細胞周期蛋白E與乳腺癌相關性的研究進展*

王宇飛 綜述，馬志軍，王曉武△ 審校

(1.青海大學，青海 西寧 810001；2.青海大學附屬醫院乳腺甲狀腺腫瘤外科，青海 西寧 810001)

2021年世界衛生組織國際癌癥研究機構(IARC)數據顯示，乳腺癌新發病例為226萬，已經取代肺癌，成為全球第一大癌。乳腺癌是一種具有高度特異性的全身性疾病，在腫瘤形態、分子特征和臨床表現方面有廣泛的差異。研究發現，惡性增殖是腫瘤細胞區別于正常細胞的突出特點，而細胞周期調控紊亂正是造成細胞增殖失控的主要原因之一[1]。1953年，HOWARD和PELC第1次明確提出了細胞周期的概念，細胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結束需要經歷4個時期，即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、DNA合成后期(G2期)和分裂期(M期)。細胞周期蛋白連同細胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKIs)共同組成細胞周期的調控系統，參與細胞分裂、遷移、分化和程序性細胞死亡等過程[2]。細胞周期蛋白在細胞周期的不同時相合成、積累，并與其對應的CDK結合，激活CDK的蛋白激酶活性，調節細胞周期進程。作為細胞周期蛋白家族的一員，細胞周期蛋白E(Cyclin E)在細胞周期調控中發揮著重要作用，其異常表達可以加速細胞周期，這使其在腫瘤中的作用成了人們關注的對象。本文就Cyclin E與腫瘤特別是乳腺癌關系的研究進展進行綜述。

1 Cyclin E的結構和生物學功能

Cyclin E基因是在1991年篩選人類cDNA文庫時首次被發現的，其功能是編碼多個分子量39×103～52×103的多肽[3]。人類基因組編碼兩種E型細胞周期蛋白，即Cyclin E1(CCNE1)和Cyclin E2(CCNE2)，二者可以通過結合并激活CDK2促使細胞從G1期向S期過渡[4]。在正常細胞周期中，Cyclin E的表達受到嚴格調控，其含量在G1期到S期的過渡階段達到高峰，在S期結束時完全降解[5]。在人類細胞周期初始，首先合成Cyclin D，然后與CDK4/6結合，復合體可以磷酸化視網膜母細胞瘤蛋白(pRb)，誘導轉錄因子E2F釋放，促使Cyclin E和CDK2的表達和細胞周期的進展[6]。此外，Cyclin E/CDK2復合物自身也可以磷酸化pRb，隨著E2F轉錄因子釋放的增加，進一步增強了Cyclin E的轉錄活性，這構成了一個經典的反饋機制，賦予Cyclin E誘導自身轉錄的能力[7]。

細胞周期中從G1期到S期的過渡受到限制點“R”的調控，其是調控途徑的終點，對細胞生長控制至關重要，可以防止細胞過度或無限制地增殖，大多數人類癌癥可以表現出限制點“R”的調控紊亂[8]。Cyclin E的功能主要是通過調節限制點“R”來調控細胞的進程，使細胞進入S期[9]。此外，Cyclin E還可以通過誘導S期的特異性基因如胸苷激酶B-Myb或Cyclin A促使細胞進入S期，開始DNA復制[10]。研究發現，在哺乳細胞的G1期注射Cyclin E抗體，細胞將無法進入S期，但是，當在S期注射Cyclin E抗體時，DNA復制不受抑制。這表明，Cyclin E在S期之前而非S期發揮重要作用[11]。

2 Cyclin E與腫瘤的關系

Cyclin E在多種人類腫瘤細胞中的表達高于正常生理水平，Cyclin E表達的紊亂與腫瘤的發生和轉移，以及臨床研究中的不良預后有關[12-15]。Cyclin E過表達的潛在機制包括基因擴增、轉錄上調和Cyclin E降解中斷。從而導致CDK2活性增強，細胞周期進程加快，降低細胞調節G1/S過渡的能力[16]。由于Cyclin E和Cyclin D功能上存在冗余性，即便Cyclin D-CDK4/6復合物活性被p16抑制，Cyclin E-CDK2過表達仍能夠磷酸化pRb[17]。Cyclin E介導腫瘤發生的一個可能的關鍵機制是誘導基因組不穩定性，例如，Cyclin E過表達可以顯著促進致癌基因HRAS的激活[18-19]。BESTER等[20]研究發現，Cyclin E過表達加速了DNA復制，超出細胞核苷酸池的復制能力，最終導致復制應激和復制誘導的DNA損傷。

