肝素結合表皮生長因子作為癌癥治療靶點的研究進展

李　慧，湯小晗(綜述)，盧美松(審校)

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院婦產科，哈爾濱 150001)

肝素結合表皮生長因子作為癌癥治療靶點的研究進展

李慧△，湯小晗(綜述)，盧美松※(審校)

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院婦產科，哈爾濱 150001)

摘要：表皮生長因子受體(EGFR/ErbB1)屬于酪氨酸激酶家族，其中EGFR/ErbB1和ErbB2參與多種腫瘤細胞學行為。肝素結合表皮生長因子(HB-EGF)是表皮生長因子(EGF)家族中的成員，主要功能由可溶形式產生，參與多種生理病理過程。多項研究結果表明，HB-EGF在腫瘤組織中的表達量較正常組織增加，密切參與腫瘤細胞的形成、遷移、入侵、擴散和增殖的各項過程。以HB-EGF作為新型的癌癥治療靶點，抑制其促有絲分裂活性是一條改善癌癥患者臨床治療效果的有效途徑。

關鍵詞：肝素結合表皮生長因子；表皮生長因子受體；交叉反應物質197；腫瘤治療方案

肝素結合表皮生長因子(heparin-binding epidermal growth factor,HB-EGF)是表皮生長因子(epidermal growth factor,EGF)家族中的成員，它可以通過激活EGF受體1(EGF receptor,EGFR/ErbB1)和其他ErbB發揮作用，參與多種生理病理過程。研究顯示，HB-EGF基因在多種人類腫瘤組織中的表達量顯著升高，并且高于其他EGFR配體[1]。HB-EGF在細胞惡變過程中起關鍵作用，例如致瘤性、侵襲性、轉移能力及化療耐藥性的產生。交叉反應物質197(cross-reacting material 197,CRM197)是HB-EGF的特異性抑制劑，是一種新型有效的癌癥治療靶點[2]。現對HB-EGF作為癌癥治療靶點的研究進展進行綜述。

1EGFR/ErbB1與HB-EGF

1.1EGFR/ErbB1的結構和功能EGFR/ErbB1與其他ErbB屬于酪氨酸激酶家族，共包括4個成員：EGFR/ErbB1,ErbB2,ErbB3和ErbB4[3]。ErbB存在于細胞表面，在多種組織細胞中均有表達，它們的表達活性受其配體釋放情況的調節。ErbB的配體是EGF家族中的成員。配體與受體結合后，能引起特定的酪氨酸殘基磷酸化，最終激活細胞內信號通路。

EGF家族與同源的ErbB受體結合，可以支持多種細胞的增殖、分化、遷移和生存，這對細胞和組織的發生發展、維持機體的內環境的穩定起重要作用。除了EGF與ErbB在生理學上的作用，ErbB受體酪氨酸激酶在人類癌癥的發生、發展方面也有重要作用[4-5]。ErbB家族成員，尤其是EGFR/ErbB1和ErbB2，參與多種腫瘤細胞學行為，包括腫瘤細胞的過度增殖、侵襲行為和血管形成。ErbB的表達增加，受體的突變與腫瘤的不良預后相關。目前，有很多針對EGFR/ErbB1和ErbB2的治療方法，并且已經有一部分應用于臨床。

與受體相反，EGF家族的配體這一潛在的癌癥治療的靶點卻并未被廣泛關注。這是由于每個受體有多種ErbB配體，所以在治療癌癥時，抑制一種受體的功能將比抑制多種配體的功能更高效[6]。然而，研究顯示，每種EGFR/ErbB1配體的表達水平在不同種類的癌癥中呈現出多樣性[7]。也就是說，不同種類的癌癥中常有某種特定的配體特異性表達異常。例如，HB-EGF在胃癌、卵巢癌等幾種特定的人類癌癥組織中常呈高表達狀態[8]。

