多肽 N-乙酰氨基半乳糖轉移酶在乳腺癌中的研究進展

周夢倩， 劉 敏

(1.南京中醫藥大學， 江蘇 南京 210000 2.南京中醫藥大學附屬蘇州市中醫醫院， 江蘇 蘇州 215000)

乳腺癌是全世界女性中最常見的癌癥，也是與癌癥相關死亡的第二大主要原因。乳腺癌的發生發展是一個復雜的過程，其中的分子機制尚不清楚，隨著許多腫瘤標志物的發現，GALNT家族進入了人們的視野。本文針對GALNT家族在乳腺癌中的功能，綜合其臨床意義、治療靶點、中醫藥治療等方面進行簡要綜述，以更好地了解乳腺癌的進展并尋求新的治療方法。

1 O-GalNAc糖基化的啟動及其在乳腺癌中的作用

糖基化修飾是蛋白質翻譯后修飾中最常見的一種修飾方式，N-糖基化和O-糖基化修飾是其中最主要的兩種形式。O-糖基化又主要分為O-GalNAc和O-連接N-乙酰葡糖胺修飾(O-GlcNAc)兩種。O-GalNAc是O-糖基化中目前發現分布最廣泛的類型，其修飾糖基化反應由GALNT催化起始，將糖苷供體UDP-GalNAc的GalNAc基團與蛋白質的絲/蘇氨酸殘基共價結合形成GalNAc-α-Ser/Thr結構，亦稱為Tn抗原。

O-糖基化參與了諸多細胞生物學過程，在腫瘤細胞中亦能觀察到O-糖鏈的變化。生理情況下，Tn抗原是不成熟的結構，會被高效地修飾和延長，例如依賴核心1β3-半乳糖基轉移酶(T合酶，又稱CIGALT1)及其分子伴侶COSMC形成T抗原；而在病理情況下，如人乳腺癌細胞中，GALNT8調控COSMC的表達，COSMC的功能失調會導致CIGALT活性喪失，O-糖鏈延伸異常，進而使Tn抗原增多。

2 GALNT家族與乳腺癌

GALNT家族作為催化黏蛋白型O-糖基化起始的糖基轉移酶，被認為在腫瘤的發生、轉移等過程中起到重要作用。截至目前，人類的GALNT家族已發現了20個亞型，命名為GALNT1-GALNT20[1]，其不同成員的生理功能是不可替代的，解析特定GALNT家族成員的功能可以為闡明相關病變機理提供重要依據。

2.1GALNT6與乳腺癌:GALNT6作為GALNT家族催化黏蛋白型O-GalNAc糖基化的重要一員，被證實在大多數乳腺癌細胞和組織中高豐度上調表達，并且與乳腺癌淋巴結轉移、局部復發和遠處轉移有關，且GALNT6在原位癌和轉移癌組織比晚期乳腺癌中表達水平更高。研究人員推測GALNT6在腫瘤不同的發育階段表達有差異可能是由于發育早期乳腺癌細胞激活了某種免疫反應，為了擴散和生長，乳腺癌細胞通過O-糖基化反應來躲避免疫系統的攻擊，O-糖基化異常在乳腺癌發展的各個階段逃避免疫系統可能起到重要作用，因此GALNT6的存在也可能是腫瘤診斷和腫瘤分型的重要標志。Mao等最新研究[2]通過對已有數據進行Kaplan Meier生存分析得出：GALNT6在乳腺癌中呈高表達，且與腫瘤分期無關，GALNT6表達水平和絕經狀態與患者生存相關；與GALNT6低/中表達組相比，HER2陽性組和TNBC組GALNT6高表達組生存概率較低，GALNT6的表達對管腔組的生存概率無影響。

