SHP2与乳腺癌侵袭转移相关性的研究进展*

陈 钦 郑 瑛 张 斌 综述 曹旭晨 审校

细胞的生物学活动中，蛋白质磷酸化与去磷酸化在信号转导机制中发挥着重要作用。其中，酪氨酸磷酸化由蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）和蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatase，PTP）共同控制，维持正常水平。磷酸化水平异常与多种疾病包括肿瘤的发生发展密切相关。SHP2是第1个被确定具有磷酸酶活性的促肿瘤蛋白，由PTPN11基因编码，属于非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶家庭中的一员，是一种含有SH2结构域的酪氨酸蛋白磷酸酶。

2007年首次发现，PTPN11作为一种原癌基因，其突变引起的异常激活过程与白血病的发生相关［1］。Tartaglia等［2］在对努南综合征的研究过程中也发现约50%患者伴PTPN11错义突变。SHP2通过调节多条信号转导通路，参与细胞的存活、迁移、黏附、细胞骨架形成等。随着对SHP2研究的深入，研究者们发现其在肺癌、肝癌、结肠癌和乳腺癌等多种实体瘤的发生发展中起着重要作用［3-6］，而SHP2在乳腺癌细胞生物学行为中的作用及相关信号通路的分子机制也逐渐明确，为临床上以SHP2基因为靶点的肿瘤患者的治疗提供了理论基础。

1 SHP2与乳腺癌侵袭转移相关的信号通路的关系

1.1 Ras/ERK通路

Ras/ERK通路在乳腺癌的发生发展中起着重要的作用，最新研究认为SHP2是激活该通路的关键信号转导分子之一［7］。在PDGF、EGF等因子刺激作用下，PTP自身磷酸化后激活Ras通路，同时磷酸化SHP2，磷酸化的SHP2使Ras/ERK通路中的抑制蛋白如 SHPS-1（SHP substrate-1）、软 脂 酰 化 磷 蛋 白Sprouty去磷酸化并失活，从而解除Ras/ERK通路的抑制状态［8-9］。Bertotti等［10］发现，SHP2可通过活化Src家族激酶（Src family kinases，SFKs）从而持续激活Ras/ERK通路。De Rocca Serra-Nédélec等［11］通过小鼠模型实验发现，沉默SHP2蛋白可以显著抑制ERK的活化，而SHP2的异常激活均可过度活化ERK1/2。生长因子受体结合蛋白2的相关结合蛋白（Grb2 associated binder protein，Gab2）是一类在细胞内广泛表达的支架蛋白，在Gab2因子刺激下，SHP2直接与Gab2分子结合，共同作用于ERK通路，参与调控乳腺癌细胞生长、迁移与黏附［3，12］。这些均提示 SHP2与Ras/ERK通路密切相关。

1.2 PI3K/Akt/mTOR通路

PI3K/Akt/mTOR为细胞内重要信号转导通路之一，将信号从膜外转导至细胞核，调控下游因子如凋亡相关蛋白、细胞周期调节蛋白的活化过程，从而在细胞内发挥抑制凋亡、促进增殖和侵袭转移等关键作用［13］。最新的研究认为70%乳腺癌患者中该通路被高度激活，通过调节通路中相关分子的横向和反馈调节环，启动乳腺癌相关因子的活化过程，影响激素受体功能，促进乳腺癌细胞增殖、血管形成、上皮间质转化等，而针对通路中相关激酶的抑制剂可以有效逆转以上过程［14-15］。Brummer等［16］在乳腺癌相关研究中证实，SHP2通过与Gab2结合，参与PI3K/Akt途径使人类表皮生长因子受体-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）过表达，促进癌细胞凋亡抑制、上皮间质转化等恶性生物学行为进展。值得注意的是，EGFR诱导的PI3K/Akt通路中，不同细胞系的研究出现了截然相反的结论。Kapoor等［17］在胶质瘤细胞的研究中指出，SHP2是促进EGFR诱导的PI3K/Akt转导通路的关键因素；而在幼年型粒-单核细胞白血病的研究中发现，突变的SHP2通过Ras或非Ras依赖途径反而可以提高PI3K活性［18］。因此，在乳腺癌细胞系中SHP2在PI3K/Akt/mTOR通路中的具体作用仍需进一步探讨。

1.3 其他通路中的作用

有报道，SHP2通过调控与乳腺癌相关的JAK-STAT3［19］、BCR/ABL［16］等信号转导通路，发挥不同的生物学功能，其表达的正常与否直接影响众多信号转导通路的活化状态。在这些信号通路中，SHP2既可以是正性调控因子，也可以是负性调控因子。近年来，SHP2蛋白不依赖酪氨酸磷酸酶活性而发挥功能的特点也受到人们关注。总之，SHP2蛋白的作用机制仍有许多未解之处，其介导的信号转导通路仍需在进一步的研究中逐步阐明。

2 SHP2与乳腺癌的侵袭转移

2.1 SHP2与乳腺癌细胞侵袭转移的相关性

Zhou等［6］检测乳腺癌细胞中SHP2蛋白的表达情况，首次发现SHP2在浸润性导管癌高表达，并与乳腺癌的淋巴结转移、HER-2过表达、激素受体核聚积和组织分级呈正相关。野生型SHP2可降低E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达，破坏细胞间及细胞与基质间的黏附性，为细胞移动提供有利条件；而抑制SHP2蛋白表达后，E-cadherin升高，ERK与Akt通路活性显著下降，逆转乳腺癌细胞上皮间质转化过程。Hartman 等［20］通过研究MDA-MB-231、MDA-MB-468和其他三阴性乳腺癌细胞系，发现细胞骨架分子黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）在细胞迁移过程中处于去磷酸化和磷酸化的动态循环中。在EGF诱导下，SHP2通过去磷酸化FAK的pTyr397来抑制其动态循环过程，从而维持细胞板状伪足和细胞极性，促进成纤维细胞的移动，增加细胞侵袭能力。Aceto等［21］在体内外研究中也证实了以上观点，SHP2基因缺失不仅能够抑制乳腺癌细胞的增殖活性，也可降低其侵袭能力和细胞极性。Patsialou等［22］利用RT-PCR检测不同乳腺癌细胞系基因表达，研究发现侵袭性较高的MDA-MB-231细胞中PTPN11的mRNA表达量明显高于其他细胞系。

