成纤维生长因子受体1在乳腺癌中的研究进展

张丽霞综述，李庆霞审校

0 引 言

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，近年来已居女性因癌症死亡原因的首位［1］。据统计，全世界每年新确诊的乳腺癌患者约1400000例［2］。目前，尽管乳腺癌的治疗已经有了实质性的改善，但内分泌耐药仍然是一个亟待解决的临床问题。雌激素受体(Estrogen receptor，ER)和孕激素受体(Progesterone receptor，PR)作为内分泌治疗靶点及重要的预后相关指标，有时并不能很好的指导临床治疗，ER阳性乳腺癌中约30%内分泌治疗无效［3］，即使ER、PR均阳性，也仅有70%的患者治疗有效。因此，我们需要集中研究个体肿瘤的特定的基因变异，充分理解乳腺癌致癌途径中可能成为靶点的分子基础，从而实现更好的个体化的治疗［4］。研究结果显示［5-6］，成纤维生长因子受体1(fibroblast growth factor receptors 1，FGFR1)与乳腺癌内分泌治疗耐药密切相关。FGFR1在约10%的乳腺肿瘤中扩增，其扩增与乳腺癌早期复发及患者生存率降低有关，尤其在ER阳性和(或)低分级的乳腺癌细胞中［5］。因此，关于FGFR1在乳腺癌发生、发展、治疗及预后中作用的研究非常有必要。

1 FGFRs结构和亚型

FGFR家族由 FGFR1-4组成［6］，分别位于染色体 8p12、10q26、4p16.3、5q35.1-qter。FGFRs 与大多数的受体酪氨酸蛋白激酶(Receptor tyrosine kinases，RTKs)整体结构相似，FGFRs属单跨膜蛋白，由胞外配体结合域、跨膜结构域及胞内酪氨酸激酶(Tyrosine kinase，TK)结构域组成。胞内激酶结构域同血管内皮生长因子受体(Vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)和血小板衍生生长因子受体相似，含有插入片断，导致激酶结构域的拆分。胞外结构域由3种免疫球蛋白(Immunoglobulin，Ig)样结构域(IgⅠ-Ⅲ)组成。在一二结构域之间，有1个含酸及富含丝氨酸的区域，称为酸框，通常认为其与IgⅠ在受体自主抑制中起重要作用，第2和第3个免疫球蛋白结构域构成成纤维生长因子(Fibroblast growth factor，FGF)配体结合位点［7］。FGF家族包括18种配体，不同FGFs和其相应的同源性高亲和力的FGFRs(FGFR1-FGFR4)受体以组织特异性的方式结合。FGF通过分泌多肽生长因子与靶细胞表面上的受体结合。除了FGF1和FGF2通过ER非经典分泌途径，大多数FGFs均有分泌的信号序列。此外，FGF家族中还包括4种FGF的同源因子(FGF homologous factor，FHFs)(FGF11-FHF14)，FHFs不能与FGFRs结合，仅在细胞内发挥作用，调控电压门控钠离子通道及钙离子通道及其功能，FGF13是在成年小鼠心肌细胞的主要FHF［8］。FGFR1-3选择性剪接 IgⅢ结构域，形成 2种特异性剪接变异体，分为ⅢB和ⅢC亚型，分别在上皮细胞和间质细胞中表达［7］，硫酸乙酰肝素蛋白多糖(Heparan sulfate proteoglycans，HSPGs)由一个蛋白多糖核心结合两到三个线性多糖(硫酸乙酰肝素链)组成，通过静电作用，FGFs结合到带负电荷的多糖上。HSPGs既保护了配体免于降解，同时又参与了FGFs和FGFRs之间复合物的形成，有研究表明，HSPGs还与癌细胞的增殖、黏附、迁移和侵袭有关［9］。FGFs与受体的结合促进了由FGF、FGFR和HSPGs的二聚体化，从而形成一个稳定的结构。FGF结合受体的亲和力增加，可导致受体的激活增强［10］。

2 FGFRs信号

配体与FGFRs结合并二聚体化，从而激活细胞内的激酶结构域，导致存在于受体胞浆中的酪氨酸残基磷酸化［6］。FGFRs的胞质结构域包含1个催化蛋白酷氨酸激酶核心和多个调节序列。相对于其他受体的TK，FGFRs的近膜结构域相对较长，此区含有1个高度保守的序列作为FGFRs底物FRS2(FRS2 a和FRS2b)的磷酸酪氨酸结合域。FGFRs激活下游通路，主要包括RAS-MAPK信号通路和PI3K(PIK3CA)-AKT(AKT1)通路，其激活由FRS2a和其他几个适配器分子介导。此外，FGFR1羧基末端tyr766的自身磷酸化为磷脂酶Cγ(Phospholipase Cγ，PLCγ)SH2结构域提供了特定结合位点，PLCγ水解磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸产生第二信使二酰基甘油和三磷酸肌醇，从而触发钙释放和随后的蛋白激酶C的激活，最终产生信号传导及转录激活因子信号［11］。事实上，FGFR信号通路的异常与肿瘤的发生之间关系已明确［12］，FGFRs信号通路在细胞增殖、分化、抑制细胞凋亡以及迁移中发挥了重要作用，此外，有研究证实FGFRs信号还参与血管生成和伤口修复［6］。

