FAP-α在乳腺癌中的表達及作用機制研究進展

段佳佳，陳麗娟，王 瑩

(1.應(yīng)急總醫(yī)院 a.普外科，b.手術(shù)室，北京 100028； 2.首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院病理科，北京 100020)

乳腺癌是女性第一高發(fā)癌癥，約占癌癥總數(shù)的30%[1]。乳腺癌是一組異質(zhì)性疾病，具有不同的病理學特性、臨床生物學特性、流行病學特征及分子特征。與其他實體腫瘤相比，乳腺癌具有異質(zhì)性的特征，現(xiàn)代免疫治療基于“seed and soil”假設(shè)將腫瘤治療的靶目標從腫瘤細胞轉(zhuǎn)向腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment，TME)。TME相當于“soil”，是腫瘤細胞生長、增殖、轉(zhuǎn)移的土壤，而腫瘤細胞相當于“seed”，在適宜的TME中生長、增殖直至轉(zhuǎn)移。TME由細胞外基質(zhì)和多種腫瘤基質(zhì)細胞(成纖維細胞、淋巴細胞、血管內(nèi)皮細胞、炎癥細胞、脂肪細胞及骨髓來源細胞等)共同構(gòu)成。癌相關(guān)成纖維細胞是TME中最常見的腫瘤基質(zhì)細胞之一，是活化的成纖維細胞，是腫瘤基質(zhì)中各類蛋白水解酶、膠原、結(jié)締組織的主要來源。成纖維細胞活化蛋白-α(fibroblast activation protein-α，F(xiàn)AP-α)是特異性表達于癌相關(guān)成纖維細胞表面的一種抗原分子，參與腫瘤的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)就FAP-α的生物學特性及其在乳腺癌中的表達特點等相關(guān)研究進展予以綜述。

1 FAP-α的生物學特性

FAP-α是一種絲氨酸蛋白酶。Rettig等[2]在上皮癌腫瘤基質(zhì)成纖維細胞的研究中首次發(fā)現(xiàn)了單克隆抗體F19。F19可以表達大多數(shù)軟組織肉瘤、傷口愈合的肉芽組織和某些胎兒間充質(zhì)成分，但在良性腫瘤基質(zhì)、正?；驉盒陨掀ぜ毎?、惡性造血腫瘤細胞、胎兒腎臟、結(jié)腸正常肺基質(zhì)成纖維細胞、軟骨和骨骼肌中則不表達。隨后，單克隆抗體F19F19鑒定的蛋白質(zhì)被命名為FAP-α。

FAP-α是S9b肽酶家族的一員，在活化的基質(zhì)成纖維細胞和重構(gòu)組織中表達，是一種Ⅱ型細胞表面結(jié)合的跨膜糖蛋白(mr95 000)，可參與細胞外基質(zhì)重塑。FAP-α是一種參與細胞外基質(zhì)重塑的絲氨酸蛋白酶，在90%以上的惡性上皮腫瘤基質(zhì)成纖維細胞表面高表達，但在正常成人組織中未檢測到[3]。FAP-α由760個氨基酸共同組成，通過18個氨基酸組成的疏水跨膜片段固定于細胞膜上，由6個氨基酸組成的短肽鏈構(gòu)成細胞質(zhì)區(qū)，其余位于細胞外區(qū)，細胞外區(qū)包括一個8片的類似“槳葉”的β螺旋結(jié)構(gòu)域和一個包含催化三聯(lián)體的α/β水解酶域以及由絲氨酸(Ser624)、天冬氨酸(Asp702)和組氨酸(His734)構(gòu)成的FAP-α催化三聯(lián)體。人類組織的FAP-α基因定位于染色體2q23，約73 kb。關(guān)于FAP-α基因啟動子的研究發(fā)現(xiàn)，早期生長應(yīng)答因子1、E2F1轉(zhuǎn)錄因子和同源盒基因HOXA4蛋白的結(jié)合位點為FAP-α基因，而早期成長應(yīng)答因子1在促FAP-α的表達中起極其重要的作用[4]。

