成纖維細胞活化蛋白的研究進展①

劉 維 劉美燕 吳沅皞 (天津中醫藥大學第一附屬醫院風濕科，天津 300193)

近年來，越來越多的文獻報道成纖維細胞活化蛋白(Fibroblast activation protein，FAP)在腫瘤的發生發展過程中發揮重要作用。FAP 是腫瘤相關成纖維細胞(Tumor-associated fibroblast，TAF)的特異性標志物之一，具有特殊的生物學特性，基因組穩定，豐富、特異地表達于腫瘤間質，在促進腫瘤細胞的生長、侵襲、轉移及免疫抑制中扮演重要角色。近來研究發現，FAP 在類風濕關節炎(Rheumatoid arthritis，RA)和骨關節炎(Osteoarthritis，OA)中與正常人群比較也有差異性高表達。FAP 有望成為判斷腫瘤預后的重要標志，同時成為個體化治療腫瘤、類風濕關節炎等疾病的新靶標。本文對FAP 在腫瘤臨床診斷、提高患者生存率、判斷疾病預后，及其與類風濕關節炎病理機制相關的研究進展做以綜述。

1 FAP 的研究概況

1.1 FAP 的主要生物學特性 FAP 最初被認為是細胞表面抗原F19，是一種可被誘導產生的細胞表面糖蛋白，由761 個氨基酸組成，二聚體分子量為170 kD，有兩個97 kD 的亞基，它最早是由Rettig等［1］在1986 年運用單克隆抗體(F19)在體外培養的活化成纖維細胞中發現的。1990 年，Aoyama等［2］在人黑色素瘤細胞系(LOX)中也發現了一種明膠酶，1994 年被命名為“Seprase”。之后的研究表明FAP 和Seprase 是同一種細胞表面的絲氨酸蛋白酶［3］。FAP 選擇性表達于腫瘤間質活化的成纖維細胞表面，是一種膜絲氨酸肽酶，具有二肽基肽酶(DPP)及膠原酶兩種活性，能降解二肽及Ⅰ型膠原。FAP 的蛋白水解酶活性可以增強腫瘤細胞對細胞外基質的降解，同時也能促進腫瘤的生長和侵襲。FAP 與二肽基肽酶IV(Dipeptidyl peptidase IV，DPPIV/CD26)具有相似的結構域及二肽基肽酶活性，同屬于絲氨酸蛋白酶家族。Kathleen 等［4］研究發現，FAP 與屬于二肽基肽酶家族的DPPIV 具有50%的同源性，均具有肽鏈外切酶活性，但FAP 具有獨特的肽鏈內切酶活性，可以裂解明膠、變性的Ι 型膠原和α2-抗纖維蛋白，而DPPIV 不具有，故可區別二者。

1.2 FAP 的特異性表達 研究發現，FAP 選擇性地表達于90%以上的上皮惡性腫瘤的基質成纖維細胞表面，包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌、結直腸癌、胃癌、胰腺癌、皮膚黑色素瘤等。良性及癌前病變的上皮腫瘤，如結直腸腺瘤、乳腺葉狀腫瘤和纖維腺瘤中FAP 通常不表達。而FAP 在正常人組織中一般無表達，僅存在于宮頸和子宮內膜，在胚胎發育過程中短暫表達。研究證實FAP 在一些基質活化的疾病中也有表達，如創面愈合、瘢痕組織、骨關節炎、類風濕關節炎，以及慢性炎癥如肉芽組織、肝纖維化、肺纖維化、肝硬化等［5-7］。FAP 也表達于骨與軟組織肉瘤中，其表達水平高低不取決于腫瘤的惡性程度，而是與腫瘤細胞的組織來源有關［8］。Tchou 等［9］研究發現，人乳腺癌巨噬細胞表達FAP，FAP 充分表達于所有乳腺癌亞型的間質，而與臨床病理因素沒有顯著相關性，并認為針對基質間充質細胞和免疫細胞如巨噬細胞，現在的和未來的FAP 定向治療可能具有雙重治療效益。