3 FGFR1 与乳腺癌

3.1 FGFR1在乳腺癌中的扩增与过表达 正常情况下，FGFR1的激活可导致有丝分裂原化蛋白激酶及蛋白激酶B的转录，是乳腺发育必不可少的，包括管腔上皮细胞的生长和分化。然而，当FGFR1活性增加，如通过基因扩增，可能导致管腔细胞增生，这种增生可能最终导致生成乳腺原位癌和浸润性癌［17］。FGFR1 所在的染色体区域 8p11.2，在许多类型的癌症，包括肾癌、肺癌、前列腺癌和白血病中均扩增。多项研究已经证实了FGFR1在乳腺癌中扩增(8p11.2-p12 扩增)［13-15］，但由于不同研究所用的技术和肿瘤样本有所差异，使测得的FGFR1扩增的百分范围在7.5%-17%。具体来说，大约10%的乳腺癌FGFR1扩增，其扩增与mRNA和蛋白质的表达增加有关［16］，与单纯性乳腺导管癌相比，浸润性乳腺癌FGFR1两倍扩增［17］。FGFRs的异常活化可能通过促进细胞增殖，血管生成和抑制细胞凋亡等方面促进肿瘤的发生，有证据表明FGFRs的遗传变异与乳腺癌有关。

3.2 FGFR1与乳腺癌临床病理参数、预后 有试验利用免疫组织化学S-P法研究FGFR1与临床病理参数之间的关系发现，FGFR1的扩增与患者ER、PR及 HER-2状态均无相关性，而与病理分型、TOPOⅡα及 GST-π 有关［18］，FGFR1 对于细胞增殖是促进因素;然而，Elbauomy Elsheikh等［19］认为FGFR1的扩增常发生在年龄 ＞50岁的患者，与HER-2的过表达呈负相关，趋向于PR(-)。此外，有试验证明FGFR1扩增的患者更容易向远处转移［19］，FGFR1扩增和较短的无病生存率(Diseasefree survival，DFS)和总生存期(Overall survival，OS)有关，独立于肿瘤分级、肿瘤大小、淋巴结转移、ER状态等其他预后因素。有趣的是，虽然在ER(+)患者中，FGFR1扩增与DFS和OS缩短有关，但在ER(-)的患者中却并未观察到［19］，这表明或许是FGFR1扩增与ER两者之间存在相互作用从而使预后较差。近来有研究表明神经元细胞系的FGFR1可通过 FGF-8 进行自动调节［20］。Tarkkonen 等［21］研究也表明，在S115细胞中FGFR1的表达水平受条件培养基中FGF-2与肝素结合生长因子成分(含分泌型FGF-8)调节。Turner等［5］用试验的方法证实FGFR1表达与拷贝数高度相关，通过87例ER阳性乳腺癌患者和乳腺浸润性癌组织芯片发现FGFR1 mRNA的过度表达仅在FGFR1扩增的肿瘤中，证实FGFR的过度表达与FGFR的扩增有很强的联系，FGFR1扩增在增殖，luminal B型ER阳性的肿瘤经常出现，从而表明FGFR1的过度表达是导致这些肿瘤不良预后的主要因素。同时发现FGFR1扩增的细胞系对4-羟基治疗耐药，这表明FGFR1扩增可能参与内分泌耐药。此外，诱导型FGFR1是FGFR1的突变体，其缺乏细胞外配体结构域，通过结合特异的细胞通透性化学配体B/B激活，该化学配体可引起同型二聚体化及下游FGFR1信号靶点的配体单独激活。Reed等［22］通过一系列研究发现乳腺癌上皮细胞中的诱导型FGFR1激活可导致可溶性CX3CL1的产生增多，使巨噬细胞的聚集，通过多种机制促进肿瘤的发展，包括血管生成所需要的诱导因子，如血管内皮生长因子，及通过产生生长因子及细胞外基质重塑蛋白。