FAP-α是特異的絲氨酸蛋白酶，與二肽基肽酶Ⅳ有48%的氨基酸序列同一性，主要通過酶活性調(diào)節(jié)腫瘤細胞的生長發(fā)育、浸潤轉(zhuǎn)移及免疫抑制等，并影響TME的改變[5]。FAP-α單體無催化功能，可形成FAP-α/FAP-α的同源二聚體或FAP-α/二肽基肽酶Ⅳ的異源二聚體，從而發(fā)揮催化功能。FAP-α有裂解明膠、Ⅰ型膠原、α2抗血纖維蛋白酶等肽鏈的內(nèi)切酶活性，參與TME的降解，促使腫瘤細胞脫離原發(fā)部位而進一步浸潤和轉(zhuǎn)移，但FAP-α裂解明膠及膠原的生物學意義尚不明確，可能與通過基質(zhì)金屬蛋白酶降解變性的膠原產(chǎn)生的生物活性片段有關(guān)。FAP-α促腫瘤細胞生長的酶活性作用分為直接作用和間接作用，通過以下4種方式發(fā)揮作用：①降解細胞外基質(zhì)，促進腫瘤細胞侵襲及轉(zhuǎn)移，參與腫瘤組織的重塑；②通過激活另一種蛋白酶原，降解細胞外基質(zhì)，進而間接降解TME；③解離與TME相關(guān)的生長因子(包括轉(zhuǎn)化生長因子-β和血小板衍生生長因子等)，促使腫瘤細胞向惡性轉(zhuǎn)化；④在腫瘤細胞生長過程中，參與腫瘤微血管的生成。FAP-α在基質(zhì)中能激活儲存的轉(zhuǎn)化生長因子-β和血管內(nèi)皮生長因子，通過蛋白水解富含脯氨酸和蛋白酶敏感鉸鏈區(qū)的轉(zhuǎn)化生長因子結(jié)合蛋白，激活TME中的轉(zhuǎn)化生長因子-β，導致FAP-α表達的增加，兩者為正反饋。De Francesco等[6]的研究表明，在缺氧條件下，乳腺癌組織中的癌相關(guān)成纖維細胞能通過上調(diào)低氧誘導因子-1α/G蛋白偶聯(lián)雌激素受體信號通路，參與調(diào)控腫瘤中血管內(nèi)皮生長因子的表達，進而促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞的增殖，最終導致腫瘤組織內(nèi)新生毛細血管的形成。體內(nèi)研究表明，F(xiàn)AP-α表達增加與腫瘤生長速度的增加有關(guān)，并可促進新生血管的形成[7-8]。以上研究結(jié)果均顯示，F(xiàn)AP-α對促腫瘤微血管形成起重要作用，以FAP-α為靶標的細胞毒性藥物可以選擇性聚集在腫瘤新生微血管周圍，為有效阻斷腫瘤血供提供有利調(diào)節(jié)，可能成為有效的潛在治療腫瘤的間質(zhì)新靶點。

此外，F(xiàn)AP-α還具有免疫抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP-α特異性T淋巴細胞能識別并殺死FAP-α陽性的癌相關(guān)成纖維細胞，并可進一步破壞表達FAP-α的成纖維細胞，在體內(nèi)形成抗腫瘤活性，接種FAP-α的DNA疫苗借助CD8+的T淋巴細胞殺傷作用可顯著抑制小鼠的原發(fā)腫瘤生長，提高FAP-α特異性CD8+的T淋巴細胞的抗腫瘤活性，進一步防止腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移，使FAP-α成為改善腫瘤的免疫療法提供可能。

