FAP-α在乳腺癌中的表达及作用机制研究进展

段佳佳，陈丽娟，王 莹

(1.应急总医院 a.普外科，b.手术室，北京 100028； 2.首都医科大学附属北京朝阳医院病理科，北京 100020)

乳腺癌是女性第一高发癌症，约占癌症总数的30%[1]。乳腺癌是一组异质性疾病，具有不同的病理学特性、临床生物学特性、流行病学特征及分子特征。与其他实体肿瘤相比，乳腺癌具有异质性的特征，现代免疫治疗基于“seed and soil”假设将肿瘤治疗的靶目标从肿瘤细胞转向肿瘤微环境(tumor microenvironment，TME)。TME相当于“soil”，是肿瘤细胞生长、增殖、转移的土壤，而肿瘤细胞相当于“seed”，在适宜的TME中生长、增殖直至转移。TME由细胞外基质和多种肿瘤基质细胞(成纤维细胞、淋巴细胞、血管内皮细胞、炎症细胞、脂肪细胞及骨髓来源细胞等)共同构成。癌相关成纤维细胞是TME中最常见的肿瘤基质细胞之一，是活化的成纤维细胞，是肿瘤基质中各类蛋白水解酶、胶原、结缔组织的主要来源。成纤维细胞活化蛋白-α(fibroblast activation protein-α，FAP-α)是特异性表达于癌相关成纤维细胞表面的一种抗原分子，参与肿瘤的生长、浸润和转移。现就FAP-α的生物学特性及其在乳腺癌中的表达特点等相关研究进展予以综述。

1 FAP-α的生物学特性

FAP-α是一种丝氨酸蛋白酶。Rettig等[2]在上皮癌肿瘤基质成纤维细胞的研究中首次发现了单克隆抗体F19。F19可以表达大多数软组织肉瘤、伤口愈合的肉芽组织和某些胎儿间充质成分，但在良性肿瘤基质、正常或恶性上皮细胞、恶性造血肿瘤细胞、胎儿肾脏、结肠正常肺基质成纤维细胞、软骨和骨骼肌中则不表达。随后，单克隆抗体F19F19鉴定的蛋白质被命名为FAP-α。

FAP-α是S9b肽酶家族的一员，在活化的基质成纤维细胞和重构组织中表达，是一种Ⅱ型细胞表面结合的跨膜糖蛋白(mr95 000)，可参与细胞外基质重塑。FAP-α是一种参与细胞外基质重塑的丝氨酸蛋白酶，在90%以上的恶性上皮肿瘤基质成纤维细胞表面高表达，但在正常成人组织中未检测到[3]。FAP-α由760个氨基酸共同组成，通过18个氨基酸组成的疏水跨膜片段固定于细胞膜上，由6个氨基酸组成的短肽链构成细胞质区，其余位于细胞外区，细胞外区包括一个8片的类似“桨叶”的β螺旋结构域和一个包含催化三联体的α/β水解酶域以及由丝氨酸(Ser624)、天冬氨酸(Asp702)和组氨酸(His734)构成的FAP-α催化三联体。人类组织的FAP-α基因定位于染色体2q23，约73 kb。关于FAP-α基因启动子的研究发现，早期生长应答因子1、E2F1转录因子和同源盒基因HOXA4蛋白的结合位点为FAP-α基因，而早期成长应答因子1在促FAP-α的表达中起极其重要的作用[4]。

FAP-α是特异的丝氨酸蛋白酶，与二肽基肽酶Ⅳ有48%的氨基酸序列同一性，主要通过酶活性调节肿瘤细胞的生长发育、浸润转移及免疫抑制等，并影响TME的改变[5]。FAP-α单体无催化功能，可形成FAP-α/FAP-α的同源二聚体或FAP-α/二肽基肽酶Ⅳ的异源二聚体，从而发挥催化功能。FAP-α有裂解明胶、Ⅰ型胶原、α2抗血纤维蛋白酶等肽链的内切酶活性，参与TME的降解，促使肿瘤细胞脱离原发部位而进一步浸润和转移，但FAP-α裂解明胶及胶原的生物学意义尚不明确，可能与通过基质金属蛋白酶降解变性的胶原产生的生物活性片段有关。FAP-α促肿瘤细胞生长的酶活性作用分为直接作用和间接作用，通过以下4种方式发挥作用：①降解细胞外基质，促进肿瘤细胞侵袭及转移，参与肿瘤组织的重塑；②通过激活另一种蛋白酶原，降解细胞外基质，进而间接降解TME；③解离与TME相关的生长因子(包括转化生长因子-β和血小板衍生生长因子等)，促使肿瘤细胞向恶性转化；④在肿瘤细胞生长过程中，参与肿瘤微血管的生成。FAP-α在基质中能激活储存的转化生长因子-β和血管内皮生长因子，通过蛋白水解富含脯氨酸和蛋白酶敏感铰链区的转化生长因子结合蛋白，激活TME中的转化生长因子-β，导致FAP-α表达的增加，两者为正反馈。De Francesco等[6]的研究表明，在缺氧条件下，乳腺癌组织中的癌相关成纤维细胞能通过上调低氧诱导因子-1α/G蛋白偶联雌激素受体信号通路，参与调控肿瘤中血管内皮生长因子的表达，进而促进人脐静脉内皮细胞的增殖，最终导致肿瘤组织内新生毛细血管的形成。体内研究表明，FAP-α表达增加与肿瘤生长速度的增加有关，并可促进新生血管的形成[7-8]。以上研究结果均显示，FAP-α对促肿瘤微血管形成起重要作用，以FAP-α为靶标的细胞毒性药物可以选择性聚集在肿瘤新生微血管周围，为有效阻断肿瘤血供提供有利调节，可能成为有效的潜在治疗肿瘤的间质新靶点。

