轉化生長因子β誘導蛋白與胰腺癌的研究進展

張浩　劉林勛　趙占學　潘洪帥　武金都　候曉凡　霍崢

【摘要】 胰腺癌（pancreatic cancer）是一種高度惡性的腫瘤，因起病隱匿，早期常無明顯的癥狀及體征，常難被臨床醫生發現，且在大多數患者確診時，往往早已發現遠處臟器的轉移，因而錯失了最好手術時間，且常規化療、放療效果不佳，導致其預后極差。胰腺癌腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）包含癌癥細胞、免疫細胞、基質細胞、細胞外基質以及其中的多種可溶性分子。并且在胰腺癌的細胞外基質中存在一些結合點，可以與微環境中的細胞因子進行相互結合，通過調節微小血管生成，抑制化療藥物和促進腫瘤轉移等方式，使得腫瘤微環境朝著有利于癌癥細胞生長的方向發展。隨著腫瘤相關微環境研究的不斷進展，轉化生長因子β誘導蛋白（βig-H3）作為一種細胞外基質蛋白，其在腫瘤組織中發揮的作用受到了研究者們的廣泛關注。本文擬對近年來在βig-H3的結構功能、其在胰腺癌中的表達作用以及參與胰腺癌免疫抑制機制等方面的相關研究進展進行綜述。

【關鍵詞】 胰腺癌 腫瘤微環境 轉化生長因子β誘導蛋白 免疫抑制

Research Progress of Transforming Growth Factor β Inducible Protein and Pancreatic Cancer/ZHANG Hao， LIU Linxun， ZHAO Zhanxue， PAN Hongshuai， WU Jindu， HOU Xiaofan， HUO Zheng. //Medical Innovation of China， 2022， 19（18）： -172

[Abstract] Pancreatic cancer （pancreatic cancer） is a highly malignant tumor， which is often difficult to be detected by clinicians because of its concealed onset and no obvious symptoms and signs in the early stage， and the metastasis of distant organs is often found in most patients when they are diagnosed， so the best operation time is missed， and the effect of routine chemotherapy and radiotherapy is poor， resulting in a very poor prognosis. Pancreatic cancer tumor microenvironment （tumor microenvironment， TME） consists of cancer cells， immune cells， stromal cells， extracellular matrix and a variety of soluble molecules. And there are some binding sites in the extracellular matrix of pancreatic cancer， which can combine with cytokines in the microenvironment by regulating microangiogenesis， inhibiting chemotherapeutic drugs and promoting tumor metastasis， make the tumor microenvironment develop in a direction conducive to the growth of cancer cells. With the continuous progress of tumor-related microenvironment research， transforming growth factor β inducible protein （βig-H3）， as a kind of extracellular matrix protein， its role in tumor tissue has been widely concerned by researchers. This article reviews the recent research progress on the structure and function of βig-H3， its expression in pancreatic cancer and its involvement in the mechanism of immunosuppression in pancreatic cancer.

[Key words] Pancreatic cancer Tumor microenvironment Transforming growth factor β inducible protein Immunosuppression

First-author’s address： Qinghai University， Xining 810016， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.18.041

胰腺癌（pancreatic cancer）是世界上預后最差的癌癥之一，根據2018年最新的全球癌癥統計，胰腺癌占全球新發癌癥的2.5%，死亡率占所有癌癥死亡的4.5%[1]。其致死率與發病率幾乎一致，5年總生存率僅約9%[2]。胰腺癌的高轉移率、化療敏感低、高死亡率一直是困擾醫學界的難題。胰腺癌的腫瘤異質性、間質纖維化以及免疫抑制性微環境是其致死率高的主要原因。胰腺癌微環境中的胰腺星狀細胞、癌相關成纖維細胞會通過多種途徑分泌大量的膠原等成分，構成纖維化屏障，同時癌細胞的生理活動也會促進間質纖維化的發展。近年來，隨著國內外學者對胰腺癌微環境的研究發現，轉化生長因子β誘導蛋白（βig-H3）作為一種細胞外基質蛋白，其在胰腺腫瘤的發展過程中發揮著重要的作用。本文通過研習國內外有關βig-H3的相關文獻，對其在胰腺腫瘤的發展過程中起到的相關作用做如下綜述。

