尿激酶型纤溶酶原激活物系统作为乳腺癌预后生物标志物的展望*

胡 雷 孙 硕 毛 露 Dirk Hermann 陈艾东，

1 贵州省贵阳市妇幼保健院 550003； 2 南京医科大学； 3 东南大学附属中大医院,东南大学;4 西德肿瘤研究中心，杜伊斯堡—埃森大学

乳腺癌中有活性的uPA系统是通过激活普遍存在的蛋白酶纤溶酶来控制细胞外基质(ECM)降解的系统[1]。uPA系统(uPAS)的关键组成部分是uPA，纤溶酶原激活物抑制剂-1和-2(PAI-1，PAI-2)和uPA相关受体(uPAR)，所有这些都在ECM的重塑过程中发挥了重要作用。uPA及其抑制剂PAI-1目前是乳腺癌中最有效的预后生物标志物。与其促进癌症进展的能力一致，一些回顾性和前瞻性研究表明，高浓度的uPA和PAI-1蛋白是新诊断的浸润性乳腺癌患者不良预后的独立和有效预测因子[2]。uPAR是uPAS的一个组成部分，参与乳腺癌的侵袭和转移。uPAR高表达是乳腺癌细胞的重要特征，未来的努力应集中于开发靶向结合uPAR的抗癌疗法，这种靶向治疗对正常细胞几乎没有影响或完全没有影响。目前已发现很多药物可以作为配体和uPAR结合，例如单克隆抗uPAR抗体ATN-658。本文将系统阐述uPAS作为乳腺癌生物标记物的可行性和针对uPAR的靶向治疗。

1 uPAS参与的信号转导

uPA与uPAR的结合以及随后该复合物与其他蛋白质的相互作用来实现细胞信号传导的。由三个同源结构域(DⅠ、DⅡ和DⅢ)组成的uPAR位于质膜上并充当信号传导受体，但由于缺乏跨膜和胞内结构域，它不能直接介导细胞内信号传导而不与细胞内相互作用[3]。其相互作用的配体不仅限于uPA，还包括膜蛋白，如某些整合素(即β1、β2和β3)、G蛋白偶联的趋化因子受体、小窝蛋白、胰岛素样生长因子受体(IGFR)、表皮生长因子受体(EGFR)、血小板衍生生长因子受体和其他受体酪氨酸激酶，以及ECM组分如玻连蛋白(Vn)、纤连蛋白和胶原蛋白[4]。整合素是αβ-异二聚体跨膜受体，其将ECM组分连接至细胞骨架蛋白。它们负责细胞-ECM黏附，并且已被证明是uPAR的重要信号共同受体[5]。uPAR通过位于其两个结构域的结合位点与整联蛋白相互作用：DⅡ和DⅢ。 uPAR调节整合素活性的能力对细胞增殖、黏附、迁移和存活过程至关重要[6]。研究表明，uPAR对α5β1(纤连蛋白受体)、α3β1(层粘连蛋白受体)和αvβ5和αvβ3(Vn受体)整合素具有很强的亲和力，当它与uPA结合时，由于其活性构象的稳定作用。uPAR与α5β1整合素的结合通过募集EGFR和激活细胞外信号调节激酶(ERKs)诱导细胞生长。此外，整合素引导uPAR信号传导：与β1整联蛋白的相互作用通过激活黏着斑激酶(FAK)和ERK触发增殖，而uPAR-β3复合物激活Rac Rho GTP酶并诱导细胞迁移。 Vn是一种黏附性ECM蛋白，是uPAR的另一种重要配体。在其多聚体构象中，它能够与ECM和整联蛋白受体的其他蛋白质相互作用。它具有与uPA不同的uPAR结合位点，使uPAR能够同时与uPA和Vn相互作用[7]。

2 uPA/PAI-1作为乳腺癌预后的生物标志物

Duffy等人在1988年[8]首次提出uPA/PAI-1作为乳腺癌预后生物标记物的重要性，乳腺癌中的uPA活性与肿瘤大小和有转移的腋窝淋巴结的数量相关。之后，另外的研究报道，除了uPA，PAI-1也具有预后相关性，特别是在乳腺癌患者中[9]。两种因子uPA/PAI-1(低uPA和高uPA和/或PAI-1)的测定已被证明优于评估单一因子或使用常规预后标志物进行患者风险组分层[10]。各种回顾性和前瞻性研究，包括多中心临床试验已经验证了预后和预测价值。有趣的是，与任何其他癌症生物标志物不同，uPA/PAI-1在乳腺癌中的预后相关性没有矛盾。此外，从uPA/PAI-1状态获得的预测信息可以支持个体化治疗选择，并且被推荐并常规用于治疗决策，特别是在淋巴结阴性乳腺癌中[11]。

