胃癌与FGFR3相关性分析

Correlation Analysis between Gastric Cancer and FGFR3

摘要: 胃癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤，其发病率和病死率均居高不下。目前，针对胃癌的治疗主要包括手术切除、化疗、放疗和靶向治疗等多种方法。其中，针对肿瘤的分子特征进行个体化治疗已成为胃癌治疗的新趋势。本文综述了近年来各种FGFR3与胃癌发生及其治疗关系的研究进展，以期为胃癌的治疗提供新的分子生物靶点并促进靶向抑制剂的研究。

Abstract: Gastric cancer is a common malignant tumor of digestive system with high morbidity and mortality. At present, the treatment for gastric cancer mainly includes surgical resection, chemotherapy, radiotherapy and targeted therapy. Among them, individualized treatment based on the molecular characteristics of tumors has become a new trend in the treatment of gastric cancer. In this review, the recent research progress on the relationship between FGFR3 and the occurrence and treatment of gastric cancer is reviewed, with a view to providing new molecular biological targets for the treatment of gastric cancer and promoting the study of targeted inhibitors.

1. 引言

胃癌是全球常见的恶性肿瘤之一，根据GLOBOCAN的最新统计数据，2020年全球胃癌新发病例约103.3万例(1/18)，死亡病例约78.3万例(1/12)，分别位于恶性肿瘤发病率第5位、死亡率第2位 [1] 。虽然早期诊断和治疗能显著改善预后 [2] ，但是我国大部分胃癌患者在初诊时就已经处于晚期阶段，我国晚期胃癌患者5年生存率仅9.4%，一般生存期不超过一年 [3] 。而且，胃癌是一种高度异质性疾病，不同胃癌的表现形式不完全一样，例如乳头状癌、管状癌、粘液癌、低凝聚型癌；还会表现为不同的亚型，例如EB病毒阳性型、MSI型、基因组稳定型、染色体不稳定型。多种胃癌表型造成了胃癌的治疗难度大，预后差 [4] 。

众所周知，癌症的发展由环境因素和遗传因素共同决定的。胃癌家族史、地域饮食差异、饮酒、吸烟、幽门螺旋杆菌感染等多种危险因素共同影响着人类胃癌的发生发展 [4] 。在胃癌发病初期，患者的症状和体征不明显，往往会被忽视，同时也给早期诊断带来了困难，因此，实施有效的筛选方法进行早期检测对于降低胃癌的死亡率非常重要。生物标志物是客观测量和评估的标准，作为正常生物过程、致病过程或对治疗干预的药理学反应的指标。目前已经报道了许多胃癌的生物标志物，包括碳水化合物抗原72-4、甲胎蛋白、碳水化合物抗原12-5和胃蛋白酶原II，但癌胚抗原和CA19-9仍然是胃癌临床实践中最常用的生物标志物 [5] 。这些肿瘤生物标志物的测量在胃癌复发的诊断和预测中已被广泛接受。但是由于其特异性和灵敏度不足，这些分子标记不能应用于早期胃癌检测。因此，开发和研究常规的、非侵入性的、高度特异性的、能够早期检测并提供治疗选择的生物标志物是非常有必要的。