1 βig-H3的結構特征及功能

βig-H3是一種外分泌型細胞外基質蛋白，由683個氨基酸組成[3]，包含1個N端分泌信號序列（殘基1-23），1個N端富含半胱氨酸區域（EMI），4個內部重復同源的果蠅抗癌蛋白序列-1（FAS1）和1個羧端精氨-甘氨酰天門冬氨酸序列（RGD，Arg-Gly-Asp）[4-5]。其也被稱為角膜上皮素和RGD-CAP，最早由Skonier等[3]從轉化生長因子-β作用的A549人肺腺癌細胞中分離出來。βig-H3在細胞形態發生、遷移、血管生成、炎癥和傷口愈合等多個過程中發揮作用。在Runager等[5]研究中表明上皮細胞、角質化細胞、內皮細胞、成纖維細胞等各種細胞系中均有βig-H3的表達，在上皮、骨和角膜等生長發育活躍的組織中，亦有較高的βig-H3表達，而且在一些腫瘤的血清中也可監測到βig-H3水平的增高。此外，βig-H3也存在于血液中，并在與纖維化、類風濕性關節炎、動脈粥樣硬化、糖尿病腎病、糖尿病血管病變和傷口愈合等疾病相關的炎癥部位蓄積[6]。因此筆者推斷βig-H3的表達可能與機體正常的細胞增殖、纖維化以及與腫瘤細胞的侵襲、轉移有關系。

βig-H3被認為具有細胞黏附蛋白的功能，一方面是因為其具有細胞結合特性的Fas結構域的同源性等結構元素，另一方面是整合素結合RGD基序的存在。同時，經體外研究證實，βig-H3利用整合素α1β1、α3β1、αvβ3、αvβ5、α6β4和α7β1介導細胞附著與擴散，作為整合素α3β1、整合素αvβ5與整合素αvβ3的配體，βig-H3在細胞附著、增殖和分化中發揮著非常關鍵的功能[6-7]。除了通過整合素介導細胞黏附與擴散，βig-H3還可以與細胞外基質（ECM）的幾種成分相互作用，包括膠原、纖維連接蛋白等結構蛋白，以及核心蛋白聚糖和二聚糖等蛋白多糖[5，8]。

2 βig-H3在胰腺癌中的表達及作用

在胰腺癌組織中βig-H3 mRNA及蛋白表達均超過了胰腺癌旁組織及正常組織[9]。有研究人員指出，在腫瘤微環境中的各種細胞外基質成分中，尤其是由成纖維細胞產生大量βig-H3蛋白，這或許與胰腺腫瘤間質中大量βig-H3蛋白的表達相關[10]。在Goehrig等[10]的老鼠動物試驗研究中發現，βig-H3蛋白在胰腺癌組織中的定位，主要表現在癌癥細胞的細胞外基質和細胞膜上，而在癌癥細胞的細胞核及細胞質中則未見其有明確的表達。近年來，國外研究表明，在癌癥的增殖和轉移過程中βig-H3發揮著很大的功能，并高度表現在一些惡性腫瘤中，如腎透明細胞癌、結腸癌中，可以增加腫瘤細胞的轉移潛能，進而導致患者預后不良[11-12]。βig-H3是一種與癌癥惡性程度和侵襲轉移能力有著密切聯系的細胞外基質成分，它在胰腺癌細胞外基質成分中高度表達，而且對胰腺癌細胞早期較強的轉移能力發揮著重要作用，因此推斷βig-H3蛋白的表達對胰腺癌的發生進展具有一定促進作用，同時也與胰腺癌轉移及侵襲能力的提高有一定關聯。胰腺癌的轉移及侵襲能力，受到多種細胞因子的調節，其中基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）在很多腫瘤中均有所表現。MMP可以能夠有效破壞癌癥細胞的細胞外基質以及基底膜，對腫瘤細胞的轉移侵襲能力有著很重要的促進作用[13]。在Kim等[14]研究中發現βig-H3是MMP的底物，經過MMP處理后，βig-H3與細胞外基質蛋白（如纖維連接蛋白和Ⅳ型膠原）的結合親和力降低，改變了腫瘤細胞侵襲性及粘附性。

