金振碩 王海燕

(清華大學醫(yī)學院，北京 100084)

1 JAK-STAT 通路

JAK-STAT通路為Janus激酶信號轉(zhuǎn)錄激活子信號通路，該通路通過調(diào)節(jié)因子與其他細胞信號通路互相產(chǎn)生作用[1]。JAK-STAT通路主要有STAT 蛋白，JAK-STAT通路通過三個主要的蛋白來調(diào)節(jié)細胞在通路上的信號轉(zhuǎn)導，包括細胞表面受體、Janus激酶以及STATs 蛋白。當有配體與細胞表面受體結合時，JAKs會通過磷酸化 STATs從而形成二聚體進入細胞核內(nèi)與DNA結合，調(diào)節(jié)目標基因的轉(zhuǎn)錄[2](圖1)。

JAK-STAT通路若出現(xiàn)失衡，免疫細胞調(diào)節(jié)受影響，可以引起多種疾病[3]。STAT通過表觀遺傳修飾影響基因表達并且能夠誘導上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生致瘤微環(huán)境，促進癌癥干細胞自我更新和分化[4]。其中JAK2/STAT3信號通路在調(diào)節(jié)細胞增生上具有干細胞樣特征和啟動腫瘤的能力[5]，STAT3的轉(zhuǎn)錄水平在乳腺癌細胞中高表達，與乳腺癌細胞的生長增殖有著密切的聯(lián)系。STAT3的激活亦能夠調(diào)節(jié)STAT5的活性，兩者之間相互作用能直接影響乳腺癌細胞的生長。另外STAT 通路在腫瘤細胞中起到調(diào)節(jié)炎癥因子等免疫反應，在腫瘤細胞微環(huán)境中細胞因子、白介素等分子信號對STAT通路的激活產(chǎn)生影響，受激活的STAT5與抗腫瘤免疫反應有直接的關聯(lián)，因此在腫瘤細胞的免疫治療研究中，STAT蛋白可能是潛在的藥物靶點[6]。

2 乳腺癌與相關腫瘤治療

乳腺癌是全球女性癌癥患病率中較高的類型，也是癌癥致死的首要原因。2014年，中國的女性乳腺癌新發(fā)病例約27.89萬例,占女性惡性腫瘤發(fā)病的16.51%,位居女性惡性腫瘤發(fā)病率中的首位；當中出現(xiàn)死亡的病例約6.60萬例,占女性惡性腫瘤死亡的7.82%,位居女性惡性腫瘤死亡的第5位，其中有10%～20%乳腺癌為三陰性乳腺癌[7]。

在傳統(tǒng)治療中，雌激素受體陽性的乳腺癌主要對雌激素類藥物他莫昔芬為主的治療起反應，激素類藥物治療能夠有效的降低雌激素陽性乳腺癌患者的死亡率，并且有較好的預后[8]。通過循證醫(yī)學驗證，在接受他莫昔芬治療的乳腺癌患者，他莫昔芬能夠顯著降低乳腺癌的復發(fā)以及對側(cè)乳腺癌發(fā)生的風險。他莫昔芬對乳腺組織發(fā)揮抗雌激素受體的作用，其化學結構是雌激素化學結構的反式異構體，因此具有抗雌激素的作用[8,9]。

圖1 JAK-STAT 激活通路Fig.1 JAK-STAT activation pathway

三陰性乳腺癌是乳腺癌中的特殊類型，與其他種類的乳腺癌不同的是三陰性乳腺癌腫瘤細胞中HER2受體、雌激素受體以及孕酮受體均呈現(xiàn)陰性，在針對乳腺癌的治療中選用針對HER2受體或抗激素表達的藥物進行靶向治療效果不佳[9]。因此，三陰性乳腺癌的治療出現(xiàn)較大的難度。

