盘状结构域受体1在乳腺癌发生、发展及治疗中的作用

伍 琦综述,王绍波审校

0 引 言

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,GLOBOCAN最新数据显示,2020年全球女性乳腺癌新发病例约230万,占全球癌症发病率首位,同时也是癌症死亡的第五大原因[1]。激素受体阳性乳腺癌约占所有乳腺癌的60%～75%,这类患者内分泌治疗不仅可以降低复发转移的风险,还能提高生存时间,然而25%～30%的患者会出现耐药,导致治疗失败。三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)约占所有病理类型的10%～20%,但由于缺乏特异性靶点,而无有效治疗手段,患者预后极差[2]。因此,深入了解乳腺癌发生、发展及治疗中的作用机制,对于寻找新的药物靶点和治疗策略来说尤为重要。近年来,盘状结构域受体1(discoidin domain receptor 1,DDR1)已被证实与乳腺癌的增殖、转移及预后关系密切,并可能成为乳腺癌特别是TNBC治疗的潜在靶点。本文回顾了DDR1在乳腺癌发生、发展及治疗中的作用,现对其研究进展作一综述。

1 DDR1简介

DDR1是受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases,RTK)家族成员之一,其配体是多种不同类型的胶原蛋白。与经典RTK的快速激活不同,DDR1与胶原蛋白结合后的磷酸化过程非常缓慢,通常需要几个小时才能完全激活[3]。除了胶原蛋白依赖途径,最新研究还发现,DDR1的激活也可由胰岛素/胰岛素样生长因子受体系统介导,无需胶原蛋白参与[4]。由于mRNA的选择性剪接,DDR1具有5种异构体DDR1a-e,其中DDR1d和DDR1e因细胞内激酶结构域缺陷而不具有活性[5]。

DDR1广泛分布于皮肤、肺、肾、结肠和脑等器官的上皮细胞,参与细胞的增殖、迁移及黏附等过程,具有维持细胞分化和组织内稳态的功能,对器官发育和生理功能的调节至关重要。近年来,多项研究显示DDR1功能失调与癌症、器官纤维化及动脉粥样硬化等疾病进展相关[6-8],而在包括肺癌、肝癌和乳腺癌在内的多种肿瘤中已证实DDR1表达异常,且与患者不良预后显著相关[9-12],这提示DDR1的表达水平可能作为恶性肿瘤预后评估的重要指标。因此,进一步了解DDR1在肿瘤中的作用机制具有重要意义。

2 DDR1在乳腺癌发生发展中的作用

2.1 DDR1在乳腺癌中的表达水平和变异DDR1在乳腺正常发育及乳腺癌的发生发展中具有重要作用。先前研究报道,DDR1-/-雌鼠体型矮小,个体生殖功能发育异常且多伴有泌乳障碍,组织学分析显示DDR1缺失引起乳腺上皮细胞过度增殖,腺泡发育异常,从而导致无法正常泌乳[13]。此外,由细胞外基质胶原蛋白激活的DDR1可诱导乳腺干细胞分化成基底细胞,并通过Notch信号转导通路刺激腔内祖细胞分化形成乳腺小叶,促进乳腺组织再生[14]。对于肿瘤组织,多项研究显示DDR1在原发性浸润性乳腺癌中高表达,其表达水平与TNM分期显著相关,对于评估肿瘤复发转移风险及患者预后情况有着极大的价值,除此之外,DDR1蛋白在浸润性导管癌中过表达,而在浸润性小叶癌中表达水平较低,因此还可作为区分浸润性导管癌和小叶癌的新型标志物[15-17]。DDR1虽然在体细胞中很少发生突变,但在DNA测序结果显示,接受他莫昔芬(Tamoxifen)治疗的绝经后乳腺癌患者中DDR1的R776W突变与癌症的早期复发及扩散高度相关[18]。

2.2DDR1在乳腺癌进展中的作用DDR1可经胶原蛋白依赖或非依赖途径活化,参与调节乳腺癌细胞的增殖凋亡、侵袭及转移。3D胶原基质中DDR1被Ⅰ型胶原激活,通过上调促凋亡介质BIK表达,抑制非浸润性乳腺癌的生长并促进其凋亡[19],而膜型基质金属蛋白酶1(membrane type 1 matrix metalloproteinase,MT1-MMP)可通过改变Ⅰ型胶原蛋白结构保护细胞免受胶原诱导细胞凋亡的影响[20]。但是另一项研究中却发现,Ⅰ型胶原与DDR1相互作用可促进乳腺癌细胞生长,有效减少2D培养的乳腺癌细胞株MCF-7在无血清饥饿条件下的凋亡,而利用siRNA沉默DDR1则可阻断该胶原依赖性的细胞存活,这可能与不同的肿瘤类型和细胞培养模型有关[21]。此外,DDR1作为P53的直接转录靶标,可通过胶原非依赖性方式介导Ras/Raf/MAPK信号通路活化增加抗凋亡蛋白Bcl-XL的表达,从而提高乳腺癌细胞在基因毒性应激状态下存活[22]。

