透明质酸及其相关因子在胰腺癌方面的研究进展

郭晓倩， 姚玮艳

（上海交通大学医学院附属瑞金医院消化内科，上海 200025）

胰腺癌是一种隐匿性强且恶性程度极高的肿瘤，5 年生存率低于8%[1]。只有小部分（11%）胰腺癌患者在肿瘤早期和局部期被诊断，大多数（52%）患者在胰腺癌被诊断时已发生了远处器官转移[2]。 目前胰腺癌在诊断上，缺乏理想的高特异性诊断标志物及影像学检查；在治疗上，手术治疗成功率低，放疗缺乏敏感性，联合化疗预后差。 近年来，研究者们逐渐将目光投向肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）以寻求新的诊治思路。 TME 指肿瘤在发展中所处的局部生物环境， 包括肿瘤细胞、 基质细胞及细胞外基质（extracellular matrices，ECM）等[3]。与其他实体瘤对比，胰腺肿瘤间质致密，病灶内部低灌注和缺氧，因此，靶向基质屏障是研究者热衷的研究方向。 透明质酸（hyaluronic acid，HA）作为肿瘤ECM中的主要成分，不仅参与形成致密的间质，还有显著的促纤维化反应[4]。同正常胰腺组织相比，HA 在胰腺癌间质中的含量更丰富[5]，可通过与细胞表面HA 受体，如CD44、HA 介导运动的受体 （receptor for HA-mediated motility，RHAMM）等特异性结合，调节细胞生长、增殖和迁移，尤其在肿瘤细胞的侵袭和转移中发挥重要作用[6]。 因此，HA 及其相关因子在胰腺癌的诊断和治疗上有广泛的应用前景。

HA 的概述

HA 是ECM 中较重要的大分子之一，是由重复的（β，1-4）葡萄糖醛酸及（β，1-3）-N-乙酰葡萄糖胺二糖组成的线性分子[7]。 有文献报道， 根据分子量大小，20 个单糖长度或更短的HA 称为HA 寡糖（HA oligosaccharides，oHA）；分子量超过1×106U 称为高分子量HA（high molecular weight HA，HMWHA），介于两者之间的称为低分子量HA（low molecular weight HA，LMWHA）[8]。 HA 由HA 合成酶（hyaluronan synthase，HAS）家族成员合成，分别为HAS1、HAS2 及HAS3。而降解HA 的是HA 酶（hyaluronidase，HYAL）家族，有6 种不同的HYAL（HYAL-1，-2，-3，-4，-P1, -PH20），HYAL 可将HA裂解成LMWHA 片段， 这些片段再进一步被细胞内吞、内化，并被其他酶降解[9]。 在人体内，HA 的含量及存在形式主要受HAS2、HYAL1 调节。 相关研究表明，HA 的生理功能依赖于其分子大小，HMWHA 具有抗血管生成、抗增殖和免疫抑制特性，而LMWHA 能够诱导炎症、血管生成和增殖，并具有免疫刺激功能[10]。

HA 及其相关因子在TME 的作用

HA 作为ECM 的重要组成部分，在肿瘤的各个阶段，从发生、进展、转移到化疗耐药发挥重要作用。虽然HA 看似结构简单，但其在TME 中的作用机制非常复杂。不同分子量的HA 通过与细胞表面的特异性受体，如CD44、RHAMM 等结合，激活下游信号、转导级联反应等促进多种恶性肿瘤细胞生长、增殖、转移和耐药性的形成[10]。 近年研究[11]发现，HACD44 相互作用协调激活多种微RNA（microRNA，miRNA）（如miR-21、miR-302 和miR-10b 等） 和各种信号调节因子，促进肿瘤细胞特异性行为，如肿瘤转移、进展和化疗耐药；而且，这些由HA-CD44 激活的各种miRNA 以及信号调节因子[如蛋白激酶Cε（protein kinase Cε, PKCε）、c-Jun 氨基端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、c-Src、Nanog、信号转导及转录激活因子3 （signal transduction and activator of transcription 3，Stat-3）、c-Jun、 八聚体结合转录因子4（octamerbinding protein 4, Oct4）、性别决定区Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2, SOX2）和Twist]，未来有望成为新的肿瘤诊断和预后标志物[11]。

