成纤维细胞活化蛋白的研究进展①

刘 维 刘美燕 吴沅皞 (天津中医药大学第一附属医院风湿科，天津 300193)

近年来，越来越多的文献报道成纤维细胞活化蛋白(Fibroblast activation protein，FAP)在肿瘤的发生发展过程中发挥重要作用。FAP 是肿瘤相关成纤维细胞(Tumor-associated fibroblast，TAF)的特异性标志物之一，具有特殊的生物学特性，基因组稳定，丰富、特异地表达于肿瘤间质，在促进肿瘤细胞的生长、侵袭、转移及免疫抑制中扮演重要角色。近来研究发现，FAP 在类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)和骨关节炎(Osteoarthritis，OA)中与正常人群比较也有差异性高表达。FAP 有望成为判断肿瘤预后的重要标志，同时成为个体化治疗肿瘤、类风湿关节炎等疾病的新靶标。本文对FAP 在肿瘤临床诊断、提高患者生存率、判断疾病预后，及其与类风湿关节炎病理机制相关的研究进展做以综述。

1 FAP 的研究概况

1.1 FAP 的主要生物学特性 FAP 最初被认为是细胞表面抗原F19，是一种可被诱导产生的细胞表面糖蛋白，由761 个氨基酸组成，二聚体分子量为170 kD，有两个97 kD 的亚基，它最早是由Rettig等［1］在1986 年运用单克隆抗体(F19)在体外培养的活化成纤维细胞中发现的。1990 年，Aoyama等［2］在人黑色素瘤细胞系(LOX)中也发现了一种明胶酶，1994 年被命名为“Seprase”。之后的研究表明FAP 和Seprase 是同一种细胞表面的丝氨酸蛋白酶［3］。FAP 选择性表达于肿瘤间质活化的成纤维细胞表面，是一种膜丝氨酸肽酶，具有二肽基肽酶(DPP)及胶原酶两种活性，能降解二肽及Ⅰ型胶原。FAP 的蛋白水解酶活性可以增强肿瘤细胞对细胞外基质的降解，同时也能促进肿瘤的生长和侵袭。FAP 与二肽基肽酶IV(Dipeptidyl peptidase IV，DPPIV/CD26)具有相似的结构域及二肽基肽酶活性，同属于丝氨酸蛋白酶家族。Kathleen 等［4］研究发现，FAP 与属于二肽基肽酶家族的DPPIV 具有50%的同源性，均具有肽链外切酶活性，但FAP 具有独特的肽链内切酶活性，可以裂解明胶、变性的Ι 型胶原和α2-抗纤维蛋白，而DPPIV 不具有，故可区别二者。

1.2 FAP 的特异性表达 研究发现，FAP 选择性地表达于90%以上的上皮恶性肿瘤的基质成纤维细胞表面，包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌、结直肠癌、胃癌、胰腺癌、皮肤黑色素瘤等。良性及癌前病变的上皮肿瘤，如结直肠腺瘤、乳腺叶状肿瘤和纤维腺瘤中FAP 通常不表达。而FAP 在正常人组织中一般无表达，仅存在于宫颈和子宫内膜，在胚胎发育过程中短暂表达。研究证实FAP 在一些基质活化的疾病中也有表达，如创面愈合、瘢痕组织、骨关节炎、类风湿关节炎，以及慢性炎症如肉芽组织、肝纤维化、肺纤维化、肝硬化等［5-7］。FAP 也表达于骨与软组织肉瘤中，其表达水平高低不取决于肿瘤的恶性程度，而是与肿瘤细胞的组织来源有关［8］。Tchou 等［9］研究发现，人乳腺癌巨噬细胞表达FAP，FAP 充分表达于所有乳腺癌亚型的间质，而与临床病理因素没有显著相关性，并认为针对基质间充质细胞和免疫细胞如巨噬细胞，现在的和未来的FAP 定向治疗可能具有双重治疗效益。

1.3 FAP 非酶活性 FAP 在发挥蛋白酶功能的同时，也能够独立于其DPPIV 蛋白酶功能而直接参与细胞间信号转导。Huang 等［10］的研究表明，FAP 通过非酶功能促进乳腺癌细胞生长和侵袭，其导致肿瘤发生和迅速生长与其酶活性无关，因为无蛋白水解活性的FAP 的突变体同样会加速肿瘤细胞的生长。研究显示野生型FAP 和突变型(S624A)对细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)、Ⅰ型胶原均具有较强的降解力和侵袭力，FAP 虽参与了ECM 的降解，且可不依赖于其蛋白酶活性。FAP 可能是通过激活细胞信号介导某些细胞间信号转导，改变细胞的侵袭行为和基质金属蛋白酶9(MMP9)等细胞因子的表达水平，从而促进肿瘤细胞的生长和侵袭。

