MDM2在乳腺癌中的作用機制及靶向治療策略研究進展

黃婉瑩 王書寶 李兆陽 楊向紅

(1 中國醫科大學附屬盛京醫院病理科，遼寧 沈陽 110004; 2 中國醫科大學實驗動物部)

乳腺癌是全球女性最常見的惡性腫瘤之一，也是女性癌癥相關死亡的主要原因之一[1]。隨著醫療水平的提高，乳腺癌診斷的精確性顯著提升，同時隨著多種抗腫瘤藥物的開發和應用，乳腺癌患者的病死率明顯降低。然而，乳腺癌的發生發展是涉及多種致癌基因和抑癌基因的多步驟過程，其病理機制較為復雜，深入探究乳腺癌腫瘤相關基因及蛋白的作用機制，對于其診斷及治療至關重要。

鼠雙微體基因2(Mdm2/Hdm2)由CAHILLY等[2]從一個含有雙微體的自發轉化的小鼠BALB/3T3DM細胞中克隆得到，該基因在進化過程中高度保守，在許多的真核生物染色體中均有同源序列。MDM2蛋白可以同P53蛋白結合，形成MDM2-P53負反饋環來抑制因細胞應激反應而大量被激活的P53，維持應激反應的平衡，使細胞發揮正常的生物學功能。此外，它還參與了調節多種信號轉導通路，通過P53非依賴途徑影響生理過程。既往研究發現，MDM2蛋白在多種惡性腫瘤中表達異常，其過表達會促進腫瘤的進展。在乳腺癌中，MDM2蛋白作為致癌因素發揮重要作用，并與患者的不良預后相關。本文就MDM2蛋白在乳腺癌中的作用機制及近年來以MDM2蛋白作為潛在治療靶點的相關研究作以綜述。

1 Mdm2基因及蛋白結構

鼠Mdm2基因位于小鼠10號染色體C1～C3區，全長2 372個堿基，編碼區包括1 473個堿基，編碼含有491個氨基酸的蛋白質。OLINER等[3]于1992年在人染色體12q13-14上鑒定出人Mdm2/Hdm2基因(因Hdm2和Mdm2高度同源且功能相同，兩個術語可以互換使用)。Mdm2基因內部存在兩個啟動子p1和p2，p1位于編碼基因的上游，p2位于第一個內含子中，P53通過p2啟動子附近的2個P53結合位點調節Mdm2的轉錄[4]。

Mdm2基因有不同的mRNA選擇性剪接方式，可表達多種蛋白。目前在多種腫瘤細胞中檢測到至少72種Mdm2的mRNA可變剪切轉錄本，其中多種轉錄本具有編碼MDM2同源異構體的潛力，這些MDM2蛋白亞型增加了蛋白質組的多樣性[5]。MDM2-A、MDM2-B可通過介導P53依賴的生長抑制功能促進細胞增殖，MDM2-C可以通過E2F/RB等P53非依賴途徑促進腫瘤發生[6]；MDMX蛋白是MDM2的重要同源蛋白,兩者結構相似，且均為P53的重要抑制因子。相對于單體,MDM2/X蛋白可形成異二聚體,其在P53調控方面更加穩定和活躍[7]。MDM2蛋白包含4個功能區：N端p53相互作用域、中央酸性域、鋅指域以及C端環指結構域(RING域)。N端p53相互作用域約含100個氨基酸殘基，是MDM2與p53基因相互結合的部位，也可以直接結合到基因啟動子上，激活基因轉錄；中央酸性域能與核糖體15蛋白及srRNA結合，其磷酸化對于MDM2功能的調節很重要；鋅指域具有轉錄因子活性，能促進細胞由G1期進入S期；RING域具有E3泛素連接酶活性，可泛素化降解P53，介導蛋白質之間的相互作用，也能結合DNA或RNA，參與細胞周期調控，促進細胞增殖[8]。

2 MDM2在乳腺癌中的作用機制

2.1 P53依賴途徑

P53是一種可以阻斷促有絲分裂信號的腫瘤抑制蛋白，在DNA損傷、氧化應激等多種細胞應激情況發生時，P53水平升高，誘導細胞凋亡和細胞周期停滯。MDM2是P53的重要調節劑，兩者之間存在自動調節的負反饋環。MOMAND等[9]首先提出在細胞應激時，過表達的P53會激活Mdm2基因的轉錄，上調的MDM2蛋白將反過來以疏水作用結合在P53蛋白N端轉錄活性區域，通過與P53形成復合物來干擾P53介導的反式激活[10]。同時，MDM2通過RING域充當E3泛素連接酶，通過泛素化對P53進行蛋白酶體的降解，或通過產生替代的P53翻譯產物來抑制P53的功能[11]。在乳腺癌中，過表達的MDM2打破了MDM2-P53之間相互制衡的關系，P53介導的反式激活作用被封閉并增加了染色體的不穩定性，加速細胞周期進程，進而促進了腫瘤的形成與進展。