肿瘤突破基底膜是原位癌转化为侵袭性病变的重要环节,Ⅳ型胶原是构成基底膜的主要成分,同时也是介导DDR1促进肿瘤侵袭转移的关键配体。在MDA-MB-231乳腺癌细胞的研究中发现,Ⅳ型胶原诱导DDR1磷酸化后可短暂增加CD9表达水平,促进肿瘤细胞迁移[23];此外DDR1还可介导天然Ⅳ型胶原诱导的基质金属蛋白酶(MMPs)分泌,通过降解肿瘤细胞外基质,进而促进肿瘤侵袭转移[24]。其他研究也表明,DDR1高表达增强了肿瘤细胞的迁移能力,并与患者预后呈负相关,免疫印迹结果显示,参与肿瘤转移的Src蛋白激酶和粘附斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)激活与DDR1表达水平相关,而阻断Src/FAK信号传导可以减弱DDR1介导的乳腺癌细胞迁移[25]。除此之外,乳腺癌在肺、骨、脑等多种靶器官复发转移与跨膜4L6家族成员1(transmembrane 4 L six family member 1,TM4SF1)耦联DDR1介导PKCα-JAK-STAT信号通路激活有关[26]。

上皮细胞间充质转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)是肿瘤侵袭的重要因素之一,有趣的是DDR1却在乳腺癌上皮向间质的转变过程中表达降低。研究发现,与正常乳腺组织相比,分化程度低侵袭性高的乳腺癌中DDR1表达水平较低,过表达DDR1可降低了体内间充质样三阴性乳腺癌的侵袭[27],而DDR1缺失在侵袭性基底样乳腺癌中肺转移增强[28]。以上结果显示,DRR1在乳腺癌的发生发展过程中具有多样性和复杂性。尽管DDR1信号传导与肿瘤细胞的生物学行为密切相关,但其具体的作用机制还有待进一步挖掘。

3 DDR1在乳腺癌治疗中的作用

内分泌治疗是乳腺癌综合治疗中的重要手段,然而部分患者会出现不同程度的耐药。PI3K/AKT信号通路的异常激活是晚期乳腺癌内分泌治疗耐药的重要原因之一[29],研究发现,联合使用DDR1抑制剂7RH与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin dependent kinase,CDK)4/6抑制剂帕博西尼(Palbociclib)可协同抑制PIK3CA/AKT1突变型乳腺癌生长,并增强肿瘤细胞对帕博西尼药物治疗的敏感性[30]。此外,已有早期研究报道DDR1通过激活NF-κB途径上调环氧合酶-2(cyclooxygenase 2,COX-2)的表达,进而抵抗化疗诱导的细胞凋亡,反之,阻断DDR1或COX-2基因表达能有效增加化疗敏感性[31]。这提示,阻断或抑制DDR1可显著提高其他治疗方案的效果,并减少耐药情况的发生。

免疫疗法作为当下最前沿的治疗方案,在复发性或难治性肿瘤的临床治疗中起着非常重要的作用。DDR1参与的免疫调节,可通过影响肿瘤与免疫细胞的相互作用来调节肿瘤生长。在正常组织的免疫调节中,DDR1介导活化的T细胞与胶原结合,促进T细胞迁移[32]。然而,进一步的机制研究中发现,外周肿瘤区域的胶原蛋白引导T细胞迁移,但DDR1在肿瘤内部却可通过介导基质中的胶原纤维重排阻挡T细胞浸润,进而激发免疫排斥,协助肿瘤发生逃逸[33]。对此,体内外实验已证实利用中和抗体抑制DDR1可显著增强T细胞抗肿瘤活性,提高免疫浸润水平,从而抑制乳腺癌生长[34]。简言之,DDR1可通过抑制免疫促进乳腺肿瘤生长,而中和抗体的阻断作用提示DDR1可能成为乳腺癌免疫治疗的有效靶点。

4 结语与展望

DDR1在癌症中的作用是复杂的,不仅与活化途径相关,还取决于肿瘤细胞类型和肿瘤微环境。尽管目前DDR1在乳腺癌中的作用机制尚未完全清楚,但可以确定的是DDR1与肿瘤的发生发展关系密切,并且有望成为乳腺癌治疗的潜在靶点。然而,目前针对该靶点的高特异性、高选择性的小分子抑制剂还处于研发阶段,相关的诊疗策略也还不够成熟,因此,DDR1小分子抑制剂的研制具有重大意义。与此同时,靶向DDR1分子探针的研发问题也亟待解决,靶向探针不仅可以协助深入研究DDR1在疾病中的作用机制,还能有助于指导临床靶向治疗的应用。