此外，FAP-α还具有免疫抑制作用。研究发现，FAP-α特异性T淋巴细胞能识别并杀死FAP-α阳性的癌相关成纤维细胞，并可进一步破坏表达FAP-α的成纤维细胞，在体内形成抗肿瘤活性，接种FAP-α的DNA疫苗借助CD8+的T淋巴细胞杀伤作用可显著抑制小鼠的原发肿瘤生长，提高FAP-α特异性CD8+的T淋巴细胞的抗肿瘤活性，进一步防止肿瘤细胞的转移，使FAP-α成为改善肿瘤的免疫疗法提供可能。

2 FAP-α在乳腺癌中的表达

2.1 FAP-α在乳腺癌中的表达模式 FAP-α是一种丝氨酸蛋白酶家族的Ⅱ型整体膜糖蛋白，在90%以上的恶性肿瘤基质成纤维细胞表面选择性表达，如乳腺癌、直肠癌、宫颈癌及肺癌等，在正常组织一般无表达，在胚胎发育过程中出现暂时性表达，并在伤口愈合时的成纤维细胞中瞬时表达[9]。FAP-α首次发现于肿瘤基质成纤维细胞中[2]。随着研究的深入，除肿瘤基质成纤维细胞外，FAP-α还可表达于肿瘤细胞表面，且表达模式也不相同。Abbas等[10]的研究发现，FAP-α表达于基质成纤维细胞的胞质中，呈淡黄色或棕黄色；在肿瘤组织的染色模式为：①紧邻肿瘤细胞的成纤维细胞表达显著阳性；②肿瘤周围基质中成纤维细胞表达散在阳性；③与正常组织相连接处的基质成纤维细胞的表达缺失或极少。Ariga等[11]的研究表明，FAP-α的表达仅限于乳腺癌基质成纤维细胞相邻的肿瘤细胞巢，而非肿瘤细胞。但Liu等[12]的研究显示，FAP-α在肿瘤细胞的过表达优于基质细胞。Park等[12]的研究显示，FAP-α在肿瘤细胞和基质细胞均表达，与Shi等[13]和Yu等[14]的研究结果相同。对胰腺癌的研究发现，FAP-α在肿瘤细胞和基质细胞均表达[15]。由此可见，FAP-α不仅可表达于肿瘤基质成纤维细胞，也可表达于某些肿瘤组织的肿瘤细胞，因此，以FAP-α围靶点的靶向治疗不仅可作用于肿瘤基质的成纤维细胞，抑制肿瘤细胞赖以生存的间质；还可以作用于肿瘤细胞，直接杀伤肿瘤细胞。

2.2 FAP-α与乳腺癌患者预后的关系 FAP-α不仅可促进肿瘤细胞的生长、增殖、浸润和转移，还可提示肿瘤患者预后不良。Shi等[13]的研究显示，FAP-α高表达提示患者预后差。Liu等[3]的研究显示，FAP-α的表达与预后和淋巴结转移呈正相关。Yu等[14]的研究显示，当患者雌激素和孕激素受体均为阴性时，FAP-α阳性的密度是评价无病生存期和总生存的独立不良预后因素。Huang等[16]的研究证实，高表达的FAP-α可促进肿瘤的生长，提示预后不良。

乳腺癌的异质性很强，不同组织学类型具有特有的特征，FAP-α在不同组织学类型中的表达也不同。Park等[12]对104例小叶癌和524例浸润性导管癌患者FAP-α表达情况的研究显示，浸润性导管癌FAP-α高表达于浸润性小叶癌。Hua等[17]应用免疫组织化学方法检测正常乳腺、乳腺导管上皮细胞不典型增生、乳腺导管原位癌、乳腺导管原位癌微浸润和乳腺浸润性导管癌组织FAP-α表达情况的研究发现，正常乳腺、乳腺导管上皮细胞不典型增生及乳腺导管原位癌的FAP-α阴性，乳腺导管原位癌微浸润和乳腺浸润性导管癌的FAP-α阳性，此结果符合FAP-α的生物学特性，表明FAP-α阳性可能提示导管原位癌已有微浸润。