Cyclin E已被證明可以在細胞核和細胞質之間穿梭[21]。在一項研究細胞核和細胞質Cyclin E致癌潛能的實驗中發現，盡管二者過表達都會導致乳腺上皮細胞增生,但是當細胞質Cyclin E過表達時，患者對治療的反應性降低，生存率降低[22]。

在腫瘤細胞中，全長Cyclin E蛋白可以被絲氨酸蛋白酶水解，生成一種低分子量的Cyclin E(LMW-E)，二者皆有致癌特性，與全長Cyclin E相比，LMW-E與CDK2結合的親和力更強，LMW-E/CDK2復合物對p21Cip1和p27Kip1兩種CKI具有更高的抗性，這些因素導致與LMW-E結合的CDK2激酶活性顯著升高[23-24]。

3 Cyclin E在乳腺癌發生和發展中的作用

Cyclin E基因在一些乳腺癌細胞系中呈現擴增狀態，這種擴增可以不同程度地在細胞周期的各個階段組成性表達[25]。在乳腺上皮細胞中，Cyclin E過表達的小鼠會發生乳腺增生，并以較低的速度發展為乳腺癌[10]。在永生化大鼠胚胎成纖維細胞和人乳腺上皮細胞中，Cyclin E的組成性過表達會導致染色體不穩定[26]。

SHAYE等[27]對183個早期乳腺癌樣本的研究結果進一步證明了Cyclin E和乳腺癌之間的聯系。研究發現，侵襲性癌和原位癌的Cyclin E過表達水平相似，并且Cyclin E在二者之間有很高的一致性，這說明Cyclin E可能在乳腺癌發生的早期，即在原位癌時期和隨后發展為浸潤性癌之前就已經開始表達。研究還發現，在原位癌和浸潤性癌的細胞核中Cyclin E的過表達與其在細胞質中的表達有很強的相關性，但在正常乳腺上皮細胞中卻沒有。這表明，Cyclin E的異常調控可能通過蛋白的過表達或改變對細胞質的定位來實現。在一項體外小鼠模型的研究中發現，LMW-E誘發乳腺癌的比例要比全長型Cyclin E高得多，值得注意的是，LMW-E的致癌能力嚴重依賴于CDK2，因為CDK2基因消融可以完全阻斷LMW-E轉基因小鼠乳腺癌的發生[28]。

4 Cyclin E與乳腺癌治療耐藥性的相關性

4.1Cyclin E與內分泌治療耐藥的關系 內分泌治療已經成為激素受體陽性乳腺癌患者治療過程中不可缺少的一部分。雖然雌激素受體(ER)表達可以確定是否接受內分泌治療，但其不能預測哪些患者會產生或將會產生耐藥性。研究表明，過度表達陽性細胞周期調節因子，如c-MYC、Cyclin E和D，可以通過激活CDKs導致內分泌抵抗[29]。DOOSTAN等[30]研究表明，由于LMW-E介導的pRb磷酸化，細胞不再被各種芳香化酶抑制劑(AIs)阻滯在細胞周期的G1期，從而導致患者對AIs產生耐藥。這表明，Cyclin E可能是內分泌治療失敗的一個預測因子，評估Cyclin E水平有助于指導患者對內分泌治療的選擇。CDK4/6是包括ER在內的多條通路的共同下游靶點。目前，多項研究證實了CDK4/6抑制聯合抗雌激素治療可以明顯改善ER陽性轉移性乳腺癌患者的無進展生存期(PFS)[31-33]。盡管這種聯合療法有明顯的益處，但仍有一部分患者(10%～20%)對此不敏感，還有更多的患者(70%～80%)在治療12～36個月后產生耐藥性[34]。分析可能存在的耐藥機制：CDK4/6與Cyclin D結合磷酸化pRb釋放E2F，從而促進細胞周期有絲分裂，CDK4/6抑制劑的作用就是阻滯這個過程。研究發現，在Cyclin D/CDK4途徑受抑制時，Cyclin E可以在pRb上游發揮作用，恢復pRb磷酸化，促進細胞周期的G1期，從而產生耐藥[35]。TURNER等[36]發現，使用CDK4/6抑制劑的患者，Cyclin E低表達組的中位PFS約為高表達組的2倍(14.1個月和7.6個月)。這表明，Cyclin E作為一種特異性轉錄蛋白，當其水平升高時，預示著對CDK4/6抑制劑的反應性降低。

