1STC1在乳腺癌中的作用研究进展

戴泽华 侯净 倪青

乳腺癌作为一种全球性疾病,是女性最常见的恶性肿瘤,其发病率目前居全球女性恶性肿瘤之首,约占女性新发癌症总量的30%[1-2],严重影响女性的身体健康。乳腺癌是一类在形态学、分子生物学、临床表现以及治疗反应上具有高度异质性的疾病[3],根据ER、PR及HER-2表达量的不同,乳腺癌可分为4种不同的分子分型(luminal A型、Luminal B型、HER-2过表达型和三阴型)[4];其中Luminal B型可根据HER-2表达情况进一步分为Luminal B型HER-2阳性型及Luminal B型HER-2阴性型;并且由于不同分子亚型表现出不同的基因谱、突变谱和变异拷贝数,使得每个分子亚型都具有其独特的组织学、生物学和临床行为以及预后特征[5]。目前这些已知的分子分型和乳腺癌关系的研究仍存在许多不足。因此,关于乳腺癌的研究需要进一步地探寻更多能应用于诊断、治疗及预测乳腺癌进展的基因和蛋白指标。锡钙蛋白(STC)是一种分泌型糖蛋白,最早在鱼类中被发现。STC家族主要由STC1与STC2组成,其中STC1可参与氧化应激、细胞凋亡和炎症过程。多项研究证据表明,STC1在多种类型的肿瘤中发挥着不同作用,其表达与卵巢癌、结直肠癌、胃癌及肺癌的肿瘤发生及不良临床预后息息相关[6-7]。因此STC1被视作各种类型的癌症的一种恶性表型,例如在胃癌、肺癌及三阴性乳腺癌中,STC1表达水平越高往往预后越差。目前针对STC1与乳腺癌的研究主要集中在STC1与乳腺癌细胞侵袭、转移间的关系,以及STC1对于肿瘤细胞生长的影响和化疗耐药的联系[8-12]。一些研究指出STC1可作为一种新的生物标志物,用于预测乳腺癌的复发和化疗预后[13-17]。目前STC1在乳腺癌中的意义尚不清晰,在对不同研究进行总结分析后笔者发现,STC1在乳腺癌中的作用大相径庭;因此,本文通过总结相关实验研究及临床报告,对STC1在乳腺癌中可能存在的作用进行综述。

1 STC1

STC是一种最早在鱼类中被发现的分泌性糖蛋白,近年来在人与其他哺乳动物中被广泛检出。在哺乳动物中,STC主要通过自分泌或旁分泌机制参与多种生理功能的调节,如调节体内的钙磷平衡等过程[7,18]。STC家族由STC1与STC2组成。在人类体内STC1表达水平最高的部位是卵巢,特别是在女性妊娠和哺乳期间其STC1表达水平远远高于平时[19],故早期的研究中发现该基因的表达异常与卵巢癌的发生及预后关系密切[20]。在随后更多的研究中逐渐发现STC1与胃癌、肺癌及鼻咽癌的肿瘤发生发展以及不良临床预后息息相关[6-7],例如据He等[21]报道STC1通过上调胃癌细胞中血管内皮生长因子的表达触发肿瘤血管生成;在Block等[22]的报道中,STC1水平升高可有效减少肺癌细胞的凋亡,从而促进肿瘤细胞增殖、侵袭;相似的研究还有Yeung等[23]在鼻咽癌相关的研究中,提出了STC1可通过HIF-1a的调节诱导肿瘤适应细胞缺氧,从而引起鼻咽癌肿瘤细胞的化疗耐药产生。因此STC1被视作多种类型的癌症的一种恶性表型,STC1表达水平较高的癌症往往拥有较差的预后。在STC1与乳腺癌相关的部分研究中[24-25]。部分研究还发现STC1的表达与雌激素受体(ER)有关,STC1是一种雌激素应答基因,STC1受体通常与ER受体在乳腺癌中共同表达,据Bouras等[24]的研究指出了STC1是ER+型乳腺癌预后良好的标志物,认为STC(STC1、STC2)水平的表达水平较ER状态更具有临床意义[26]。