在对淋巴结阴性(LNN)乳腺癌患者进行长期随访后，表明uPA/PAI-1水平与肿瘤侵袭性显著相关，与HER2状态无关。Witzel等评估了uPA和PAI-1 mRNA水平在乳腺癌分子亚型中的预后价值[12]。uPA/PAI-1 mRNA在不同亚型中的预后作用存在差异。有意义的预后价值主要在HER2阳性癌症患者中检测到，其中(单因素和多因素)分析显示uPA/PAI-1升高与DFS较短之间具有强烈的预后相关性。同样，最近的一项研究表明，PAI-1表达测定可以改善绝经后LNN乳腺癌患者肿瘤大小的预后价值，从而在早期随访期间区分疾病复发风险低和高的患者。此外，一项针对606名原发性乳腺癌患者的调查显示，uPA和PAI-1高表达的患者肿瘤较大，恶性程度较高，能够导管入侵，但不依赖激素[13]。作者还观察到uPA与年龄或绝经状态之间没有实质性相关性。在另一项研究中，根据单因素和多因素DFS分析，同一组显示uPA/PAI-1表达代表独立的预后价值。

在大多数临床研究中，酶联免疫吸附试验(ELISA)是测定肿瘤组织中uPA/PAI-1抗原含量的标准方法。由于该方法需要相当(300mg)的新鲜或新鲜冷冻组织，其他方法评估uPA/PAI-1已经探索了1个地位[14]。通过定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)分析了uPA和PAI-1 mRNA的表达，作为ELISA的替代方法[15]。研究发现乳腺癌样本中mRNA和抗原表达之间没有显著的相关性，qRT-PCR可作为ELISA测定的直接蛋白质检测的替代物。关于ELISA样品数量要求，已经显示，即使是从术前穿刺活检组织获得的小肿瘤样本(10～30mg)，也可以提供关于患者分层的uPA/PAI-1状态的足够重要信息。为了绕过ELISA的一些缺点，许多研究还试图从福尔马林固定和石蜡包埋材料中量化uPA和PAI-1，这是常用的组织储存形式。 研究者成功地从这些样品中提取了uPA和PAI-1蛋白，并证实它们的表达与用ELISA获得的表达相当。

3 uPAR作为乳腺癌预后的独立标志物和靶向治疗新靶点

研究表明乳腺癌患者的uPAR水平显著升高，与其他预后因素如疾病分期和原发性大小呈正相关[16]。有趣的是，切割的uPAR认为是比完整uPAR表达升高更具特异性的癌症生物标志物。切割的uPAR形式显示出与肿瘤体积的显著相关性，并且不受uPA消耗的影响，表明存在另外的uPAR切割蛋白酶[17]。最近的一项研究表明uPAR从细胞表面脱落的机制，并鉴定了特异性磷脂酶，甘油磷酸二酯酶-3(GDE3)，它能够切割和灭活uPAR。上皮—间质转化(EMT)是一个重要的发展过程，但也参与癌症转移。uPAR细胞信号传导激活在癌细胞中缺氧诱导的EMT。在过表达uPAR的癌细胞中也观察到EMT的诱导。uPAR是否可以靶向过表达uPAR的乳腺癌细胞中的EMT。他们的研究结果证明了EMT的逆转，这是由内源性uPA的下调或通过uPAR激活的细胞信号传导抑制引起的。同一研究小组提出，乳腺癌细胞中癌症干细胞(CSC)样特性的出现与uPAR信号传导有关。当uPAR在乳腺癌细胞中过度表达时，乳腺球的发育进一步证实了这一点。此外，uPAR及其可溶形式均已被证明是区分预后不良和预测癌症患者治疗反应的有效预后标志物。因此，uPAS组分的测定可能有助于患者的治疗前筛查及其随后在低风险组或高风险组中的分层。这些知识可以帮助促进肿瘤治疗的个性化，特别是在选择适当的治疗方法。

uPAR不仅可以浓缩uPA在细胞表面的蛋白水解活性，还可以作为与uPA蛋白水解无关的信号通路中的受体。升高的uPAR表达还与侵袭性癌症表型相关，并且在乳腺癌中参与癌细胞的侵袭和转移。因此，未来的努力应集中于开发靶向和/或抑制uPAR及其相互作用配偶体的癌症疗法。高uPAR表达是癌细胞的特征，这种治疗性靶向对正常细胞几乎没有影响或没有影响。除了uPA之外，还发现了许多其他uPAR结合配体，提示在未来的研究中使用替代的uPAR靶向疗法。鉴于大多数细胞uPAR与uPA结合，未来研究的相关主题是开发能够靶向结合的uPAR的治疗药物，例如单克隆抗uPAR抗体ATN-658。

大量研究表明uPAS在乳腺癌中作为预后和预测因子起到重要作用。 uPA、PAI-1和uPAR的过度表达不仅增强肿瘤细胞的侵袭能力和转移，而且对应于更高的疾病风险，并且与预后不良高度相关。uPAS表达与常见的临床病理学特征相关，例如pT分期、Gleason分级、淋巴结转移、淋巴血管侵犯和肿瘤大小。乳腺癌细胞高表达uPAR，促进癌细胞转移和侵袭，抑制细胞凋亡并刺激肿瘤细胞增殖。针对uPAR的靶向抗癌可以有效杀死癌细胞，对正常细胞影响很小，成为很有开发潜力的药物新靶点。