腫瘤的轉移必須要每個單獨的腫瘤細胞侵入細胞外基質，并且同時向血管及淋巴管道內遷移，再通過循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）這種運輸形式，才能向肝臟、大腦、骨骼等部位轉移[15]。其中，具有高度轉移能力的CTC細胞對胰腺癌患者的生活質量和預后都產生了重要影響[16]。現有研究已經證明，在胰腺癌患者中能夠檢測到CTC的患者預后更差[17]。還有科學家研究表明，利用體內捕獲的方法能夠建立一個更高惡性的CTC細胞系，和臨床中的胰腺癌細胞比較，這些CTC細胞系顯示出了更加強大的侵襲與轉移能力。并且，通過試驗證實這種細胞系中βig-H3蛋白表達水平也存在著顯著的提高，在控制了βig-H3蛋白的表達水平后，這種細胞系的遷移和侵襲水平出現顯著降低[18]。因此筆者推斷βig-H3的表達與胰腺腫瘤的侵襲和轉移有相關性。

上皮-間質轉化（epithelial mesenchymal transition，EMT）不但和胰腺癌的遷移、侵襲有著重要的關聯，同時EMT也可以誘導腫瘤細胞分化為腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）。CSC細胞具有永久再生能力，更易于進行轉移，有研究論文報道少量的CSC細胞可在老鼠體內生存，而且還能夠繼續生長并產生出新的腫瘤細胞[19]。EMT的過程可受到多種因子的作用進行調節，如缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）、ERas以及βig-H3等。有研究者表明βig-H3可以促進EMT進程，進而影響胰腺癌的侵襲、轉移[20]。這些學者的研究提示了βig-H3對EMT進程起到促進作用，可能是其調控胰腺癌細胞侵襲、轉移作用的機制之一。

綜上所述，上述中提出的βig-H3通過與胰腺腫瘤微環境內相關分子的相互作用，起到了有效促進腫瘤細胞的生長、黏附、侵襲性和遷移，為今后胰腺癌微環境中的靶向治療提供了新的靶點。

3 βig-H3與細胞免疫抑制的關系

在胰腺癌發展的進程中，宿主自身免疫功能在其中發揮著重要的作用，而在腫瘤微環境中免疫細胞卻總是無法形成高效的抗腫瘤與免疫應答調節作用。腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）是由惡性腫瘤細胞產生并賴以存活的內部環境，包括腫瘤細胞以及周圍的間質成分，間質的細胞成分包含免疫細胞（如淋巴細胞、巨噬細胞、髓系來源的抑制細胞）、血管、神經元件（內皮細胞和神經元）以及癌癥相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）等，可作為一個屏障防止機體的免疫反應和各種化療藥物進入細胞，與惡性腫瘤的產生及發展有著密不可分的關聯。有學者通過研究，證實活化的胰腺星狀細胞（pancreatic stellate cells，PSCs）是產生這種膠原基質的主要細胞群[21]。PSCs在穩定狀態時約占胰腺的4%，但在胰腺發生炎癥反應時被激活，然后轉化為CAFs。最近的研究表明CAFs能夠吸引和隔離腫瘤外間隙中的CD8+T細胞。這種效應抑制了它們與腫瘤細胞的接觸和之后對腫瘤細胞的清除[22]。在小鼠身上進行的幾項研究表明，消耗盡小鼠體內的CAFs可以消除其中的免疫抑制作用[23-24]，這表明其在調節局部抗腫瘤反應中發揮著重要的作用。在大多數實體腫瘤中，比如胰腺癌中，CD8+T細胞在腫瘤細胞中浸潤是一個與預后良好相關的因素[25-26]。癌旁CD8+T細胞密度高的胰腺癌患者生存時間長于低密度患者[22，27]。因此，恢復抗腫瘤CD8+T細胞免疫應答可能對胰腺癌的治療起到非常重要的作用。筆者近期的研究中發現βig-H3通過干擾TCR信號通路中的因子，如LCK，來抑制糖尿病T細胞的激活[28]。研究發現βig-H3在某些腫瘤中表達增加（如胰腺癌、結腸癌）[29]，而在其他腫瘤（如卵巢癌、多發性骨髓瘤）中表達降低[30-31]。βig-H3由CAFs產生，且其在胰腺癌中細胞外基質中的高度表達與免疫抑制增強有關[10]。而最近的研究成果則指出，在KC小鼠來源的胰腺細胞培養的培養基中，使用了βig-H3耗竭劑后，可以發現CD8+T細胞的增殖出現了顯著的增加，同時表明了βig-H3能夠通過與T細胞和F4/80巨噬細胞表面CD61的融合起到這種調控效果[10，32]。以上述這些研究成果均表明，βig-H3在CD8+T細胞介導的免疫反應中發揮著很重要的功能。目前，在其他癌癥中抗腫瘤免疫的免疫治療已經發揮了積極的效果，但在胰腺癌中這種治療效果卻一直不佳。這些發現幫助筆者理解腫瘤間質中的免疫細胞群體是如何在它們之間傳遞激活和耗盡信號的。靶向胰腺腫瘤內的βig-H3可能是一種很有前途的治療方法。

