摘要:Cyclophilin A(CypA)是免疫親和素家族的重要成員,憑借其肽基脯氨酰順反異構酶(PPIase)活性,在蛋白質折疊、免疫調節、細胞信號傳導等生理過程中扮演關鍵角色。越來越多的證據表明,CypA 在多種人類癌癥中呈現高表達,通過促進腫瘤細胞增殖、侵襲、轉移及化療耐藥等機制推動癌癥進展。本文將深入剖析 CypA 的生物學功能、在癌癥發生發展中的作用機制,以及以 CypA 為靶點的治療策略進展,為癌癥精準治療提供新思路。一、CypA 的生物學 “多面手” 角色1.1 結構與核心功能:細胞內的 “分子管家”
CypA 是由染色體 7p13 上的 PPIA 基因編碼的胞質蛋白,由 165 個氨基酸組成,分子量約 18 kDa。其結構包含典型的環親環素樣結構域(CLD),該結構域以 8 股 β 折疊和 2 個 α 螺旋為特征,形成具有 PPIase 活性的催化口袋,可催化脯氨酸殘基的肽鍵順反異構化,這一過程對蛋白質折疊、組裝及功能發揮至關重要 [圖 1a]。
除了作為胞內蛋白,CypA 還可在缺氧、感染等應激條件下分泌到細胞外,通過與細胞膜受體 CD147 結合,激活細胞外信號調節激酶(ERK1/2)、核因子 κB(NF-κB)等信號通路,參與炎癥反應、血管平滑肌細胞增殖等病理過程 [表 2]。
1.2 與 CD147 的 “搭檔戲碼”:細胞間通信的 “信使”
CD147(細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子,EMMPRIN)是 CypA 的主要膜受體,屬于免疫球蛋白超家族成員。胞外 CypA 與 CD147 的 IgI 結構域結合后,可誘導 CD147 構象變化,進而激活下游 MAPK、PI3K/AKT 等通路,促進基質金屬蛋白酶(MMPs)分泌,為腫瘤細胞侵襲 “鋪路”[圖 2]。值得注意的是,CD147 上的脯氨酸 180(P180)和脯氨酸 211(P211)是 CypA 結合的關鍵位點,若這些位點突變,將顯著削弱二者的相互作用。
二、CypA 的 “叛變”:癌癥進展的 “加速器”2.1 高表達與惡性表型:從 “管家” 到 “幫兇”
在正常組織中,CypA 的表達具有嚴格的細胞特異性;而在胃癌、乳腺癌、非小細胞肺癌(NSCLC)等多種癌癥中,CypA 的表達水平顯著升高。例如,NSCLC 組織中 CypA 水平較癌旁正常肺組織高出 7 倍,且其表達量與腫瘤分期、淋巴結轉移呈正相關。在肝癌中,CypA 過表達與腫瘤細胞的 G1/S 期轉換加速相關,促使細胞周期進程失控。
2.2 促癌 “組合拳”:增殖、轉移與抗凋亡
細胞增殖引擎:CypA 通過激活 ERK1/2 信號通路,促進胰腺癌細胞中 IL-5、IL-17 等細胞因子分泌,形成促增殖微環境。在小細胞肺癌中,外源性 CypA 可呈劑量依賴性促進 H446 細胞增殖,而抑制其 PPIase 活性(如使用環孢素 A,CsA)則能顯著抑制這一過程。
轉移 “鋪路機”:CypA 通過上調 MMP-2、MMP-9 等蛋白酶活性,降解細胞外基質,為腫瘤細胞侵襲開辟路徑。在肝癌模型中,CypA 過表達可促進腫瘤細胞肺轉移,而 CypA 沉默則使 MMP-3 和 MMP-9 表達下調,轉移能力顯著減弱 。
凋亡 “剎車器”:CypA 可通過激活 PI3K/AKT/mTOR 通路,抑制氧化應激誘導的細胞凋亡。在肺癌 A549 細胞中,CypA 缺失會增強過氧化氫(H?O?)誘導的凋亡,而 CypA 過表達則使細胞對順鉑等化療藥物的敏感性降低。
CypA 在腫瘤細胞耐藥中扮演關鍵角色。在肝癌細胞中,CypA 過表達可降低阿霉素、長春新堿等藥物的細胞毒性,其機制與藥物外排泵(如 MRP2、MRP3)表達上調相關。此外,CypA 可通過調節過氧化物還原酶 2(PRDX2)的氧化還原狀態,降低細胞內活性氧(ROS)水平,使結直腸癌細胞對化療藥物產生抵抗。臨床數據顯示,化療耐藥的結直腸癌樣本中 CypA 表達顯著升高,而使用 CsA 抑制 CypA 可增強順鉑的抗腫瘤效果。
三、靶向 CypA:從實驗室到臨床的探索3.1 抑制劑的 “武器庫”:從天然產物到合成藥物