GALNT6通過多種途徑調控乳腺癌的發生發展過程。GALNT6上調表達有助于乳腺癌細胞中靶蛋白MUC1(又名CA15-3)發生糖基化修飾并且穩定下來，而GALNT6或MUC1的敲除會導致乳腺癌細胞的形態學改變，并伴隨著細胞粘附分子β-連環蛋白和E-鈣粘蛋白的增加，這也初步揭示了 GALNT6 通過催化靶蛋白MUC1 糖基化來參與乳腺癌發生發展過程。通過對數據庫的Kaplan Meier生存分析及體外實驗研究也認為GALNT6可通過β-catenin / MUC1-C信號通路促進乳腺癌細胞的致瘤性和轉移，它的下調可抑制乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲，增加細胞凋亡[2]。Deng等[3]在兩個ER-α和GALNT6均高度表達的乳腺癌細胞系中用小干擾RNA敲減GALNT6，大大減弱了ER-α及其下游基因的表達，由此證實了ER-α的O-糖基化依賴于GALNT6；此外，研究組設計了包括O-糖基化位點在內的細胞膜可滲透肽，并以GALNT6表達依賴的方式處理這些肽，顯著降低了乳腺癌細胞的生存能力，針對GALNT6酶活性以及GALNT6/ER-α相互作用可能是治療ER-α陽性乳腺癌患者有前途的治療方法。Kimura R等[4]研究發現，在乳腺癌細胞中GALNT6催化凝集素半乳糖苷結合可溶性3結合蛋白(LGALS3BP)的O-糖基化，以小干擾RNA敲減GALNT6會導致O-糖基化和LGALS3BP的分泌均受到抑制，從而抑制了乳腺癌細胞的生長；GALNT6-LGALS3BP軸對于乳腺癌細胞的增殖至關重要，可能是乳腺癌的治療靶標和生物標志物。

以上的研究表明，GALNT6與乳腺癌的發生與發展、轉移、治療、預后等方面密切相關，這些研究結果為乳腺癌的診斷和治療提供了重要依據。

2.2GALNT14與乳腺癌:GALNT14與乳腺癌潛在的生物標志物密切相關。在一項對乳腺癌組織樣本的研究中的發現，47/56(83.9%)乳腺癌組織樣本，7/48(14.6%)非惡性乳腺組織樣本中觀察到GALNT14表達，且組織學分級越高，GALNT14表達就越低；這一結果表明，GALNT14可能成為乳腺癌患者診斷和預后的評測指標。

GALNT14與乳腺癌的侵襲轉移密切相關。研究人員發現在乳腺癌中KRAS-PI3K-c-Jun信號通路調控GALNT14的上調表達；GALNT14增強了乳腺癌細胞(BCC)的自我更新特性，同時通過調控骨形態發生蛋白1A受體(BMPR1A)和成纖維生長因子受體1(FGFR1)，啟動和促進BCC在肺部的轉移和生長，該研究首次證實GALNT家族調控腫瘤細胞向特定器官轉移的機制。在乳腺癌細胞MCF-7增殖過程中，GALNT14也發揮了重要作用。GALNT14的過表達通過AP-1結合位點增加了MCF-7細胞中MMP-2的活性、提高MUC1的表達，從而促進癌細胞的增殖和上皮細胞-間充質轉化(EMT)過程。對于GALNT14促進乳腺癌細胞轉移的潛在分子機制，Zuo等[5]發現GALNT14介導含EGF的纖維蛋白樣細胞外基質蛋白2(EFEMP2)的糖基化，EFEMP2顯著提高了包括MCF-7和MBA-MD-231細胞在內的乳腺癌細胞的侵襲能力；然而2019年Kang等[6]通過免疫組織檢測和對公共數據庫分析后認為，EFEMP2表達在乳腺癌組織中較低，低表達與患者的預后不良密切相關，EFEMP2表達上調阻礙了乳腺癌細胞通過Wnt/β-catenin途徑調控的侵襲和轉移以及EMT過程；兩者間看似矛盾的結論可能取決于是否存在GALNT14介導的EFEMP2糖基化，同時表明在這方面尚需開展進一步的研究，以對GALNT14調控乳腺癌的侵襲與轉移尋找到更好的解決辦法。

近期多個研究顯示，GALNT14與乳腺癌的化療敏感性密切相關。過表達成骨細胞特異性轉錄因子(Osterix)在促進乳腺癌淋巴結轉移和骨轉移的同時[7]，通過上調GALNT14的表達，降低乳腺癌細胞對阿霉素和紫杉醇的化療敏感性[8]；GALNT14的過表達促進P-糖蛋白(P-gp)的糖基化，P-gp糖基化水平升高可能會導致細胞外排增加，使化療藥物的療效降低[9]。GALNT14通過多個方面參與乳腺癌細胞多藥耐藥性的調控，對此的進一步研究有助于乳腺癌的治療。