Tchou等[18]应用免疫组织化学染色方法对52例乳腺癌患者FAP-α的表达情况的研究表明，FAP-α表达与乳腺癌类型及临床病理因素均存在相关性，且肿瘤相关巨噬细胞可表达FAP-α，可见FAP-α靶向治疗可针对肿瘤基质细胞，还可针对骨髓间充质细胞和免疫细胞(如肿瘤相关巨噬细胞)。此外，FAP-α在结肠癌[19]、骨肉瘤[20]、胃癌[21-22]、透明细胞肾癌[23]、胶质母细胞瘤[24-25]、食管鳞状细胞癌[26]、肺鳞状细胞癌[27]、皮肤基底细胞癌[28-29]、黑色素瘤[30]中均呈高表达，促进肿瘤生长、进展、转移和复发，并与其临床预后相关。综上所述，肿瘤细胞和基质成纤维细胞中FAP-α的阳性表达是独立的不良预后因素。但是，Ariga等[11]对112例乳腺浸润性导管癌患者的研究发现，FAP-α阳性提示预后较好；并应用多因素分析显示，FAP-α表达是独立的预后因素。

3 FAP-α参与肿瘤细胞浸润转移的信号通路

FAP-α能调节肿瘤细胞的生长、分化、黏附、浸润和转移，但其表达机制尚未明确。FAP-α独立于二肽基肽酶Ⅳ蛋白酶而直接参与细胞间的信号通路调控。Yang等[31]的研究表明，FAP-α可激活具有信号转导作用的癌相关成纤维细胞的亚单位，该亚单位还是转录激活因子3活化的炎症表型。CC趋化因子配体2上调可使FAP-α激活的癌相关成纤维细胞亚单位具备炎症表型。FAP与一组介导炎症-免疫抑制-肿瘤促炎症性癌相关成纤维细胞之间存在正相关关系，强调了FAP-信号传导及转录激活因子3-CC趋化因子配体2信号通路在促进肿瘤细胞浸润、转移中的作用。Wang等[32]应用免疫组织化学方法对84例口腔鳞状细胞癌及12个非癌口腔上皮组织中FAP-α表达的研究表明，与非癌口腔上皮组织相比，FAP-α在鳞状细胞癌中的表达上调，与总生存率相关，沉默FAP-α抑制了肿瘤的生长和转移，敲除FAP-α使人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信号调节激酶失活，下调信号传导可调控肿瘤细胞的增殖、转移和浸润，通过沉默人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因抑制FAP-α的作用。由此可见，FAP-α可能通过人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和Ras-胞外信号调节激酶等信号通路调控肿瘤细胞的生长发育、浸润转移和基质金属蛋白酶9等细胞因子的表达，进而促进肿瘤细胞的浸润、转移。此外，Jia等[33]对肺鳞状细胞癌的研究表明，FAP-α可通过磷脂酰肌醇-3-激酶信号通路进一步促进肺鳞状细胞癌细胞的生长、黏附和迁移，并调节肺鳞状细胞癌的癌细胞功能。可见，FAP-α可能是通过经典的磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路进一步促进肿瘤细胞的增殖、浸润及转移。Yi等[34]研究显示，恶性黑色素瘤中细胞外基质相关转录因子snail可上调FAP-α，并进一步促进肿瘤细胞的生长浸润，提示snail/FAP-α轴可作为恶性黑色素瘤的治疗新靶点。Wu等[35]的研究显示，FAP-α诱导的多发性骨髓瘤患者T细胞衰老由磷脂酰肌醇-3-激酶信号通路介导，骨髓间充质干细胞通过FAP-α/转化生长因子-β轴抑制T细胞增殖并驱动Th17分化，进一步导致多发性骨髓瘤的进展。

4 小 结

FAP-α在肿瘤发生发展以及侵袭中起至关重要的作用。FAP-α通过血管生成、解离细胞外基质、抗肿瘤免疫反应等促进肿瘤细胞生长浸润。抑制或破坏FAP-α的生物学功能，不仅可抑制肿瘤细胞及肿瘤基质细胞的生长，还可抑制肿瘤微血管的形成，进一步阻断肿瘤细胞的营养供给。与肿瘤细胞不同，肿瘤基质细胞作为肿瘤免疫治疗的靶点具有二倍体性、遗传稳定性和免疫攻击性。FAP-α靶点丰富且稳定，未来可作为具有潜在免疫诊断及治疗作用的靶向治疗靶点，造福更多的患者。