2.2 P53非依賴途徑

MDM2還能夠以多種P53非依賴途徑發揮作用，如與蛋白質相互作用參與PI3K/AKT及B-Raf信號轉導通路，或直接充當致癌基因，調控細胞的增殖和凋亡。

2.2.1與蛋白的相互作用及對信號轉導通路的影響 P21是位于P53下游的細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子，在乳腺癌中其可以阻滯細胞周期進展，發揮抑癌作用；MDM2可以獨立于P53直接與P21中20S蛋白酶體的C8亞基結合，促進P21降解，進一步促進乳腺癌的進展并降低其對化療敏感性[12]。雌激素受體α(ERα)是一種核受體及癌蛋白，在約70%的乳腺癌中表達，MDM2的表達與人乳腺癌組織及細胞系中的ERα表達呈正相關，ERα通過P53非依賴的途徑正向調控MDM2表達，而MDM2通過與ERα形成蛋白復合物的形式來促進ERα的泛素化和降解[13]。另外腫瘤抑制因子PTEN可抑制PI3K/AKT信號通路，而AKT可以促進Mdm2基因的轉錄和MDM2蛋白進入細胞核以及磷酸化，因此PTEN將會導致MDM2在細胞質內的聚集，而PTEN缺失則激活MDM2介導的抗凋亡過程，引起乳腺癌細胞的異常增殖[14]。研究發現，PTEN還可以通過脂質磷酸酶調控Mdm2啟動子區域來調節轉錄以及同源異構體的選定[15]。上皮-間充質轉化(EMT)是上皮來源的惡性腫瘤細胞在遷移和侵襲過程中的關鍵環節，有多條信號轉導通路參與其中，MDM2通過B-Raf信號通路上調EMT相關轉錄因子，或通過增強Snail表達來誘導EMT，促進乳腺癌的進展[16]。

2.2.2MDM2直接充當致癌因子 MDM2蛋白在其高表達時可直接充當致癌因子，或者通過不同的MDM2剪接變體及翻譯后修飾來影響疾病的進展。有研究表明，在5.9%的乳腺癌患者中，腫瘤細胞的Mdm2基因擴增約17倍，并且存在翻譯后修飾的MDM2剪接變體；在具有選擇性剪接MDM2轉錄本的人乳腺癌患者中，這些變異體往往更具生物學侵襲性，患者腋窩淋巴結受累程度更高，壞死更嚴重[6]。MDM2的剪接變體MDM2-B和MDM2-C經過化療后其半衰期均長于MDM2全長蛋白，且MDM2-C可以充當E3泛素連接酶作用于P53影響乳腺癌細胞的凋亡[11]。剪接變體P2-MDM2-10和MDM2-Δ5在應激細胞中均顯著上調，說明可變剪接可能影響Mdm2基因的致癌作用[17]。

2.3 Mdm2單核苷酸多態性(SNP)與乳腺癌致病性的相關研究

遺傳多態性在乳腺癌的病因中具有重要作用，SNP是遺傳多態性的表現形式之一。位于Mdm2基因啟動子p2中的SNP309及SNP285兩種SNP具有生物學功能。Mdm2 SNP309 T>G可以促進Mdm2轉錄并與乳腺癌進展相關，而SNP285 G>C與Mdm2轉錄減少以及乳腺癌風險降低相關，兩者對轉錄因子SP1的結合也具有相反的作用[18]。激素受體陽性的乳腺癌的發生發展則會受到Mdm2 SNP的影響，在雌激素受體(ER)陽性的患者中，與T/G+G/G-型相比，SNP309的T/T-基因型與患者更早的平均診斷年齡和遠處轉移率顯著相關[19]。同時，評估Mdm2 SNP對乳腺癌風險時，需考慮種族分布差異。亞洲和非洲人群SNP309 GT和GG基因型與乳腺癌風險增高相關，而在歐洲人群中SNP309狀態與乳腺癌風險間沒有顯著相關性[20]。

