受体酪氨酸激酶Eph基因与肿瘤微环境及相关治疗的研究进展

刘 志，陶自坚

Eph/Ephrin信号通路的发现，对人们揭开人类生长发育和疾病的发生、发展具有重要意义；作为人类至今发现的最大受体酪氨酸激酶超家族，包括A类受体(EphA1～7、10)和B类受体(EphB1～4、6)，其配体也包括两类(EphrinA和EphrinB)。Eph基因在生长发育和多种疾病病理过程中的作用被逐步发现，大量研究显示Eph受体蛋白和Ephrin配体在胚胎发育时期的多种人类正常组织中呈高表达，并参与多个脏器的生长发育，特别是在神经轴突导向和血管生长等方面起重要作用，但出生后其在多数正常组织中表达下降或消失[1-7]。最近研究发现，当人体发生肿瘤时，Eph受体蛋白在肿瘤细胞表面再次出现高表达，并参与肿瘤发生、发展和转移等过程[2, 8-10]。如EphA2和EphB4在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等癌组织中高表达[11]。目前，对于Eph基因在肿瘤中作用的确切分子病理机制尚不明确。肿瘤微环境是指与肿瘤细胞相关的细胞基质、非肿瘤细胞以及多种细胞因子等，是肿瘤细胞发生和发展依赖的微环境，并且与肿瘤细胞相互作用。Eph/Ephrin信号通路除直接作用于肿瘤细胞外，不同的研究证明其参与肿瘤血管新生、上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)和肿瘤缺氧等过程，在肿瘤微环境调节中发挥重要作用。本文将对Eph/Ephrin信号通路在肿瘤微环境调节中的作用、功能及相关的靶向治疗最新进展作一综述。

1 Eph基因与肿瘤血管新生

肿瘤血管是肿瘤生长和转移的基础，也是肿瘤靶向治疗的重要研究领域。肿瘤新生血管包括内皮细胞激活、基膜与细胞外基质降解、内皮细胞迁移和增殖，血管形成并使血管延伸到实体肿瘤内部。肿瘤血管新生由多种因子调节，关键在于血管生长促进因子与抑制因子两者的平衡。

1.1Eph受体和Ephrin配体在血管发育中的表达与作用EphB/EphrinB信号通路参与人体胚胎发育中的血管形成过程，并在出生后的血管新生中发挥重要作用[12-14]。EphB受体与EphrinB配体在动脉和静脉血管内皮细胞表面表达不一样，它们之间的相互排斥和相互作用在血管发育和血管新生中发挥重要功能。EphrinB2配体在动脉血管内皮细胞表面表达，EphB3和EphB4受体在静脉血管内皮细胞上表达。表达配体和受体的血管内皮细胞之间存在相互排斥作用，导致动脉和静脉分界线出现(图1)。当一种血管内皮细胞(动脉或静脉)上同时表达受体和配体时，细胞与细胞之间的信号不仅仅是发挥排斥作用，而且有助于促进血管重塑和出芽生长(图2)。围绕在血管周围的间质细胞也可能表达不同的受体和配体，在血管生长相关的因子如Ang1和VEGF等辅助下，与内皮细胞的配体和受体相互作用，辅助血管形成和分布(图3)。除EphB/EphrinB信号通路外，EphA/EphrinA信号通路也参与血管形成过程，如EphA4/EphrinA5被发现通过其他一些重要的信号通路，在神经脉管系统和血管新生中发挥重要作用[15]。

