细胞周期蛋白E与乳腺癌相关性的研究进展*

王宇飞 综述，马志军，王晓武△ 审校

(1.青海大学，青海 西宁 810001；2.青海大学附属医院乳腺甲状腺肿瘤外科，青海 西宁 810001)

2021年世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)数据显示，乳腺癌新发病例为226万，已经取代肺癌，成为全球第一大癌。乳腺癌是一种具有高度特异性的全身性疾病，在肿瘤形态、分子特征和临床表现方面有广泛的差异。研究发现，恶性增殖是肿瘤细胞区别于正常细胞的突出特点，而细胞周期调控紊乱正是造成细胞增殖失控的主要原因之一[1]。1953年，HOWARD和PELC第1次明确提出了细胞周期的概念，细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束需要经历4个时期，即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)和分裂期(M期)。细胞周期蛋白连同细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKIs)共同组成细胞周期的调控系统，参与细胞分裂、迁移、分化和程序性细胞死亡等过程[2]。细胞周期蛋白在细胞周期的不同时相合成、积累，并与其对应的CDK结合，激活CDK的蛋白激酶活性，调节细胞周期进程。作为细胞周期蛋白家族的一员，细胞周期蛋白E(Cyclin E)在细胞周期调控中发挥着重要作用，其异常表达可以加速细胞周期，这使其在肿瘤中的作用成了人们关注的对象。本文就Cyclin E与肿瘤特别是乳腺癌关系的研究进展进行综述。

1 Cyclin E的结构和生物学功能

Cyclin E基因是在1991年筛选人类cDNA文库时首次被发现的，其功能是编码多个分子量39×103～52×103的多肽[3]。人类基因组编码两种E型细胞周期蛋白，即Cyclin E1(CCNE1)和Cyclin E2(CCNE2)，二者可以通过结合并激活CDK2促使细胞从G1期向S期过渡[4]。在正常细胞周期中，Cyclin E的表达受到严格调控，其含量在G1期到S期的过渡阶段达到高峰，在S期结束时完全降解[5]。在人类细胞周期初始，首先合成Cyclin D，然后与CDK4/6结合，复合体可以磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白(pRb)，诱导转录因子E2F释放，促使Cyclin E和CDK2的表达和细胞周期的进展[6]。此外，Cyclin E/CDK2复合物自身也可以磷酸化pRb，随着E2F转录因子释放的增加，进一步增强了Cyclin E的转录活性，这构成了一个经典的反馈机制，赋予Cyclin E诱导自身转录的能力[7]。

细胞周期中从G1期到S期的过渡受到限制点“R”的调控，其是调控途径的终点，对细胞生长控制至关重要，可以防止细胞过度或无限制地增殖，大多数人类癌症可以表现出限制点“R”的调控紊乱[8]。Cyclin E的功能主要是通过调节限制点“R”来调控细胞的进程，使细胞进入S期[9]。此外，Cyclin E还可以通过诱导S期的特异性基因如胸苷激酶B-Myb或Cyclin A促使细胞进入S期，开始DNA复制[10]。研究发现，在哺乳细胞的G1期注射Cyclin E抗体，细胞将无法进入S期，但是，当在S期注射Cyclin E抗体时，DNA复制不受抑制。这表明，Cyclin E在S期之前而非S期发挥重要作用[11]。

2 Cyclin E与肿瘤的关系

Cyclin E在多种人类肿瘤细胞中的表达高于正常生理水平，Cyclin E表达的紊乱与肿瘤的发生和转移，以及临床研究中的不良预后有关[12-15]。Cyclin E过表达的潜在机制包括基因扩增、转录上调和Cyclin E降解中断。从而导致CDK2活性增强，细胞周期进程加快，降低细胞调节G1/S过渡的能力[16]。由于Cyclin E和Cyclin D功能上存在冗余性，即便Cyclin D-CDK4/6复合物活性被p16抑制，Cyclin E-CDK2过表达仍能够磷酸化pRb[17]。Cyclin E介导肿瘤发生的一个可能的关键机制是诱导基因组不稳定性，例如，Cyclin E过表达可以显著促进致癌基因HRAS的激活[18-19]。BESTER等[20]研究发现，Cyclin E过表达加速了DNA复制，超出细胞核苷酸池的复制能力，最终导致复制应激和复制诱导的DNA损伤。