3 MDM2治療乳腺癌的策略及相關藥物研究進展

3.1 調控MDM2-P53的上游通路

3.1.1非編碼RNA調控MDM2-P53 非編碼RNA的失調與乳腺癌的發生和發展有關。lncRNA RHPN1-AS1在人乳腺癌組織和細胞系(MCF-7和MDA-MB-231)中高表達，敲減RHPN1-AS1能夠抑制細胞增殖并增強P53蛋白的表達。熒光素酶報告基因檢測證實RHPN1-AS1是miR-4261的分子海綿，是c-Myc的直接轉錄靶點，RHPN1-AS1通過MDM2調控P53的表達來發揮促腫瘤發生的作用[21]。LXR-623(WAY-252623)是一種肝臟X受體激動劑，可延緩動脈粥樣硬化斑塊的進展并顯著抑制膠質母細胞瘤細胞的增殖。在乳腺癌細胞中，lncRNA介導的LXR-623胞吐作用可通過PTEN/AKT/MDM2/P53通路誘導細胞凋亡，抑制腫瘤的增殖[22]。在轉移性乳腺癌中，miR-5003-3p通過作用于MDM2來調控Snail和E-cadherin的穩定性，進而影響EMT的過程及腫瘤細胞的遠處轉移[23]。

3.1.2調控PI3K/AKT/MDM2通路 以拓撲異構酶Ⅱα(topoⅡα)作為蒽環類藥物的治療靶點引發DNA損傷是治療乳腺癌的策略之一。XWL-1-48是一種設計合成的新型口服鬼臼毒素衍生物，誘導乳腺癌細胞中的γ-H2AX上調并激活ATM/P53/P21通路，導致活性氧自由基(ROS)生成繼而引發DNA損傷；同時，XWL-1-48可以顯著阻斷PI3K/AKT/MDM2通路并增強MDM2降解，發揮強大的抗腫瘤活性[24]?？ňS地洛(CAR)通過ROS介導的PI3K/AKT/MDM2通路發揮抗氧化及抑制腫瘤生長的作用，針對正常乳腺上皮細胞系的研究發現，CAR可以消除BaP誘導后ROS的產生和DNA的損傷[25]。2-甲氧基-5[(3,4,5-三甲磺基苯基)硒基]苯酚(SQ0814061)對乳腺癌細胞生長具有抑制作用，其可以誘導細胞周期停滯在G2/M期，通過下調PI3K/AKT/MDM2通路可以誘導細胞凋亡。同時，SQ0814061解離MDM2-P53復合物，并通過泛素-蛋白酶體途徑直接誘導MDM2降解，繼而發揮其抗乳腺癌的作用[26]。

3.1.3調控MDM2-P53的肽類化合物 研究表明，多種肽類化合物可以作用于MDM2-P53上游而影響乳腺癌的發生發展。Numb是一種與細胞不對稱分裂有關的蛋白質，是MDM2的已知調節因子之一，在多達50%的乳腺癌患者的癌組織中其表達缺失[27]。Numb作為抑癌因子，可以通過遷移進入細胞核，同P53及MDM2形成三元復合物，防止P53的泛素化和降解；其在三陰性乳腺癌中的下調可以增強細胞轉移能力，促進腫瘤的發生[28]。乙型肝炎X相互作用蛋白(HBXIP)作為一種癌蛋白，在乳腺癌中可以通過共激活P53增強Mdm2啟動子的活性，促進Mdm2的轉錄，還可以通過誘導miR-18b的DNA甲基化上調MDM2，并通過增加pAKT的水平促進MDM2的磷酸化并與pMDM2結合，增強MDM2和P53之間的相互作用，從而下調乳腺癌細胞中的P53水平，促進乳腺癌生長[29]。Inulanolide A(InuA)是一種同時抑制乳腺癌細胞中的活化T細胞核因子-1(NFAT1)和MDM2的雙重靶向小分子化合物，通過P53依賴性和非依賴性方式發揮其抗癌活性[30]。Lineariifolianoid A(LinA)同樣屬于NFAT1-MDM2通路新型抑制劑，在乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231細胞系中可以通過劑量依賴性和P53非依賴性方式抑制腫瘤細胞遷移和侵襲[31]。