1.3 FAP 非酶活性 FAP 在發揮蛋白酶功能的同時，也能夠獨立于其DPPIV 蛋白酶功能而直接參與細胞間信號轉導。Huang 等［10］的研究表明，FAP 通過非酶功能促進乳腺癌細胞生長和侵襲，其導致腫瘤發生和迅速生長與其酶活性無關，因為無蛋白水解活性的FAP 的突變體同樣會加速腫瘤細胞的生長。研究顯示野生型FAP 和突變型(S624A)對細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)、Ⅰ型膠原均具有較強的降解力和侵襲力，FAP 雖參與了ECM 的降解，且可不依賴于其蛋白酶活性。FAP 可能是通過激活細胞信號介導某些細胞間信號轉導，改變細胞的侵襲行為和基質金屬蛋白酶9(MMP9)等細胞因子的表達水平，從而促進腫瘤細胞的生長和侵襲。

2 FAP 與腫瘤

2.1 FAP 促腫瘤發生發展 大量研究表明，FAP 促進腫瘤細胞的發生發展。Wang 等［11］研究發現，胃癌組織TAF 中高FAP 的表達與Lauren 分型、分化程度、腫瘤浸潤深度和腫瘤淋巴結轉移(TNM)分期顯著相關，但與胃癌患者的年齡和性別無關;Chen等［12］報道，FAP 促進卵巢癌細胞的侵襲、增殖和HO-8910PM 轉移;有實驗表明FAP 高表達的成纖維細胞產生的細胞外基質可提高胰腺癌細胞浸潤性速度和方向性［13］;近來有研究發現雌激素通過成纖維細胞的活化促進子宮肌瘤細胞增殖，而FAP 在雌激素介導的成纖維細胞活化中起著重要的作用，即在細胞增殖起關鍵作用，這可能成為今后在臨床中子宮肌瘤治療的未來靶點［14］。Ding 等［15］的研究顯示，骨肉瘤(Osteosarcoma，OS)細胞系表達FAP，FAP的敲除顯著降低體外OS 細胞的生長、黏附、遷移和侵襲。FAP 影響OS 細胞，并且可能在OS 的進展和轉移中發揮重要作用，進一步的研究有可能闡明FAP 對OS 的診斷和治療潛力。

2.2 FAP 與腫瘤的靶向治療

2.2.1 FAP 酶活性抑制劑 FAP 具有二肽基肽酶和膠原酶活性，可裂解基質中包括明膠和變性的Ⅰ型膠原在內的諸多二肽基肽酶活性的底物，參與ECM 降解，促進腫瘤細胞從原發部位脫離、侵襲和轉移，故選擇性抑制FAP 的酶活性將有助于減弱腫瘤細胞的侵襲和轉移能力。Val-boroPro 又名Talabostat，是對FAP 特異性二肽底物Val-Pro 進行硼酸化反應后得到的酶活性抑制劑，是第一個進入臨床試驗的酶活性抑制劑，雖然臨床療效較微弱，但實驗表明外周血FAP 酶活性明顯被抑制，Ⅱ期臨床試驗表明，僅21%結直腸癌患者的病情得到緩解，提示Val-boroPro 可用于結直腸癌的治療，但療效有待提高［16，17］。