1.2HB-EGF的結構和生理功能HB-EGF是一種跨膜的蛋白復合體。與其他EGF家族成員相似，膜錨定形式的HB-EGF(pro HB-EGF)由前結構域、肝素結合區、EGF樣區、近膜區、跨膜區和胞質區組成[9]。Pro HB-EGF可以在細胞表面被蛋白酶水解，產生可溶性的HB-EGF(soluble HB-EGF，sHB-EGF)，這一過程可以由多種生理或病理的刺激物刺激發生，經蛋白酶水解后，胞外結構域脫落，這是HB-EGF的激活過程的重要環節[10]。sHB-EGF是多種類型細胞的有絲分裂原和趨化劑。曾有研究人員在小鼠體內用不能裂解的HB-EGF 與pro HB-EGF進行對比，結果發現，基因變異小鼠由于無法產生裂解形式的pro HB-EGF，因而出現了各型心力衰竭，這與HB-EGF基因敲除后的小鼠所產生表型相似，表明HB-EGF的主要功能是由sHB-EGF產生的[11]。Pro HB-EGF的生理功能尚不明確，研究表明pro HB-EGF可以通過旁分泌作用向鄰近細胞傳遞生物學信號，還可以與CD9、整聯蛋白α2β形成復合體，或與肝素硫酸蛋白聚糖結合來調節細胞的生物學活性。另外，pro HB-EGF也是一種獨立的白喉毒素受體[12-14]。

HB-EGF基因在多種組織中均有表達，主要存在于肺、心、腦和骨骼肌組織中。HB-EGF參與多種生理病理過程，包括創傷愈合、眼瞼形成、胚泡著床、維甲酸誘導的上皮增生和動脈粥樣硬化的形成[11]。有研究人員建立了HB-EGF基因敲除的小鼠模型來研究HB-EGF與心臟功能的關系，結果表明HB-EGF基因敲除后小鼠出現了了幾種異常表型，包括心臟肥大、心臟瓣膜畸形、間充質增厚和肺泡發育不良，這些異常導致大部分小鼠在新生兒時期死亡。然而，在缺少其他3種 EGF家族成員(轉化生長因子α、EGF、雙調蛋白)基因的三重基因缺乏小鼠體內中卻未觀察到此類異常表現[15]。

2HB-EGF在細胞惡變過程中的作用

2.1促進細胞增殖新的證據表明，HB-EGF是一種潛在的促進腫瘤細胞增殖的物質[16]。將HB-EGF基因轉染入小鼠腎細胞或雞胚成纖維細胞后，引起了細胞的致癌性轉化和異常生長。HB-EGF在小鼠胰腺中的過度表達導致了組織的纖維化和上皮組織的化生[17]。幽門螺桿菌是導致胃癌的主要病原學因素，其致癌過程包括EGFR信號的激活。而pro HB-EGF 的裂解可以促進這一信號通路的激活，增強胃上皮細胞的增殖活性，并促進胃癌瘤體的形成。此外，有研究人員向體外環境中的兩組人膠質母細胞瘤組織中分別加入抗HB-EGF抗體和無活性的羊IgG，結果顯示，與加入無活性抗體的對照組相比，加入抗HB-EGF抗體的膠質母細胞瘤的細胞增殖率降低了30%～40%[20]。與之類似，在骨髓瘤細胞中加入CRM197或抗HB-EGF抗體，細胞增殖受到抑制，并誘導了細胞凋亡[18-21]。

日本研究人員發現[22]，HB-EGF的表達對于裸鼠中卵巢癌細胞的增殖有重要作用。將人卵巢癌SKOV3細胞和RMG1細胞注射入裸鼠皮下，即可以形成腫瘤。這些細胞形成腫瘤的過程可以被外源性的pro HB-EGF顯著增強，并且能被小干擾RNA表達的HB-EGF基因抑制劑完全阻斷。此外，在卵巢癌患者的腹水中收集的卵巢癌細胞內，有一些生長因子活性升高，這些分子被稱為卵巢癌激活因子。少量的HB-EGF 存在于腹水中，可以使卵巢癌細胞生成并增殖[23]。以上研究結果表明，HB-EGF在卵巢癌細胞的生存、增殖過程中起重要作用，是一種卵巢癌的激活因子。