2. 目前治疗方法

目前胃癌的治疗仍然以手术、化疗、放疗、免疫治疗、靶向治疗为主的综合治疗。对于无远处转移的胃癌，治疗的目的是根除肿瘤并且预防复发、转移；而对于伴有远处转移的胃癌患者，治疗目的是延长患者生命及缓解症状。目前为止，手术切除治疗被认为是唯一可能的根治手段。然而，胃癌发病时不适症状较少或不明显，因而多数胃癌患者在确诊时已经到了无法手术根治的阶段(我国胃癌早期检出率不足10%)，单纯手术治疗的总体生存率仅为20%左右 [6] 。目前对于≥T2或N+期根治性切除的胃癌，辅助化疗可以提高生存率，降低复发率。目前主要的一线化疗方案：FOLFOX方案(亚叶酸、5-氟尿嘧啶和奥沙利铂)；XELOX方案(卡培他滨和奥沙利铂) [7] 。而对于无法根治性切除和有远处转移的患者，多药的化疗方案会给患者带来一定的益处，但预后仍然较差，副反应较重，包括恶心呕吐、腹泻、肝功能异常、脱发、骨髓抑制、静脉炎、手足综合征、间质性肺炎、心律失常等 [6] 。但随着高通量技术的发展，包括微阵列和下一代测序，导致胃癌新分子标记物、细胞内通路和分子亚型的发现激增，人们对胃癌的分子理解方面取得的了进展，可以利用靶向药物来提高生存率和降低毒性 [8] 。雷莫芦单抗的使用在Ⅲ期临床实验REGARD中得到了支持 [9] 。该药联合最佳支持治疗作为二线治疗使患者的中位OS显著延长，达到了该试验的主要终点。此外，2014年的美国临床肿瘤学会(ASCO)胃肠肿瘤研讨会报道了全球性Ⅲ期RAINBOW试验的结果 [10] 。RAINBOW试验的结果提示，雷莫芦单抗对经一线标准联合化疗(铂类和氟尿嘧啶)失败后的转移性或局部进展期胃癌患者卓有成效，作为二线治疗药物时可显著改善患者的OS。RAINBOW试验和REGARD试验的阳性结果表明继曲妥珠单抗之后，雷莫芦单抗成为第二个被证实能有效治疗进展期胃癌的靶向药物。

此外，大部分研究表明，FGFR3这一靶点在胃癌的治疗当中的重要性已经得到了广泛认可 [11] 。同时，胃癌的高异质性使得典型的生物标志物筛选困难，因此，以准确而快速的方式识别更多的生物标志物是未来研究的重点。因此探究胃癌发生发展的分子机制，不仅可以为胃癌的早期诊断和预后提供潜在的生物标志物，也为胃癌的靶向及生物治疗提供新的靶点。

3. FGFs家族

FGFs (成纤维细胞生长因子家族)是一种从牛的大脑和脑垂体中分离出来的多肽，促进精纤维形成细胞balb/c3t3细胞系的增殖。它是一种与FGF基因群 [12] 的密码结构有关的蛋白质。到目前为止，已经发现了23种成纤维细胞生长因子家族(fgf1~23)。根据基因分析，人类的fgf19和大鼠的fgf15是直接同源物 [13] 。因此从严格意义来说，只有22种成纤维细胞生长因子家族。在这22种成纤维细胞生长因子家族中，将根据细胞因子的分泌方式的区别以及是否能够依赖FGFRs而分成三种类别，其中，FGFs11~14称之为包内FGFs，归咎原因是由于它们不必依赖激活FGFR而发挥作用 [14] ；而剩下的18种FGFs发挥作用均需要依赖成纤维细胞生长因子受体，他们可以被分为旁分泌因子及自分泌因子，旁分泌因子具体作用主要是参与胚胎发育中组织形态和器官形成；而自分泌因子能够参与调节胆汁、胆固醇、葡萄糖、维生素及钙盐平衡等生化代谢环节 [15] 。另外，FGFs含有一个氨基酸组成的核心区域，该区域由120~130个氨基酸、12个反平行的β链和两侧不同的氨基、羧基末端所共同构成。由于构成它们的N-、C-末端尾部主序列的不同，也给予了它们不同的生物学特质 [16] 。其中，旁分泌成纤维细胞生长因子最为经典，除了FGF9、FGF16和FGF20外，多数的分泌蛋白都存在一个N-末端分泌信号肽 [17] 。这些分泌蛋白通过与具有高度亲和力的胞外蛋白结合而介导一系列的生物化学反应，这些反应能够激活细胞表面的FGFRs。其中，HSPG能够作为辅助的细胞因子不仅能够促进成纤维细胞生长因子与成纤维细胞生长因子受体的结合 [18] ，并且能够使成纤维细胞生长因子稳定细胞结构，防止其被降解 [19] ，这在FGF-FGFR信号通路中发挥了至关重要的作用。

