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Eph及配体ephrin在恶性胶质瘤的研究进展

点击次数：  更新时间：2017/12/19 10:24:31  

胶质瘤是最常见原发性中枢神经系统肿瘤，约占中枢神经系统肿瘤40%，其中多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）恶性程度最高。尽管现代抗肿瘤治疗已取得显著进步，但GBM中位生存时间仅为14.6个月。顽固侵袭特性导致治疗失败和肿瘤复发是GBM治疗面临的主要问题。本研究总结有关促红细胞生成素衍生人肝细胞癌受体（erythropoietin-producing human hepatocellular carcinoma receptors，Eph）及其相应配体ephrin的近年文献，旨在综述其在GBM发生、发展中的作用，并讨论其成为GBM临床治疗新策略的可能。

 

1.Eph及配体ephrin的概述

 

目前，在胶质瘤增殖和侵袭方面，实验已证明酪氨酸激酶在病理及生物学中显现双向信号调节作用。酪氨酸激酶是能够将靶蛋白上某一酪氨酸残基磷酸化的磷酸化酶。酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase，RTK）是指位于细胞膜上、可被其配体激活的酪氨酸激酶胞外结构域。酪氨酸激酶的磷酸化作用，是许多重要细胞活性调控途径开关和实现细胞内通讯机制之一。人类基因组中发现90种不同的酪氨酸激酶基因（包括58RTK），广泛参与调节细胞增殖、存活、分化以及细胞能动性。酪氨酸激酶在正常细胞发育和许多肿瘤演进中，均起关键性作用。因此，酪氨酸激酶是肿瘤化疗的重要靶点。Eph以其14个成员成为最大类酪氨酸激酶受体家族。

 

Eph可分为2个亚群：EphA（A1-A8）和EphB（B1-B6），Eph同时具有同源氨基酸序列和特异性配体结合位点。这些受体位于细胞表面，并可转导与邻近细胞表面配体结合后产生的信号。

 

ephrin配体分为2类：与糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol，GPI）相连、且与EphA结合的ephrin-A配体（ephrinA1-A6）；具有跨膜和胞内结构域、与EphB结合的ephrin-B配体（ephrinB1-B3）。像其他RTK一样，Eph通过配体-受体结合后产生的自磷酸化作用，启动的转导信号被认为是“正向信号”；相对于其他可溶性RTK配体而言，膜结合的ephrin可激活“反向信号”，这形成双向细胞通讯过程。一般而言，配体ephrin-A和ephrin-B，分别与EphA和EphB相结合，但也有例外（如ephrin-A5可与EphB2结合、ephrin-A和ephrin-B均可与EphA4结合）。这种双向信号通路是细胞间相互联系的重要通讯形式。

 

2.Eph及配体ephrin在胶质瘤的作用

 

Eph及配体ephrin在胚胎发生和发育中是一个重要角色，通常高表达于神经和内皮细胞，且其信号主要调节胚胎发育过程中神经嵴细胞迁徙、轴突导向以及神经血管生成。实际上Eph及配体ephrin目前几乎在所有组织中，调节复杂的发育过程（如细胞黏附、轴突导向、细胞迁移、细胞分类、血小板聚集等）。例如，Eph及配体ephrin参与建立听觉系统的神经元发育，并引导皮质层树突延伸和成熟。但Eph及配体ephrin表达在病理状态下、损伤和成年期恶性肿瘤中亦有改变。

 

在胶质瘤发生和发展中，Eph及配体ephrin蛋白异常表达水平，往往与较高肿瘤分级和预后不良相关。Eph及配体ephrin定位在肿瘤细胞、肿瘤血管、胶质瘤细胞浸润的脑组织和免疫细胞浸润的肿瘤表面。由于相邻肿瘤细胞和肿瘤微环境可产生互相作用，Eph及配体ephrin可以通过促进或抑制肿瘤发生而发挥作用，这取决于下游产生的是正向或反向信号。上述特点使得Eph/ephrin系统在胶质瘤治疗新策略中成为一个有吸引力的候选对象。

 

2.1 EphA/ephrin-A 相关研究

 

在EphA/ ephrin-A蛋白中，EphA2和ephrin-A1与胶质瘤生物学间的关系报道最多。EphA2在不同肿瘤中高度表达，包括乳腺癌、卵巢癌、胃癌、胰腺癌和前列腺癌，这提示EphA2是许多肿瘤的共同癌蛋白。EphA2在约60%胶质母细胞瘤中过度表达，也在星形细胞瘤中高度表达且随病理分级增高而表达明显增强，其过度表达与病人不良预后直接相关，与病人存活率成反比。

 

EphA2过度表达不仅可出现在肿瘤细胞中，还可出现在具有血管高密度的GBM区域，以及内皮细胞包绕的GBM区域，这提示EphA2参与肿瘤血管形成；虽然EphA2过度表达，但在胶质瘤组织中很少有ephrin-A1表达。

 

