半乳糖凝集素-3結合蛋白在惡性腫瘤發生發展中的作用及臨床應用價值

孟詩敏，陳忠偉，丁慶林，孫鴿，魏艷紅,2，胡康洪,2#

1湖北工業大學生物工程與食品學院工業微生物湖北省重點實驗室/中德生物醫學中心，武漢430068

2國家外國專家局/教育部細胞調控與分子藥物“111”引智基地，武漢430068

隨著生活方式的改變和環境因素的持續惡化，惡性腫瘤已逐漸成為最常見的慢性疾病，其高發病率和高致死率嚴重威脅人類健康。根據2018年世界衛生組織（World Health Organization，WHO）統計，在172個國家中，惡性腫瘤已成為人類70歲前的第一或第二大死亡原因；在另外22個國家中，惡性腫瘤也屬于第三或第四大致死原因[1]。惡性腫瘤的發生通常伴隨著一些分子的表達失調。因此，如何從分子水平理解惡性腫瘤的發生、發展機制，發現新的生物標志物或治療靶點是當今惡性腫瘤研究領域的熱點之一。隨著分子診斷學和基因組學的發展，近年來，不斷有新的生物標志物或治療靶點被發現。半乳糖凝集素-3結合蛋白（lectin,galactoside-binding,soluble,3 binding protein，LGALS3BP）是一種在人體內普遍存在且功能多樣的分泌型糖蛋白，最早被Iacobelli等[2]從乳腺癌細胞株CG-5的培養液中發現，被鑒定為一種與腫瘤相關的抗原。LGALS3BP具有富含半胱氨酸的清道夫受體（scavenger receptor cysteine-rich，SRCR）結構域，是β-半乳糖苷結合蛋白家族的半凝集素成員，參與細胞與細胞間或細胞與基質間相互作用的調節。

LGALS3BP可由不同類型的細胞合成與分泌，包括造血細胞和腺體或黏膜上皮細胞，并且存在于人的血清和其他生物液體（唾液、眼淚、母乳和精液）中[3-4]。健康人血清中的LGALS3BP水平一般低于11 μg/ml，當感染病毒如肝炎病毒、人類免疫缺陷病毒及發生自身免疫性疾病或惡性腫瘤時，血清中LGALS3BP的水平會異常升高[5-9]。有研究發現，LGALS3BP在惡性腫瘤患者血清和惡性腫瘤組織中的表達水平較高，且術后LGALS3BP高表達常提示預后不良[9-14]。這預示著LGALS3BP可能與惡性腫瘤患者的生存期和腫瘤轉移有關，有望成為一種用于腫瘤檢測及預后預測的生物標志物或治療靶點。近年來，LGALS3BP在惡性腫瘤發生、發展進程中的作用機制被陸續揭示，其通過介導細胞黏附、促進細胞增殖和遷移、刺激血管生成、刺激機體對腫瘤的免疫防御及其他機制而發揮作用，現分述如下。

1 LGALS 3BP在惡性腫瘤發生、發展中的作用機制

1.1 介導細胞黏附

細胞與細胞之間以及細胞與其周圍的細胞外基質之間的黏附作用能調節細胞的形態、遷移、生長和分化[15]。LGALS3BP能與細胞內外及細胞膜上的一些蛋白相結合，如凝結素、細胞黏附分子、構成基膜的成分蛋白等，進而介導細胞黏附。LGALS3BP與半乳糖凝集素結合，從而介導細胞間黏附。Inohara等[16]發現LGALS3BP能通過與鄰近細胞表面的半乳糖凝集素-1和半乳糖凝集素-3殘基相結合，誘導細胞間的同源黏附，促進癌栓形成。LGALS3BP還可與細胞表面的整合素相結合介導細胞黏附，且不同類型細胞結合整合素的數量不同。在人表皮癌細胞A431中，細胞黏附可能由β1整合素介導[17]；在黑色素瘤細胞系C8161中，細胞黏附可由整合素a5、av和a6介導[18]。在乳腺癌中，LGALS3BP可與E-選擇素相結合，介導細胞黏附[19]。LGALS3BP亦可與某些構成基膜的成分蛋白相結合，如層粘連蛋白、膠原蛋白、巢蛋白、纖連蛋白等，進而介導腫瘤細胞間及細胞與基質間的相互作用[17,20]。有研究發現，在肺癌細胞中，上調LGALS3BP的表達能增加其對纖連蛋白的黏附，從而增強肺癌細胞對細胞外基質的黏附力[21-22]。但是，Ulmer等[20]發現，在結腸癌中，LGALS3BP于低濃度時能增強半乳糖凝集素-3介導的細胞黏附，而于高濃度時抑制細胞黏附。