HA 及其相关因子作为诊断胰腺癌的手段

目前，胰腺癌的诊断“金标准”是病理活组织检查（活检）。 糖类抗原199（carbohydrate antigen 199，CA199）等肿瘤标志物及影像学检查可作为诊断胰腺癌的辅助手段， 然而均缺乏高敏感性和特异性。Franklin 等[12]研究发现，血清样品中的HA 含量与胰腺癌的预后不良相关， 且术前血清HA＞27 kU 是术后生存期较短的独立预测指标。 郝一等[13]研究发现在胰腺癌患者血浆中，甲基化HYAL2 含量较丰富，且其诊断胰腺癌的灵敏度、特异度较高。血浆甲基化HYAL2 联合CA199 检测有助于胰腺癌的诊断。 Choi 等[14]发现，在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）中，RHAMM 家族中的RHAMMB 与PDAC 患者的低生存期相关，尤其在胰腺神经内分泌肿瘤（pancreatic neuroendocrine tumor，PNET）肝转移模型中显著上调，可作为胰腺癌检测和判断预后的生物标志物。Li 等[15]尝试在HA 上引入疏水性过氧化氢响应型萘酰亚胺-硼酸盐荧光团，使其成为具有CD44靶向能力的过氧化氢响应纳米探针， 其不仅能特异性识别CD44 蛋白高表达的胰腺癌细胞，而且能够半定量检测循环肿瘤细胞中的过氧化氢含量， 可作为肿瘤临床评价和治疗的重要指标。 Qi 等[16]开发了一种HA 与近红外荧光（nearinfrared fluorescence，NIRF）染料耦联的结合物，能强化胰腺肿瘤显像，与健康胰腺相比，结合物使肿瘤显像增强14 倍，可识别肿瘤边缘和微小的隐匿性转移， 在肿瘤切除过程中能提供实时指导。

以HA 为靶点治疗胰腺癌

HA 在肿瘤间质中的沉积增加， 形成不流动的凝胶-液相，引起血管塌陷，提高间质流体压力,除了增加组织硬度外，还会压迫瘤内血管，导致肿瘤病灶内部低灌注和缺氧。低灌注可显著减少肿瘤内化疗药物的输送， 降低化疗药物疗效；而缺氧可使肿瘤细胞具有生存优势，诱导激活相关的肿瘤通路增强其侵袭、浸润和转移能力[17]。 最新研究发现，HA 作为TME 中含量丰富的碳水化合物聚合物， 其潜在作用可能是为胰腺肿瘤供给营养物质， 在营养限制的条件下为胰腺癌生长代谢提供重要来源[18]。此外，近年来，越来越多试验设计利用HYAL 降解瘤内HA 的特性，在临床前和早期临床研究中验证其抗肿瘤活性。

Tansi 等[19]研究发现HYAL 在小鼠异位胰腺癌模型中，能促进磁性纳米材料渗透到肿瘤基质中， 增强磁热疗法的效能，具有根除胰腺癌等许多实体癌的潜能。Provenzano等[20]研究发现，在小鼠模型中使用聚乙二醇重组人HYALPH20（pegvorhyaluronidase alfa, PEGPH20）降解 HA，可促进塌陷的肿瘤血管重新扩张， 并促进吉西他滨（gemcitabine，Gem）释放。 结果显示Gem 与PEGPH20 联合应用有协同作用，显著抑制了肿瘤生长，提高了动物生存期。 一项Ⅰ期临床试验评估了PEGPH20 联合Gem 的安全性和耐受性，结果显示PEGPH20 联合Gem 具有良好的耐受性，对晚期胰腺癌患者， 特别是高HA 水平的肿瘤患者有治疗益处。高HA 水平患者的中位无进展生存 （progression-free survival，PFS）期和总生存（overall survival，OS）期分别为7.2 个月和13 个月，低HA 水平患者的中位PFS 期和OS 期分别为3.5 个月和5.7 个月[21]。 在一项名为HALO 202 的Ⅱ期临床试验研究中，研究者将PEGPH20 与白蛋白-紫杉醇（Nab-paclitaxel，Nab-P）+Gem 方案联合使用。 该研究将研究对象随机分为2 组： 一组患者使用PEGPH20 联合Nab-P+Gem 组（100 例），另一组和单独使用Nab-P+Gem 组（160 例）2 组。结果显示PEGPH20 联合治疗增加了患者的中位PSF 期（6.0 个月比5.3 个月，P=0.045）。 特别是在高水平HA 的胰腺癌患者中 （占入组患者的34%），PEGPH20 联合治疗组的中位PFS 期显著增加 （9.2 个月比5.2 个月，P=0.048）[22]。 总之，PEGPH20 是第一种在临床中证明其有效性的基质靶向性药物。

在一项美国西南肿瘤协作组 （Southwest Oncology Collaborative Group, SWOG）S1313 的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，研究评估了PEGPH20 和改良FOLFIRINOX 方案 （奥沙利铂＋伊立替康＋5-氟尿嘧啶＋亚叶酸钙） 对转移性胰腺癌患者的疗效，结果表明PEGPH20 可能对OS 有不利影响[风险比（hazard ratio，HR）=0.48][23]。 在一项HALO-109-301 的Ⅲ期随机、双盲、多中心临床试验中，比较了PEGPH20 联合紫杉醇+Gem 与单用紫杉醇+Gem 治疗晚期胰腺癌患者的疗效。500 例入组患者均有高水平HA。但是，该临床试验因试验组OS 期低于对照组[11.2 个月比11.5 个月，优势比（odd ratio,OR）=1.00，P=0.096]而宣布提前终止，试验组PFS 期和OS 期无改善[24]。