2 乳腺癌中STC1的生物学特性

BRCA1和P53是两个常见的肿瘤抑制基因,它们在癌症中的高表达通常预示着良好的预后[26-27]。一些研究指出肿瘤抑制基因BRCA 1及P53可诱导STC1的表达,这寓意着STC1可能通过多种通路参与肿瘤的发生、转移等过程[9-12,28]。在乳腺癌相关的研究中,在不同分子分型的乳腺癌中STC1呈现出了不一样的作用,目前的研究证据趋向于两种不同的观点,部分研究指出STC1在三阴性乳腺癌(TNBC)中具有显著的致癌作用[9,11,15,28],在该种类型的乳腺癌细胞中STC1对乳腺癌的发生、转移起到促进作用。但在激素受体阳性(HR+)类型的乳腺癌患者中却得出了不一样的结果,这部分研究指出了STC1高表达患者的预后优于低表达患者[16,29]。这一现象提示了STC1在不同分子分型的乳腺癌中,对于乳腺癌的发生、发展以及预后具有不同的作用,表明STC1介导的肿瘤异质性,即STC1在不同分子分型的乳腺癌中可能通过不同的通路介导从而起到不同的作用。

STC1生理状态下在正常乳腺导管上皮中表达,其表达调控受多种基因、蛋白的影响,有研究指出BRCA 1与STC1的表达缺失与乳腺癌的发生发展息息相关[30],并且STC1表达水平在分子转录水平上受到BRCA 1的调控,这预示着乳腺细胞中STC1表达水平受到上游的BRCA 1调控,并且在多种通路的共同介导下诱发正常乳腺细胞的癌变。目前绝大多数TNBC被证实存在BRCA 1缺陷,相关研究证据指出STC1高表达与TNBC细胞的侵袭及转移密切相关。例如在Murai等[9]研究中报道了STC1过表达可在体外增强TNBC细胞侵袭以及促进体内TNBC细胞的乳腺癌肺转移;在另一项相似的研究中,将小鼠的STC基因敲除后,小鼠体内的乳腺癌细胞侵袭及转移能力被降低;在国内外数项研究中也都证实了随着STC1表达水平的升高, TNBC细胞的侵袭性以及转移性会显著的提升[8-10]。但关于STC1促进TNBC细胞侵袭以及转移的详细机制仍未被阐明,部分学者仍持有不同的观点立场,较被接受的观点认为STC1可通过PI-3K/Akt/NF-κB依赖性信号通路上调STC1的表达,从而促进TNBC细胞的转移[11]。据Han等[8]的研究指出,高STC1表达水平可通过JNK/cJun磷酸化介导的通路显著增加TNBC细胞的侵袭性,这可能是STC1在TNBC细胞中作用的相关通路。

3 STC1在乳腺癌中的临床预后及预测复发的作用

乳腺癌是一种高度异质性的疾病,因此在关于乳腺癌的研究中我们需探寻更多能应用于诊断、治疗及预测乳腺癌进展的基因和蛋白指标。STC1在血液中易于检测,是一种潜在的肿瘤诊断以及治疗效果预测标志物,因此STC1在乳腺癌中的作用相关研究具有一定意义。例如在Chen等[31]报道中指出了STC1以及mRNA的表达水平可作为一种有价值的乳腺癌预后标志物,用于评估乳腺癌治疗预后情况。同时国外学者也报道了STC1及其STC1受体强阳性的乳腺癌患者发生淋巴结转移的概率明显高于阴性患者[25],也报道了STC1及其STC1受体强阳性的乳腺癌患者发生淋巴结转移的概率明显高于阴性患者[25],这一研究佐证了STC1可作为一种有价值的标志物用于监测乳腺癌临床治疗预后情况。STC1不仅在不同类型的乳腺癌中表现了不同的作用表现,在不同类型的乳腺癌中STC1表达水平也大相径庭,在BRCA 1缺陷的TNBC中,STC1的表达水平显著高于其他类型乳腺癌,据Han等[8]的研究指出STC1可作为TNBC的预后指标,TNBC本身是一种预后较差的乳腺癌分子类型,而STC1高表达的TNBC患者的生存期相对与STC1低表达的TNBC患者更差,这提示STC1的高表达预示着TNBC患者预后效果较差。另一项研究发现STC1 mRNA的表达水平与原发肿瘤大小及远处转移存在着显著相关性,发现STC1可作为一种高度敏感的潜在分子标记物用于识别在乳腺癌患者的骨髓和血液中隐匿性乳腺癌细胞,用于监测乳腺癌患者远处微转移情况,并指出了乳腺癌患者骨髓与血液中STC1转录水平高低与患者的总生存率也存在一定相关性,这寓意着STC1有潜力成为一种乳腺癌远处转移的预测因子[15]。在我们的一项临床研究中,发现乳腺癌患者血液中STC1蛋白浓度明显高于正常女性血液中浓度,进一步的研究发现乳腺癌组织中的STC1表达水平明显高于癌旁组织以及乳腺良性肿瘤组织,这一发现提示STC1可作为一种预测因子与其他标记物(如CA15-3、CEA等常用乳腺肿瘤标志物)联合使用,用于早期监测乳腺癌的发生,增加预测准确性[32]。在用于预测乳腺癌治疗预后的相关研究方面,一项包含1 457例临床样本的回顾性研究提示:STC1的高表达与不良临床结果之间存在着显著的相关性[12]。另一些研究更加针对性得指出STC1表达水平对于乳腺癌患者预后预测效果与乳腺癌分子分型相关[8,11,14]。如Zandberga等[14]对所有类型的乳腺癌患者进行不分类的预后分析中,STC1表达水平的高低与无复发生存率(RFS)、总生存率(OS)以及无远处转移生存率(DMFS)之间未发现显著的关联。这一研究结果考虑是由于乳腺癌是一种高度异质性的疾病,不同的乳腺癌分子亚型之间存在着较大的预后差别。例如TNBC细胞中的STC1表达水平显著高于非TNBC细胞。并且发现STC1水平高的TNBC患者的RFS和OS时间较短,STC1表达升高与TNBC患者预后不良相关,考虑与TNBC患者的低生存率具有一定相关性。或许STC1可率先用于TNBC患者中作为一种治疗预后预测因子,用于预测TNBC患者预后及复发情况[8,11,14]。