2.2.2 FAP 疫苗 研究發現，接種FAP 的DNA 疫苗可通過CD8+T 細胞介導的殺傷作用顯著抑制小鼠原發性腫瘤的生長，防止腫瘤肺轉移以及延長小鼠的壽命，且無顯著病理［18］。Liao 等［19］的研究表明，在轉移性乳腺癌4T1 小鼠模型中，接種FAP 的DNA 疫苗能抑制乳腺癌的自發轉移，并顯著增強阿霉素化療的抗腫瘤轉移作用，引起免疫微環境(TME)的改變，由Th2 細胞向Th1 分化。這種轉變的特征是增加TME 中IL-2 和IL-7 蛋白質的表達，抑制腫瘤相關巨噬細胞、粒細胞源性抑制細胞、調節性T 細胞的募集，并降低腫瘤血管和淋巴管的生成。Kraman 等［20］發現，FAP 陽性基質細胞的消融可明顯增強治療性疫苗的免疫治療作用，但并沒有改變CD4+T 細胞或CD8+T 細胞或CD4+Foxp3+調節性T 細胞的比例，這表明腫瘤細胞死亡并不涉及效應T 細胞的快速增加或抑制性T 細胞的減少。

2.2.3 FAP 特異性T 細胞 Kakarla 等［21］的研究顯示，FAP 特異性T 細胞識別并殺死人類和小鼠FAP 陽性的TAF，FAP 特異性嵌合體抗原受體(CAR)重定向T 細胞FAP 陽性的成纖維細胞。這些T 細胞破壞FAP 陽性基質而且在體內具有抗腫瘤活性，當與腫瘤特異性T 細胞共同施用，可提高體內FAP 特異性T 細胞的抗腫瘤活性。該研究為FAP 特異性T 細胞的治療潛力提供了臨床前證據，提示單獨使用FAP 特異性T 細胞或將其作為佐劑治療的療法有可能成為改善目前癌癥免疫治療的潛在方法。Schuberth 等［22］的研究證明，FAP 的表達存在于惡性胸膜間皮瘤(MPM)的所有亞型，其重新定向CD8+T 細胞在體外和體內顯示出抗原特異性功能，表現出較強的治療潛力，能防止FAP 陽性的腫瘤的生長，提高模型小鼠的存活率。FAP 重新定向T 細胞成為FAP 陽性的MPM 的有效治療方法。

2.3 FAP 判斷腫瘤預后 Saigusa［23］研究認為，FAP 的表達可以用來預測手術前進行放化療(Chemoradiotherapy，CRT)直腸癌患者的不良預后，FAP和基質細胞衍生因子-1(Stromal cell-derived factor-1，SDF-1)表達于TAF，二者的表達參與腫瘤的再生長和復發，故在TAF 中對FAP 和SDF-1 的控制可以有效地防止手術前進行CRT 直腸癌患者的遠處復發。另有研究發現，FAP 在腫瘤間質中高度表達，其在非小細胞肺癌患者的表達與此病較差的總生存期有關，是此病預后差的預測因子［24］。FAP 的高度表達可能與炎癥以及抑制淋巴細胞依賴性的免疫應答相關，從而導致了腫瘤的進展，針對FAP 的治療可能是一種治療非小細胞肺癌的新策略。Yuan 等［25］的研究第一次指出，FAP 在骨肉瘤發生發展中發揮重要作用，其表達可作為臨床分期、組織學分級和轉移診斷的候選生物標志物，是骨肉瘤患者總生存率(Overall survival，OS)和無病生存率(Disease-free survival，DFS)獨立的預后標志物，可被視為針對這種癌癥的一種新穎的治療靶點。Kaplan.Meier 對骨肉瘤患者的生存分析顯示，FAP 高表達者均比低表達者的OS 和DFS 顯著縮短，據此可提高篩選骨肉瘤患者的高風險死亡率或復發的能力。Miao 等［26］研究發現，腹膜FAP 的表達水平與胃癌腹膜擴散(GCPD)程度呈正相關，生存分析顯示FAP 的表達是原發性胃癌不良預后獨立的預后因素，腫瘤相關的人腹膜間皮細胞(TA-HPMC)中FAP 的表達可能是一個重要的細胞組分和GCPD 的主要因素。

3 FAP 與類風濕關節炎

近年來，FAP 在RA 疾病發展過程中的作用開始受到關注，其在RA 中的作用機制存在不同方向的研究結果，特別是在關節軟骨的保護、調節信號轉導以及炎癥反應、對成纖維細胞樣滑膜細胞的破壞作用和滑膜細胞的免疫逃逸中均發揮重要作用。

