依維莫司治療可能獲得更好的臨床療效［21］。

對乳頭狀腎細胞癌的研究發現，高腫瘤突變負荷（TMB）患者可能比低TMB 患者對免疫治療的反應更好；銅死亡高風險類別的TMB 低于低風險類別，低風險類別可能從免疫治療中獲益［17］。銅死亡相關特征不僅可用于指導透明細胞腎癌用藥，也可用于指導其他亞型腎癌的治療。

除了對相關基因的研究，還有研究利用銅死亡相關的10 個LncRNA 構建預后模型，發現高風險組患者對ICI 治療的反應可能較差［22］，該預測模型可能有助于更好的選擇透明細胞腎癌治療方案。同樣關于銅死亡相關LncRNA 的另一項研究中，根據LncRNA 構建的預后特征，并預測了不同藥物在癌細胞中的半數抑制濃度，證實LncRNA 同樣具有預測藥物療效的潛力［16］。除了銅死亡相關基因，其相關LncRNA也可以用于指導腎細胞癌患者的治療。

轉移性腎癌的全身治療包括化療、靶向治療及免疫治療等，其中免疫檢查點的單藥或聯合治療由于可使轉移性腎細胞癌患者在生存上明顯獲益而被列為已、二線治療用藥。銅死亡相關基因、LncRNA等特征可預測腎細胞癌患者對不同藥物的反應，具有預測不同藥物療效的潛力。若在治療前可篩選出療效更佳的藥物，有望改善腎癌患者預后。

2.3 銅死亡與腎癌預后 影響腎癌預后的主要因素包括包括腫瘤的解剖因素、組織學因素、臨床因素、分子因素等。美國東部腫瘤協作組評分、Fuhrman 分級、腫瘤分期是影響腎癌患者預后的獨立因素［23］。目前用于預測腎癌患者預后的評價體系較多，如加利福尼亞大學洛杉磯分?？蒲腥藛T開發的腎癌風險分級系統、斯羅恩-凱特琳紀念癌癥中心模型、腫瘤分期、腫瘤大小、腫瘤病理分級以及腫瘤壞的評分系統等［24］，而近期研究發現，依據銅死亡相關特征建立的評分系統也可用于預測腎癌患者的生存率及預后。

有研究篩選7 個銅死亡基因并建立銅死亡風險評分，發現高風險組比低風險組死亡病例更多、生存概率差；腫瘤分級和分期較高患者的風險評分較高，而不同年齡和性別之間的風險評分比較差異無統計學意義，表明該風險評分可以預測透明細胞腎癌個體的預后［20］。而另一項關于銅死亡基因的研究發現風險評分與男性、較高的腫瘤分期和較高的組織學分級顯著相關；進一步驗證發現，高風險組總生存率顯著低于低風險組［13］。以上兩項研究均使用銅死亡相關基因建立風險評分，并研究評分與透明細胞腎癌患者預后之間的關系，最后均證實基于銅死亡相關基因的風險評分與患者病理特征、預后及生存率相關，可用于預測患者生存率及預后。但兩項研究屬于回顧性研究，還需前瞻性研究進一步驗證。另外有研究發現，銅死亡相關基因的風險評分與患者總生存期顯著負相關，銅相關基因標記可以作為透明細胞腎癌患者的潛在預后預測因子，并可能為癌癥治療提供新的見解［25］。利用銅死亡相關基因構建的預測模型可以高度準確地預測患者總生存期（OS）/無進展生存時間，甚至是復發風險［19］，以銅死亡基因為基礎的預后模型對透明細胞腎癌患者的預后有較好的預測效果和臨床應用價值［10］。

關于核心基因FDX1 的研究發現，FDX1 在透明細胞腎癌中具有良好的診斷效能，且FDX1 表達水平還可預測患者預后［12］。透明細胞腎癌樣本的FDX1 基因表達水平顯著低于正常組織樣本；較低的FDX1 基因表達水平與較高的癌癥分級和更晚期的腫瘤-淋巴結-轉移階段密切相關；低FDX1 表達的透明細胞腎癌患者的OS 短于高FDX1 表達的患者；單因素和多因素Cox回歸分析顯示FDX1基因是透明細胞腎癌的獨立預后因素［14，26-27］。銅死亡基因FDX1 表達減弱與預后不良相關，高表達FDX1 是個好的預后因素［11］，FDX1 可能在透明細胞腎癌的發生、發展中起關鍵作用，FDX1 對透明細胞腎癌患者的總生存期、疾病特異性生存期和無進展生存期有潛在預測價值［19，28］。

有關銅死亡相關LncRNA 與透明細胞腎癌患者預后的研究鑒定了與銅死亡顯著相關的LncRNA后，構建了CRG 評分，結果發現III、IV 期患者CRG評分明顯高于I、II 期患者，表明該評分系統可以區分透明細胞腎癌患者的臨床病理特征，還與患者的生存期等密切相關，CRG 評分有潛力成為透明細胞腎癌獨立預后預測因素［16］。而另一項研究則使用10 種銅死亡相關LncRNA 來構建預后預測模型，并進行風險評分，結果發現高風險組總生存期顯著較短，高風險組的無進展生存期顯著低于低風險組；還發現對于不同的分組，除N1 期外，低風險組的總生存率均較低風險組高［22］。基于銅死亡相關LncRNA的預測模型在預測透明細胞腎癌患者預后方面具有高度準確性［29］。結果均顯示銅死亡相關LncRNA 可用于預測透明細胞腎癌患者的預后，為透明細胞腎癌患者的個體化治療提供了重要依據。在未來，靶向銅死亡相關LncRNA 將成為透明細胞腎癌一種有前景的治療策略。但幾項研究均存在一定限制，還需進一步研究驗證。

此外，有研究建立了可預測乳頭狀腎細胞癌患者預后和治療反應性的銅死亡評分，并在乳頭狀腎細胞癌患者中進行了驗證，證實風險評分的1、3、5年預后效率受試者工作特征曲線下面積高，該評分具有預測乳頭狀腎細胞癌患者預期壽命的能力，且較低的風險評分與較高的腫瘤突變負荷和免疫活性相關，提示預后較好［17］。目前的大量研究均是針對透明細胞腎癌，而此項研究則是針對乳頭狀細胞腎癌，其結果同樣證明銅死亡相關特征可用于預測腎癌患者預后。

以往評分體系的評價指標為患者TNM 分期、Fuhrman 分級、腫瘤壞死及大小等特征，而根據患者銅死亡構建的評分系統建立在銅死亡基因、LncRNA等特征之上，與以往評分系統大不相同，可極大豐富腎癌患者預后評價系統，有助于更準確預測患者預后。

腎癌作為泌尿系致死率高的腫瘤，嚴重威脅患者生命安全。不斷尋找更簡便的診斷方法和更精準的治療策略對改善腎癌患者預后有重要意義。目前有關銅死亡在腎癌診療過程中作用的研究均為回顧性研究，且樣本例數等有限，仍存在一定局限性，還需要大量前瞻性的研究進行進一步的驗證，且銅死亡在惡性腫瘤各環節中發揮作用的具體機制也還需進一步明確。此外，目前大量研究局限于透明細胞腎癌一種腎癌亞型，對于其他亞型的研究極少，仍需更大量的研究對銅死亡在透明細胞腎癌中的應用進行深入研究，并拓展銅死亡在其他腎癌亞型中的研究。更深入研究銅死亡在惡性腫瘤發生、發展中發揮的作用及其機制，可以促進腎癌及其他惡性腫瘤診療的進一步發展。