4.2Cyclin E與靶向治療耐藥的關系 目前，曲妥珠單抗和其他抗HER2治療在HER2擴增性乳腺癌患者中的臨床益處仍然受到原發性或獲得性耐藥性的限制。研究發現，Cyclin E過表達的乳腺癌患者中，Cyclin E/CDK2可以通過非典型磷酸化SMAD3導致患者對曲妥珠單抗產生耐藥[37]。SCALTRITI等[38]建立了耐曲妥珠單抗的乳腺癌細胞系，與親代細胞相比，抗性細胞的Cyclin E基因出現擴增。分析其耐藥機制，Cyclin E的過表達顯著降低了親代細胞對曲妥珠單抗的敏感性。但是，使用CDK2抑制劑，如Fadraciclib，可以提高患者對曲妥珠單抗的敏感性。這意味著曲妥珠單抗聯合CDK2抑制劑可能是HER2和Cyclin E共擴增的乳腺癌患者的有效策略，同時也為其他具有侵襲性、耐治療性、HER2+癌癥模型的研究提供了潛在的治療機制。

4.3Cyclin E與化療耐藥的關系 阿霉素類化療藥物可以誘導活性氧(ROS)的形成，發揮其細胞毒性[39]。錳超氧化物歧化酶(MnSOD)是一種抗氧化酶，MnSOD在腫瘤細胞中過表達會導致腫瘤細胞對阿霉素所產生的氧化作用的抵抗力增強[40]。然而，Cyclin E的過表達可以導致MnSOD的表達增加，從而增加了腫瘤細胞對ROS的清除能力，結果降低阿霉素誘導的細胞毒性，導致化療耐藥[41-42]。近期研究發現，在原發性三陰性乳腺癌患者中，CCNE1擴增與較差的總生存期與化療耐藥相關，CCNE1可能成為化療耐藥的治療干預靶點[43]。KARAKAS等[44]研究發現，190例病例中，有25.3%的乳腺癌患者通過使用蒽環類和紫杉類新輔助化療方案達到病理完全緩解(pCR)，細胞質中未表達Cyclin E組的pCR率大約為過表達組的2.5倍。這表明，細胞質中Cyclin E的表達對于預測患者對蒽環類和紫杉類新輔助療效和預后具有指導意義。

5 Cyclin E與乳腺癌預后的相關性

Cyclin E的表達與乳腺癌的預后關系密切。KEYOMARSI等[25]報道的一項對395例乳腺癌患者的研究表明，通過蛋白質印跡法檢測出的腫瘤組織中總Cyclin E和LMW-E的水平與乳腺癌患者的生存率密切相關。中位隨訪6.4年，數據顯示，在多變量分析中，與淋巴結狀態、ER狀態或臨床分期相比，Cyclin E是一個獨立的預后指標，對于無病生存期和總生存期是一種更好的預測因子。HUNT等[45]通過對4組人群共計2 494例乳腺癌患者進行了前瞻性和回顧性研究，結果發現，在多變量分析中，與其他預后因素相比，細胞質中高表達狀態的Cyclin E提示乳腺癌患者較短的無病生存期和總生存期。

6 小 結

盡管我們對乳腺癌的分子遺傳學和細胞生物學的理解有了重大進展，但是如何將患者進行風險分級、治療和預后的評估仍然是一個難題。Cyclin E在很大一部分侵襲性乳腺癌患者中表現異常表達，而且已經證明其是Ⅰ～Ⅲ期乳腺癌患者生存的獨立預測因子。Cyclin E還可以作為化療和內分泌治療反應的預測指標。由于Cyclin E過表達而產生耐藥的患者可能受益于靶向Cyclin E 的替代治療策略。鑒于LMW-E較全長型Cyclin E具有更高的活性，抑制絲氨酸蛋白酶，彈性酶介導的全長Cyclin E轉化低分子量形式的過程，也許可以作為乳腺癌的特異性治療手段，這些方法將對乳腺癌的治療和預后產生重要影響。