盘状蛋白结构域受体1在乳腺癌及其他恶性肿瘤中的研究进展

陈 力，朱梦柳，孔祥溢，王翔宇，王仲照，方 仪，王 靖

国家癌症中心 国家肿瘤临床医学研究中心 中国医学科学院 北京协和医学院 肿瘤医院乳腺外科 北京 100021

盘状蛋白结构域受体1(discoidin domain receptor 1，DDR1)是受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)重要家族成员之一，可以与其配体胶原蛋白特异性结合，导致位于胞内区的酪氨酸激酶缓慢而持续的磷酸化，而异常的酪氨酸激酶的活化与肿瘤的发生发展、炎性反应、纤维化等相关[1]。DDR1参与细胞黏附、迁移、增殖、分泌细胞因子及细胞外基质的重塑，在人体多种病理生理过程中起到重要作用。随着分子生物学的发展，人们已经逐渐认识到DDR1分子在肿瘤细胞中表达失调，可能与肿瘤细胞的侵袭、增殖及组织纤维化有关[2]。近年研究显示DDR1在乳腺癌、肝癌、胃癌、结直肠癌、肺癌、脑肿瘤、卵巢癌、宫颈癌、血液病、头颈部肿瘤、黑色素瘤、膀胱癌、肾癌、前列腺癌等许多恶性肿瘤均有不同程度表达，提示与肿瘤的发生发展有关，在一定程度上影响着肿瘤的病理分类、临床特征、治疗及预后[3]。本文通过总结国内外相关研究，对DDR1在不同肿瘤中的研究情况进行综述，以期为乳腺癌及其他肿瘤的防治提供新的理论依据。

DDR1发现及结构特点

DDR1是由Johnson等[4]于1993年在筛选乳腺癌细胞中的酪氨酸磷酸化时发现的盘状结构域受体，在RTK结构域中共享89%同源性，是一种受体型蛋白酪氨酸激酶，由胞外区、跨膜区和可发生酪氨酸磷酸化的胞内激酶区三部分组成，作为胶原受体发挥功能。Vogel[5]将DDR、乳腺癌激酶10、上皮特异性受体激酶、NEP、Eph相关受体酪氨酸激酶6、细胞周期素依赖激酶激活激酶、TrkE、Ptk- 3和NTRK4等统称为DDR1。人体DDR1基因组包含17个外显子，其中胞外区有8个、跨膜区1个、近膜区3个、酪氨酸激酶催化区5个[6]。目前已鉴定出DDR1有5个亚型，通过变位剪接产生，分别为DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d和DDR1e。DDR1a、DDR1b、DDR1c是全长功能性受体，而DDR1d和DDR1e被截断，成为无激酶活性的受体。DDR1a在人乳腺癌细胞中较为常见，其中TM区缺少37个氨基酸；DDR1b的外显子13和14之间缺失6个氨基酸(S-F-S-L-F-S)，在胚胎形成阶段，DDR1b是主要的表达亚型；DDR1b缺失的6个氨基酸插入外显子13和14之间，形成DDR1c，DDR1c最长，转录919个氨基酸；DDR1d序列缺失外显子11和12，导致移码突变和翻译过早终止；DDR1e除了缺失外显子11和12外，在外显子10上还缺失结合位点[7]。

DDR1在肿瘤中的作用

DDR1与乳腺癌在三阴性乳腺癌MDA-MB- 231细胞中，DDR1由天然Ⅳ型胶原激活，诱导CD9在癌细胞中表达增加，进而导致癌细胞发生迁移[8]；而Ⅳ型胶原通过DDR1和Src依赖性途径增加基质金属蛋白酶(matrix metallopeptidase，MMP)- 2和MMP- 9在癌细胞中表达水平，DDR1激活对乳腺癌细胞的侵袭能力和代谢活动具有重要作用[9]。另有研究指出，分泌途径衍生钙离子转运ATP酶通过胶原蛋白Ⅰ诱导促进乳腺癌细胞增殖，增强电压门控钾通道(potassium voltage-gated channel subfamily H member 1，Kv10.1)、钙释放激活钙通道蛋白1(calcium release-activated calcium channel protein 1，Orai1)、DDR1在乳腺癌中的表达[10]。进一步研究显示，Ⅰ型胶原增加Kv10.1和Orai1在细胞质膜上共定位，DDR1沉默可诱导细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular-regulated kinase，ERK)1/2磷酸化、Kv10.1和Orai1的表达，而Kv10.1和Orai1基因敲除均能降低ERK 1/2的活性[11]。在非浸润性乳腺癌中，DDR1和Ⅰ型胶原抑制肿瘤细胞增殖和诱导细胞凋亡，膜型基质金属蛋白酶- 1-MMP过表达可引起胶原结构紊乱，断裂胶原纤维导致DDR1-BCL2相互作用杀伤因子信号轴失活，抑制DDR1的活化，促进肿瘤细胞的生长[12- 13]。因此，DDR1与胶原有着密切关系，影响乳腺癌细胞的增殖、侵袭及凋亡。