Ospelt 等［27］在體內及體外實驗中證實，FAP 和DPPIV 的絲氨酸蛋白酶活性在保護關節軟骨不受類風濕關節炎滑膜成纖維細胞(Rheumatoid arthritis synovial fibroblasts，RASFs)的侵蝕方面具有核心作用。體外細胞實驗中，通過對FAP 和DPPIV 的抑制則會增加基質細胞衍生因子-1(Stromal cell-derived factor 1，SDF-1/CXCL12)信號通路中下游效應物SDF-1 和基質金屬蛋白酶MMP-1 和MMP-3 的水平;且在SCID 鼠聯合嵌入模型中，對其抑制作用則會增加異種移植的RASFs 對人類軟骨的侵蝕程度，顯示了通過抑制FAP 和DPPIV 的表達可導致RASFs對軟骨侵襲的增加。

研究發現，作為絲氨酸蛋白酶，FAP 和DPPIV在細胞信號轉導和炎癥反應中可起到調節作用［28，29］，這在加重炎癥反應過程中至關重要。并且研究結果強調相對DPPIV 而言，FAP 的表達不僅更為穩定，而且更強，在其中發揮更為實質性的作用［27］。

Jakobs 等［30］研究發現FAP 作為二肽基肽酶基因家族中的成員，具有多效性。就作用機制來說，多效性表現為酶的催化性和蛋白質之間的非催化性，因此可將FAP 作為成纖維細胞活化和細胞毒效應表達的特定標記，在未來的治療中發揮更大的價值。Bauer 等［31］通過比較RA 和OA 滑膜的表達模式，研究成纖維細胞樣滑膜細胞(Fibroblast-like synoviocytes，FLSs)表達的FAP，證實了RA 和OA 患者的FAP 是由滑膜成纖維細胞所表達，FAP 在RA 滑膜組織中的基因表達比在OA 中更明顯。來源于難治性RA 的滑膜組織重度炎癥區的FLSs 高度表達FAP。此外，FAP 的表達與相關因子，如:基質金屬蛋白酶(MMP-1 和MMP-13)和CD44 剪接變異體V3和V7/8，協同定位，這些因子共同在ECM 降解中起重要作用，它不僅是正常組織修復和重塑的基礎物質，而且參與浸潤性生長的病理過程。FAP 主要在促進組織重建的間充質干細胞表面表達，其特定的表達模式符合其作為FLSs 抑制破壞的潛在治療靶點。

同時，Jakobs 等［32］研究認為FAP 參與滑膜細胞的免疫逃逸，MMP 和FAP 介導類風濕性關節炎非炎癥相關的軟骨和骨的破壞。與正常滑膜進行比較，FAP 在RA 中的表達增加。RA 和半惡性腫瘤基質中的FAP 介導了與類風濕關節炎相關的慢性滑膜炎中瘤樣組織的破壞，抑制基質降解使其很難形成血管翳和腫瘤侵襲，故FAP 可作為RA 特定效應表達標記物應用于臨床治療。

4 小結

FAP 具有特殊的生物學特性，基因組較穩定，不易耐藥，在腫瘤間質特異、豐富地表達，在腫瘤的發生、發展及免疫抑制中發揮著重要作用。近來，FAP在RA 滑膜組織中的高表達受到了研究者越來越多的關注，其在RA 疾病發展過程中發揮重要作用。FAP 對提高腫瘤的病理診斷精確性、預防疾病的復發、更準確的判斷疾病的預后、提高患者的生存率具有重要價值，并且與類風濕關節炎病理機制密切相關，使其有望成為腫瘤和RA 疾病未來潛在的免疫治療新靶點，在免疫診治中擁有巨大潛力。但目前國內外對FAP 研究還不夠深入透徹，其病理生理學意義及其作用機制尚不完全清楚，有待將來更進一步的研究與探索。

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