2 FAP-α在乳腺癌中的表達

2.1 FAP-α在乳腺癌中的表達模式 FAP-α是一種絲氨酸蛋白酶家族的Ⅱ型整體膜糖蛋白，在90%以上的惡性腫瘤基質(zhì)成纖維細胞表面選擇性表達，如乳腺癌、直腸癌、宮頸癌及肺癌等，在正常組織一般無表達，在胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)暫時性表達，并在傷口愈合時的成纖維細胞中瞬時表達[9]。FAP-α首次發(fā)現(xiàn)于腫瘤基質(zhì)成纖維細胞中[2]。隨著研究的深入，除腫瘤基質(zhì)成纖維細胞外，F(xiàn)AP-α還可表達于腫瘤細胞表面，且表達模式也不相同。Abbas等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP-α表達于基質(zhì)成纖維細胞的胞質(zhì)中，呈淡黃色或棕黃色；在腫瘤組織的染色模式為：①緊鄰腫瘤細胞的成纖維細胞表達顯著陽性；②腫瘤周圍基質(zhì)中成纖維細胞表達散在陽性；③與正常組織相連接處的基質(zhì)成纖維細胞的表達缺失或極少。Ariga等[11]的研究表明，F(xiàn)AP-α的表達僅限于乳腺癌基質(zhì)成纖維細胞相鄰的腫瘤細胞巢，而非腫瘤細胞。但Liu等[12]的研究顯示，F(xiàn)AP-α在腫瘤細胞的過表達優(yōu)于基質(zhì)細胞。Park等[12]的研究顯示，F(xiàn)AP-α在腫瘤細胞和基質(zhì)細胞均表達，與Shi等[13]和Yu等[14]的研究結(jié)果相同。對胰腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP-α在腫瘤細胞和基質(zhì)細胞均表達[15]。由此可見，F(xiàn)AP-α不僅可表達于腫瘤基質(zhì)成纖維細胞，也可表達于某些腫瘤組織的腫瘤細胞，因此，以FAP-α圍靶點的靶向治療不僅可作用于腫瘤基質(zhì)的成纖維細胞，抑制腫瘤細胞賴以生存的間質(zhì)；還可以作用于腫瘤細胞，直接殺傷腫瘤細胞。

2.2 FAP-α與乳腺癌患者預后的關(guān)系 FAP-α不僅可促進腫瘤細胞的生長、增殖、浸潤和轉(zhuǎn)移，還可提示腫瘤患者預后不良。Shi等[13]的研究顯示，F(xiàn)AP-α高表達提示患者預后差。Liu等[3]的研究顯示，F(xiàn)AP-α的表達與預后和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。Yu等[14]的研究顯示，當患者雌激素和孕激素受體均為陰性時，F(xiàn)AP-α陽性的密度是評價無病生存期和總生存的獨立不良預后因素。Huang等[16]的研究證實，高表達的FAP-α可促進腫瘤的生長，提示預后不良。

乳腺癌的異質(zhì)性很強，不同組織學類型具有特有的特征，F(xiàn)AP-α在不同組織學類型中的表達也不同。Park等[12]對104例小葉癌和524例浸潤性導管癌患者FAP-α表達情況的研究顯示，浸潤性導管癌FAP-α高表達于浸潤性小葉癌。Hua等[17]應(yīng)用免疫組織化學方法檢測正常乳腺、乳腺導管上皮細胞不典型增生、乳腺導管原位癌、乳腺導管原位癌微浸潤和乳腺浸潤性導管癌組織FAP-α表達情況的研究發(fā)現(xiàn)，正常乳腺、乳腺導管上皮細胞不典型增生及乳腺導管原位癌的FAP-α陰性，乳腺導管原位癌微浸潤和乳腺浸潤性導管癌的FAP-α陽性，此結(jié)果符合FAP-α的生物學特性，表明FAP-α陽性可能提示導管原位癌已有微浸潤。

Tchou等[18]應(yīng)用免疫組織化學染色方法對52例乳腺癌患者FAP-α的表達情況的研究表明，F(xiàn)AP-α表達與乳腺癌類型及臨床病理因素均存在相關(guān)性，且腫瘤相關(guān)巨噬細胞可表達FAP-α，可見FAP-α靶向治療可針對腫瘤基質(zhì)細胞，還可針對骨髓間充質(zhì)細胞和免疫細胞(如腫瘤相關(guān)巨噬細胞)。此外，F(xiàn)AP-α在結(jié)腸癌[19]、骨肉瘤[20]、胃癌[21-22]、透明細胞腎癌[23]、膠質(zhì)母細胞瘤[24-25]、食管鱗狀細胞癌[26]、肺鱗狀細胞癌[27]、皮膚基底細胞癌[28-29]、黑色素瘤[30]中均呈高表達，促進腫瘤生長、進展、轉(zhuǎn)移和復發(fā)，并與其臨床預后相關(guān)。綜上所述，腫瘤細胞和基質(zhì)成纖維細胞中FAP-α的陽性表達是獨立的不良預后因素。但是，Ariga等[11]對112例乳腺浸潤性導管癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AP-α陽性提示預后較好；并應(yīng)用多因素分析顯示，F(xiàn)AP-α表達是獨立的預后因素。