2 FAP 与肿瘤

2.1 FAP 促肿瘤发生发展 大量研究表明，FAP 促进肿瘤细胞的发生发展。Wang 等［11］研究发现，胃癌组织TAF 中高FAP 的表达与Lauren 分型、分化程度、肿瘤浸润深度和肿瘤淋巴结转移(TNM)分期显著相关，但与胃癌患者的年龄和性别无关;Chen等［12］报道，FAP 促进卵巢癌细胞的侵袭、增殖和HO-8910PM 转移;有实验表明FAP 高表达的成纤维细胞产生的细胞外基质可提高胰腺癌细胞浸润性速度和方向性［13］;近来有研究发现雌激素通过成纤维细胞的活化促进子宫肌瘤细胞增殖，而FAP 在雌激素介导的成纤维细胞活化中起着重要的作用，即在细胞增殖起关键作用，这可能成为今后在临床中子宫肌瘤治疗的未来靶点［14］。Ding 等［15］的研究显示，骨肉瘤(Osteosarcoma，OS)细胞系表达FAP，FAP的敲除显著降低体外OS 细胞的生长、黏附、迁移和侵袭。FAP 影响OS 细胞，并且可能在OS 的进展和转移中发挥重要作用，进一步的研究有可能阐明FAP 对OS 的诊断和治疗潜力。

2.2 FAP 与肿瘤的靶向治疗

2.2.1 FAP 酶活性抑制剂 FAP 具有二肽基肽酶和胶原酶活性，可裂解基质中包括明胶和变性的Ⅰ型胶原在内的诸多二肽基肽酶活性的底物，参与ECM 降解，促进肿瘤细胞从原发部位脱离、侵袭和转移，故选择性抑制FAP 的酶活性将有助于减弱肿瘤细胞的侵袭和转移能力。Val-boroPro 又名Talabostat，是对FAP 特异性二肽底物Val-Pro 进行硼酸化反应后得到的酶活性抑制剂，是第一个进入临床试验的酶活性抑制剂，虽然临床疗效较微弱，但实验表明外周血FAP 酶活性明显被抑制，Ⅱ期临床试验表明，仅21%结直肠癌患者的病情得到缓解，提示Val-boroPro 可用于结直肠癌的治疗，但疗效有待提高［16，17］。

2.2.2 FAP 疫苗 研究发现，接种FAP 的DNA 疫苗可通过CD8+T 细胞介导的杀伤作用显著抑制小鼠原发性肿瘤的生长，防止肿瘤肺转移以及延长小鼠的寿命，且无显著病理［18］。Liao 等［19］的研究表明，在转移性乳腺癌4T1 小鼠模型中，接种FAP 的DNA 疫苗能抑制乳腺癌的自发转移，并显著增强阿霉素化疗的抗肿瘤转移作用，引起免疫微环境(TME)的改变，由Th2 细胞向Th1 分化。这种转变的特征是增加TME 中IL-2 和IL-7 蛋白质的表达，抑制肿瘤相关巨噬细胞、粒细胞源性抑制细胞、调节性T 细胞的募集，并降低肿瘤血管和淋巴管的生成。Kraman 等［20］发现，FAP 阳性基质细胞的消融可明显增强治疗性疫苗的免疫治疗作用，但并没有改变CD4+T 细胞或CD8+T 细胞或CD4+Foxp3+调节性T 细胞的比例，这表明肿瘤细胞死亡并不涉及效应T 细胞的快速增加或抑制性T 细胞的减少。

2.2.3 FAP 特异性T 细胞 Kakarla 等［21］的研究显示，FAP 特异性T 细胞识别并杀死人类和小鼠FAP 阳性的TAF，FAP 特异性嵌合体抗原受体(CAR)重定向T 细胞FAP 阳性的成纤维细胞。这些T 细胞破坏FAP 阳性基质而且在体内具有抗肿瘤活性，当与肿瘤特异性T 细胞共同施用，可提高体内FAP 特异性T 细胞的抗肿瘤活性。该研究为FAP 特异性T 细胞的治疗潜力提供了临床前证据，提示单独使用FAP 特异性T 细胞或将其作为佐剂治疗的疗法有可能成为改善目前癌症免疫治疗的潜在方法。Schuberth 等［22］的研究证明，FAP 的表达存在于恶性胸膜间皮瘤(MPM)的所有亚型，其重新定向CD8+T 细胞在体外和体内显示出抗原特异性功能，表现出较强的治疗潜力，能防止FAP 阳性的肿瘤的生长，提高模型小鼠的存活率。FAP 重新定向T 细胞成为FAP 阳性的MPM 的有效治疗方法。

