受體酪氨酸激酶Eph基因與腫瘤微環(huán)境及相關(guān)治療的研究進展

劉 志，陶自堅

Eph/Ephrin信號通路的發(fā)現(xiàn)，對人們揭開人類生長發(fā)育和疾病的發(fā)生、發(fā)展具有重要意義；作為人類至今發(fā)現(xiàn)的最大受體酪氨酸激酶超家族，包括A類受體(EphA1～7、10)和B類受體(EphB1～4、6)，其配體也包括兩類(EphrinA和EphrinB)。Eph基因在生長發(fā)育和多種疾病病理過程中的作用被逐步發(fā)現(xiàn)，大量研究顯示Eph受體蛋白和Ephrin配體在胚胎發(fā)育時期的多種人類正常組織中呈高表達，并參與多個臟器的生長發(fā)育，特別是在神經(jīng)軸突導向和血管生長等方面起重要作用，但出生后其在多數(shù)正常組織中表達下降或消失[1-7]。最近研究發(fā)現(xiàn)，當人體發(fā)生腫瘤時，Eph受體蛋白在腫瘤細胞表面再次出現(xiàn)高表達，并參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移等過程[2, 8-10]。如EphA2和EphB4在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等癌組織中高表達[11]。目前，對于Eph基因在腫瘤中作用的確切分子病理機制尚不明確。腫瘤微環(huán)境是指與腫瘤細胞相關(guān)的細胞基質(zhì)、非腫瘤細胞以及多種細胞因子等，是腫瘤細胞發(fā)生和發(fā)展依賴的微環(huán)境，并且與腫瘤細胞相互作用。Eph/Ephrin信號通路除直接作用于腫瘤細胞外，不同的研究證明其參與腫瘤血管新生、上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)和腫瘤缺氧等過程，在腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。本文將對Eph/Ephrin信號通路在腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)中的作用、功能及相關(guān)的靶向治療最新進展作一綜述。

1 Eph基因與腫瘤血管新生

腫瘤血管是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)，也是腫瘤靶向治療的重要研究領(lǐng)域。腫瘤新生血管包括內(nèi)皮細胞激活、基膜與細胞外基質(zhì)降解、內(nèi)皮細胞遷移和增殖，血管形成并使血管延伸到實體腫瘤內(nèi)部。腫瘤血管新生由多種因子調(diào)節(jié)，關(guān)鍵在于血管生長促進因子與抑制因子兩者的平衡。

1.1Eph受體和Ephrin配體在血管發(fā)育中的表達與作用EphB/EphrinB信號通路參與人體胚胎發(fā)育中的血管形成過程，并在出生后的血管新生中發(fā)揮重要作用[12-14]。EphB受體與EphrinB配體在動脈和靜脈血管內(nèi)皮細胞表面表達不一樣，它們之間的相互排斥和相互作用在血管發(fā)育和血管新生中發(fā)揮重要功能。EphrinB2配體在動脈血管內(nèi)皮細胞表面表達，EphB3和EphB4受體在靜脈血管內(nèi)皮細胞上表達。表達配體和受體的血管內(nèi)皮細胞之間存在相互排斥作用，導致動脈和靜脈分界線出現(xiàn)(圖1)。當一種血管內(nèi)皮細胞(動脈或靜脈)上同時表達受體和配體時，細胞與細胞之間的信號不僅僅是發(fā)揮排斥作用，而且有助于促進血管重塑和出芽生長(圖2)。圍繞在血管周圍的間質(zhì)細胞也可能表達不同的受體和配體，在血管生長相關(guān)的因子如Ang1和VEGF等輔助下，與內(nèi)皮細胞的配體和受體相互作用，輔助血管形成和分布(圖3)。除EphB/EphrinB信號通路外，EphA/EphrinA信號通路也參與血管形成過程，如EphA4/EphrinA5被發(fā)現(xiàn)通過其他一些重要的信號通路，在神經(jīng)脈管系統(tǒng)和血管新生中發(fā)揮重要作用[15]。