除了FGFR1位于染色体8p11-12外，一些研究已确定其他几种位于8p11-12潜在的致癌基因，包括 PPAPDC1B、RAB11FIP1、LSM1、BAG4、C8ORF4和 WHSC1L 1［23，25］，因此位于 8p11-12 区域的多种基因可能作为致癌基因，甚至不排除互相合作的可能性。此外，有研究发现约10%的浸润性乳腺癌样本FGFR1缺失［15］，表明FGFR1可能具有抑制肿瘤的功能，但还需进一步研究。

4 靶向FGFRs治疗

FGFRs是癌症治疗的理想靶点，FGF信号级联反应在调控肿瘤干细胞、细胞增殖、侵袭及血管生成的癌变过程中发挥着至关重要的作用。目前多种靶向FGFRs的TK抑制剂已开发出来，这些小分子与ATP竞争性和受体结合，导致激酶结构域的活性降低［25］，有些已经处于临床试验阶段。目前研究的FGFR 小分子抑制剂包括 PD173074［20］、MK-2461［26］和 brivanib［27］等，其中除 PD173074 是特定靶向FGFR的抑制剂外，其他均为广谱 TKIs。其中，brivanib是一种靶向FGFR和VEGFRs抑制剂，目前正在进行肝癌和大肠癌的II期临床试验，是一种有潜力的抗癌药物。Shiang等［16］研究发现在FGFR-1扩增的细胞中，brivanib减少了受体的自主磷酸化，抑制了FGF2诱导的TK的激活，从而减少了ERK和AKT的磷酸化。同时还观察到与非扩增细胞系相比，FGFR-1扩增和蛋白过表达的乳腺癌细胞系对brivanib更敏感，表明FGFR-1扩增或过表达可能是brivanib治疗的潜在理想指标。

Issa等［28］利用自分泌激活FGFR的乳腺癌细胞系4T1或67NR转染小鼠，通过抑制剂单独给药和联合给药，证实了FGFR抑制剂联合PI3K/mTOR抑制剂或pan-Erb-B抑制剂治疗具有最佳的抗肿瘤反应。Massabeau等［29］通过对S1(居里研究所实施的第二阶段的前瞻性研究)中能够提供足够的肿瘤组织活检标本组织块的32名患者的研究发现，FGFR1蛋白未表达的肿瘤比那些FGFR1表达的肿瘤更易耐受放疗、化疗，从而提出FGFR1的表达可能成为放疗和化疗反应的标记物。

5 结 语

FGFRs信号在乳腺癌发生和发展方面的重要作用和机制已经有了较深入的了解，FGFRs在不同的分子亚型乳腺癌患者中的基因变异及其对于肿瘤特征和预后的影响已经部分阐明。FGFRs是乳腺癌治疗中非常有潜力的药物作用靶点，许多基础试验研究也证实了这一点;但我们还需进一步的进行基础和临床试验，深入地发掘FGFRs在各分子亚型的乳腺癌中发生发展及治疗预后的分子机制，使靶向FGFRs成为乳腺癌治疗领域中真正有价值的一种治疗手段。

［1］ 赵善鹏，于泽平，顾 军，等.乳腺癌组织中BRCA1的蛋白表达与乳腺癌的相关性分析研究［J］.医学研究生学报，2011，24(10):1049-1053.

［2］ Jemal A，Center MM，DeSantis C，et al.Global patterns of Cancer incidence and mortality rates and trends［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2010，19(8):1893-1907.

［3］ 顾 军，于泽平.乳腺癌手术后辅助内分泌治疗研究进展［J］.医学研究生学报，2012，25(1):107-112.

［4］ Alvarez RH，Valero V，Hortobagyi GN.Emerging targeted therapies for breast Cancer［J］.J Clin Oncol，2010，28(20):3366-3379.

［5］ Turner N，Pearson A，Sharpe R，et al.FGFR1 amplification drives endocrine therapy resistance and is a therapeutic target in breast Cancer［J］.Cancer Res，2010，70(5):2085-2094.

［6］ Turner N，Grose R.Fibroblast growth factor signalling:from development to Cancer［J］.Nat Rev Cancer，2010，10(2):116-129.

［7］ Beenken A，Mohammadi M.The FGF family:biology，pathophysiology and therapy［J］.Nat Rev Drug Discov，2009，8(3):235-253.

［8］ Wei EQ，Barnett AS，Pitt GS，et al.Fibroblast growth factor homologous factors in the heart:a potential locus for cardiac arrhythmias［J］.Trends Cardiovasc Med，2011，21(7):199-203.

［9］ Malavaki CJ，Roussidis AE，Gialeli C，et al.Imatinibasakeyinhibitoroftheplatelet-derived growth factor receptor mediated expression of cell surface heparan sulfate proteoglycans and functional properties of breast cancer cells［J］.FEBS J，2013，280(10):2477-2489.

