1STC1在乳腺癌中的作用研究進展

戴澤華 侯凈 倪青

乳腺癌作為一種全球性疾病,是女性最常見的惡性腫瘤,其發病率目前居全球女性惡性腫瘤之首,約占女性新發癌癥總量的30%[1-2],嚴重影響女性的身體健康。乳腺癌是一類在形態學、分子生物學、臨床表現以及治療反應上具有高度異質性的疾病[3],根據ER、PR及HER-2表達量的不同,乳腺癌可分為4種不同的分子分型(luminal A型、Luminal B型、HER-2過表達型和三陰型)[4];其中Luminal B型可根據HER-2表達情況進一步分為Luminal B型HER-2陽性型及Luminal B型HER-2陰性型;并且由于不同分子亞型表現出不同的基因譜、突變譜和變異拷貝數,使得每個分子亞型都具有其獨特的組織學、生物學和臨床行為以及預后特征[5]。目前這些已知的分子分型和乳腺癌關系的研究仍存在許多不足。因此,關于乳腺癌的研究需要進一步地探尋更多能應用于診斷、治療及預測乳腺癌進展的基因和蛋白指標。錫鈣蛋白(STC)是一種分泌型糖蛋白,最早在魚類中被發現。STC家族主要由STC1與STC2組成,其中STC1可參與氧化應激、細胞凋亡和炎癥過程。多項研究證據表明,STC1在多種類型的腫瘤中發揮著不同作用,其表達與卵巢癌、結直腸癌、胃癌及肺癌的腫瘤發生及不良臨床預后息息相關[6-7]。因此STC1被視作各種類型的癌癥的一種惡性表型,例如在胃癌、肺癌及三陰性乳腺癌中,STC1表達水平越高往往預后越差。目前針對STC1與乳腺癌的研究主要集中在STC1與乳腺癌細胞侵襲、轉移間的關系,以及STC1對于腫瘤細胞生長的影響和化療耐藥的聯系[8-12]。一些研究指出STC1可作為一種新的生物標志物,用于預測乳腺癌的復發和化療預后[13-17]。目前STC1在乳腺癌中的意義尚不清晰,在對不同研究進行總結分析后筆者發現,STC1在乳腺癌中的作用大相徑庭;因此,本文通過總結相關實驗研究及臨床報告,對STC1在乳腺癌中可能存在的作用進行綜述。

1 STC1

STC是一種最早在魚類中被發現的分泌性糖蛋白,近年來在人與其他哺乳動物中被廣泛檢出。在哺乳動物中,STC主要通過自分泌或旁分泌機制參與多種生理功能的調節,如調節體內的鈣磷平衡等過程[7,18]。STC家族由STC1與STC2組成。在人類體內STC1表達水平最高的部位是卵巢,特別是在女性妊娠和哺乳期間其STC1表達水平遠遠高于平時[19],故早期的研究中發現該基因的表達異常與卵巢癌的發生及預后關系密切[20]。在隨后更多的研究中逐漸發現STC1與胃癌、肺癌及鼻咽癌的腫瘤發生發展以及不良臨床預后息息相關[6-7],例如據He等[21]報道STC1通過上調胃癌細胞中血管內皮生長因子的表達觸發腫瘤血管生成;在Block等[22]的報道中,STC1水平升高可有效減少肺癌細胞的凋亡,從而促進腫瘤細胞增殖、侵襲;相似的研究還有Yeung等[23]在鼻咽癌相關的研究中,提出了STC1可通過HIF-1a的調節誘導腫瘤適應細胞缺氧,從而引起鼻咽癌腫瘤細胞的化療耐藥產生。因此STC1被視作多種類型的癌癥的一種惡性表型,STC1表達水平較高的癌癥往往擁有較差的預后。在STC1與乳腺癌相關的部分研究中[24-25]。部分研究還發現STC1的表達與雌激素受體(ER)有關,STC1是一種雌激素應答基因,STC1受體通常與ER受體在乳腺癌中共同表達,據Bouras等[24]的研究指出了STC1是ER+型乳腺癌預后良好的標志物,認為STC(STC1、STC2)水平的表達水平較ER狀態更具有臨床意義[26]。