環孢素 A(CsA)及其衍生物:
CsA 是首個被發現的 CypA 抑制劑,通過與 CypA 的催化口袋結合,抑制其 PPIase 活性。在乳腺癌細胞中,CsA 可通過下調丙酮酸激酶 M2(PKM2)抑制糖酵解,進而抑制細胞增殖。然而,CsA 的免疫抑制副作用限制了其臨床應用,為此研發了非免疫抑制性衍生物,如 Debio-025(Alisporivir)。Debio-025 在三陰性乳腺癌模型中不僅能抑制腫瘤生長,還可增強抗 PD-1 免疫治療的效果。Sanglifehrin A(SFA)及其類似物:
SFA 對 CypA 的親和力比 CsA 更高,且無免疫抑制作用。在膠質母細胞瘤細胞中,SFA 與順鉑聯用可協同誘導細胞凋亡。NV651 作為 SFA 衍生物,在肝癌異種移植模型中可顯著降低腫瘤生長,且與順鉑聯用時效果更佳。天然產物衍生物:
23 - 去甲基 - 8,13 - 脫氧那格菌素(C9)是一種新型那格菌素 A1 類似物,可通過抑制 CypA/CD147 介導的 JNK、ERK1/2 信號通路,抑制胃癌細胞的增殖、遷移和血管生成。蜂毒中的蜂毒素(Melittin)則可通過下調 CypA/CD147/MMP-9 軸,抑制乳腺癌細胞侵襲 。
3.2 聯合治療 “組合拳”:突破單藥局限
化療增敏:在肝癌細胞中,CypA 抑制劑 NV651 與順鉑聯用可協同誘導凋亡,其機制與 DNA 損傷修復通路抑制相關。
免疫治療協同:Debio-025 可通過調節腫瘤微環境,增加 CD8+ T 細胞浸潤,與抗 PD-1 抗體聯用可顯著抑制乳腺癌肺轉移。
靶向 CD147:阻斷 CypA/CD147 相互作用可同時抑制腫瘤細胞增殖和血管生成。在肝癌模型中,抗 CD147 抗體可減少腫瘤血供,與 CypA 抑制劑聯用效果優于單藥。
目前,靶向 CypA 的療法仍處于早期臨床階段。Debio-025 在 HCV 相關肝癌患者中顯示出良好的安全性和抗病毒活性,而 CRV431(Rencofilstat)作為泛環親環素抑制劑,已進入非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的 II 期臨床試驗。然而,仍面臨兩大挑戰:一是 CypA 在正常組織中的生理功能可能導致抑制劑的脫靶毒性,如 CsA 的腎毒性;二是腫瘤細胞可能通過上調其他環親環素家族成員(如 CypB、CypD)補償 CypA 缺失,形成耐藥。
四、未來展望:精準靶向 CypA 的 “藍圖”4.1 精準診斷:生物標志物的篩選
CypA 表達水平與癌癥預后密切相關。在胃癌中,高 CypA 表達患者的局部復發和遠處轉移風險顯著升高,因此 CypA 有望成為預測轉移的生物標志物。此外,循環 CypA 水平可能用于監測治療反應,如 CsA 治療后血清 CypA 下降幅度與肝癌患者生存期延長相關。
4.2 智能藥物設計:從 “廣譜” 到 “精準”
基于 CypA 與 CD147 的結構信息,利用計算機輔助藥物設計(CADD)開發高特異性抑制劑。例如,通過分子動力學模擬優化 CypA/CD147 結合位點的小分子化合物,可提高抑制劑的親和力和選擇性。此外,開發可響應腫瘤微環境(如酸性 pH)的前藥,可減少正常組織毒性。
4.3 聯合策略:多靶點協同作戰
鑒于 CypA 在癌癥中的多效性,聯合靶向 CypA 與其他信號通路(如 EGFR、Wnt/β-catenin)可能成為突破方向。在 NSCLC 中,CypA 抑制劑與 EGFR-TKI 聯用可克服部分患者的耐藥性,而在膠質母細胞瘤中,CypA 沉默可增強放療敏感性。
五、結語:CypA 靶點的 “潛力與使命”
從作為免疫抑制劑靶點被發現,到成為癌癥治療的新希望,CypA 的研究歷程見證了基礎科學向臨床應用的轉化。盡管目前靶向 CypA 的療法仍處于探索階段,但其在腫瘤增殖、轉移和耐藥中的核心作用,使其成為極具潛力的治療靶點。未來,隨著精準醫學和藥物研發技術的進步,CypA 有望成為破解癌癥轉移和耐藥難題的關鍵鑰匙,為患者帶來新的治療希望。
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