1.2 促進細胞增殖、遷移

LGALS3BP能通過多種方式促進腫瘤細胞的增殖和遷移。LGALS3BP與整合素的相互作用有利于腫瘤細胞存活、增殖信號傳遞及抑制腫瘤細胞凋亡[18]。Park等[23]發現，在融合度較低的惡性腫瘤細胞中，LGALS3BP能通過促進E-鈣黏蛋白（E-cadherin）降解，進而促進腫瘤細胞遷移。在口腔鱗狀細胞癌中，LGALS3BP可以通過磷酸肌醇3-激酶（phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）途徑促進腫瘤細胞的增殖和遷移[14]。此外，LGALS3BP可抑制單核細胞衍生的纖維細胞分化，從而促進乳腺癌和黑色素瘤細胞的遷移[24]。但是，在結腸癌細胞中，LGALS3BP抑制結腸癌細胞的增殖和遷移，這與結腸癌細胞中的LGALS3BP促進β-連環蛋白（β-catenin）的降解有關[25-26]。β-catenin 是Wnt信號通路的主要轉導分子，在惡性腫瘤中異常表達。LGALS3BP通過影響β-catenin 進而抑制 Wnt/βcatenin信號通路[27]，導致腫瘤細胞的增殖和遷移受到抑制。

1.3 刺激腫瘤血管生成

腫瘤血管生成是促血管生成因子和抗血管生成因子之間的不平衡導致的實體腫瘤發展的一個組成部分[28]。LGALS3BP具有誘導腫瘤血管內皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達和刺激血管內皮細胞微管生成的作用。Piccolo等[29]發現，在人乳腺癌細胞MDA-MB-231中，敲低LGALS3BP會導致VEGF的表達水平降低，同時也導致腫瘤細胞跨內皮遷移能力減弱，且LGALS3BP能夠通過直接刺激人臍靜脈內皮細胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）從而促進管狀結構的形成；免疫組織化學分析結果顯示，乳腺癌組織中LGALS3BP的表達與VEGF的表達及血管密度均呈正相關。Traini等[30]采用抗LGALS3BP小鼠單克隆抗體SP-2處理乳腺癌細胞和黑色素瘤細胞，發現該抗體可抑制LGALS3BP誘導的內皮細胞微管生成和LGALS3BP介導的AKT磷酸化和細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）磷酸化；當在體內使用時，該抗體抑制LGALS3BP刺激的血管生成和腫瘤移植瘤的生長。以上研究表明，LGALS3BP具有促進血管生成的作用，抗LGALS3BP抗體SP-2對腫瘤生長和血管生成有抑制作用，有望成為LGALS3BP靶向治療的候選藥物。

1.4 刺激機體對腫瘤的免疫防御

LGALS3BP能夠激活T細胞，增加T細胞的功能。Ullrich等[4]發現，采用LGALS3BP處理人外周血 單 核 細 胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）后，腫瘤細胞的殺傷活性明顯增加。分泌的LGALS3BP可以促進細胞因子的表達，從而激活輔助性和效應T細胞的浸潤，增加T細胞的功能[31]。Zeimet等[32]檢測到LGALS3BP和卵巢癌患者血清中可溶性白細胞介素-2受體（soluble interleukin-2 receptor，sIL-2R）的濃度呈正相關，sIL-2R為T細胞激活的標志物，證明LGALS3BP可激活T細胞。另外，LGALS3BP能影響白細胞介素（interleukin，IL）的表達。Kalayci等[33]檢測了采用LGALS3BP處理的外周血單個核細胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）上清液中 IL 的表達情況，發現當LGALS3BP濃度增加時，IL-4、IL-5和IL-13的濃度明顯降低，IL-6的濃度升高。同樣，Silverman等[34]亦發現LGALS3BP能介導IL-6表達的上調，并證明骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell，BMMSC）中IL-6的轉錄上調由Ras/MEK/ERK信號通路調控。然而，Fukaya等[35]研究發現LGALS3BP介導IL-6表達的上調與ERK1/2途徑的激活有關。此外，LGALS3BP還能激活單核巨噬細胞并促進主要組織相容性復合體I（major histocompatibility complex I，MHCI）表達[36-38]。

1.5 其他機制

惡性腫瘤細胞內的中心體形態和數量經常失調，LGALS3BP可能與中心體失調有關。Fogeron等[39]發現，過表達LGALS3BP的腫瘤細胞系SKBR-3表現出中心體肥大，而在LGALS3BP低表達的精原細胞瘤組織中存在多種中心粒樣結構；其認為LGALS3BP能抑制中心粒子結構的組裝，但當其耗盡時，會引起中心粒復合物的積累。L?ubli等[40]發現LGALS3BP能夠與唾液酸結合性免疫球蛋白樣凝集素（sialic acid-recognizing immunoglobulin superfamily lectin，siglec）相結合，抑制中性粒細胞介導的腫瘤細胞殺傷作用，從而支持腫瘤細胞的免疫逃避。此外，LGALS3BP具有抑制炎癥反應的作用。Hong等[41]發現，細胞中的LGALS3BP能抑制核因子κB（nuclear factor of kappa B，NF-κB）的信號轉導。轉化生長因子β活化激酶1（transforming growth factor-β activated kinase 1，TAK1）是NF-κB在細胞應激反應中激活的關鍵介質，LGALS3BP能與TAK1相互作用，促進其降解，進而抑制NF-κB信號轉導，達到抑制炎癥反應的目的。