2 乳腺癌中STC1的生物學特性

BRCA1和P53是兩個常見的腫瘤抑制基因,它們在癌癥中的高表達通常預示著良好的預后[26-27]。一些研究指出腫瘤抑制基因BRCA 1及P53可誘導STC1的表達,這寓意著STC1可能通過多種通路參與腫瘤的發生、轉移等過程[9-12,28]。在乳腺癌相關的研究中,在不同分子分型的乳腺癌中STC1呈現出了不一樣的作用,目前的研究證據趨向于兩種不同的觀點,部分研究指出STC1在三陰性乳腺癌(TNBC)中具有顯著的致癌作用[9,11,15,28],在該種類型的乳腺癌細胞中STC1對乳腺癌的發生、轉移起到促進作用。但在激素受體陽性(HR+)類型的乳腺癌患者中卻得出了不一樣的結果,這部分研究指出了STC1高表達患者的預后優于低表達患者[16,29]。這一現象提示了STC1在不同分子分型的乳腺癌中,對于乳腺癌的發生、發展以及預后具有不同的作用,表明STC1介導的腫瘤異質性,即STC1在不同分子分型的乳腺癌中可能通過不同的通路介導從而起到不同的作用。

STC1生理狀態下在正常乳腺導管上皮中表達,其表達調控受多種基因、蛋白的影響,有研究指出BRCA 1與STC1的表達缺失與乳腺癌的發生發展息息相關[30],并且STC1表達水平在分子轉錄水平上受到BRCA 1的調控,這預示著乳腺細胞中STC1表達水平受到上游的BRCA 1調控,并且在多種通路的共同介導下誘發正常乳腺細胞的癌變。目前絕大多數TNBC被證實存在BRCA 1缺陷,相關研究證據指出STC1高表達與TNBC細胞的侵襲及轉移密切相關。例如在Murai等[9]研究中報道了STC1過表達可在體外增強TNBC細胞侵襲以及促進體內TNBC細胞的乳腺癌肺轉移;在另一項相似的研究中,將小鼠的STC基因敲除后,小鼠體內的乳腺癌細胞侵襲及轉移能力被降低;在國內外數項研究中也都證實了隨著STC1表達水平的升高, TNBC細胞的侵襲性以及轉移性會顯著的提升[8-10]。但關于STC1促進TNBC細胞侵襲以及轉移的詳細機制仍未被闡明,部分學者仍持有不同的觀點立場,較被接受的觀點認為STC1可通過PI-3K/Akt/NF-κB依賴性信號通路上調STC1的表達,從而促進TNBC細胞的轉移[11]。據Han等[8]的研究指出,高STC1表達水平可通過JNK/cJun磷酸化介導的通路顯著增加TNBC細胞的侵襲性,這可能是STC1在TNBC細胞中作用的相關通路。

3 STC1在乳腺癌中的臨床預后及預測復發的作用

乳腺癌是一種高度異質性的疾病,因此在關于乳腺癌的研究中我們需探尋更多能應用于診斷、治療及預測乳腺癌進展的基因和蛋白指標。STC1在血液中易于檢測,是一種潛在的腫瘤診斷以及治療效果預測標志物,因此STC1在乳腺癌中的作用相關研究具有一定意義。例如在Chen等[31]報道中指出了STC1以及mRNA的表達水平可作為一種有價值的乳腺癌預后標志物,用于評估乳腺癌治療預后情況。同時國外學者也報道了STC1及其STC1受體強陽性的乳腺癌患者發生淋巴結轉移的概率明顯高于陰性患者[25],也報道了STC1及其STC1受體強陽性的乳腺癌患者發生淋巴結轉移的概率明顯高于陰性患者[25],這一研究佐證了STC1可作為一種有價值的標志物用于監測乳腺癌臨床治療預后情況。STC1不僅在不同類型的乳腺癌中表現了不同的作用表現,在不同類型的乳腺癌中STC1表達水平也大相徑庭,在BRCA 1缺陷的TNBC中,STC1的表達水平顯著高于其他類型乳腺癌,據Han等[8]的研究指出STC1可作為TNBC的預后指標,TNBC本身是一種預后較差的乳腺癌分子類型,而STC1高表達的TNBC患者的生存期相對與STC1低表達的TNBC患者更差,這提示STC1的高表達預示著TNBC患者預后效果較差。另一項研究發現STC1 mRNA的表達水平與原發腫瘤大小及遠處轉移存在著顯著相關性,發現STC1可作為一種高度敏感的潛在分子標記物用于識別在乳腺癌患者的骨髓和血液中隱匿性乳腺癌細胞,用于監測乳腺癌患者遠處微轉移情況,并指出了乳腺癌患者骨髓與血液中STC1轉錄水平高低與患者的總生存率也存在一定相關性,這寓意著STC1有潛力成為一種乳腺癌遠處轉移的預測因子[15]。在我們的一項臨床研究中,發現乳腺癌患者血液中STC1蛋白濃度明顯高于正常女性血液中濃度,進一步的研究發現乳腺癌組織中的STC1表達水平明顯高于癌旁組織以及乳腺良性腫瘤組織,這一發現提示STC1可作為一種預測因子與其他標記物(如CA15-3、CEA等常用乳腺腫瘤標志物)聯合使用,用于早期監測乳腺癌的發生,增加預測準確性[32]。在用于預測乳腺癌治療預后的相關研究方面,一項包含1 457例臨床樣本的回顧性研究提示:STC1的高表達與不良臨床結果之間存在著顯著的相關性[12]。另一些研究更加針對性得指出STC1表達水平對于乳腺癌患者預后預測效果與乳腺癌分子分型相關[8,11,14]。如Zandberga等[14]對所有類型的乳腺癌患者進行不分類的預后分析中,STC1表達水平的高低與無復發生存率(RFS)、總生存率(OS)以及無遠處轉移生存率(DMFS)之間未發現顯著的關聯。這一研究結果考慮是由于乳腺癌是一種高度異質性的疾病,不同的乳腺癌分子亞型之間存在著較大的預后差別。例如TNBC細胞中的STC1表達水平顯著高于非TNBC細胞。并且發現STC1水平高的TNBC患者的RFS和OS時間較短,STC1表達升高與TNBC患者預后不良相關,考慮與TNBC患者的低生存率具有一定相關性。或許STC1可率先用于TNBC患者中作為一種治療預后預測因子,用于預測TNBC患者預后及復發情況[8,11,14]。