［10］ Kurosu H，Ogawa Y，Miyoshi M，et al.Regulation of fibroblast growth factor-23 signaling by klotho［J］.J Biol Chem，2006，281(10):6120-6123.

［11］ Acevedo VD，Ittmann M，Spencer DM.Paths of FGFR-driven tumorigenesis［J］.Cell Cycle，2009，8(4):580-588.

［12］ Chioni AM，Grose R.FGFR1cleavageandnuclear translocationregulates breast cancer cell behavior［J］.J Cell Biol，2012，197(6):801-817.

［13］ Andre F，Job B，Dessen P，et al.Molecular characterization of breast Cancer with high-resolution oligonucleotide comparative genomic hybridization array［J］.Clin Cancer Res，2009，15(2):441-451.

［14］ Kadota M，Sato M，Duncan B，et al.Identification of novel gene amplifications in breast Cancer and coexistence of gene amplification with an activating mutation of PIK3CA［J］.Cancer Res，2009，69(18):7357-7365.

［15］ Moelans CB，de Weger RA，Monsuur HN，et al.Molecular profiling of invasive breast Cancer by multiplex ligation-dependent probe amplification-based copy number analysis of tumor suppressor and oncogenes［J］.Mod Pathol，2010，23(7):1029-1039.

［16］ Shiang CY，Qi Y，Wang B，et al.Amplification of fibroblast growth factor receptor-1 in breast Cancer and the effects of brivanib alaninate［J］.Breast Cancer Res Treat，2010，123(3):747-755.

［17］ Gru AA，Allred DC.FGFR1 amplification and the progression of non-invasive to invasive breast Cancer［J］.Breast Cancer Res，2012，14(6):116.

［18］ 颜聪亚，张 炎，李庆霞，等.FGFR1在乳腺癌分子亚型中的表达及意义［J］.实用肿瘤杂志，2012，27(6):602-605.

［19］ Elbauomy Elsheikh S，Green AR，Lambros MB，et al.FGFR1 amplification in breast carcinomas:a chromogenic in situ hybridisation analysis［J］.Breast Cancer Res，2007，9(2):R23.

［20］ Mott NN，Chung WC，Tsai PS，et al.Differential fibroblast growth factor 8(FGF8)-mediated autoregulation of its cognate receptors，Fgfr1 and Fgfr3，in neuronal cell lines［J］.PLoS One，2010，5(4):e10143.

［21］ Tarkkonen KM，Nilsson EM，Kähkönen TE，et al.Differential roles of fibroblast growth factor receptors(FGFR)1，2 and 3 in the regulation of S115 breast Cancer cell growth［J］.PLoS One，2012，7(11):e49970.

［22］ Reed JR，Stone MD，Beadnell TC，et al.Fibroblast growth factor receptor 1 activation in mammary tumor cells promotes macrophage recruitment in a CX3CL1-dependent manner［J］.PLoS One，2012，7(9):e45877.

［23］ Yang ZQ，Liu G，Bollig-Fischer A，et al.Transformingpropertiesof8p11-12 amplified genes in human breast cancer［J］.Cancer Res，2010，70(21):8487-8497.

［24］ Xu HT，Liu Y，Liu SL，et al.TC-1(C8orf4)expression is correlated with differentiation in ovarian carcinomas and might distinguish metastatic ovarian from metastatic colorectal carcinomas［J］.Virchows Arch，2013，462(3):281-287.

［25］ Katoh Y，Katoh M.FGFR2-related pathogenesis and FGFR2-targeted therapeutics［J］.Int J Mol Med，2009，23(3):307-311.

［26］ Pan BS，Chan GK，Chenard M，et al.MK-2461，a novel multitargeted kinase inhibitor，preferentially inhibits the activated c-Met receptor［J］.Cancer Res，2010，70(4):1524-1533.

［27］ Brunello E，Brunelli M，Bogina G，et al.FGFR-1 amplification in metastatic lymph-nodal and haematogenous lobular breast carcinoma［J］.J Exp Clin Cancer Res，2012，31(1):103.

［28］ Issa A，Gill JW，Heideman MR，et al.Combinatorial targeting of FGF and ErbB receptors blocks growth and metastatic spread of breast Cancer models［J］.Breast Cancer Res，2013，15(1):R8.

［29］ Massabeau C，Sigal-Zafrani B，Belin L，et al.The fibroblast growth factor receptor 1(FGFR1)，a marker of response to chemoradiotherapy in breast Cancer?［J］ Breast Cancer Res Treat，2012，134(1):259-266.