乳腺癌是激素依赖型肿瘤，雌激素、泌乳素（prolactin，PRL）等性激素不仅在乳腺发育、增生等生理过程起重要作用，也参与乳腺癌癌变的各病理阶段。在雌激素的细胞质信号调控机制中，SHP2在雌激素的刺激下表达上升，促进E2/IGF-IR/SHP2/Akt通路，同时SHP2也可反作用于雌激素，促进细胞生长和基因调控。雌激素与SHP2的相互作用扰乱了雌激素对乳腺组织的正常调节，促进乳腺癌的发生发展。Furth等［23］研究发现，SHP2可能在IGF、EGF、雌激素和PRL等生长因子共同作用下参与JAK1/STAT5信号通路及胞核信号转导，进而影响细胞分化和增殖，并改变PRL受体下游泌乳蛋白基因的活性；另外，PRL能促进SHP2与信号转导和转录激活因子5a（signal transducer and activator of transcription 5a，STAT5a）形成复合物，增强STAT5a与DNA结合能力，促进乳腺癌细胞侵袭转移。

Zhou等［6］研究发现SHP2蛋白与HER-2表达呈正相关，SHP2能够使HER-2上一个自体磷酸化位点pTyr去磷酸化，进而激活下游信号通路。该位点同时是Ras-GAP SH2结构域的停靠位点，因此可以提高Ras-GTP的作用强度和持续时间，从而过度活化HER-2通路使细胞发生恶性转化。

因此，针对ER阳性或HER-2过表达的乳腺癌患者，SHP2活性抑制剂作为一种潜在的药物学靶分子，有可能在临床上发挥类似曲妥珠单抗的靶向治疗作用，从而提高患者的预后。

2.2 SHP2与乳腺肿瘤干细胞

“肿瘤干细胞”假说［24］提出，肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）是一群具有自我复制和向多种细胞分化能力的细胞，在多种实体肿瘤如乳腺癌、肝癌中都存在少数该类细胞亚群，影响恶性肿瘤的形成。肿瘤启动细胞（tumor initiating cell，TICs）则被定义为肿瘤细胞中一小部分亚群，能够自我复制和形成分化，当该类细胞移植到小鼠身上时可种植出肿瘤。Aceto等［21］在体内外实验中对不同乳腺癌细胞系研究发现，在HER-2表达量不同水平的乳腺癌细胞系、三阴性乳腺癌细胞系和HER-2过表达的正常乳腺上皮细胞系中，沉默SHP2能够明显降低细胞的侵袭能力，阻断小鼠的移植肿瘤的生长；敲除SHP2基因能降低TICs自我更新能力和CSCs细胞数量，并改变CSCs表型；存在SHP2基因缺陷的肿瘤细胞，其自身增殖与形成新肿瘤的能力均明显降低。这些均表明SHP2基因对乳腺癌CSCs和TICs细胞维持稳定和增殖具有一定促进作用。

Feng［25］认为，SHP2通过ERK和STAT3通路双向调节胚胎干细胞的自我更新和分化能力。Aceto等［21］的实验结果表明，SHP2能够激活CSCs相关的转录因子，如E盒结合锌指蛋白1（zinc finger E-box-binding homeobox，ZEB1）和 c-myc癌基因，从而抑制 let-7 miRNA，促进let-7下游蛋白Ras的表达升高；let-7 miRNA也可作用于SHP2的上游蛋白，调节SHP2表达，增强TICs播散和增殖能力。有趣的是，Bracken等［26］认为，SHP2通过与miRNA-200和ZEB1蛋白相互作用，形成一个双重负性调节环，抑制细胞发生上皮间质转化，同时降低CSCs表型的肿瘤细胞比例。SHP2在乳腺CSCs中的作用仍存在较大争议，有待进一步研究。

CSCs的一个主要生物学特征是其表型可塑性，研究者提出肿瘤细胞在特定环境下有获得干细胞表型的能力［24，27］。对于该观点Aceto等［21］进行了严谨的论证，并在研究中发现敲除SHP2基因后，肿瘤生长和肿瘤启动特性受抑制的同时，肿瘤细胞也不可逆地丧失了重新获得干细胞特性的能力。该观点如果成立将可能产生针对CSCs靶向治疗的双重临床效应：不仅降低了肿瘤细胞的生长增殖，在肿瘤的侵袭转移中也起到一定抑制作用。SHP2作为TICs/CSCs正反馈调节因子的这种特性，提供了作为肿瘤治疗靶点的可能。目前针对SHP2的小分子抑制剂如PHPS1和#220-324等已经应用于临床前期研究［21，28］。

3 展望

综上所述，SHP2蛋白在介导乳腺癌侵袭转移的发生发展中起到关键作用。近年来，随着分子生物学的发展，有关SHP2的理论及临床应用价值的研究取得了显著进展。在乳腺癌研究领域，SHP2异常表达的原因，与激素受体、侵袭转移和肿瘤干细胞等相互关系及具体通路的关系仍未完全阐明。随着科学研究的不断深入，相信这些问题会逐渐得以解决。对SHP2抗癌药物学靶点的研发，将为乳腺癌患者的临床治疗带来质的飞跃。

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