3 FAP-α參與腫瘤細胞浸潤轉(zhuǎn)移的信號通路

FAP-α能調(diào)節(jié)腫瘤細胞的生長、分化、黏附、浸潤和轉(zhuǎn)移，但其表達機制尚未明確。FAP-α獨立于二肽基肽酶Ⅳ蛋白酶而直接參與細胞間的信號通路調(diào)控。Yang等[31]的研究表明，F(xiàn)AP-α可激活具有信號轉(zhuǎn)導作用的癌相關(guān)成纖維細胞的亞單位，該亞單位還是轉(zhuǎn)錄激活因子3活化的炎癥表型。CC趨化因子配體2上調(diào)可使FAP-α激活的癌相關(guān)成纖維細胞亞單位具備炎癥表型。FAP與一組介導炎癥-免疫抑制-腫瘤促炎癥性癌相關(guān)成纖維細胞之間存在正相關(guān)關(guān)系，強調(diào)了FAP-信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子3-CC趨化因子配體2信號通路在促進腫瘤細胞浸潤、轉(zhuǎn)移中的作用。Wang等[32]應(yīng)用免疫組織化學方法對84例口腔鱗狀細胞癌及12個非癌口腔上皮組織中FAP-α表達的研究表明，與非癌口腔上皮組織相比，F(xiàn)AP-α在鱗狀細胞癌中的表達上調(diào)，與總生存率相關(guān)，沉默F(xiàn)AP-α抑制了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，敲除FAP-α使人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信號調(diào)節(jié)激酶失活，下調(diào)信號傳導可調(diào)控腫瘤細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和浸潤，通過沉默人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因抑制FAP-α的作用。由此可見，F(xiàn)AP-α可能通過人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信號調(diào)節(jié)激酶等信號通路調(diào)控腫瘤細胞的生長發(fā)育、浸潤轉(zhuǎn)移和基質(zhì)金屬蛋白酶9等細胞因子的表達，進而促進腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移。此外，Jia等[33]對肺鱗狀細胞癌的研究表明，F(xiàn)AP-α可通過磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路進一步促進肺鱗狀細胞癌細胞的生長、黏附和遷移，并調(diào)節(jié)肺鱗狀細胞癌的癌細胞功能?？梢姡現(xiàn)AP-α可能是通過經(jīng)典的磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路進一步促進腫瘤細胞的增殖、浸潤及轉(zhuǎn)移。Yi等[34]研究顯示，惡性黑色素瘤中細胞外基質(zhì)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子snail可上調(diào)FAP-α，并進一步促進腫瘤細胞的生長浸潤，提示snail/FAP-α軸可作為惡性黑色素瘤的治療新靶點。Wu等[35]的研究顯示，F(xiàn)AP-α誘導的多發(fā)性骨髓瘤患者T細胞衰老由磷脂酰肌醇-3-激酶信號通路介導，骨髓間充質(zhì)干細胞通過FAP-α/轉(zhuǎn)化生長因子-β軸抑制T細胞增殖并驅(qū)動Th17分化，進一步導致多發(fā)性骨髓瘤的進展。

4 小 結(jié)

FAP-α在腫瘤發(fā)生發(fā)展以及侵襲中起至關(guān)重要的作用。FAP-α通過血管生成、解離細胞外基質(zhì)、抗腫瘤免疫反應(yīng)等促進腫瘤細胞生長浸潤。抑制或破壞FAP-α的生物學功能，不僅可抑制腫瘤細胞及腫瘤基質(zhì)細胞的生長，還可抑制腫瘤微血管的形成，進一步阻斷腫瘤細胞的營養(yǎng)供給。與腫瘤細胞不同，腫瘤基質(zhì)細胞作為腫瘤免疫治療的靶點具有二倍體性、遺傳穩(wěn)定性和免疫攻擊性。FAP-α靶點豐富且穩(wěn)定，未來可作為具有潛在免疫診斷及治療作用的靶向治療靶點，造福更多的患者。