4 總結和展望

通過研究，證實了βig-H3在胰腺癌中的高度表達，與胰腺癌的產生、進展、侵襲、轉移及其預后等方面呈正相關，所以檢測其對胰腺癌的生物學行為預測、早期的臨床診斷、對惡性潛能的評價及其預后的評估，具有十分關鍵的指導作用。研究者對胰腺癌的免疫治療有過許多的嘗試，但效果均不顯著，這與胰腺癌TME中復雜的間質成分形成的阻礙作用有著密切的聯系。βig-H3的研究幫助筆者發現了胰腺癌間質中免疫細胞群體之間信號的傳遞過程，為今后的細胞免疫靶向治療提供了新的靶點的可能。

參考文獻

[1] BRAY F，FERLAY J，SOERJOMATARAM I，et al.Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J].CA Cancer J Clin，2018，68（6）：394-424.

[2] SIEGEL R L，MILLER K D，JEMAL A.Cancer statistics， 2020[J].CA Cancer J Clin，2020，70（1）：7-30.

[3] SKONIER J，NEUBAUER M，MADISEN L，et al.cDNA cloning and sequence analysis of βig-h3， a novel gene induced in a human adenocarcinoma cell line after treatment with transforming growth factor-beta[J].DNA Cell Biol，1992，11（7）：511-522.

[4] CLOUT N J，TISI D，HOHENESTER E.Novel fold revealed by the structure of a FAS1 domain pair from the insect cell adhesion molecule fasciclin Ⅰ[J].Structure，2003，11（2）：197-203.

[5] RUNAGER K，ENGHILD J J，KLINTWORTH G K.Focus on molecules： Transforming growth factor beta induced protein （TGFBIp）[J].Exp Eye Res，2008，87（4）：298-299.

[6] KIM H J，KIM I S.Transforming growth factor-beta-induced gene product， as a novel ligand of integrin αMβ2， promotes monocytes adhesion， migration and chemotaxis[J].Int J Biochem Cell Biol，2008，40（5）：991-1004.

[7] RUNAGER K，GARCIA-CASTELLANOS R，VALNICKOVA Z，et al.Purification， crystallization and preliminary X-ray diffraction of wild-type and mutant recombinant human transforming growth factor β-induced protein （TGFBIp）[J].Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun，2009，65（Pt 3）：299-303.

[8] REINBOTH B，THOMAS J，HANSSEN E，et al.βig-h3 Interacts Directly with Biglycan and Decorin， Promotes Collagen VI Aggregation， and Participates in Ternary Complexing with These Macromolecules[J].J Biol Chem，2006，281（12）：7816-7824.

[9]王玉亮，郭仁德，張彧.胰腺癌組織中轉化生長因子β誘導蛋白表達及臨床意義[J].中國腫瘤臨床，2012，39（2）：77-79.

[10] GOEHRIG D，NIGRI J，SAMAIN R，et al.Stromal protein βig-h3 reprogrammes tumour microenvironment in pancreatic cancer[J].Gut，2019，68（4）：693-707.

[11] YAMANAKA M，KIMURA F，KAGATA Y，et al.BIGH3 is overexpressed in clear cell renal cell carcinoma[J].Oncol Rep，2008，19（4）：865-874.

[12] PAN T，LIN S C，YU K J，et al.BIGH3 Promotes Osteolytic Lesions in Renal Cell Carcinoma Bone Metastasis by Inhibiting Osteoblast Differentiation[J].Neoplasia，2018，20（1）：32-43.

[13]王開瓊，邢貽雷，喬欣，等.BTG1過表達對胰腺癌細胞增殖、侵襲和cyclin D1、cyclin B1、MMP-2、MMP-9蛋白表達的影響[J].中國比較醫學雜志，2019，29（9）：81-86.