图1 Eph/Ephrin信号通路在血管新生中的作用

EphrinB2在小动脉内皮细胞上表达，EphB3、B4在小静脉内皮细胞上表达

图2 Eph/Ephrin信号通路在血管新生中的作用

血管内皮细胞表达的EphrinB1、B2与EphB3、B4相互作用引导毛细血管出芽

图3 Eph/Ephrin信号通路在血管新生中的作用

血管内皮细胞上表达的EphrinB1、B2与EphB3、B4相互作用，并于基质细胞表达的EphB2相互作用引导血管新生

1.2Eph受体在肿瘤血管新生中的作用肿瘤的血管新生在肿瘤生长和转移中发挥重要作用，也是目前靶向治疗的研究热点之一[16-21]。国内外不同研究小组开展Eph/Ephrin信号通路在肿瘤血管新生中的作用研究，并且已取得一定成果。目前，在肿瘤血管新生中分析比较多的是EphA2、EphrinA1和EphB4。受体EphA2是研究比较早和比较深入的与肿瘤血管新生相关的Eph基因。EphA2与EphrinA1信号通路控制血管重塑过程，并且大量研究发现EphA2受体在多种恶性肿瘤细胞表面高表达[22-24]。Lin等[22]应用免疫组化染色法检测一组侵袭性卵巢上皮肿瘤组织中EphA2、CD31、MMP-2、MMP-9和MT1-MMP蛋白表达，结果发现EphA2受体在76%的肿瘤细胞中高表达并且与高微血管密度(micro-vascular density, MVD)和MMP表达相关。Ewing 肉瘤(Ewing’s sarcoma, EWS)是发生在儿童和年轻人骨和软组织的恶性肿瘤，其生长和转移非常依赖肿瘤周围新生的血管。Sainz-Jaspeado等[24]通过动物实验分析EphA2对EWS肿瘤中血管新生的作用，他们发现敲除Caveolin-1(CAV1)基因后，EWS的肿瘤动物模型生长减慢且肿瘤血管受损。进一步研究发现CAV1蛋白调控血管内皮细胞上表达的EphA2受体激活，并与EphA2相互作用影响肿瘤血管新生。EphB/EphrinB信号通路参与人体胚胎发育中的血管形成过程，在肿瘤血管新生中也发挥重要作用。Huang等[25]研究发现EphB4受体在OP9间充质细胞上高表达，OP9细胞是动脉和静脉内皮细胞发育的重要角色，高表达EphB4的OP9细胞可以抑制与其相邻并表达EphrinB2的内皮细胞发育。将EphB4基因转入黑色素瘤B16细胞系使其表面高表达EphB4蛋白时，可以选择性抑制表达EphrinB2的内皮细胞发育，从而抑制肿瘤生长。

2 Eph受体与EMT

EMT是上皮细胞经过特定程序转化成具有间充质表型细胞的生物学过程，在胚胎发育、慢性炎症、组织重建和肿瘤转移等生理病理过程中发挥重要作用。上皮细胞发生EMT失去细胞极性和失去与基膜的连接等特征，并获得迁徙和转移能力。研究发现Eph/Eprhin信号通路参与多种恶性肿瘤细胞的EMT[26-29]。 Huang等[27]检测一组胃癌细胞系和胃癌组织标本中EphA2受体的表达，发现EphA2在胃癌细胞中高表达且与转移及EMT标志物相关。调节胃癌细胞系SGC7901和AGS中EphA2的表达水平可以导致细胞增殖、细胞周期、迁徙、侵袭能力和细胞形态的改变。高表达EphA2导致胃癌细胞N-cadherin、Snail、Wnt/beta-catenin的靶分子TCF4、Cyclin D1和c-Myc的标志物上调，反之导致相反的效果。进一步发现抑制Wnt/beta-catenin信号通路导致细胞中EphA2高表达引起的EMT作用消失，反之激活此信号通路破坏敲出EphA2对EMT作用。提示EphA2通过激活Wnt/beta-catenin信号通路在胃癌细胞中上调促进细胞的EMT并发生转移。EphA2促进肿瘤细胞EMT在其他肿瘤如头颈部鳞状细胞癌和子宫内膜癌中发现[27-29]。Gao等[26]报道EphB2通过诱导EMT而促进子宫颈癌进展。