2.3 FAP 判断肿瘤预后 Saigusa［23］研究认为，FAP 的表达可以用来预测手术前进行放化疗(Chemoradiotherapy，CRT)直肠癌患者的不良预后，FAP和基质细胞衍生因子-1(Stromal cell-derived factor-1，SDF-1)表达于TAF，二者的表达参与肿瘤的再生长和复发，故在TAF 中对FAP 和SDF-1 的控制可以有效地防止手术前进行CRT 直肠癌患者的远处复发。另有研究发现，FAP 在肿瘤间质中高度表达，其在非小细胞肺癌患者的表达与此病较差的总生存期有关，是此病预后差的预测因子［24］。FAP 的高度表达可能与炎症以及抑制淋巴细胞依赖性的免疫应答相关，从而导致了肿瘤的进展，针对FAP 的治疗可能是一种治疗非小细胞肺癌的新策略。Yuan 等［25］的研究第一次指出，FAP 在骨肉瘤发生发展中发挥重要作用，其表达可作为临床分期、组织学分级和转移诊断的候选生物标志物，是骨肉瘤患者总生存率(Overall survival，OS)和无病生存率(Disease-free survival，DFS)独立的预后标志物，可被视为针对这种癌症的一种新颖的治疗靶点。Kaplan.Meier 对骨肉瘤患者的生存分析显示，FAP 高表达者均比低表达者的OS 和DFS 显著缩短，据此可提高筛选骨肉瘤患者的高风险死亡率或复发的能力。Miao 等［26］研究发现，腹膜FAP 的表达水平与胃癌腹膜扩散(GCPD)程度呈正相关，生存分析显示FAP 的表达是原发性胃癌不良预后独立的预后因素，肿瘤相关的人腹膜间皮细胞(TA-HPMC)中FAP 的表达可能是一个重要的细胞组分和GCPD 的主要因素。

3 FAP 与类风湿关节炎

近年来，FAP 在RA 疾病发展过程中的作用开始受到关注，其在RA 中的作用机制存在不同方向的研究结果，特别是在关节软骨的保护、调节信号转导以及炎症反应、对成纤维细胞样滑膜细胞的破坏作用和滑膜细胞的免疫逃逸中均发挥重要作用。

Ospelt 等［27］在体内及体外实验中证实，FAP 和DPPIV 的丝氨酸蛋白酶活性在保护关节软骨不受类风湿关节炎滑膜成纤维细胞(Rheumatoid arthritis synovial fibroblasts，RASFs)的侵蚀方面具有核心作用。体外细胞实验中，通过对FAP 和DPPIV 的抑制则会增加基质细胞衍生因子-1(Stromal cell-derived factor 1，SDF-1/CXCL12)信号通路中下游效应物SDF-1 和基质金属蛋白酶MMP-1 和MMP-3 的水平;且在SCID 鼠联合嵌入模型中，对其抑制作用则会增加异种移植的RASFs 对人类软骨的侵蚀程度，显示了通过抑制FAP 和DPPIV 的表达可导致RASFs对软骨侵袭的增加。

研究发现，作为丝氨酸蛋白酶，FAP 和DPPIV在细胞信号转导和炎症反应中可起到调节作用［28，29］，这在加重炎症反应过程中至关重要。并且研究结果强调相对DPPIV 而言，FAP 的表达不仅更为稳定，而且更强，在其中发挥更为实质性的作用［27］。

Jakobs 等［30］研究发现FAP 作为二肽基肽酶基因家族中的成员，具有多效性。就作用机制来说，多效性表现为酶的催化性和蛋白质之间的非催化性，因此可将FAP 作为成纤维细胞活化和细胞毒效应表达的特定标记，在未来的治疗中发挥更大的价值。Bauer 等［31］通过比较RA 和OA 滑膜的表达模式，研究成纤维细胞样滑膜细胞(Fibroblast-like synoviocytes，FLSs)表达的FAP，证实了RA 和OA 患者的FAP 是由滑膜成纤维细胞所表达，FAP 在RA 滑膜组织中的基因表达比在OA 中更明显。来源于难治性RA 的滑膜组织重度炎症区的FLSs 高度表达FAP。此外，FAP 的表达与相关因子，如:基质金属蛋白酶(MMP-1 和MMP-13)和CD44 剪接变异体V3和V7/8，协同定位，这些因子共同在ECM 降解中起重要作用，它不仅是正常组织修复和重塑的基础物质，而且参与浸润性生长的病理过程。FAP 主要在促进组织重建的间充质干细胞表面表达，其特定的表达模式符合其作为FLSs 抑制破坏的潜在治疗靶点。

同时，Jakobs 等［32］研究认为FAP 参与滑膜细胞的免疫逃逸，MMP 和FAP 介导类风湿性关节炎非炎症相关的软骨和骨的破坏。与正常滑膜进行比较，FAP 在RA 中的表达增加。RA 和半恶性肿瘤基质中的FAP 介导了与类风湿关节炎相关的慢性滑膜炎中瘤样组织的破坏，抑制基质降解使其很难形成血管翳和肿瘤侵袭，故FAP 可作为RA 特定效应表达标记物应用于临床治疗。

4 小结

FAP 具有特殊的生物学特性，基因组较稳定，不易耐药，在肿瘤间质特异、丰富地表达，在肿瘤的发生、发展及免疫抑制中发挥着重要作用。近来，FAP在RA 滑膜组织中的高表达受到了研究者越来越多的关注，其在RA 疾病发展过程中发挥重要作用。FAP 对提高肿瘤的病理诊断精确性、预防疾病的复发、更准确的判断疾病的预后、提高患者的生存率具有重要价值，并且与类风湿关节炎病理机制密切相关，使其有望成为肿瘤和RA 疾病未来潜在的免疫治疗新靶点，在免疫诊治中拥有巨大潜力。但目前国内外对FAP 研究还不够深入透彻，其病理生理学意义及其作用机制尚不完全清楚，有待将来更进一步的研究与探索。

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