DDR1与miRNA之间也有着密切的关系。有研究表明，miR- 199B- 5p在乳腺癌组织中的表达明显低于癌旁组织，miR- 199B- 5p靶向作用于DDR1 3’-非翻译区而抑制DDR1表达，抑制乳腺癌细胞的增殖和侵袭[14]。另有研究显示，miR- 199a- 5p乳腺癌细胞株(MCF- 7和MDA-MB- 231)抑制胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor I，IGF-I)诱导DDR1这一过程，抑制DDR1蛋白表达；DDR1上调需要激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/AKT)通路，IGF-I抑制这一信号通路，进而抑制乳腺癌细胞的增殖和迁移[15]。进一步研究表明，DDR1与胰岛素受体(insulin receptor，IR)-A相互作用，应用siRNA技术敲除DDR1基因，IR-A的表达显著受到抑制，而IGF- 1、IGF- 2和胰岛素通过PI3K/AKT/miR- 199a- 5p通路上调DDR1，进而影响乳腺癌细胞增殖、迁移、集落形成能力[16- 17]。

DDR1参与H-Ras通路、Wnt5a通路等信号通路。H-Ras通路可导致人乳腺上皮细胞间充质样表型发生改变，通过ZEB1抑制DDR1表达，ZEB1是DDR1的一种新的转录抑制因子，二者表达呈负相关，H-Ras/ZEB1/DDR1网络相互作用，促进三阴性乳腺癌的进展[18]。Wnt5a作为促进胶原诱导DDR1磷酸化的DDR1的上游调节器，Wnt5a的表达水平与胶原细胞黏附和细胞迁移存在直接关联，表明Wnt5a通过调节DDR1的磷酸化活性控制细胞的黏附和迁移功能[19]。进一步研究显示，DDR1增强乳腺细胞的黏附功能，PI3K抑制剂渥曼青霉素对表达Wnt- 5a的HB2细胞的黏附能力有明显抑制作用，G(i/o)-蛋白信号通路通过促进胶原诱导DDR1激活而介导Wnt- 5a的表达，DDR1与β1整合素共同调节乳腺癌细胞的黏附[20]。另有研究指出，DDR1和多巴胺与cAMP调节的磷蛋白- 32共同表达可抑制MDA-MB- 231细胞迁移，多巴胺与cAMP调节的磷蛋白- 32磷酸化调节乳腺癌细胞迁移到DDR1下游，提示该信号转导通路是治疗乳腺癌的潜在新靶点[21]。短发夹RNA对DDR1的表达抑制可显著增强乳腺癌细胞对基因毒性药物的化学敏感性，表明DDR1信号为干预肿瘤细胞的促存活/抗凋亡机制提供了新靶点[22]。在乳腺癌细胞中，DDR1诱导环氧合酶- 2的表达，增强化疗抵抗性，应用短发夹RNA诱导DDR1介导环氧合酶- 2缺失，可导致药物敏感性增加，这也为乳腺癌细胞治疗提供一个新靶点[23]。