腫瘤免疫治療的出現(xiàn)為三陰性乳腺癌提供了更好的治療方法，免疫治療包括使用直接對腫瘤相關抗原進行免疫應答的疫苗，以及通過靶向細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4、程序性死亡1 (PD-1)和程序性死亡配體1 (PD-L1)介導的關鍵通路特異的免疫系統(tǒng)抑制檢查點的阻斷抗體。其中免疫靶點PD1/PD-L1抗體的相關藥物已經(jīng)被美國FDA批準上市并應用于臨床上[10]。PD-L1與PD-1結合，通過激活表達T細胞，并產(chǎn)生導致T細胞衰竭的信號。因此，PD-1/PD-L1抗體通過阻斷T細胞衰竭信號，從而使腫瘤特異性T細胞重新活躍起來摧毀癌癥細胞[11，12]。從基因譜TCGA數(shù)據(jù)分析得出，有19%的三陰性乳腺癌患者中PD-L1表達量大于其他雌激素陽性的乳腺癌。針對PD-L1陽性、重度預處理的晚期三陰性乳腺癌患者的研究中得出,PD-1/PD-L1抗體與萘普生紫杉醇聯(lián)用后，一線轉(zhuǎn)移性三陰性乳腺癌患者中治療的應答率為46%[12]。因此，免疫靶點抑制劑在三陰性乳腺癌中的臨床治療上提供了一個很大的研究與治療方向。

3 JAK-STAT通路與趨化因子激活

3.1STAT1 有調(diào)控CXCL10表達的作用 研究顯示JAK通路與趨化因子CXCL10 有直接相關的影響，當中包括STAT1有調(diào)控趨化因子的作用，STAT1為IFN-y的下游基因，增加IFN-y能夠有效提高STAT1的磷酸化從而激活。Burke等[13]在糖尿病模型中研究發(fā)現(xiàn)STAT1結合在趨化因子CXCL10的啟動子上并增加其表達，誘導胰島細胞對白介素產(chǎn)生反應。同樣在Kyoko等對肝炎造成的脂毒性肝細胞模型中通過熒光素酶檢測分析證實STAT1結合于人源細胞CXCL1基因序列-907至+27位點的啟動子上，通過位點Ser727對STAT1磷酸化從而激活STAT1，增強CXCL10的表達水平。當他們敲除能夠激活STAT1磷酸化的LPC相關基因時，STAT1與CXCL10在mRNA以及蛋白水平上的表達均出現(xiàn)下調(diào)，反向證明了STAT1的上調(diào)能夠增強趨化因子CXCL10的表達[14]。

3.2STAT1與STAT3相關調(diào)控 在乳腺癌細胞內(nèi)STAT家族相關蛋白STAT3有較高的表達，其表達量有直接影響細胞信號轉(zhuǎn)導從而影響細胞生長的作用，STAT3通常促進細胞的存活以及保持細胞的增殖能力并且發(fā)揮細胞抵抗炎癥的能力以及誘導細胞的免疫耐受。因此倘若腫瘤細胞內(nèi)STAT3出現(xiàn)較高的表達會增加腫瘤細胞的存活能力以及相關的免疫耐受，對癌癥治療來說產(chǎn)生了相對的阻力[15，16]。

相比之下，STAT家族STAT1所調(diào)控的相關信號通路更傾向于促進細胞的凋亡并且起到抑制細胞增殖的能力，有利于細胞在體內(nèi)的先天性或適應性免疫反應的產(chǎn)生。在正常細胞中，兩者之間的通路通過相互反饋達到一個平衡的調(diào)節(jié)作用。在腫瘤細胞中由于細胞生長出現(xiàn)異常，STAT3出現(xiàn)高表達，導致細胞過度生長并有一定的免疫逃逸作用[17,18]。

Ho等人的研究證明STAT1與 STAT3之間的表達水平與活性的改變會改變細胞因子信號的方向。由于STAT1以及STAT3兩者間原屬相互平行調(diào)節(jié)，而在異常生長的腫瘤細胞中STAT3出現(xiàn)高表達會與STAT1的表達產(chǎn)生拮抗作用，通過建立STAT3高表達的細胞系，利用裂解液提取細胞中絡氨酸磷酸化STAT1的含量，與對照組比較后得出STAT3的過表達對STAT1在磷酸化水平上的激活沒有太大的影響，STAT3是通過與STAT1競爭結構相似的DNA結合位點，與STAT1競爭形成多聚體并在此步驟上影響STAT1的表達，從而使得STAT1所調(diào)控的相關基因受到抑制[19，20]。同時因STAT1表達量下降，其下游的趨化因子減少，導致聚集的殺傷T細胞數(shù)量減少，不利于免疫系統(tǒng)協(xié)助抗腫瘤治療(圖2)。

