利用動(dòng)物模型分析黏合斑激酶在癌癥中的作用

仇 平

1.綜述

細(xì)胞外基質(zhì)介導(dǎo)的細(xì)胞相互作用在腫瘤的起始發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起有著非常重要的作用。黏合斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)是一種細(xì)胞質(zhì)酪氨酸激酶，這種細(xì)胞質(zhì)酪氨酸激酶是一種關(guān)鍵信號(hào)介導(dǎo)子，由FAK信號(hào)途徑介導(dǎo)的促進(jìn)細(xì)胞存活和增殖作用有助于腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移細(xì)胞在新位點(diǎn)的存活等過(guò)程。進(jìn)來(lái)，有利用動(dòng)物模型分析已直接證明了FAK在腫瘤形成和發(fā)展中的作用。

動(dòng)物模型是使用異種移植小鼠模型和條件性敲除小鼠的研究，從而為FAK致癌作用提供了更多直接證據(jù)。這些最初在小鼠異種移植模型中——這種小鼠可組成型活化重組體FAK(CD2－FAK)，獲得的體內(nèi)數(shù)據(jù)表明其可以轉(zhuǎn)換免疫缺陷型小鼠MDCK細(xì)胞并誘導(dǎo)腫瘤的形成［1］。隨后的一些研究為腫瘤異種移植小鼠模型中腫瘤的形成和發(fā)展需要FAK提供了更多的支持［2，3～6］。在U －215MG人類惡性星形細(xì)胞瘤中，F(xiàn)AK的過(guò)表達(dá)導(dǎo)致腫瘤體積和細(xì)胞數(shù)量的增加，這有助于腫瘤細(xì)胞增殖［7］。在成纖維細(xì)胞v－Src轉(zhuǎn)化的NIH－3T3中FRNK穩(wěn)定表達(dá)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)性肺轉(zhuǎn)移且FAK似乎介導(dǎo)MMP－依賴的細(xì)胞入侵而不是模型中的細(xì)胞轉(zhuǎn)移［8］。尾部靜脈注射B16－F10小鼠癌細(xì)胞FRNK穩(wěn)定表達(dá)會(huì)降低50%的肺癌轉(zhuǎn)移［3］。雖然FRNK表達(dá)常常導(dǎo)致細(xì)胞死亡，這些研究結(jié)果似乎與FRNK表達(dá)克隆稀有片段的選擇無(wú)關(guān)，這在某種程度上限制了FRNK導(dǎo)致的死亡調(diào)控，因?yàn)樗沫h(huán)素可控誘導(dǎo)FRNK表達(dá)導(dǎo)致鼠乳腺癌模型原發(fā)腫瘤生長(zhǎng)持續(xù)抑制和實(shí)驗(yàn)性肺癌轉(zhuǎn)移［5］。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了用無(wú)FAK細(xì)胞或敲出細(xì)胞顯示:通過(guò)調(diào)節(jié)uPA表達(dá)，F(xiàn)AK催化活性是轉(zhuǎn)移乳腺癌發(fā)生所必須的［6］，且FAK對(duì)ErbB－2/3誘導(dǎo)乳腺癌形成和肺癌腫瘤轉(zhuǎn)移是必要的［4］。

小鼠FAK基因敲除會(huì)因?yàn)榧?xì)胞轉(zhuǎn)移的過(guò)度缺失而導(dǎo)致胚胎致死［9］。雖然這些研究證實(shí)了FAK在胚胎發(fā)育中的關(guān)鍵作用，并由于其調(diào)控細(xì)胞轉(zhuǎn)移暗示其涉及癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移，但胚胎致死阻止了使用完全敲除模型直接分析FAK在癌細(xì)胞發(fā)育和進(jìn)程中的作用。但是有趣的是，McLean等人聲稱減少雜合體小鼠中FAK的表達(dá)會(huì)抑制［7］，12－二甲基苯蒽12－O－醋酸苯并蒽(DMBA/TPA)誘導(dǎo)乳頭狀瘤形成［10］。不過(guò)，在這兩個(gè)階段致癌模型中，惡性腫瘤轉(zhuǎn)換率并沒(méi)有改變，可能是因?yàn)镕AK殘基表達(dá)的存在。事實(shí)上，從皮膚上皮細(xì)胞和毛發(fā)囊細(xì)胞中專一條件性缺失FAK基因可顯著降低乳頭狀瘤及鱗狀細(xì)胞癌的形成、發(fā)展。這些結(jié)果提供了令人信服的證據(jù)——FAK有助于腫瘤和癌的形成。對(duì)FAK角質(zhì)細(xì)胞仔細(xì)研究表明FAK會(huì)降低細(xì)胞周期運(yùn)行、促使細(xì)胞凋亡［11］，這表明FAK依賴性細(xì)胞周期運(yùn)行和生存信號(hào)是皮膚癌模型中腫瘤形成和發(fā)展所必須的。乳腺上皮細(xì)胞專一FAK敲除封閉了乳腺條件多瘤病毒中原癌細(xì)胞向癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，通過(guò)抑制細(xì)胞增殖而不是存活介導(dǎo)T轉(zhuǎn)基因小鼠模型自發(fā)形成乳腺癌。有趣的是，F(xiàn)AK的缺失并不影響正常乳腺導(dǎo)管初始生長(zhǎng)。這些結(jié)果表明，F(xiàn)AK調(diào)節(jié)的異常增殖對(duì)損傷增生及腫瘤轉(zhuǎn)移是必須的［12］。