由于GBM中ephrin-A1配体低水平表达，EphA2尽管过度表达但仍处于非生物活性状态。与此相矛盾的是，在胶质瘤中起抑制增殖、侵袭作用的EphA2激酶是由ephrin-A1激活。因此，ephrin-A1有肿瘤抑制作用。然而，如果长期给予外源性ephrin-A1刺激，可导致EphA2受体和点状黏附激酶（FAK）下调，从而导致增殖和迁徙能力下降。Ephrin-A1所致EphA2下调是由EphA2/ephrin-A1复合体的内吞作用造成。Ephrin-A1在GBM低表达部分解释EphA2活性缺乏和过度表达。在体外和体内实验中，发现EphA2/ephrin-A1相矛盾的表达情况，提示ephrin-A1与EphA2间存在相互抑制的环路。在检测其他EphA与胶质瘤病人预后的关系中，EphA7可染色肿瘤细胞血管内皮细胞，但不染色周围结缔组织。其可作为一种新的胶质母细胞瘤预后标志物。在约45%GBM样本中，EphA7过度表达并预示GBM病人不良预后。此外，通过半定量PCR，检测到EphA5在正常脑组织中表达，但在低级别胶质瘤标本中表达降低，在高级别胶质瘤中进一步降低。这个结果表明：EphA5表达下降程度可作为胶质瘤进展情况的标志物，也同时突出EphA5作为肿瘤抑制基因的作用。

 

2.2EphB/ephrin-B相关研究

 

在EphB/ephrin-B信号途径中，ephrin-B2被看作是恶性星形细胞瘤短期存活的一个预后指标，ephrin-B2高表达的肿瘤病人存活率显著低于低表达者，EphB4/ephrin-B2表达增加与胶质瘤病理分级呈现依赖性，且表达水平与胶质母细胞瘤病人无进展生存期相关。胶质瘤中EphB2、B3和B4表达水平均显著高于正常脑组织，EphB1表达不随胶质瘤病理分级而变化。通过Kaplan-Meier生存曲线分析，EphB1高水平表达者相比于EphB1低水平表达者，有着显著延长的存活期，这提示EphB1高表达与良好预后相关。

 

研究表明：EphB1以配体依赖的方式抑制胶质瘤细胞侵袭，且EphB1可作为胶质瘤预后的阳性指标。

 

3.Eph/ephrin在胶质瘤治疗中的作用

 

在胶质瘤病理分级中，低级别胶质瘤（WHO分级Ⅰ~Ⅱ级，如星形细胞瘤及室管膜瘤），多数显示良性特征，预后较好，而进展性胶质瘤（WHOⅢ~Ⅳ级，如少突胶质细胞瘤或胶质母细胞瘤），通常表现为未分化的特点和预后。目前胶质瘤标准治疗，包括外科手术、术后放疗和以替莫唑胺为基础的细胞毒素化疗，但这些方式只能暂时推迟不良预后的时间，无法从根本上达到治愈。

 

目前Eph/ephrin在胶质瘤的靶向治疗包括：①基于配体ephrinA1可以通过激活含有融合蛋白ephrinA1-Fc的肿瘤细胞，抑制EphA2磷酸化，诱导其退化，从而减小癌蛋白影响。ephrinA1激活可抑制EphA2过表达，因此，目前认为EphA2抑制剂可能通过上调ephrinA1表达，抑制胶质瘤恶性进展。因此，针对胶质瘤靶向治疗，使用EphA2-Fc可能阻断EphA2-ephrinA1间的应答反应。②IL-13Rα2、EphA2以及Fra-1是GBM靶向治疗中具有代表性的靶点，这三种蛋白在胶质瘤的表达显著高于正常脑组织及低级别星形细胞瘤，在超过95%胶质瘤细胞中过表达且至少有一种蛋白表达。细胞毒素IL-13.E13K.PE38QQR和ephrinA1-PE38QQR可分别特异性杀灭IL-13Rα2和EphA2高表达的GBM转移细胞，这为靶向药物治疗的合理组合及临床诊断提供分子学基础。

 

其他可能的潜在靶点及分子标记物包括：①胰岛素样生长因子结合蛋白-2（IGFBP-2）。通过整合素β1-ERK途径刺激胶质瘤细胞增殖、侵袭和对替硝唑胺的耐受，与胶质瘤病人生存期呈负相关。②上皮水解素（MMP-28）的表达是胶质瘤病人总生存期的独立危险因素，与MGMT启动子甲基化、IDH1/2突变，共同参与恶性胶质瘤病人预后评价和临床结局。

 

4.讨论

 

由于胶质瘤侵袭性造成病人预后较差，研究显示近60%GBM病人对替莫唑胺治疗疗效甚微或无效。而位于脑组织周边的侵袭性胶质瘤细胞则可能是对化疗和放疗产生抵抗的原因，现在仍无有效抗胶质瘤侵袭的方法。临床病理分析显示：失控的细胞增殖和异常的细胞侵袭是GBM形成过程中存在的两个显著特征，具体表现为在肿瘤中心区的细胞拥有高增殖特性，而边缘区细胞呈现高侵袭性和低增殖性。因此，针对GBM侵袭性机制的研究，有助于开发新的有效抗侵袭治疗方案。Eph/ephrin应是RTK家族及相应配体中最受瞩目且最有希望成为恶性胶质瘤治疗靶点的候选对象。

 

Eph/ephrin蛋白在生长发育过程中经常表达，在肿瘤细胞异常表达亦就不意外，其存在和功能对干细胞或肿瘤干细胞增殖是必要的。Eph/ephrin调控作用在胶质瘤进展中有诸多看似相互矛盾的作用机制和明显差异，这使Eph受体既可作为癌基因也可作为抑癌基因。明确Eph/ephrin调节胶质瘤侵袭的机制，将有助于制备新型靶向制剂并服务于临床。目前一些Eph/ephrin特异性靶向新疗法显示初步结果。朝着这个方向继续研究将有助于我们加深理解Eph/ephrin与恶性胶质瘤病理学之间的关系，并可能提供更有效的胶质瘤治疗策略。

 

（本文转载刘展闻, 陈晓丰, 滕雷. Eph及配体ephrin在恶性胶质瘤的研究进展[J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2017, 22(8).）