3 Eph受体与肿瘤微环境中的缺氧、酸度和炎症细胞

肿瘤微环境的缺氧、酸性pH以及炎细胞浸润对于肿瘤细胞生长和转移具有重要意义，研究表明多种Eph受体表达与这些微环境变化有密切关系。肿瘤缺氧微环境是实体肿瘤细胞增殖、肿瘤血管新生和肿瘤侵犯转移的重要因素，具体分子机制尚不完全明了。EphB2受体在结直肠腺瘤向腺癌转化过程中表达下调，并发挥重要作用；但在结直肠癌中EphB2受体下调的机制尚不清楚。Kaidi等[30]检测结直肠正常黏膜和癌组织标本中EphB2受体和缺氧标志物碳酸酐酶IX(CA-IX)的表达，发现EphB2受体与CA-IX表达具有非常强的互补性。他们认为结直肠癌中EphB2低表达可能是肿瘤微环境缺氧造成。Song等[31]研究发现EphrinA1配体在鳞状细胞癌细胞系(SCC-9)表达上调是由于缺氧引起，并发现EphrinA1和内皮细胞氧化氮合成酶(eNOS)共同作用，促进人类脐带血静脉内皮细胞血管新生作用。To等[32]也报道人子宫内膜来源的间充质细胞中EphA3受体表达受缺氧微环境控制，他们实验结果提示HIF-1α调控EphA3受体表达从而影响新生血管形成。Eph受体与肿瘤微环境中酸度变化以及炎症细胞浸润的关系研究尚未检索到相关论文报道，还需进一步分析。

肿瘤微环境包含的内容丰富，虽然Eph基因家族参与肿瘤血管新生、EMT和肿瘤缺氧等过程，但仍然没有检索到该基因家族与许多重要的其他肿瘤微环境因素的相互关系，比如与细胞因子分泌、与基质中正常细胞的相互作用等。

4 Eph肿瘤微环境相关的靶向治疗研究

抗肿瘤血管新生是目前肿瘤靶向治疗的热点之一，Eph/Eprhin信号通路参与肿瘤血管新生，成为国内外研究小组探索的目标。EphA2受体在许多肿瘤细胞表面高表达，特别是一些侵袭性强的恶性肿瘤细胞。研究发现EphA2可以通过上调细胞外间质纤维连接蛋白，选择性地抑制细胞-细胞之间的黏附作用和增加细胞之间的接触，从而使肿瘤细胞易发生转移。高表达的EphA2也在肿瘤血管新生中扮演重要角色。因此，针对EphA2的肿瘤靶向治疗被广泛深入研究[33-36]。EphA2相关的肿瘤靶向治疗策略通常包含两大类：(1)针对肿瘤细胞表面高表达的EphA2受体蛋白，采用可溶的特异性和高亲和力的抗体或者适配体直接与受体蛋白结合，从而封闭EphA2受体蛋白并发生抗原-抗体依赖性细胞毒作用，杀死肿瘤细胞。或者通过导入小干扰RNA到高表达的肿瘤细胞等进行基因治疗。(2)利用肿瘤细胞膜表面高表达的EphA2受体蛋白作为靶向分子，介导标记EphA2特异性抗体或适配体的纳米颗粒装载小干扰RNA和化疗药物靶向肿瘤细胞，纳米颗粒被肿瘤细胞内吞后发挥肿瘤治疗作用。最近，有学者利用EphA2在胰腺癌细胞表面高表达的特性，设计通过将能特异性结合EphA2受体蛋白的短肽YSA和SWL作为靶向探针与化疗药物吉西他滨偶联，制备成特异性靶向药物，对胰腺癌进行细胞水平和动物活体水平研究，取得良好的治疗效果。

除了针对EphA2相关的微环境开展肿瘤靶向治疗实验研究，人们还对其他Eph基因微环境相关的靶向治疗展开分析。EphA3在人体脏器发育过程中发挥重要作用，参与EMT。EphA3在部分人类肿瘤细胞以及肿瘤的基质和新生血管上皮高表达。应用接种人前列腺癌细胞22RV1(表达EphA3)和DU145(不表达EphA3)的动物模型，研究嵌合型EphA3抗体对肿瘤的靶向治疗作用。结果发现抗体选择性作用于肿瘤间质和血管细胞，导致肿瘤间质结构破坏，最终抑制肿瘤细胞生长。

5 展望

Eph/Eprhin信号通路在肿瘤血管新生、EMT和肿瘤转移等方面具有重要作用，对肿瘤微环境发挥巨大影响。随着该信号通路在肿瘤发生、发展和转移的分子机制研究不断深入，其与肿瘤微环境的相互作用也越来越受到人们重视。利用特异性抗体、适配体等进行靶向Eph受体或制备特异性靶向肿瘤的纳米载体和药物为肿瘤治疗开辟新路径。我们相信Eph/Eprhin信号通路的深入研究，可能为肿瘤发生、发展的机制研究和特异性肿瘤靶向治疗带来新思路。

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