2.小結(jié)及展望

有大量的證據(jù)明確認(rèn)定FAK是一種促進(jìn)腫瘤形成、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵分子之一，可專門抑制FAK活性來(lái)提供治療。它還為將FAK下游因子作為腫瘤診斷和/或預(yù)后生物標(biāo)志提供了機(jī)會(huì)，從而使在研究癌癥的發(fā)生、發(fā)展和治療有了新的領(lǐng)域。但由于FAK隨處表達(dá)，盡管表達(dá)水平較低，未來(lái)的研究仍然需要解決腫瘤特異性靶向問(wèn)題。腫瘤特異性傳遞FAK抑制劑或結(jié)合其他腫瘤專一性藥物部分調(diào)節(jié)FAK正常水平的表達(dá)或活性——單獨(dú)使用的話效用低，可在臨床試驗(yàn)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)腫瘤特異性最大化和正常組織毒性最小化，這看起來(lái)是一個(gè)不錯(cuò)的策略。

1 Frisch S.M，Vuori K，Ruoslahti E，Chan-Hui P.Y.Control of adhesion-dependent cell survival by focal adhesion kinase［J］.Journal of Cell Biology，1996，134:793 －799.

2 Mitra S.K，Schlaepfer D.D.Integrin-regulated FAK－Src signaling in normal and cancer cells［J］.Current Opinion in Cell Biology，2006，18:516－523.

3 Abdel-Ghany M，Cheng H.C，Elble R.C，Pauli B.U.Focal adhesion kinase activated by beta(4)integrin ligation to mCLCA1 mediates early metastatic growth［J］.Journal of Biological Chemistry，2002，277:34391－34400.

4 Benlimame N，He Q，Jie S，Xiao D，Xu Y.J，Loignon M，et al.FAK signaling is critical for ErbB－2/ErbB－3 receptor cooperation for oncogenic transformation and invasion［J］.Journal of Cell Biology，2005，171:505－516.

5 van Nimwegen M.J，Verkoeijen S，van Buren L，Burg D，van de Water B.Requirement for focal adhesion kinase in the early phase of mammary adenocarcinoma lung metastasis formation［J］.Cancer Research，2005，65，4698 －4706.

6 Mitra S.K，Lim S.T，Chi A，Schlaepfer D.D.Intrinsic focal adhesion kinase activity controls orthotopic breast carcinoma metastasis via the regulation of urokinase plasminogen activator expression in a syngeneic tumor model［J］.Oncogene，2006，25:4429 － 4440.

7 Wang D，Grammer J.R，Cobbs C.S，Stewart Jr J.E，Liu Z，Rhoden R，et al.p125 focal adhesion kinase promotes malignant astrocytoma cell proliferation in vivo［J］.Journal of Cell Science，2000，113:4221－4230.

8 Hauck C.R，Hsia D.A，Puente X.S，Cheresh D.A，Schlaepfer D.D.FRNK blocks v-Src-stimulated invasion and experimental metastases without effects on cell motility or growth［J］.Embo Journal，2002，21:6289－6302.

9 Ilic D，F(xiàn)uruta Y，Kanazawa S，Takeda N，Sobue K，Nakatsuji N，et al.Reduced cell motility and enhanced focal adhesion contact formation in cells from FAK-deficient mice［J］.Nature，1995，377:539 －544.

10 McLean G.W，Brown K，Arbuckle M.I，Wyke A.W，Pikkarainen T，Ruoslahti E，et al.Decreased focal adhesion kinase suppresses papilloma formation during experimental mouse skin carcinogenesis［J］.Cancer Research，2001，61:8385 －8389.

11 McLean G.W，Komiyama N.H，Serrels B，Asano H，Reynolds L，Conti F，et al.Specific deletion of focal adhesion kinase suppresses tumor formation and blocks malignant progression［J］.Genes＆ Development，2004，18:2998 －3003.

12 Lahlou H，Sanguin-Gendreau V，Zuo D，Cardiff R.D，McLean G.W，F(xiàn)rame M.C，et al.Mammary epithelial-specific disruption of the focal adhesion kinase blocks mammary tumor progression［J］.Proceedings of the National，2007.