STC1在除TNBC之外的其他分子分型乳腺癌中也展示出了不同的作用。丹麦的一项大型临床研究跟踪观察了3 634名乳腺癌患者治疗后生存数据,并且根据患者分子分型及治疗方案的差别将患者群体分为了2组,其中一组包括1 826名ER+使用他莫昔芬治疗(TAM+)的患者和另外一组1 808名ER-未使用他莫昔芬治疗(TAM-)患者组,其入组基本标准为至少存活1年并且1年内无复发转移的乳腺癌患者[16]。根据该项研究结果显示,与ER-/TAM-患者组比较,ER+/TAM+患者组的STC1表达水平均较高,同时发现在初次诊断后6～10年内复发的肿瘤中,STC1表达与复发之间存在一定关联,但在早期肿瘤复发中并未发现其表达水平与肿瘤复发的相关性。这一结果与Joensuu等[29]的研究结果相似;该研究取样72个乳腺癌原发肿瘤及相关转移组织,并从中发现了与早期转移的原发性肿瘤相比,术后5～10年发生转移的肿瘤STC1表达水平更高,这提示着STC1表达水平的升高可能是导致肿瘤休眠的原因之一,并提示着晚期复发风险。综上所述,高STC1表达水平在激素受体阳性(HR +)乳腺癌中预示着良好的预后,甚至可将其作为一种HR +乳腺癌晚期复发转移预测因子,用于预测HR +乳腺癌患者晚期复发风险。据另一项独立研究报道STC1表达水平的高低与管腔型(Luminal A/Luminal B)乳腺癌患者的生存率之间并未发现明确的联系[9],仍待更多实验证据支持。目前STC1表达水平与HER-2过表达型乳腺癌之间的联系目前研究有限,但结合目前有效的研究结果都显示着STC1表达水平与HER-2过表达型乳腺癌患者的预后未发现显著相关性[11,14,25]。