2.2增強細胞遷移襲能力除了促進細胞增殖的作用外，HB-EGF 還有很強的增強細胞運動能力、促進細胞遷移的作用[24]。

生理狀態下，HB-EFG在小鼠胚胎的眼瞼形成過程中和創傷愈合過程中起促進細胞遷移的作用，而不是促進細胞增殖作用[25-26]。在MDCK細胞中sHB-EGF的表達升高，抑制了細胞與細胞之間、細胞與細胞外基質之間的相互作用，促進長管狀結構的形成，從而促進了細胞遷移[27]。

在癌組織中，HB-EGF首先可以通過胞外結構域的脫落產生有活性的sHB-EGF來發揮作用。例如，將未轉移與轉移后胰腺癌細胞做實驗對比，結果表明不同分期的胰腺癌細胞中pro HB-EGF的表達量不同，提示HB-EGF可能是阻止胰腺癌細胞轉移的靶點[28]。又如在人成纖維肉瘤細胞HT1080細胞和黑色素瘤RPMI-7951細胞中，pro HB-EGF胞外結構域脫落造成了EGFR的反式激活，促進了腫瘤細胞的遷移能力、侵襲性增強及絲裂原激活蛋白激酶的激活。利多卡因則可以通過在這些細胞表面阻斷胞外結構域從pro HB-EGF脫落，從而抑制腫瘤細胞的侵襲能力[29]。其次，HB-EGF可以通過與相關分子結合，產生的相互作用促使腫瘤細胞獲得侵襲性，包括侵襲能力、轉移能力和化療耐藥性。人乳腺癌細胞MDAMB451的細胞表面表達M16家族中的一種金屬內肽酶：N-精氨酸異源二倍體轉化酶，HB-EGF可以通過介導其本身與之結合來調節細胞的遷移[27]。另外，抗HB-EGF抗體不僅可以阻斷EGFR的反式激活和細胞增殖，而且可以通過阻斷白細胞介素8介導的信號通路來阻斷人結腸癌細胞的侵襲。sHB-EGF和野生型的HB-EGF可以分別引起基質金屬蛋白酶9和基質金屬蛋白酶3的表達和激活，導致人膀胱癌細胞的遷徙性增強[30]。

總之，HB-EGF密切參與腫瘤細胞的遷移、侵襲以及擴散過程。

3HB-EGF 在各類腫瘤細胞中的表達情況

近年的研究表明，HB-EGF在多種腫瘤細胞核組織中的表達量均增加，包括胰腺癌、肝癌、食管癌、黑色素瘤、結腸癌、胃癌、卵巢癌、膀胱癌和膠質母細胞瘤等[31-32]。

以卵巢癌為例，卵巢癌患者體內分離出的大量腫瘤細胞中，HB-EGF均呈現高表達狀態，患者腹水中HB-EGF蛋白產物的濃度也遠高于正常人或良性腫瘤患者。而且其他EGF配體的表達量和腹水中蛋白產物水平遠遠低于HB-EGF及其蛋白產物濃度。此外，卵巢癌患者的臨床治療效果與HB-EGF 的表達水平也有很大聯系。HB-EGF高表達組的平均生存率明顯低于HB-EGF低表達組。對于術后患者來說，隨著術后時間的延長，HB-EGF高表達組及低表達組的生存率均有所降低，然而HB-EGF高表達組的降低速率明顯加快[6]。

與卵巢癌相似，HB-EGF在膀胱癌組織中也處于高表達狀態，相比其他EGFR配體高出10～100倍[17]。因此，HB-EGF 在眾多EGFR配體中是唯一大量表達的分子。這表明HB-EGF可能在卵巢癌及膀胱癌中通過激活EGFR起到促進腫瘤生長作用，而其他EGFR配體沒有此作用。

原位雜交和免疫染色分析方法提示HB-EGF基因在肝細胞癌活檢組織中的表達有所提高，而周圍正常肝組織只呈現弱陽性反應。然而，在結腸癌和胰腺癌中HB-EGF的表達與疾病的早期變化相關[22]。