DDR1和消化道肿瘤DDR1在正常肝组织、肝硬化、肝癌中均有不同程度的表达，而在肝癌中表达明显高于正常肝组织和肝硬化组织。C1q直接诱导DDR1的激活和上调，促进HepG2细胞的迁移和侵袭；诱导丝裂原活化蛋白激酶和PI3K/Akt信号通路的激活，增加MMP2和MMP9的表达，促进肝癌的进展[24]。另有研究显示，TGF-β1在肝癌细胞中促进DDR1和赖氨酸氧化酶2表达上调，而Ⅰ型胶原纤维通过DDR1诱导活性线状侵入体的形成，赖氨酸氧化酶2诱导的胶原交联促进肝癌细胞线状侵入体的形成[25]。miR- 199a- 5p在肝癌组织和肝癌细胞中明显下调，而DDR1上调，荧光素酶报告试验表明DDR1是miR- 199a- 5p的直接靶点，转染miR- 199a- 5p可抑制HepG2的侵袭，而不能抑制SNU- 182肝癌细胞的侵袭[26]。在肝癌细胞系HLE、Huh- 7、HepG2和SH-J1中检测DDR1均有表达，DDR1a或DDR1b过表达于HLE和Huh- 7细胞中，肝癌细胞迁移、侵袭能力增强，促进MMP2和MMP9表达增加[27]。

DDR1在胃癌组织中的表达与胃癌术后早期复发及腹膜转移呈正相关；将人胃癌细胞株(MKN74、MKN45)和胃癌相关成纤维细胞共培养发现胃癌相关成纤维细胞能促进DDR1的表达和胃癌细胞球状体的形成，胃癌相关成纤维细胞诱导胃癌细胞DDR1表达增加促进腹膜肿瘤的发生，抑制DDR1是治疗胃癌腹膜转移的一种有吸引力的策略[28]。在原位裸鼠模型中，DDR1沉默后移植瘤显著减低血管生成和淋巴管生成；在肝转移模型中，DDR1沉默后肝癌细胞定植和转移能力均降低；DDR1缺乏导致血管内皮生长因子(vascular endothelial-derived growth factor，VEGF)-A、VEGF-C和血小板源性生长因子-B表达下降[29]。DDR1过表达导致E钙黏素表达显著降低，波形纤维蛋白和锌指蛋白表达增加，裸鼠移植瘤增殖、迁移和侵袭能力增强，证实DDR1通过上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)促进胃癌的侵袭和转移[30]。表明DDR1是治疗胃癌的有效靶点。

DDR1与选择性非核苷核受体结合SET结构域(circular RNA-selective nonnucleoside nuclear receptor binding SET domain-protein 2，CIRC)-蛋白2环状RNA相互作用，在结直肠癌组织中高表达，促进结直肠癌细胞迁移和转移[31]。何苗和傅仲学[32]研究显示，DDR1各亚型在不同结肠癌细胞株中均有表达；DDR1a和DDR1b 在结肠癌细胞株Colo678、Colo320、SW48和HCT116 中相对高表达，而在结肠癌细胞株WiDr、Colo205和Caco2 中相对低表达，在Colo206F细胞中甚至不表达DDR1a和DDR1b，仅表达DDR1d 和DDR1e；推测在不同微环境中，不同肿瘤的发生、发展可能受DDR1不同亚型调控。这引起很多研究者的青睐，针对DDR1靶点研发很多药物。尼洛替尼通过抑制胶原DDR1受体激酶活性抑制大肠癌细胞的侵袭和转移，是治疗转移性结肠癌的有效方案[33]。B细胞受体作为新的DDR1底物，尼洛替尼能阻止DDR1介导的B细胞受体在Tyr 177上的磷酸化；DDR1激酶受到抑制降低转移性结肠癌的发生和CRC细胞株的侵袭能力[34]。DDR1基因敲除或miR- 199a- 5p过表达均导致人结直肠癌细胞株 LOVE1和LOVO细胞集落形成、侵袭和迁移能力下降；miR- 199a- 5p直接靶向作用DDR1，miR- 199a- 5p下调引起DDR1上调，增强结直肠癌细胞的侵袭能力[35]。DDR1-IN- 1是DDR1的选择性抑制剂，有效抑制DDR1自磷酸化能力，而PI3K和雷帕霉素靶蛋白(mechanistic target of rapamycin，mTOR)抑制剂(GSK 2126458)可增强DDR1-IN- 1在大肠癌细胞中的抗增殖活性[36]。

