CD147相關復合物在腫瘤功能中的研究進展

劉 靜，徐冰紅，王 麗，焦文豪，張 維，董敏敏，嚴漢池

（天津大學生命科學學院，天津 300072）

CD147也稱為Basigin或細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑（EMMPRIN），編碼基因位于19號染色體19p13.3上，屬于免疫球蛋白超家族（IgSF）的Ⅰ型整合跨膜糖蛋白。CD147由信號肽、細胞外結構域、跨膜結構域和胞內結構域組成。在胞外域中有2個免疫球蛋白結構域（Ig1，Ig2），其中包含3個天冬氨酸糖基化位點（N44、N152、N186），在不同組織內CD147的糖基化程度有所不同。CD147的跨膜域高度保守并且存在谷氨酸殘基，可以幫助CD147錨定在膜上并且參與質膜內的蛋白質相互作用［1］。另外，在許多細胞類型中還存在可溶性CD147，其可能通過2種方式產生：①通過囊泡脫落產生全長可溶性CD147［2］；②通過蛋白水解切割產生缺少跨膜或胞內結構域的CD147。研究表明，金屬蛋白酶-10（ADAM-10）［3］和金屬蛋白酶-12（ADAM-12）［4］可以介導CD147的蛋白水解切割過程。CD147在多種組織和細胞中均有表達，在精子生成、胚胎發育、神經網絡形成、傷口愈合、營養物質轉移、炎癥、微生物病理學等過程中起重要作用［1］。CD147在惡性腫瘤中高度表達，能夠與多種蛋白發生分子間相互作用來介導腫瘤侵襲轉移、血管生成、能量代謝和化學抗性。本研究主要對CD147復合物在腫瘤發展中的作用以及CD147在腫瘤治療方面的潛在用途進行綜述，為靶向CD147復合物來治療腫瘤的藥物設計提供參考。

1 CD147在腫瘤中的功能

1.1 CD147調節腫瘤細胞的侵襲和轉移

CD147在促進腫瘤的侵襲和轉移中起關鍵作用，主要因為CD147能夠觸發其周圍的成纖維細胞和腫瘤細胞本身產生和釋放基質金屬蛋白酶（MMPs）。MMPs能夠促進細胞外基質和基底膜的降解和重塑，從而導致腫瘤的侵襲和轉移。目前，已經證明CD147與可溶型MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-11和膜結合型MT1-MMP、MT2-MMP的表達和活性相關，并且CD147的細胞外N端區域對MMPs的激活至關重要［5］。CD147可以與MMPs結合，使其富集在腫瘤細胞膜上，增強其對腫瘤細胞周圍基質的降解。另外，細胞外的Cu2+可以與CD147的胞外近膜區域結合來介導CD147的自締合，進而激活PI3K/Akt途徑的信號傳導來刺激MMP-2和MMP-14的表達，促進肝癌細胞的侵襲和轉移［6］。CD147與CD73的相互作用會刺激鄰近的成纖維細胞產生MMP-2，對上皮樣肉瘤細胞的侵襲和轉移起到促進作用［7］。CD147與膜聯蛋白II（AnxA2）的相互作用會影響攜帶CD147的膜微泡的脫落，從而調節成纖維細胞產生MMP-2的能力，影響肝癌細胞的遷移和侵襲［8］。腫瘤壞死因子受體相關蛋白6（TRAF6）能夠與CD147的跨膜結構域相互作用，并且使CD147胞內域K233、K249和K258位點發生泛素化，從而誘導MMP-9的表達，導致黑色素瘤細胞的侵襲和轉移［9］。

CD147的糖基化和磷酸化對腫瘤的侵襲和轉移也有重要影響。有研究表明，CD147上N152的N-糖基化修飾強烈促進了肝癌細胞的侵襲和遷移［10］。在肝癌細胞中，還能通過PI3K/Akt通路調節N-乙酰氨基葡萄糖氨基轉移酶V（GnT-V）的表達來上調CD147的N-糖基化，這會增強CD147與整聯蛋白β1的相互作用和MMPs的表達，促進肝癌轉移［11］。還有研究表明，低磷酸化的CD147（磷酸化位點S246和S252）促進了肝癌細胞的遷移和侵襲［12］。在黑素瘤中，原癌基因酪氨酸蛋白激酶（Fyn）能夠通過CD147的磷酸化來介導腫瘤細胞的生長和轉移，CD147磷酸化位點的突變（Y140F/Y183F）會減弱CD147和GnT-V之間的相互作用，導致CD147糖基化和膜募集的減少，并阻斷MMP-9的表達，從而影響腫瘤細胞遷移［13］。