4. FGFR家族

成纤维细胞生长因子受体(Fibroblast Growth Factor Receptor, FGFR)是一种由酪氨酸蛋白激酶所构成的成纤维细胞生长因子的细胞表面受体，FGFR是一个跨膜受体家族，该家族包括四个成员，分别为FGFR1~4，这些家族成员能够与FGFs相结合，并且在早期胚胎发生、器官形成过程中发挥了主要作用。其中，FGFR3是FGFRs家族的成员之一，它是调节软骨细胞、成骨细胞的增殖作用中发挥重要作用的因子 [20] 。FGFR3与成纤维细胞生长因子结合时会经历二聚化激活。然后通过RAS/RAF/MEK/MAPK通路、PI3K/AKT等信号通路调节细胞的增殖、血管形成、伤口愈合、细胞迁移、神经生长和胚胎发育 [21] 。成纤维细胞生长因子受体(FGFR)作为包括胃癌在内的多种实体肿瘤的潜在靶点正在被研究。

5. FGFR3与胃癌

FGFR3是第1个FGFR家族成员被发现在癌症的体细胞存在突变，特别是结直肠癌、膀胱癌和宫颈癌等。一项国外研究 [22] 采用剪接变异体特异性实时逆转录酶PCR分析人类大肠肿瘤标本中FGFR3的表达。为了分析FGFR3-IIIc表达对肿瘤细胞生物学的影响，通过质粒转染或腺病毒转染产生过表达野生型(WT-3b和WT3c)或显性阴性FGFR3变体(KD3c和KD3b)的结肠癌细胞模型。虽然FGFR3 mRNA在结直肠癌中表达下调，但改变主要影响FGFR3-IIIb剪接变体，导致IIIc/IIIb比率增加，主要发生在晚期肿瘤亚组中。在所有测试的结肠癌细胞模型中，WT3c的过度表达增加了细胞的增殖、存活和集落形成，而WT3b几乎没有活性。此外，在内源性FGFR3-IIIc表达较低的SW480细胞中，它对自分泌FGF18介导的生长和迁移信号具有敏感性。显性负性FGFR3-IIIc或小干扰RNA介导的FGFR3-IIIc敲除对FGFR3-IIc依赖性信号的干扰导致细胞生长抑制和凋亡诱导，而这在FGFR3-IIIb被阻断时无法观察到。此外，KD3c的表达阻断了SCID小鼠异种移植模型中的集落形成和迁移，并明显抑制了肿瘤生长。表明了FGFR3-IIIc通过介导FGF18在结直肠癌中的作用发挥致癌功能，并可能成为治疗干预的一个有希望的新靶点。在国内一项关于“膀胱癌组织FGFR3基因突变和蛋白表达与预后关系研究”中 [23] ，选取84例膀胱癌组织FGFR3基因热点突变外显子7、10、15，同时采用免疫组化方法检测FGFR3蛋白表达。应用Kaplan-Meier进行生存分析。通过多因素COX模型方法对可能影响膀胱癌预后的因素进行分析。该研究发现，FGFR3基因突变在不同的肿瘤大小和病理分级比较差异有统计学意义；FGFR3基因突变与术后肿瘤高复发相关，可能与FGFR3突变体激活下游的膀胱癌相关的信号通路有关 [24] ，同时FGFR3基因突变可以抑制急性炎症和免疫反应，促进肿瘤的发生和发展 [25] ；且FGFR3基因突变为危险因素。通过FGFR3基因突变诱导膀胱肿瘤新生血管的生成，促进膀胱癌的复发，影响DFS [26] 。越来越多的数据表明，FGFR3是多发性骨髓瘤和膀胱癌的治疗靶点。在体外和异种移植瘤模型中，通过阻断抗体或小抑制分子抑制该受体对多发性骨髓瘤细胞具有细胞毒性 [27] 。随后，许多研究发现FGFR3在胃癌中具有一定的作用。在一项国外临床研究中发现，在胃癌患者中测序发现FGFR3的结构突变 [28] ；该研究团队从正常和肿瘤来源的组织中分离总RNA，并通过实时定量RT-PCR相对于GAPDH检测FGFR3 mRNA的表达。在22个肿瘤标本中，有20个发现FGFR3 mRNA的总表达下调，与非恶性结肠组织标本相比，导致肿瘤总体显著减少。证明了FGFR3-IIIc通过介导FGF18在结直肠癌中的作用发挥致癌功能，可能成为治疗干预的一个有希望的新靶点 [29] 。此外，Piro [30] 等人建立了4个NCI-N87曲妥珠单抗耐药(N87-TR)胃癌细胞系。微阵列分析显示HER2下调，诱导上皮向间质转化，并表明FGFR3是N87TR细胞系中上调最多的基因之一。在体外，N87-TR细胞系比曲妥珠单抗敏感的亲代细胞对FGFR3抑制剂dovitinib表现出更高的敏感性，从而降低了pAKT、ZEB1的表达和细胞迁移。在N87-TR小鼠模型中，口服dovitinib显著(P = 0.0006)降低肿瘤负荷，延长小鼠生存时间。与匹配的治疗前活检相比，在曲妥珠单抗治疗进展的患者活检中观察到FGFR3，磷酸化AKT和ZEB1的表达更高。发现FGFR3/AKT轴是胃癌中曲妥珠单抗耐药的逃逸途径，因此表明抑制FGFR3是调节这种耐药的潜在策略。