DDR1和肺癌生物信息分析显示，TMPRSS4和DDR1一致共表达，DDR1启动子在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)中有3个独立的亚甲基化，低甲基化是影响NSCLC无病生存的独立预后因素；TMPRSS4和DDR1基因共同敲除后，NSCLC凋亡细胞增加[37]。进一步研究显示，TM4SF1通过调控DDR1及其下游靶点Akt/ERK/mTOR通路表达，改变NSCLC对化学试剂的敏感性[38]。另有研究显示，胰岛素样生长因子I(insulin-like growth factor I，IGF-I)/IGF-I受体(IGF-I receptor，IGF-IR)能与G蛋白雌激素受体和DDR1共同协助肺癌细胞发生趋化和迁移[39]。在肺癌骨转移模型中，敲除DDR1基因可降低转移活性、减轻肿瘤负荷和溶骨性病变，抑制肺癌发生骨转移[40]。DDR1在NSCLC癌组织表达明显上调，与肺癌患者的预后相关。Ⅳ型胶原是基底膜的组成部分，Ⅳ型胶原的α链通过DDR1介导促进肺癌细胞增殖[41]。Ⅰ型胶原诱导DDR1表达促进NSCLC细胞迁移和侵袭，增强NSCLC细胞EMT能力[42]。在KRAS突变型的肺腺癌中，联合抑制DDR1和Notch可作为一种有效的治疗方法[43- 44]。可见，DDR1能作为治疗肺癌的有效靶点。

DDR1和脑肿瘤DDR1和胶质母细胞瘤干细胞标记共表达与患者的预后相关；在胶质母细胞瘤模型中，DDR1联合放化疗联合替莫唑胺可提高敏感性，延长生存期[45]。DDR1在胶质瘤组织中过表达，DDR1a和DDR1b过表达可导致肿瘤细胞黏附增加；DDR1a过表达可促进MMP- 2表达升高，而MMP抑制剂通过抑制MMP活性进一步抑制DDR1a刺激的细胞侵袭[46]。应用DDR1克隆转染和siRNA介导DDR1基因沉默技术在人垂体腺瘤HP- 75细胞株中构建DDR1过表达细胞株和DDR1敲降细胞株，DDR1过表达后HP- 75细胞株侵袭能力增强，而DDR1基因沉默后HP- 75细胞株侵袭能力降低；DDR1在垂体腺瘤细胞中介导Ⅰ型胶原与MMP- 2和MMP- 9之间的细胞侵袭相关信号[47]。

DDR1和卵巢癌DDR1主要在具有上皮表型的上皮性卵巢癌(epithelial ovarian cancer，EOC)中表达，DDR1启动子CpG甲基化水平与DDR1影响EOC发生EMT呈负相关[48]。在卵巢癌组织中，DDR1的表达和miR- 199a- 3p表达呈负相关，miR- 199a- 3p的过表达通过抑制DDR1的表达，显著降低卵巢癌细胞的迁移能力、侵袭性和致瘤能力[49]。DDR1蛋白在浆液性卵巢癌组织中高表达，而在正常卵巢表皮组织中未见表达，DDR1蛋白表达与无病生存密切相关；DDR1在高级别肿瘤和晚期肿瘤中表达率明显高于低级别肿瘤和早期肿瘤[50]。在EOC中检测发现DDR1、紧密连接蛋白和上皮细胞黏附分子表达上调，提示这是EOC发生的早期事件，在EOC早期检测中具有潜在的应用价值[51]。

DDR1和血液病在霍奇金淋巴瘤中，潜伏期膜蛋白1(latent membrane protein 1，LMP1)和DDR1可通过EB病毒介导促进淋巴管生成，淋巴管生成可被胶原蛋白激活，促进RS(Red-Sternberg)细胞的生长[52]。LMP1在RS细胞中通过DDR1介导表达上调，DDR1过表达显著促进经胶原处理的DG75淋巴瘤细胞生长，而DDR1敲除后显著降低经胶原处理的L428淋巴瘤细胞生长[53]。在128例急性淋巴细胞白血病中检测PRKCB1和DDR1基因均呈高表达，可作为急性淋巴细胞白血病治疗的新靶点[54]。溶酶体相关膜蛋白LAMP1环状RNA(circular RNA-lysosome-associated membrane proteins- 1，CIRC-LAMP1)在T细胞淋巴母细胞淋巴瘤中表达上调，CIRC-LAMP1可促进T细胞淋巴母细胞淋巴瘤细胞增殖，CIRC-LAMP1可使miR- 615- 5p海绵化，DDR2 3’-UTR是miR- 615- 5p的直接靶点，CIRC-LAMP1的生物学功能受miR- 615- 5p/DDR2信号的调控[55]。因此，DDR1可作为治疗血液病的靶点，但具体作用机制和临床研究有待进一步深入研究。