3.1.4調控MDM2-P53的非肽小分子化合物 除了上述肽類化合物外，研究還發現一些小分子化合物能夠結合于MDM2表面的P53結合域，競爭性抑制MDM2-P53復合物形成，使P53游離并被激活，進而誘導細胞凋亡，發揮抑癌作用。Nutlin-3a是一種低分子量順式咪唑啉的類似物，在乳腺癌細胞中它可以與MDM2表面的P53結合域結合，激活P53通路，使聚ADP-核糖聚合酶(PARP1)蛋白酶體降解并抑制腫瘤細胞的增殖[32]?？癸L濕藥物金諾芬(Auranofin)也可以用于乳腺腫瘤的治療，且其與Nutlin-3a之間有明顯的協同作用[33]。Nutlin的新一代產品依達奴林(RG7388)是羅氏公司研發的、全球首個口服靶向MDM2蛋白抑制劑，它能夠作用于MDM2-P53，從而造成乳腺癌細胞周期停滯、增強細胞毒性，并誘導細胞凋亡[12]。思瑞德林(NVP-HDM201)是由諾華公司研制開發的一種對MDM2具有高度選擇性及親和性的MDM2-P53相互作用抑制劑，可與MDM2表面P53結合位點結合，通過破壞兩種蛋白之間相互作用而發揮抗腫瘤作用。目前關于其對乳腺癌的抑制作用及與其他藥物的聯合應用研究正處于Ⅰ期臨床試驗階段[34]。

3.2 抑制MDM2的E3泛素連接酶活性

MDM2除了可以同P53特異性結合并且抑制P53轉錄外，還可以通過RING域充當E3泛素連接酶，通過泛素化途徑對指定的P53進行蛋白酶體的降解，因此抑制MDM2的E3泛素連接酶活性也是乳腺癌治療的研究方向之一。在管腔型乳腺癌細胞MCF-7中，過表達的轉錄延伸因子ELL3通過抑制MDM2介導的泛素依賴性降解途徑穩定P53，并促進P53與NADH醌氧化還原酶1(NDH1)的結合，使恢復對化療劑順式二氨二氯鉑Ⅱ(CDDP)的敏感性[35]。此外，在HER-2過表達型乳腺癌細胞中，MDM2可以通過泛素化促進另一種E3泛素連接酶HUWE1的降解，這一機制使該型乳腺癌細胞產生對HER-2抑制劑拉帕替尼抗性[36]。以上研究表明，抑制MDM2的泛素化活性可以作為誘導乳腺癌細胞化學增敏的靶向治療的新策略。

3.3 通過P53非依賴途徑靶向下調MDM2表達

乳腺癌中，MDM2過表達時腫瘤細胞會加速生長，并降低對治療藥物的敏感性，因此直接靶向下調MDM2表達的藥物成為近年來的研究熱點。目前這些藥物主要分為以下幾類：①已有藥物或已知化合物的新作用，如二甲雙胍可以降低AKT、Bcl-2以及MDM2的表達水平并且增加P53、Bax的表達水平[37]；棉酚可以雙靶向MDM2和VEGF，通過破壞MDM2蛋白與VEGFmRNA的結合，同時誘導MDM2自身泛素化并減少VEGF翻譯，從而導致細胞凋亡和抗血管生成[38]。②合成新化合物及其衍生物，如在乳腺癌細胞系MDA-MB-435中，12-氯乙?；?PPD誘導G2/M細胞周期停滯，下調MDM2表達，上調P53表達，觸發細胞凋亡[39]。③微生物代謝物及提取物，如紫色桿菌素(Violacein)通過上調Bax、P53和下調MDM2誘導人乳腺癌細胞凋亡[40]，無羈萜(Friedelin)可有效抑制乳腺癌MCF-7細胞的生長并降低MDM2表達。

4 展望

乳腺癌中，高表達的MDM2可以通過P53依賴途徑抑制P53活性從而加速細胞周期進程并發揮惡性作用，也可以通過P53非依賴途徑作為獨立的癌基因促進腫瘤的發生發展。既往研究證實了乳腺癌中MDM2作為致癌因子有著潛在的臨床價值，通過針對MDM2-P53調節環的靶向治療或直接靶向阻斷MDM2的調控作用，開發有應用價值的藥物并探索聯合用藥的可能性，有望成為乳腺癌治療的新手段。目前對MDM2在乳腺癌中作用的研究大多處于Ⅰ期臨床試驗階段，如何將這些早期的研究成果轉化為臨床應用，進而定制個性化的治療策略，是未來亟待解決的問題。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。

ConflictsofInterest：All authors disclose no relevant conflicts of interest.

作者貢獻：所有作者共同參與了文獻的收集、整理以及文章的寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發表該論文。

Contributions：All the authors have participated in the collection and arrangement of related literature, and the writing and editing of the manuscript.All the authors have read the last version of the paper and consented submission.