本课题组前期关于“藏红花素联合DDP下调MAPK/ERK通路对胃癌细胞增殖、凋亡和EMT的抑制作用”的研究中，在藏红花素联合DDP处理的AGS细胞中，FGFR3 mRNA测序和KEGG富集分析下调表达，MAPK/ERK通路中差异基因富集。功能实验报道藏红花素联合DDP通过下调FGFR3介导的MAPK/ERK信号通路抑制增殖、迁移和EMT，增强细胞凋亡。营救实验表明，FGFR3的过表达逆转了GC在体内和体外的增殖、迁移和EMT过程。总之，我们证明了藏红花素联合DDP通过FGFR3/MAPK/ERK抑制了GC细胞的生物学行为，为治疗GC提供新的思路 [31] 。这些实验均证明了FGFR3与肿瘤的增殖和凋亡有密切的关系，FGFR3可能作为候选的治疗胃癌的靶基因。

6. 讨论

按照我国目前的国情，在我国发现的胃癌患者为晚期的较多，转移复发风险较高，预后较差，因此对于胃癌的综合治疗就显得尤为重要。传统的手术治疗和放化疗提高了患者的总体生存率，但仍不理想，中位总生存期低于12个月。虽然目前靶向抑制剂的研发是热点，但是FGFR3介导的肿瘤靶向治疗仍还需行进一步的临床试验验证，下一步对如何研发出高选择性、高亲和力以及强抗肿瘤效果的针对该靶点的抑制剂是关键所在；除此之外恶性肿瘤的发生、发展是一个多基因、多信号通路相互作用的复杂过程，鉴于此应该加强临床胃癌的分子诊断水平，开展个性化治疗。虽然各种早期诊断方式和晚期的综合治疗方法已经大大提高胃癌患者的总体生存率，但我们仍然面临着巨大的挑战。因此，探讨胃癌中FGFR3的免疫组化表达与肿瘤预后的相关性，对于指导胃癌的诊断和治疗具有重要意义。

NOTES

^*通讯作者。