STC1在除TNBC之外的其他分子分型乳腺癌中也展示出了不同的作用。丹麥的一項大型臨床研究跟蹤觀察了3 634名乳腺癌患者治療后生存數據,并且根據患者分子分型及治療方案的差別將患者群體分為了2組,其中一組包括1 826名ER+使用他莫昔芬治療(TAM+)的患者和另外一組1 808名ER-未使用他莫昔芬治療(TAM-)患者組,其入組基本標準為至少存活1年并且1年內無復發轉移的乳腺癌患者[16]。根據該項研究結果顯示,與ER-/TAM-患者組比較,ER+/TAM+患者組的STC1表達水平均較高,同時發現在初次診斷后6～10年內復發的腫瘤中,STC1表達與復發之間存在一定關聯,但在早期腫瘤復發中并未發現其表達水平與腫瘤復發的相關性。這一結果與Joensuu等[29]的研究結果相似;該研究取樣72個乳腺癌原發腫瘤及相關轉移組織,并從中發現了與早期轉移的原發性腫瘤相比,術后5～10年發生轉移的腫瘤STC1表達水平更高,這提示著STC1表達水平的升高可能是導致腫瘤休眠的原因之一,并提示著晚期復發風險。綜上所述,高STC1表達水平在激素受體陽性(HR +)乳腺癌中預示著良好的預后,甚至可將其作為一種HR +乳腺癌晚期復發轉移預測因子,用于預測HR +乳腺癌患者晚期復發風險。據另一項獨立研究報道STC1表達水平的高低與管腔型(Luminal A/Luminal B)乳腺癌患者的生存率之間并未發現明確的聯系[9],仍待更多實驗證據支持。目前STC1表達水平與HER-2過表達型乳腺癌之間的聯系目前研究有限,但結合目前有效的研究結果都顯示著STC1表達水平與HER-2過表達型乳腺癌患者的預后未發現顯著相關性[11,14,25]。