圖1 Eph/Ephrin信號通路在血管新生中的作用

EphrinB2在小動脈內(nèi)皮細胞上表達，EphB3、B4在小靜脈內(nèi)皮細胞上表達

圖2 Eph/Ephrin信號通路在血管新生中的作用

血管內(nèi)皮細胞表達的EphrinB1、B2與EphB3、B4相互作用引導毛細血管出芽

圖3 Eph/Ephrin信號通路在血管新生中的作用

血管內(nèi)皮細胞上表達的EphrinB1、B2與EphB3、B4相互作用，并于基質(zhì)細胞表達的EphB2相互作用引導血管新生

1.2Eph受體在腫瘤血管新生中的作用腫瘤的血管新生在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，也是目前靶向治療的研究熱點之一[16-21]。國內(nèi)外不同研究小組開展Eph/Ephrin信號通路在腫瘤血管新生中的作用研究，并且已取得一定成果。目前，在腫瘤血管新生中分析比較多的是EphA2、EphrinA1和EphB4。受體EphA2是研究比較早和比較深入的與腫瘤血管新生相關(guān)的Eph基因。EphA2與EphrinA1信號通路控制血管重塑過程，并且大量研究發(fā)現(xiàn)EphA2受體在多種惡性腫瘤細胞表面高表達[22-24]。Lin等[22]應用免疫組化染色法檢測一組侵襲性卵巢上皮腫瘤組織中EphA2、CD31、MMP-2、MMP-9和MT1-MMP蛋白表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EphA2受體在76%的腫瘤細胞中高表達并且與高微血管密度(micro-vascular density, MVD)和MMP表達相關(guān)。Ewing 肉瘤(Ewing’s sarcoma, EWS)是發(fā)生在兒童和年輕人骨和軟組織的惡性腫瘤，其生長和轉(zhuǎn)移非常依賴腫瘤周圍新生的血管。Sainz-Jaspeado等[24]通過動物實驗分析EphA2對EWS腫瘤中血管新生的作用，他們發(fā)現(xiàn)敲除Caveolin-1(CAV1)基因后，EWS的腫瘤動物模型生長減慢且腫瘤血管受損。進一步研究發(fā)現(xiàn)CAV1蛋白調(diào)控血管內(nèi)皮細胞上表達的EphA2受體激活，并與EphA2相互作用影響腫瘤血管新生。EphB/EphrinB信號通路參與人體胚胎發(fā)育中的血管形成過程，在腫瘤血管新生中也發(fā)揮重要作用。Huang等[25]研究發(fā)現(xiàn)EphB4受體在OP9間充質(zhì)細胞上高表達，OP9細胞是動脈和靜脈內(nèi)皮細胞發(fā)育的重要角色，高表達EphB4的OP9細胞可以抑制與其相鄰并表達EphrinB2的內(nèi)皮細胞發(fā)育。將EphB4基因轉(zhuǎn)入黑色素瘤B16細胞系使其表面高表達EphB4蛋白時，可以選擇性抑制表達EphrinB2的內(nèi)皮細胞發(fā)育，從而抑制腫瘤生長。

2 Eph受體與EMT

EMT是上皮細胞經(jīng)過特定程序轉(zhuǎn)化成具有間充質(zhì)表型細胞的生物學過程，在胚胎發(fā)育、慢性炎癥、組織重建和腫瘤轉(zhuǎn)移等生理病理過程中發(fā)揮重要作用。上皮細胞發(fā)生EMT失去細胞極性和失去與基膜的連接等特征，并獲得遷徙和轉(zhuǎn)移能力。研究發(fā)現(xiàn)Eph/Eprhin信號通路參與多種惡性腫瘤細胞的EMT[26-29]。 Huang等[27]檢測一組胃癌細胞系和胃癌組織標本中EphA2受體的表達，發(fā)現(xiàn)EphA2在胃癌細胞中高表達且與轉(zhuǎn)移及EMT標志物相關(guān)。調(diào)節(jié)胃癌細胞系SGC7901和AGS中EphA2的表達水平可以導致細胞增殖、細胞周期、遷徙、侵襲能力和細胞形態(tài)的改變。高表達EphA2導致胃癌細胞N-cadherin、Snail、Wnt/beta-catenin的靶分子TCF4、Cyclin D1和c-Myc的標志物上調(diào)，反之導致相反的效果。進一步發(fā)現(xiàn)抑制Wnt/beta-catenin信號通路導致細胞中EphA2高表達引起的EMT作用消失，反之激活此信號通路破壞敲出EphA2對EMT作用。提示EphA2通過激活Wnt/beta-catenin信號通路在胃癌細胞中上調(diào)促進細胞的EMT并發(fā)生轉(zhuǎn)移。EphA2促進腫瘤細胞EMT在其他腫瘤如頭頸部鱗狀細胞癌和子宮內(nèi)膜癌中發(fā)現(xiàn)[27-29]。Gao等[26]報道EphB2通過誘導EMT而促進子宮頸癌進展。