圖2 CXCL10激活流程圖Fig.2 Flow chart of CXCL10 active

4 趨化因子與免疫治療

免疫系統(tǒng)是人體與生俱來的一個抵抗外界異物入侵并起到保持機體生理環(huán)境健康的系統(tǒng)，免疫系統(tǒng)與惡性細胞之間存在一種動態(tài)平衡狀態(tài)，腫瘤生長與免疫系統(tǒng)之間的相互作用決定了疾病發(fā)展過程，在正常情況下免疫細胞會主動消除生長異常的細胞[21]，腫瘤細胞在生長的過程中亦出現(xiàn)免疫逃逸的現(xiàn)象，因此有免疫缺陷的患者會增加癌癥發(fā)展的風險。

在免疫系統(tǒng)中T細胞起到非常重要的作用，其中調(diào)節(jié)性T細胞可以通過負調(diào)節(jié)來維持免疫系統(tǒng)的穩(wěn)定，而在惡性腫瘤的治療中輔助性T細胞(Th細胞)以及帶有CD8+毒性的T細胞CTL起到關鍵性作用。Th細胞能夠輔助淋巴細胞發(fā)揮免疫活性從而輔助抗腫瘤的作用，而帶有CD8+的CTL可以選擇直接殺傷腫瘤細胞亦能夠通過分泌細胞因子間接性殺傷腫瘤細胞[21]。CD8+T細胞亦被發(fā)現(xiàn)在殺傷腫瘤細胞中對于腫瘤表面抗原有特異性的結合能力，從而成為免疫治療上有特異性的腫瘤殺傷細胞[22]。

T細胞均需要活化才能發(fā)揮殺傷或輔助作用，而激活初始T細胞需要來自外界異物的抗原或機體免疫系統(tǒng)中趨化因子驅(qū)使，從而使得T細胞在活化后起到相關的免疫作用。趨化因子CXCL10有效阻斷血管的生成，發(fā)揮抗腫瘤作用，有研究表明CXCL10可以通過抑制血管內(nèi)皮細胞生長因子表達抑制雌激素所致的腫瘤生長，而過多的雌激素刺激是乳腺癌發(fā)生的主要因素之一[23]。另外，CXCL10可以通過免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮抗腫瘤作用，并與腫瘤中CD8+T細胞的數(shù)目有直接的關聯(lián)，CXCL10是引起CD8+T細胞聚集的關鍵趨化因子，CXCL10表達量上升有效增加 CD8+T細胞分化與聚集[24]。 CXCL10 表達水平的下降直接引起CD8+T細胞的數(shù)量減少，在乳腺癌細胞系中 CXCL10的增加能夠同時增加CD4+T細胞以及 CD8+T細胞的聚集[24,25]，從而達到由殺傷性T細胞進攻腫瘤組織發(fā)揮治療作用。

5 總結與前景研究

JAK通路通過增加趨化因子的水平達到激活初始T細胞的作用，令更多的CD8+T細胞被激活并分化,受趨化因子的影響而聚集。有相關實驗證實JAK 通路上STAT3蛋白對趨化因子的表達有調(diào)節(jié)作用，JAK有效抑制IFN-y的表達，而IFN-y為趨化因子CXCL9、CXCL10的上游基因，能夠刺激相關趨化因子的表達。當STAT1活化被抑制，相關趨化因子的基因轉(zhuǎn)錄以及表達處于低水平[26]。因此如果能夠抑制STAT3的高表達，減少因STAT3競爭導致的STAT1磷酸化減少，增加STAT1的活化。STAT1活化后能有效促進IFN-y的表達并引起趨化因子水平的增高，從而刺激腫瘤組織中CD8+T細胞的活化以及聚集，促進免疫治療在治療乳腺癌上的效率，減少患者因藥物或手術等介入治療所帶來的副作用[27]。

在目前的研究中，我們通過高通量技術篩選出能夠在乳腺癌細胞系中有效增加趨化因子的藥物，并對該藥物作用機制作進一步的探討，在機制研究的角度上，STAT通路的重要性作為我們的對藥物研究的關注點之一，STATs有望成為藥物對抗三陰性乳腺癌作免疫治療的一個重要的靶點。