DDR1和甲状腺癌甲状腺癌是最常见的内分泌肿瘤，胰岛素/IGF可促进甲状腺癌细胞生长和增殖，肿瘤细胞进一步诱导IGF分泌IR-A、IGF- 2和IGF- 1R，而这些因子可与DDR1和肝星状细胞肝细胞生长因子相互作用影响甲状腺癌细胞的干性，促进肿瘤细胞的进展[56]。在低分化甲状腺癌中，DDR1沉默或下调可降低IGF- 2/IR-A的表达，同时降低肿瘤细胞发生EMT以及肿瘤细胞干性降低，这为甲状腺癌的治疗提供新的思路[57]。

DDR1和黑色素瘤DDR1和DDR2在皮肤中均有表达，但它们的表达在表皮、真皮等具有差异；在表皮中，DDR1表达为主，而在真皮中，DDR2表达为主，也是正常伤口愈合所必须[58]。Reger de Moura 等[59]研究显示，DDR1在52例人黑色素瘤组织中呈高表达，并且与不良预后相关；在黑色素瘤细胞株中应用siRNA技术下调DDR1的表达，抑制黑色素瘤细胞的增殖和侵袭能力，DDR1可作为治疗黑色素瘤的潜在靶点。

DDR1和膀胱癌、肾癌、前列腺癌DDR1在膀胱癌组织中表达水平显著高于癌旁组织，其高表达与患者的预后差相关；体内和体外实验显示DDR1过表达可促进肿瘤细胞生长和侵袭能力增加[60]。膀胱癌患者的尿液中可检测到外泌体蛋白，而DDR1可与外泌体蛋白相互作用阻碍其活性，进而抑制膀胱癌的进展[61]。在肾透明细胞癌中，DDR1的mRNA和蛋白表达水平下降，而DDR1低表达与细胞核分级高、总生存期短相关；DDR1是肾癌细胞株miRNA- 199a/b- 5p的靶基因[62]。在肾透明细胞癌组织芯片中，DDR1呈高表达，并与TNM分期、肿瘤浸润深度、淋巴结转移显著相关；在肾癌细胞株OS-RC- 2和ACHN中，DDR1的表达与肾癌细胞的迁移、侵袭和血管生成有关，DDR1过表达能诱导N-钙黏蛋白和波形蛋白的表达，增加体内EMT过度表达[63]。前列腺抗原1和DDR1在前列腺癌细胞中高表达，而在正常上皮细胞中低表达或者不表达；前列腺抗原1基因沉默可下调DDR1的表达，抑制癌细胞侵袭，而前列腺抗原1过表达于人前列腺癌DU145细胞株中，Bcl-XL和DDR1表达增强，MMP- 9表达上调增强肿瘤细胞的侵袭性[64]。然而，DDR1在泌尿系统肿瘤分子机制目前尚不清楚，需要未来进一步研究。

综上，DDR1在不同肿瘤中的差异表达提示其在肿瘤发生中发挥作用，调节多种肿瘤的发生发展过程，在肿瘤细胞的化学药物抵抗和生存方面有着重要的调节意义，可介导肿瘤细胞转化后的侵袭和转移特性。综述这些研究结果显示DDR1作为肿瘤靶向治疗的前景和希望，作为新型的PTK，DDR1的表达与许多疾病过程相关联，进一步深入研究和明确DDR1在炎性反应、肿瘤等疾病发生、发展、转移及预后中的作用及其分子机制，探讨其在实体瘤中的表达与其他肿瘤标志物的相关性等，为疾病的诊断及治疗提供新的思路。