2.3GALNT家族其他成員與乳腺癌:2017年Song等[10]發現在乳腺癌細胞系MDA-MB231和MCF-7中，GALNT3對成纖維生長因子23(FGF23)的糖基化修飾能夠增強腫瘤細胞的侵襲能力，且使用GALNT3抑制劑1(T3Inh-1)后得到有效抑制。研究發現GALNT4調控人乳腺癌細胞EMT轉化過程以及轉移潛能：①在轉移潛能較低的乳腺癌細胞系MCF-7中GALNT4高表達，敲除后細胞侵襲遷移能力顯著增強；②在轉移潛能較高的乳腺癌細胞系MDA-MB-231中，過表達GALNT4組與對照組相比細胞侵襲遷移能力顯著減弱。2019年Wu H等[11]對GALNT16基因8個多態性位點與乳腺癌易感性的關系進行了分析研究，發現rs2105269和rs72625676與年齡小于51歲的乳腺癌患者存在較高相關性；根據臨床特征進一步分析，rs2105269與乳腺癌腫瘤大小和淋巴結轉移有關。最新研究表明在乳腺癌中，GALNT1催化的Tn結構，與乳腺癌預期生存率低密切相關；進一步研究發現LAMTOR5/c-Jun/c-Src信號軸通過調控GALNT1的表達致使靶蛋白MUC1和骨橋蛋白(OPN)等的Tn修飾升高來參與這一過程[12]。

3 中醫藥與GALNT家族

乳腺癌在祖國醫學中屬于“乳巖、乳石癰”等的范疇，《薛氏醫案》曾言：“乳巖乃七情所傷，肝經血氣枯槁之證”，朱丹溪認為“憂怒抑郁，朝夕積累，脾氣消阻，肝氣橫逆，氣血虧損，筋失榮養，郁滯與痰結成隱核”；近現代醫家認為痰、瘀、毒三者膠著促進了乳腺癌的發展。

現代科學認為腫瘤中存在著異常的O-GalNAc糖基化，而黏蛋白攜帶了大量的異常O-聚糖。現代中醫認為中醫之“痰”與黏蛋白在分布與致病方面相似：①黏蛋白參與了狹義之痰的形成；②中醫認為“怪病責之于痰”，痰邪病因的多因性、病程的纏綿性均與腫瘤的特性相似，痰瘀毒互結導致了腫瘤的轉移，這與黏蛋白加強腫瘤細胞與基底膜蛋白之間的黏附作用而影響腫瘤細胞的侵襲轉移有共通之處。

現代西醫治療在殺滅癌細胞的同時帶來了諸多副作用，而中醫藥在治療過程中既顧護正氣，又能有效控制病灶，在防治癌前病變、抑制癌細胞生長增殖、緩解術后不良反應等方面都有較多應用。現代藥理研究也表明，中藥成分復雜，可以多靶點、多環節地應用于乳腺癌的治療中。然而，對于中醫藥的具體作用機制還需進一步的研究，對GALNT家族及相關通路的研究或許可以拓展新的研究方向。冬凌草中的有效抗癌成分冬凌草甲素對多種腫瘤細胞系具有較強的生長抑制作用，包括乳腺癌細胞MCF-7、MDA-MB-231，其機制可能與冬凌草甲素作用于GALNT14誘導腫瘤細胞發生凋亡有關，且在一定范圍內，隨著冬凌草甲素應用劑量和作用時間的增長，抑制細胞增殖作用增強。茯苓主要化學成分為多糖類化合物，可以抑制腫瘤、抗炎、調節免疫。茯苓多糖不僅能與抗腫瘤藥物合用，降低毒副作用，同時能清除腫瘤細胞中的自由基，增加GALNT9的表達，降低放療的副作用。

4 總結與展望

近年來，隨著糖組學的興起，人們對于GALNT家族在腫瘤等復雜疾病進程中的生物學意義越來越重視。近期研究發現，GALNT家族與乳腺癌的發生、侵襲、轉移、凋亡等密切相關。GLANT6通過調控ER-α、LGALS3BP等的糖基化和β-catenin/MUC1-C等信號通路調控乳腺癌的發展；GALNT4通過調控KRAS-PI3K-c-JUN、BMPs、FGFS、MMP2、EFEMP2等的糖基化實現乳腺癌的增殖與遷移，同時還可影響化療的敏感性。我們認為，未來的研究可以圍繞以下幾個方面展開：①深入研究糖基化的位點、特異性的底物及其相關的生理作用，將揭示GALNT家族與乳腺癌之間更多的聯系，有望為找到疾病治療的新靶點打開思路；②由于GALNT家族有時催化相同的糖基化反應，因此對于如何精確控制GALNT家族的表達是未來需要研究的重點，類似T3Inh-1等抑制劑如何精準使用需要進一步的探索；③盡管種種跡象表明O-糖基化與腫瘤之間密切相關，但尚未有依托這一機制的藥物參與治療，可以根據其中機制發展特異性針對O-GalNAc糖基化的精準醫療，使其在個體化治療中發揮更大的作用；④以中醫驗方或單味藥物為研究主體，觀察乳腺癌中其調控GALNT家族的情況，以期找到更優化的治療方法。