4 STC1参与的乳腺癌化疗耐药

多项研究的证据指出STC1的异常表达与肿瘤的化疗耐药关系密切[33-34],其中研究较多、证据较为充足的有肺癌及食管癌,在肺癌中STC1通过影响肿瘤微环境中的间充质干细胞从而诱导肿瘤耐药性[33];在关于食管癌的相关研究中,STC1虽未被证实与化疗耐药间的直接关系,但后续研究指出STC1可通过缺氧肿瘤微环境间接诱导着化疗耐药的产生[34]。研究证据指出肺癌以及食管癌中STC1表达与其化疗耐药性之间具有一定的相关性[35-36]。在乳腺癌相关的研究中,STC1表达水平较高的TNBC往往同时存在着BRCA1缺陷和同源重组缺陷(HRD)[8,10],进一步的研究发现STC1的表达可以在分子转录水平上受到BRCA 1的调控[9],因此我们以BRCA 1为切入点,用于探索STC1引起化疗抵抗的机制。我们发现了STC1可以通过招募BRCA 1到损伤位点来促进同源重组介导的DNA损伤修复从而导致乳腺癌化疗耐药的产生[32],这一发现阐述了STC1所参与的乳腺癌化疗耐药的相关机制。我们发现在TNBC细胞中STC1过表达后,BRCA 1的磷酸化水平升高,而STC1沉默后结果正好相反,间接佐证了STC1在TNBC细胞中通过BRCA 1相关通路发挥作用[32]。与此同时,我们采用CO-IP方法检测了STC1与BRCA1相互结合关系,发现STC1能与DNA修复相关的多个蛋白相互结合,包括BRCA1、MDC1、RAD51、RNF-8等,但只有BRCA1在照射后与STC1结合增加,这一表现说明STC1可辅助BRCA1定位于DNA损伤部位[32]。我们进一步检测了与细胞凋亡、细胞周期相关的蛋白表达情况(P73、CDC25C),结果显示在STC1过表达后,P73、CDC25C、pCDC25C等蛋白的表达水平上调,STC1沉默后结论正好相反,说明STC1可能参与DNA损伤修复的调节[32]。我们通过构建不同STC1表达水平的乳腺癌细胞DNA损伤模型,横向对照STC1对乳腺癌细胞DNA损伤修复能力的影响水平,最终发现STC1表达水平越高的乳腺癌细胞DNA损伤修复能力越强,并且STC1可通过招募BRCA1到损伤位点来促进同源重组介导的DNA损伤修复,从而介导乳腺癌化疗耐药过程[32]。国内的一项回顾性分析提出了与我们研究相近的观点,即乳腺癌组织中STC1的表达水平与乳腺癌耐药显著相关[13]。因此STC1不仅可在未来作为治疗TNBC的一个有前景的治疗靶点,还可通过尝试抑制STC1表达的同时,联合运用DNA损伤诱导药物治疗作为一种TNBC化疗耐药治疗的新策略。

STC1在乳腺癌中作用复杂多样,并且在不同分子分型的乳腺癌中呈现出不同功能。在HER-2过表达型及管腔型(Luminal A/Luminal B)乳腺癌中STC1水平与预后未见明显相关性[11,14,25]。在TNBC中STC1的高表达往往与其预后较差相关[8],而在HR+乳腺癌中STC1表达水平与预后呈正相关[28],即STC1表达较高的患者其预后往往越好,这一研究结果佐证STC1作为一种雌激素应答基因,在不同HR表达水平的乳腺癌中展现出不同的作用。并且在不同分子分型的乳腺癌中,STC1对乳腺癌细胞的增殖、侵袭以及转移能力的影响也不相同,目前研究证据较多的为在TNBC中,STC1起到明显的致癌作用,并且可促进体内外乳腺癌细胞的侵袭和转移。但除TNBC的乳腺癌组织外,在其他类型乳腺癌细胞中其表达水平对癌细胞侵袭和转移能力的影响存在争议。STC1表达水平对乳腺癌预后预测能力也与其分子分型明确相关,在TNBC中STC1表达升高预示着不良预后,但在HR+型乳腺癌中,STC1表达水平越高,患者的预后较好。在我们的研究中发现乳腺癌患者血液中STC1表达水平明显高于正常女性或乳腺良性肿瘤患者,STC1在血液中易于检测,可作为一种乳腺癌监测标记物与其他肿瘤标记物联合使用筛查早期乳腺癌,并可作为一种用于监测乳腺癌治疗后复发转移的指标,用于监测临床症状产生前及阳性影像学结果之前的亚临床转移性乳腺癌[32]。在STC1参与的乳腺癌化疗耐药机制中,我们发现了STC1表达水平越高的乳腺癌细胞DNA损伤修复能力越强,并且STC1可通过招募BRCA1到损伤位点来促进同源重组介导的DNA损伤修复,从而导致乳腺癌化疗耐药的产生。

本综述阐述了目前部分研究中展示出的STC1在乳腺癌不同分子亚型中的预后价值。并阐述了STC1导致乳腺癌化疗耐药的作用机制。未来需要更多实验研究及临床数据支持验证STC1在乳腺癌中的作用及其潜在机制。