Cyclin E已被证明可以在细胞核和细胞质之间穿梭[21]。在一项研究细胞核和细胞质Cyclin E致癌潜能的实验中发现，尽管二者过表达都会导致乳腺上皮细胞增生,但是当细胞质Cyclin E过表达时，患者对治疗的反应性降低，生存率降低[22]。

在肿瘤细胞中，全长Cyclin E蛋白可以被丝氨酸蛋白酶水解，生成一种低分子量的Cyclin E(LMW-E)，二者皆有致癌特性，与全长Cyclin E相比，LMW-E与CDK2结合的亲和力更强，LMW-E/CDK2复合物对p21Cip1和p27Kip1两种CKI具有更高的抗性，这些因素导致与LMW-E结合的CDK2激酶活性显著升高[23-24]。

3 Cyclin E在乳腺癌发生和发展中的作用

Cyclin E基因在一些乳腺癌细胞系中呈现扩增状态，这种扩增可以不同程度地在细胞周期的各个阶段组成性表达[25]。在乳腺上皮细胞中，Cyclin E过表达的小鼠会发生乳腺增生，并以较低的速度发展为乳腺癌[10]。在永生化大鼠胚胎成纤维细胞和人乳腺上皮细胞中，Cyclin E的组成性过表达会导致染色体不稳定[26]。

SHAYE等[27]对183个早期乳腺癌样本的研究结果进一步证明了Cyclin E和乳腺癌之间的联系。研究发现，侵袭性癌和原位癌的Cyclin E过表达水平相似，并且Cyclin E在二者之间有很高的一致性，这说明Cyclin E可能在乳腺癌发生的早期，即在原位癌时期和随后发展为浸润性癌之前就已经开始表达。研究还发现，在原位癌和浸润性癌的细胞核中Cyclin E的过表达与其在细胞质中的表达有很强的相关性，但在正常乳腺上皮细胞中却没有。这表明，Cyclin E的异常调控可能通过蛋白的过表达或改变对细胞质的定位来实现。在一项体外小鼠模型的研究中发现，LMW-E诱发乳腺癌的比例要比全长型Cyclin E高得多，值得注意的是，LMW-E的致癌能力严重依赖于CDK2，因为CDK2基因消融可以完全阻断LMW-E转基因小鼠乳腺癌的发生[28]。

4 Cyclin E与乳腺癌治疗耐药性的相关性

4.1Cyclin E与内分泌治疗耐药的关系 内分泌治疗已经成为激素受体阳性乳腺癌患者治疗过程中不可缺少的一部分。虽然雌激素受体(ER)表达可以确定是否接受内分泌治疗，但其不能预测哪些患者会产生或将会产生耐药性。研究表明，过度表达阳性细胞周期调节因子，如c-MYC、Cyclin E和D，可以通过激活CDKs导致内分泌抵抗[29]。DOOSTAN等[30]研究表明，由于LMW-E介导的pRb磷酸化，细胞不再被各种芳香化酶抑制剂(AIs)阻滞在细胞周期的G1期，从而导致患者对AIs产生耐药。这表明，Cyclin E可能是内分泌治疗失败的一个预测因子，评估Cyclin E水平有助于指导患者对内分泌治疗的选择。CDK4/6是包括ER在内的多条通路的共同下游靶点。目前，多项研究证实了CDK4/6抑制联合抗雌激素治疗可以明显改善ER阳性转移性乳腺癌患者的无进展生存期(PFS)[31-33]。尽管这种联合疗法有明显的益处，但仍有一部分患者(10%～20%)对此不敏感，还有更多的患者(70%～80%)在治疗12～36个月后产生耐药性[34]。分析可能存在的耐药机制：CDK4/6与Cyclin D结合磷酸化pRb释放E2F，从而促进细胞周期有丝分裂，CDK4/6抑制剂的作用就是阻滞这个过程。研究发现，在Cyclin D/CDK4途径受抑制时，Cyclin E可以在pRb上游发挥作用，恢复pRb磷酸化，促进细胞周期的G1期，从而产生耐药[35]。TURNER等[36]发现，使用CDK4/6抑制剂的患者，Cyclin E低表达组的中位PFS约为高表达组的2倍(14.1个月和7.6个月)。这表明，Cyclin E作为一种特异性转录蛋白，当其水平升高时，预示着对CDK4/6抑制剂的反应性降低。