1.2 CD147調節腫瘤細胞的增殖和黏附

CD147還可以調節腫瘤細胞的增殖，但對這方面功能的了解比較少。在MCF-7乳腺癌細胞中，可溶性的CD147與細胞表面的CD147結合被內在化（結合界面是CD147的Ig1域），通過Wnt/β-catenin信號轉導途徑刺激MMP-14的產生，促進腫瘤細胞的增殖［14］。在前列腺癌細胞中，CD147通過與Smad4相互作用（CD147的胞內域與Smad4的MH2域）來阻止Smad4從細胞質到細胞核的轉運，抑制p21WAF1的表達，促進腫瘤細胞的增殖。在這個過程中，CD147上S252的磷酸化起重要作用，CD147 S252A的突變將會抑制細胞的增殖［15］。在非小細胞肺癌中，CD147-CD98重鏈（CD98hc）復合物通過PI3K/Akt途徑促進腫瘤細胞的增殖并會導致患者的不良預后［16］。在膀胱癌中，高表達的CD147可能通過增加消皮素D（GSDMD）的表達來促進腫瘤細胞的增殖［17］。在多發性骨髓瘤細胞中，細胞外的親環蛋白A（CypA）與CD147形成的復合物可以促進腫瘤細胞的增殖和歸巢［18］。

CD147與整聯蛋白的相互作用能夠調節細胞外基質蛋白、膠原蛋白、層黏連蛋白或纖連蛋白的黏附，從而介導腫瘤細胞黏附。CD147-整聯蛋白α3β 1/α6β1復合物能夠通過黏著斑激酶（FAK）-PI3KCa2+、FAK-paxillin和FAK/cortactin信號轉導途徑來介導腫瘤細胞的黏附、增殖、侵襲和凋亡［19］。在肝癌中，CD147-整聯蛋白β1復合物還可以激活FAKSTAT3信號傳導途徑，增強DOCK8的表達并調節Rac1的活性，從而促進腫瘤細胞的運動［20］。在黑色素瘤中，CD147能通過干擾整聯蛋白β1的激活及其與kindlin-3的相互作用來調節腫瘤細胞黏附［21］。另外，CD147的Ig2域與AnxA2的N端結構域的相互作用抑制了AnxA2中Y23的磷酸化，通過DOCK3-β-catenin-WAVE2信號途徑參與細胞骨架的重排，促進腫瘤轉移［22］。

1.3 CD147促進腫瘤血管的生成

血管生成是腫瘤微環境的關鍵組成部分，對腫瘤的侵襲和轉移至關重要。CD147促進生成的MMPs在血管生成過程中具有重要作用，尤其是MMP-2和MMP-9。MMPs先降解腫瘤細胞周圍的基質和基底膜，暴露細胞基質中與生物學有關的隱秘位點，通過刺激血管生成因子（VEGF）的產生來誘導血管的生成［23］。CD147也可以調節腫瘤細胞和基質細胞中VEGF的產生來參與血管的生成。有研究表明，CD147能夠通過PI3K-Akt途徑誘導VEGF及其主要受體VEGR-2的表達來增強腫瘤新生血管生成［24］。CD147是VEGR-2的共受體，CD147-VEG?FR-2復合物的形成是VEGF誘導VEGFR-2激活和下游信號傳導的基礎，CD147-VEGFR-2復合物相互作用的區域是CD147近膜區，包含Q195/T199的位置與VEGR-2的D6和D7域。這表明抗血管生成藥物與CD147/VEGFR-2相互作用抑制劑的聯合使用可能會更好地抑制惡性腫瘤的血管生成［25］。

1.4 CD147參與腫瘤細胞的代謝過程

在腫瘤微環境中，腫瘤細胞會通過糖酵解過程產生足夠的ATP來實現其快速增殖，同時生成大量的乳酸。細胞內乳酸過量會誘導細胞酸中毒，從而引發細胞凋亡，因此乳酸會被轉運到細胞外。細胞外酸度增加會通過提高蛋白酶活性和改變細胞黏附來觸發腫瘤細胞的侵襲。另外，細胞外的乳酸會被有氧腫瘤細胞吸收，作為主要能量物質進入三羧酸循環，為增殖的腫瘤細胞提供能量和生物合成的前體。有氧腫瘤細胞保留的多余葡萄糖被轉運至低氧腫瘤細胞中進行糖酵解。在上述能量代謝的過程中，CD147起重要作用。有研究表明，轉運乳酸的單羧酸轉運蛋白1和4（MCT1和MCT4）需要與其伴侶蛋白CD147相互作用形成復合物，才能進行質膜定位并具有轉運活性。CD147的跨膜區和胞內區會分別與MCT1/4的TM 3-6和C末端結構域相互作用［26］。CD147-MCT復合物還可以與其他蛋白結合形成超復合物。膜錨定的碳酸酐酶Ⅳ和Ⅸ（CAIV和CAIX）都能與CD147的胞外區Ig1域結合介導MCTs的轉運活性，從而影響腫瘤細胞的能量代謝［27，28］。還有研究表明，CD147最強的促腫瘤作用是通過控制發酵糖酵解介導的，而不是通過誘導MMPs介導的［29］。在黑色素瘤細胞中，CD147可以通過PI3K/Akt途徑調節葡萄糖轉運蛋白（GLUT1）的表達，并通過其胞外區Ig2域與GLUT1相互作用來介導葡萄糖的轉運和腫瘤細胞的生長［30］。此外，CD147還是腫瘤脂質代謝的關鍵調節劑。CD147通過Akt/mTOR/SREBP1c和P38/PPARα途徑介導肝癌細胞中脂肪酸代謝的重編程，從而影響肝癌細胞的增殖和轉移［31］。