[14] KIM Y H，KWON H J，KIM D S.Matrix metalloproteinase 9 （MMP-9）-dependent processing of βig-h3 protein regulates cell migration， invasion， and adhesion[J].J Biol Chem，2012，287（46）：38957-38969.

[15]初琪慧，劉永軍，張娜.磁性納米載體用于循環腫瘤細胞的檢測[J].中國腫瘤生物治療雜志，2020，27（10）：1177-1182.

[16] MASSAGUE J，OBENAUF A C.Metastatic colonization by circulating tumour cells[J].Nature，2016，529（7586）：298-306.

[17] ANKENY J S，COURT C M，HOU S，et al.Circulating tumour cells as a biomarker for diagnosis and staging in pancreatic cancer[J].Br J Cancer，2016，114（12）：1367-1375.

[18] TIMME-BRONSERT S，BRONSERT P，WERNER M，et al.Zirkulierende Tumorzellen beim Pankreaskarzinom： Ergebnisse morphologischer und molekularer Analysen und Vergleiche mit dem Prim?rtumor[J].Der Pathologe，2018，39（3）：311-314.

[19] GUAN X.Cancer metastases： challenges and opportunities[J].Acta Pharm Sin B，2015，5（5）：402-418.

[20] ZHANG Y，WEINBERG R A.Epithelial-to-mesenchymal transition in cancer： complexity and opportunities[J].Frontiers of Medicine，2018，12（4）：361-373.

[21] APTE M V，HABER P S，APPLEGATE T L，et al.Periacinar stellate-shaped cells in rat pancreas ： identification， isolation and culture[J].Gut，1998，43（1）：128-133.

[22] ENE-OBONG A，CLEAR A J，WATT J，et al.Activated Pancreatic Stellate Cells Sequester CD8+ T Cells to Reduce Their Infiltration of the Juxtatumoral Compartment of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma[J].Gastroenterology，2013，145（5）：1121-1132.

[23] HEINEMANN V，RENI M，YCHOU M，et al.Tumour-stroma interactions in pancreatic ductal adenocarcinoma： rationale and current evidence for new therapeutic strategies[J].Cancer Treat Rev，2014，40（1）：118-128.

[24] ZHANG Y，ERTL H C.Depletion of FAP+ cells reduces immunosuppressive cells and improves metabolism and functions CD8+T cells within tumors[J].Oncotarget，2016，7（17）：23282-23299.

[25] GALON J，COSTES A，SANCHEZ-CABO F，et al.Type， density， and location of immune cells within human colorectal tumors predict clinical outcome[J].Science，2006，313（5795）：1960-1964.

[26] BALACHANDRAN V P，?UKSZA M，ZHAO J N，et al.

Identification of unique neoantigen qualities in long-term survivors of pancreatic cancer[J].Nature，2017，551（7681）：512-516.

[27] DE MONTE L，RENI M，TASSI E，et al.Intratumor T helper type 2 cell infiltrate correlates with cancer-associated fibroblast thymic stromal lymphopoietin production and reduced survival in pancreatic cancer[J].J Exp Med，2011，208（3）：469-478.

[28] PATRY M，TEINTURIER R，GOEHRIG D，et al.βig-h3 represses T cell activation in type 1 diabetes[J].Diabetes，2015，64（12）：4212-4219.

[29] TURTOI A，MUSMECI D，WANG Y，et al.Identification of novel accessible proteins bearing diagnostic and therapeutic potential in human pancreatic ductal adenocarcinoma[J].Journal of Proteome Research，2011，10（9）：4302-4313.

[30] KANG S，DONG S M，PARK N H.Frequent promoter hypermethylation of TGFBI in epithelial ovarian cancer[J].Gynecologic Oncology，2010，118（1）：58-63.

[31] KAISER M F，JOHNSON D C，WU P，et al.Global methylation analysis identifies prognostically important epigenetically inactivated tumor suppressor genes in multiple myeloma[J].Blood，2013，122（2）：219-226.

[32] MENG L，HU S，WANG J，et al.DLL4+ dendritic cells： Key regulators of Notch Signaling in effector T cell responses[J].Pharmacol Res，2016，113（Pt A）：449-457.

（收稿日期：2022-04-11） （本文編輯：姬思雨）