4.2Cyclin E与靶向治疗耐药的关系 目前，曲妥珠单抗和其他抗HER2治疗在HER2扩增性乳腺癌患者中的临床益处仍然受到原发性或获得性耐药性的限制。研究发现，Cyclin E过表达的乳腺癌患者中，Cyclin E/CDK2可以通过非典型磷酸化SMAD3导致患者对曲妥珠单抗产生耐药[37]。SCALTRITI等[38]建立了耐曲妥珠单抗的乳腺癌细胞系，与亲代细胞相比，抗性细胞的Cyclin E基因出现扩增。分析其耐药机制，Cyclin E的过表达显著降低了亲代细胞对曲妥珠单抗的敏感性。但是，使用CDK2抑制剂，如Fadraciclib，可以提高患者对曲妥珠单抗的敏感性。这意味着曲妥珠单抗联合CDK2抑制剂可能是HER2和Cyclin E共扩增的乳腺癌患者的有效策略，同时也为其他具有侵袭性、耐治疗性、HER2+癌症模型的研究提供了潜在的治疗机制。

4.3Cyclin E与化疗耐药的关系 阿霉素类化疗药物可以诱导活性氧(ROS)的形成，发挥其细胞毒性[39]。锰超氧化物歧化酶(MnSOD)是一种抗氧化酶，MnSOD在肿瘤细胞中过表达会导致肿瘤细胞对阿霉素所产生的氧化作用的抵抗力增强[40]。然而，Cyclin E的过表达可以导致MnSOD的表达增加，从而增加了肿瘤细胞对ROS的清除能力，结果降低阿霉素诱导的细胞毒性，导致化疗耐药[41-42]。近期研究发现，在原发性三阴性乳腺癌患者中，CCNE1扩增与较差的总生存期与化疗耐药相关，CCNE1可能成为化疗耐药的治疗干预靶点[43]。KARAKAS等[44]研究发现，190例病例中，有25.3%的乳腺癌患者通过使用蒽环类和紫杉类新辅助化疗方案达到病理完全缓解(pCR)，细胞质中未表达Cyclin E组的pCR率大约为过表达组的2.5倍。这表明，细胞质中Cyclin E的表达对于预测患者对蒽环类和紫杉类新辅助疗效和预后具有指导意义。

5 Cyclin E与乳腺癌预后的相关性

Cyclin E的表达与乳腺癌的预后关系密切。KEYOMARSI等[25]报道的一项对395例乳腺癌患者的研究表明，通过蛋白质印迹法检测出的肿瘤组织中总Cyclin E和LMW-E的水平与乳腺癌患者的生存率密切相关。中位随访6.4年，数据显示，在多变量分析中，与淋巴结状态、ER状态或临床分期相比，Cyclin E是一个独立的预后指标，对于无病生存期和总生存期是一种更好的预测因子。HUNT等[45]通过对4组人群共计2 494例乳腺癌患者进行了前瞻性和回顾性研究，结果发现，在多变量分析中，与其他预后因素相比，细胞质中高表达状态的Cyclin E提示乳腺癌患者较短的无病生存期和总生存期。

6 小 结

尽管我们对乳腺癌的分子遗传学和细胞生物学的理解有了重大进展，但是如何将患者进行风险分级、治疗和预后的评估仍然是一个难题。Cyclin E在很大一部分侵袭性乳腺癌患者中表现异常表达，而且已经证明其是Ⅰ～Ⅲ期乳腺癌患者生存的独立预测因子。Cyclin E还可以作为化疗和内分泌治疗反应的预测指标。由于Cyclin E过表达而产生耐药的患者可能受益于靶向Cyclin E 的替代治疗策略。鉴于LMW-E较全长型Cyclin E具有更高的活性，抑制丝氨酸蛋白酶，弹性酶介导的全长Cyclin E转化低分子量形式的过程，也许可以作为乳腺癌的特异性治疗手段，这些方法将对乳腺癌的治疗和预后产生重要影响。