2 LGALS 3BP的臨床應用價值

LGALS3BP被發現以來，一直被認為與疾病診斷、預后和治療反應有關。又因其存在于血液中，便于檢測，LGALS3BP具有發展成為惡性腫瘤診斷和預后預測生物標志物的潛力。LGALS3BP在肝細胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）的診斷中具有巨大的潛能。有研究發現，肝硬化和肝癌患者血清中的LGALS3BP濃度明顯高于健康者，且以血清中LGALS3BP濃度為14 mg/ml界定cut-off值時，LGALS3BP的靈敏度高于AFP[42-43]。有學者通過酶聯免疫吸附（enzyme-linked immunoreaction，ELISA）法檢測了來自80例感染慢性乙型肝炎病毒（Hepatitis B virus，HBV）的早期HCC患者和80例健康者血清樣品中的LGALS3BP水平，結果發現，與健康者相比，來自HBV相關HCC患者的血清樣品中LGALS3BP的表達水平更高。LGALS3BP預測HCC的靈敏度、特異度和準確度分別為80.00%、93.75%和86.88%；且在臨床實踐中，與單獨的AFP相比，血清LGALS3BP和AFP聯合使用能提高對HCC的診斷效能[44-45]。由此看出，血清LGALS3BP水平可能成為鑒定HCC的生物標志物，但其在HCC中發揮作用的分子機制目前尚未明確。

除了肝癌外，LGALS3BP亦與其他惡性腫瘤患者的不利臨床結果有關，并在惡性腫瘤患者的組織和血液中呈高表達（表1）[9-14,29,43-49]。然而，LGALS3BP在結腸癌中的情況與其他惡性腫瘤有所不同。Piccolo等[26]選取了196例結直腸癌患者進行研究，發現與LGALS3BP低表達的患者相比，LGALS3BP高表達患者的復發風險較低，總生存時間較長，這可能與LGALS3BP的抗腫瘤作用有關。這些研究表明，在不同的惡性腫瘤類型中，LGALS3BP的診斷和預后價值可能不同，具體問題尚需深入研究。

由于LGALS3BP具有免疫原性，因此，其有成為免疫治療靶點的可能[50-51]。Hee等[50]研究了LGALS3BP特異性細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）對結腸癌細胞的潛在免疫殺傷作用，發現受LGALS3BP肽脈沖的樹突狀細胞刺激的CTL能自然識別結腸癌細胞呈現的LGALS3BP肽，并殺死陽性腫瘤細胞。因此，LGALS3BP特異性CTL可能是用于結腸癌免疫治療的效應細胞。此外，Ozaki等[51]亦發現了LGALS3BP能誘導CTL產生γ-干擾素。雖然自LGALS3BP被發現以來，其在免疫調節中的作用一直被研究，但確切機制仍不清楚。因此，LGALS3BP是否能夠成為免疫治療靶點，未來尚需更深入地探索。

3 小結與展望

綜上所述，LGALS3BP主要通過介導細胞黏附、影響細胞增殖和遷移、刺激血管生成、刺激機體對腫瘤的免疫防御等機制影響惡性腫瘤的發生、發展。從現有研究結果看，LGALS3BP在惡性腫瘤的發生、發展中發揮雙重作用，既能促進惡性腫瘤的發展，又能刺激機體的免疫反應從而發揮抑制腫瘤的作用。本研究認為LGALS3BP具體作用的發揮與同其相互結合的調節蛋白有關。當與不同的調節蛋白結合時，LGALS3BP發揮的功能完全不同，甚至相反。LGALS3BP應用于肝癌診斷方面的潛力較突出，一方面，越來越多的實驗證實了LGALS3BP在健康者和肝癌患者血清和組織中確實呈現明顯的差異表達；另一方面，LGALS3BP的糖基化異構體與肝纖維化有關，其在肝臟病變過程中發揮一定作用，但其在HCC中發揮作用的分子機制尚不明確。

LGALS3BP是一種能在血液中被檢測出的糖蛋白，滿足生物標志物具有非侵犯性和易于快速檢測特點的要求，但是其特異度、靈敏度和可靠性仍有待進一步研究。目前為止，大多數關于LGALS3BP的研究均為回顧性研究，隨訪時間相對較短，缺乏系統的科學設計和可重復驗證，而LGALS3BP是否能夠作為生物標志物應用于臨床，還需要更多的前瞻性研究和大量的臨床標本驗證。近年來，越來越多的研究關注LGALS3BP在腫瘤細胞中的作用及細胞間的信號傳遞，但LGALS3BP在腫瘤中的作用及其機制還需在不同的生理和病理條件下進行探索和驗證。未來隨著大量系統化和多元化的研究，從分子水平上詳細闡明LGALS3BP在惡性腫瘤發生、發展過程中的作用機制，其有可能作為廣譜抗腫瘤藥物的一個重要干預靶點。

表1 LGALS 3BP在惡性腫瘤中的表達及預后情況