然而， 化疗不是胰腺癌的唯一治疗选择，PEGPH20与免疫治疗或放疗的联合治疗胰腺癌正处于试验阶段，尚未得到确切临床评估。Seki 等[25]已在小鼠异种移植模型中将PEGPH20 与放疗联合使用，结果显示其明显改善小鼠生存时间。 未来需要确定PEGPH20 的使用时机、优化治疗方案以及进一步探索分子生物学机制， 研究微环境和癌细胞之间的复杂关系[17]。

HA 载药治疗胰腺癌

近年有研究因HA 多样的缀合修饰性、 良好的稳定性、特异的靶向性、较低的免疫原性等优点，将HA 应用于抗肿瘤药物传递系统，作为重要的抗肿瘤药物载体，提高抗肿瘤药物的传递效率[26]。 胰腺癌细胞CD44 等受体过度表达，HA可与之特异性结合，利用HA 高度靶向CD44 受体这一特点制备肿瘤靶向药物。

Kale 等[27]利用聚L-精氨酸(pArg) 和HA 合成了一种纳米复合物 （polyarginine-hyaluronic acid ionic nanocomplexe，pArg-HA iNC），胰腺癌细胞系对其有高摄取率，且该复合物与Gem 联合对胰腺癌细胞系具有显著的协同作用， 这为抗癌策略开辟新的方向[27]。Hu 等[28]制备了一种用HA 包覆的阳离子白蛋白纳米颗粒（HA coated cationic albumin nanoparticle, HNP），同时包裹雷公藤红素 （celastrol，CLT）（从雷公藤中提取的一种五环三萜类化合物） 和1-甲基色氨酸（1-methyl tryptophan，1-MT），通过药物递送，诱导T 淋巴细胞活化，加强对肿瘤细胞的免疫监视和抑癌作用。 结果显示，药物可选择性地积聚在移植胰腺肿瘤和原位胰腺肿瘤部位。HNP 递送MT 和CLT，可逆转肿瘤免疫抑制微环境，提高抗肿瘤疗效。 Serri 等[29]研究用HA 装饰聚乳酸-乙醇酸的可生物降解纳米颗粒 （nanoparticle, NP）， 装载Gem 和槲皮素（quercetin, QCT），该药与未修饰HA 的NP 药物相比，可提高胰腺癌细胞摄取并降低细胞毒性。 Farag 等[26]制备了HA缀合的二甲双胍-磷脂复合物 （HA-metformin phospholipid sonocomplex, HA-MPS）， 与单用二甲双胍相比， 优化后的HA-MPS 具有更良好的亲脂性和靶向性。Tang 等[30]开发了一种HA 功能化、pH 敏感的脂质体（lipoplatin，PSL）（HA-PSL）对Gem 耐药的胰腺癌细胞进行Gem 药物递送， 结果表明HA-PSL 的双重细胞内递送方法可以提高细胞摄取且降低体外细胞毒性。 Comert Onder 等[31]研究发现，HA 及其共聚物形式HA:SuC 纳米粒是有效药物载体，在体外胰腺癌细胞模型中能输送高度疏水的癌症药物延伸因子2（elongation factor 2, EF2）激酶抑制剂。 Etman 等[32]开发了一种以乳铁蛋白/HA 双层包覆的奎纳克林（一种被重新定位用于治疗癌症的抗疟疾药物） 作为胰腺癌靶向控释可生物降解的纳米药物。 结果显示其抗癌活性强，抑制胰腺癌细胞迁移和侵袭，且对主要器官没有毒性。Parayath 等[33]制备了一种HA-聚乙烯亚胺/聚乙二醇（HA-polyethylenimine/ polyethylene glycol,HA-PEI/PEG）纳米颗粒包裹的miRNA-125b，使其对胰腺癌中肿瘤相关巨噬细胞有复极作用，结果证实miRNA-125b 的HA-PEI/PEG 纳米颗粒可以转染胰腺组织中肿瘤相关的巨噬细胞，使肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM） 从原肿瘤驱动M2 表型重新编程为抗肿瘤M1 表型，这可能对PDAC 的免疫治疗有影响。

综上所述，胰腺癌是一种高度异质性的肿瘤，其中含有丰富的细胞间质。 目前，虽然肿瘤间质中HA 及其相关因子的研究已开展，但是胰腺癌细胞TME 成分、结构复杂，尚无完整的理论体系将这些研究整合起来用于胰腺癌的诊治。一方面，需要进一步探索不同分子量HA 的作用机制以及调节HA 合成及降解的相关酶家族在胰腺癌发生、发展中的作用机制；另一方面，对PEGPH20 相关临床试验的失败及去间质治疗理念进一步总结反思。 并且在胰腺癌的纳米药物递送、肿瘤诊断生物标志物方面，探索HA 更广泛的应用前景。未来，研究者们有望以HA 及其相关因子为切入点，研究胰腺癌TME，以期投入临床实践并改善胰腺癌患者预后。