4HB-EGF是癌癥治療的新型分子靶點

目前，針對HB-EGF的低分子量抑制劑、拮抗劑和單克隆抗體并未見大量報道。CRM197是一種無毒的白喉毒素，相對分子質量約為58 000的蛋白質，是HB-EGF的特異性抑制劑[33]。它既可以與sHB-EGF結合也可以與pro HB-EGF結合，通過抑制兩者與ErbB受體結合來抑制HB-EGF的促有絲分裂活性。CRM197可以大量獲得，因此它是目前唯一能用于動物實驗的HB-EGF抑制劑，可以評估HB-EGF靶向療法的效果。

卵巢癌細胞中HB-EGF是主要表達的一種EGFR配體，可以促進腫瘤在移植小鼠中的形成[6]。向成瘤小鼠腹腔內注射CRM197后，HB-EGF介導的促進腫瘤形成作用被阻斷，其體內腫瘤被完全抑制，而且基本未發生不良反應。

除了動物實驗，Buzzi等[34]曾將小劑量的白喉毒素的臨床試驗應用于晚期癌癥患者。在50例晚期癌癥患者中，有24例得到部分緩解或完全緩解，17例出現了可逆的不良反應。在另一同類試驗中，研究人員選取了晚期卵巢癌患者中對傳統療法不敏感或拒絕傳統療法的患者，將CRM197皮下注射入25例患者的腹壁。其中2例病情得到完全緩解，1例得到部分緩解，6例病情穩定。并且不良反應很小，僅有1例表現出注射局部皮膚炎癥反應，1例表現出流感樣癥狀及發熱[35]。

以上結果表明，抑制HB-EGF的功能可以減少體內、體外的腫瘤細胞形成，HB-EGF是癌癥治療的潛在靶點。

5展望

EGFR/ErbB1和ErbB2的表達量或表達活性在多種上皮性腫瘤中有變化，它們在腫瘤的發生、進展方面起重要作用。EGFR/ErbB1和ErbB2作為治療靶點已被多次系統的研究，有很多ErbB抑制劑和抗ErbB抗體目前被用于臨床或臨床試驗。相反，EGFR/ErbB1配體這一癌癥治療靶點卻并未被廣泛關注，原因之一是由于EGFR配體種類繁多。然而，在一些類型的癌癥中，HB-EGF的表達量顯著升高，是主要表達的EGFR/ErbB1配體，EGFR/ErbB1配體也可能是潛在的癌癥治療的特異性靶點。其他EGFR/ErbB1配體，如雙調蛋白、轉化生長因子α、表皮調節素在腫瘤中表達升高的情況也有報道[15]，它們也有可能成為相應腫瘤治療的潛在靶點。CRM197是HB-EGF的特異性抑制劑，在應用于卵巢癌耐藥的相關實驗中得到了較好的結果。對于其他高表達HB-EGF的耐藥腫瘤來說，CRM197是否有效，有待進一步研究。另外，抗HB-EGF抗體和HB-EGF低分子活性抑制劑目前尚且少見。今后，配體靶向治療分子的探索將成為新的研究方向。隨著研究的不斷深入，選擇針對單種癌癥、單個患者的特異性、個體化治療方案將會有進一步進展。

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Progress of Heparin-binding Epidermal Growth Factor as a Therapeutic Target in Cancer

LIHui,TANGXiao-han,LUMei-song.

(DepartmentofGynecologyandObstetrics,theFirstHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Epidermal growth factor receptor(EGFR/ErbB1) belongs to tyrosine kinase family,EGFR/ErbB1 and ErbB2 are involved in a variety of tumor cytological behaviors.Heparin-binding epidermal growth factor(HB-EGF) is the member of epidermal growth factor(EGF) family.The soluble form generates its main function,which participates in a variety of physiological and pathological processes.Lots of researches′ results show that the HB-EGF expression levels in tumor tissue is significant increased.HB-EGF is closely involved in the formation,migration,invasion,metastasis,and proliferation of tumor cells.HB-EGF is a novel target for cancer therapy.Inhibiting the mitogenic activity of HB-EGF is an effective way to improve the clinical outcome for cancer patients.

Key words:Heparin-binding epidermal growth factor; Epidermal growth factor receptor; Cross-reacting material 197; Cancer therapy

收稿日期：2014-12-08修回日期：2015-03-06編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.23.021

中圖分類號：R730.22

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)23-4283-04