2 CD147的臨床應用

2.1 CD147作為預后生物標志物

CD147是目前在腫瘤研究中受到廣泛關注的預后標志物，可用于多種癌癥的早期診斷和預后評估。近幾年的研究表明，CD147是肝癌、肺癌、前列腺癌、膀胱癌、黑色素瘤、食道癌、口腔鱗狀細胞癌、乳腺癌等多種癌癥的預后標志［5］。在許多類型的惡性腫瘤中，CD147的表達量與患者的臨床預后呈正相關。例如，Li等［32］分析發現，高CD147表達降低了食道癌的總體生存率。在食道癌組織中檢測到的CD147表達高于在非癌組織、正常組織、癌旁組織和增生組織中的表達。CD147的表達與TNM分期、腫瘤深度和淋巴結狀態有關。因此，食道癌中CD147的表達與臨床病理特征和生存結果密切相關。

2.2 CD147作為腫瘤的潛在治療靶標

CD147是一些腫瘤的潛在治療靶標，但在靶向CD147的治療中要注意其在耐藥性上的作用。CD147可以刺激透明質酸的產生，透明質酸與CD44等細胞表面受體相互作用會介導腫瘤細胞的多重耐藥性［33］。在MCF-7乳腺癌細胞系中，CD147可以介導尿酸轉運蛋白（ABCG2）的表達和二聚化，影響其細胞定位并調節其藥物轉運功能，從而導致腫瘤細胞的化學抗性［34］。CD147還可以通過影響V型ATP酶（V-ATPase）的表達和活性來介導乳腺癌的化學耐藥性［35］。因此，靶向CD147的療法可能是繞過這種耐藥性的潛在方法。

目前，開發了許多特異性針對CD147的單克隆抗體藥物，有望利用它們來治療某些惡性腫瘤。靶向CD147的嵌合抗體cHAb18可以抑制MMP-2和MMP-9的表達，并通過FAK-PI3K-Akt-Girdin信號通路抑制肝癌細胞的運動［36］。靶向CD147的抗體HAb18IgG能通過阻斷CD44s-pSTAT3信號傳導來抑制胰腺腫瘤的發生和降低放化療后復發的可能性［37］。AP-9是一種特異性CD147結合肽，僅包含12個氨基酸（Tyr-Lys-Leu-Pro-Gly-His-His-His-His-Tyr-Arg-Pro）。AP-9可以通過結合CD147來抑制MMP-2和MMP-9的表達和活性，近而降低腫瘤細胞的侵襲能力［38］。另外，有學者利用計算機篩查技術篩選出一些靶向CD147的小分子抑制劑，其中AC73可能與CD147的Ig1域中的E64和E73結合，特異性地破壞CD147的二聚化，阻斷MAPK/STAT3信號傳導途徑，減少MMP-2的產生，抑制肝癌細胞的遷移和侵襲［39］。還有研究表明，在急性髓細胞性白血病（AML）中，AC-73通過控制ERK/STAT3途徑來抑制AML細胞增殖，誘導自噬，還能提高AML細胞的化學治療敏感性［40］。

3 小結

綜上所述，CD147在惡性腫瘤細胞中高度表達，能夠與多種蛋白結合并通過多種途徑影響腫瘤的發展。CD147還可以作為生物標志物與腫瘤的早期診斷和預后聯系起來，幫助判斷出腫瘤的惡性程度和治療效果，這對下一步治療方法的選擇至關重要。此外，CD147已作為多種腫瘤治療的潛在靶標，并且在利用CD147定向單克隆抗體對腫瘤進行治療方面已經取得了進展。但因為CD147可以參與多種生理病理過程，所以在不同的腫瘤細胞中需對CD147作為治療靶標的適用性進行評估。對靶向CD147的抗體和小分子，需要詳細了解它們與CD147的作用方式和影響腫瘤細胞的途徑，并且需要進行相應的毒性研究，來確保它們具有更高的安全性。隨著對CD147及其復合物在結構和作用機理等方面研究的不斷深入，會為腫瘤的治療提供新的思路和策略，例如使用靶向CD147復合物的雙特異性抗體或靶向CD147復合物相互作用界面的抗體等。