4 STC1參與的乳腺癌化療耐藥

多項研究的證據指出STC1的異常表達與腫瘤的化療耐藥關系密切[33-34],其中研究較多、證據較為充足的有肺癌及食管癌,在肺癌中STC1通過影響腫瘤微環境中的間充質干細胞從而誘導腫瘤耐藥性[33];在關于食管癌的相關研究中,STC1雖未被證實與化療耐藥間的直接關系,但后續研究指出STC1可通過缺氧腫瘤微環境間接誘導著化療耐藥的產生[34]。研究證據指出肺癌以及食管癌中STC1表達與其化療耐藥性之間具有一定的相關性[35-36]。在乳腺癌相關的研究中,STC1表達水平較高的TNBC往往同時存在著BRCA1缺陷和同源重組缺陷(HRD)[8,10],進一步的研究發現STC1的表達可以在分子轉錄水平上受到BRCA 1的調控[9],因此我們以BRCA 1為切入點,用于探索STC1引起化療抵抗的機制。我們發現了STC1可以通過招募BRCA 1到損傷位點來促進同源重組介導的DNA損傷修復從而導致乳腺癌化療耐藥的產生[32],這一發現闡述了STC1所參與的乳腺癌化療耐藥的相關機制。我們發現在TNBC細胞中STC1過表達后,BRCA 1的磷酸化水平升高,而STC1沉默后結果正好相反,間接佐證了STC1在TNBC細胞中通過BRCA 1相關通路發揮作用[32]。與此同時,我們采用CO-IP方法檢測了STC1與BRCA1相互結合關系,發現STC1能與DNA修復相關的多個蛋白相互結合,包括BRCA1、MDC1、RAD51、RNF-8等,但只有BRCA1在照射后與STC1結合增加,這一表現說明STC1可輔助BRCA1定位于DNA損傷部位[32]。我們進一步檢測了與細胞凋亡、細胞周期相關的蛋白表達情況(P73、CDC25C),結果顯示在STC1過表達后,P73、CDC25C、pCDC25C等蛋白的表達水平上調,STC1沉默后結論正好相反,說明STC1可能參與DNA損傷修復的調節[32]。我們通過構建不同STC1表達水平的乳腺癌細胞DNA損傷模型,橫向對照STC1對乳腺癌細胞DNA損傷修復能力的影響水平,最終發現STC1表達水平越高的乳腺癌細胞DNA損傷修復能力越強,并且STC1可通過招募BRCA1到損傷位點來促進同源重組介導的DNA損傷修復,從而介導乳腺癌化療耐藥過程[32]。國內的一項回顧性分析提出了與我們研究相近的觀點,即乳腺癌組織中STC1的表達水平與乳腺癌耐藥顯著相關[13]。因此STC1不僅可在未來作為治療TNBC的一個有前景的治療靶點,還可通過嘗試抑制STC1表達的同時,聯合運用DNA損傷誘導藥物治療作為一種TNBC化療耐藥治療的新策略。

STC1在乳腺癌中作用復雜多樣,并且在不同分子分型的乳腺癌中呈現出不同功能。在HER-2過表達型及管腔型(Luminal A/Luminal B)乳腺癌中STC1水平與預后未見明顯相關性[11,14,25]。在TNBC中STC1的高表達往往與其預后較差相關[8],而在HR+乳腺癌中STC1表達水平與預后呈正相關[28],即STC1表達較高的患者其預后往往越好,這一研究結果佐證STC1作為一種雌激素應答基因,在不同HR表達水平的乳腺癌中展現出不同的作用。并且在不同分子分型的乳腺癌中,STC1對乳腺癌細胞的增殖、侵襲以及轉移能力的影響也不相同,目前研究證據較多的為在TNBC中,STC1起到明顯的致癌作用,并且可促進體內外乳腺癌細胞的侵襲和轉移。但除TNBC的乳腺癌組織外,在其他類型乳腺癌細胞中其表達水平對癌細胞侵襲和轉移能力的影響存在爭議。STC1表達水平對乳腺癌預后預測能力也與其分子分型明確相關,在TNBC中STC1表達升高預示著不良預后,但在HR+型乳腺癌中,STC1表達水平越高,患者的預后較好。在我們的研究中發現乳腺癌患者血液中STC1表達水平明顯高于正常女性或乳腺良性腫瘤患者,STC1在血液中易于檢測,可作為一種乳腺癌監測標記物與其他腫瘤標記物聯合使用篩查早期乳腺癌,并可作為一種用于監測乳腺癌治療后復發轉移的指標,用于監測臨床癥狀產生前及陽性影像學結果之前的亞臨床轉移性乳腺癌[32]。在STC1參與的乳腺癌化療耐藥機制中,我們發現了STC1表達水平越高的乳腺癌細胞DNA損傷修復能力越強,并且STC1可通過招募BRCA1到損傷位點來促進同源重組介導的DNA損傷修復,從而導致乳腺癌化療耐藥的產生。

本綜述闡述了目前部分研究中展示出的STC1在乳腺癌不同分子亞型中的預后價值。并闡述了STC1導致乳腺癌化療耐藥的作用機制。未來需要更多實驗研究及臨床數據支持驗證STC1在乳腺癌中的作用及其潛在機制。