3 Eph受體與腫瘤微環(huán)境中的缺氧、酸度和炎癥細胞

腫瘤微環(huán)境的缺氧、酸性pH以及炎細胞浸潤對于腫瘤細胞生長和轉(zhuǎn)移具有重要意義，研究表明多種Eph受體表達與這些微環(huán)境變化有密切關(guān)系。腫瘤缺氧微環(huán)境是實體腫瘤細胞增殖、腫瘤血管新生和腫瘤侵犯轉(zhuǎn)移的重要因素，具體分子機制尚不完全明了。EphB2受體在結(jié)直腸腺瘤向腺癌轉(zhuǎn)化過程中表達下調(diào)，并發(fā)揮重要作用；但在結(jié)直腸癌中EphB2受體下調(diào)的機制尚不清楚。Kaidi等[30]檢測結(jié)直腸正常黏膜和癌組織標本中EphB2受體和缺氧標志物碳酸酐酶IX(CA-IX)的表達，發(fā)現(xiàn)EphB2受體與CA-IX表達具有非常強的互補性。他們認為結(jié)直腸癌中EphB2低表達可能是腫瘤微環(huán)境缺氧造成。Song等[31]研究發(fā)現(xiàn)EphrinA1配體在鱗狀細胞癌細胞系(SCC-9)表達上調(diào)是由于缺氧引起，并發(fā)現(xiàn)EphrinA1和內(nèi)皮細胞氧化氮合成酶(eNOS)共同作用，促進人類臍帶血靜脈內(nèi)皮細胞血管新生作用。To等[32]也報道人子宮內(nèi)膜來源的間充質(zhì)細胞中EphA3受體表達受缺氧微環(huán)境控制，他們實驗結(jié)果提示HIF-1α調(diào)控EphA3受體表達從而影響新生血管形成。Eph受體與腫瘤微環(huán)境中酸度變化以及炎癥細胞浸潤的關(guān)系研究尚未檢索到相關(guān)論文報道，還需進一步分析。

腫瘤微環(huán)境包含的內(nèi)容豐富，雖然Eph基因家族參與腫瘤血管新生、EMT和腫瘤缺氧等過程，但仍然沒有檢索到該基因家族與許多重要的其他腫瘤微環(huán)境因素的相互關(guān)系，比如與細胞因子分泌、與基質(zhì)中正常細胞的相互作用等。

4 Eph腫瘤微環(huán)境相關(guān)的靶向治療研究

抗腫瘤血管新生是目前腫瘤靶向治療的熱點之一，Eph/Eprhin信號通路參與腫瘤血管新生，成為國內(nèi)外研究小組探索的目標。EphA2受體在許多腫瘤細胞表面高表達，特別是一些侵襲性強的惡性腫瘤細胞。研究發(fā)現(xiàn)EphA2可以通過上調(diào)細胞外間質(zhì)纖維連接蛋白，選擇性地抑制細胞-細胞之間的黏附作用和增加細胞之間的接觸，從而使腫瘤細胞易發(fā)生轉(zhuǎn)移。高表達的EphA2也在腫瘤血管新生中扮演重要角色。因此，針對EphA2的腫瘤靶向治療被廣泛深入研究[33-36]。EphA2相關(guān)的腫瘤靶向治療策略通常包含兩大類：(1)針對腫瘤細胞表面高表達的EphA2受體蛋白，采用可溶的特異性和高親和力的抗體或者適配體直接與受體蛋白結(jié)合，從而封閉EphA2受體蛋白并發(fā)生抗原-抗體依賴性細胞毒作用，殺死腫瘤細胞。或者通過導入小干擾RNA到高表達的腫瘤細胞等進行基因治療。(2)利用腫瘤細胞膜表面高表達的EphA2受體蛋白作為靶向分子，介導標記EphA2特異性抗體或適配體的納米顆粒裝載小干擾RNA和化療藥物靶向腫瘤細胞，納米顆粒被腫瘤細胞內(nèi)吞后發(fā)揮腫瘤治療作用。最近，有學者利用EphA2在胰腺癌細胞表面高表達的特性，設計通過將能特異性結(jié)合EphA2受體蛋白的短肽YSA和SWL作為靶向探針與化療藥物吉西他濱偶聯(lián)，制備成特異性靶向藥物，對胰腺癌進行細胞水平和動物活體水平研究，取得良好的治療效果。

除了針對EphA2相關(guān)的微環(huán)境開展腫瘤靶向治療實驗研究，人們還對其他Eph基因微環(huán)境相關(guān)的靶向治療展開分析。EphA3在人體臟器發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，參與EMT。EphA3在部分人類腫瘤細胞以及腫瘤的基質(zhì)和新生血管上皮高表達。應用接種人前列腺癌細胞22RV1(表達EphA3)和DU145(不表達EphA3)的動物模型，研究嵌合型EphA3抗體對腫瘤的靶向治療作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗體選擇性作用于腫瘤間質(zhì)和血管細胞，導致腫瘤間質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，最終抑制腫瘤細胞生長。

5 展望

Eph/Eprhin信號通路在腫瘤血管新生、EMT和腫瘤轉(zhuǎn)移等方面具有重要作用，對腫瘤微環(huán)境發(fā)揮巨大影響。隨著該信號通路在腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的分子機制研究不斷深入，其與腫瘤微環(huán)境的相互作用也越來越受到人們重視。利用特異性抗體、適配體等進行靶向Eph受體或制備特異性靶向腫瘤的納米載體和藥物為腫瘤治療開辟新路徑。我們相信Eph/Eprhin信號通路的深入研究，可能為腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機制研究和特異性腫瘤靶向治療帶來新思路。

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