透明質酸及其相關因子在胰腺癌方面的研究進展

郭曉倩， 姚瑋艷

（上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院消化內科，上海 200025）

胰腺癌是一種隱匿性強且惡性程度極高的腫瘤，5 年生存率低于8%[1]。只有小部分（11%）胰腺癌患者在腫瘤早期和局部期被診斷，大多數（52%）患者在胰腺癌被診斷時已發生了遠處器官轉移[2]。 目前胰腺癌在診斷上，缺乏理想的高特異性診斷標志物及影像學檢查；在治療上，手術治療成功率低，放療缺乏敏感性，聯合化療預后差。 近年來，研究者們逐漸將目光投向腫瘤微環境（tumor microenvironment，TME）以尋求新的診治思路。 TME 指腫瘤在發展中所處的局部生物環境， 包括腫瘤細胞、 基質細胞及細胞外基質（extracellular matrices，ECM）等[3]。與其他實體瘤對比，胰腺腫瘤間質致密，病灶內部低灌注和缺氧，因此，靶向基質屏障是研究者熱衷的研究方向。 透明質酸（hyaluronic acid，HA）作為腫瘤ECM中的主要成分，不僅參與形成致密的間質，還有顯著的促纖維化反應[4]。同正常胰腺組織相比，HA 在胰腺癌間質中的含量更豐富[5]，可通過與細胞表面HA 受體，如CD44、HA 介導運動的受體 （receptor for HA-mediated motility，RHAMM）等特異性結合，調節細胞生長、增殖和遷移，尤其在腫瘤細胞的侵襲和轉移中發揮重要作用[6]。 因此，HA 及其相關因子在胰腺癌的診斷和治療上有廣泛的應用前景。

HA 的概述

HA 是ECM 中較重要的大分子之一，是由重復的（β，1-4）葡萄糖醛酸及（β，1-3）-N-乙酰葡萄糖胺二糖組成的線性分子[7]。 有文獻報道， 根據分子量大小，20 個單糖長度或更短的HA 稱為HA 寡糖（HA oligosaccharides，oHA）；分子量超過1×106U 稱為高分子量HA（high molecular weight HA，HMWHA），介于兩者之間的稱為低分子量HA（low molecular weight HA，LMWHA）[8]。 HA 由HA 合成酶（hyaluronan synthase，HAS）家族成員合成，分別為HAS1、HAS2 及HAS3。而降解HA 的是HA 酶（hyaluronidase，HYAL）家族，有6 種不同的HYAL（HYAL-1，-2，-3，-4，-P1, -PH20），HYAL 可將HA裂解成LMWHA 片段， 這些片段再進一步被細胞內吞、內化，并被其他酶降解[9]。 在人體內，HA 的含量及存在形式主要受HAS2、HYAL1 調節。 相關研究表明，HA 的生理功能依賴于其分子大小，HMWHA 具有抗血管生成、抗增殖和免疫抑制特性，而LMWHA 能夠誘導炎癥、血管生成和增殖，并具有免疫刺激功能[10]。

HA 及其相關因子在TME 的作用

HA 作為ECM 的重要組成部分，在腫瘤的各個階段，從發生、進展、轉移到化療耐藥發揮重要作用。雖然HA 看似結構簡單，但其在TME 中的作用機制非常復雜。不同分子量的HA 通過與細胞表面的特異性受體，如CD44、RHAMM 等結合，激活下游信號、轉導級聯反應等促進多種惡性腫瘤細胞生長、增殖、轉移和耐藥性的形成[10]。 近年研究[11]發現，HACD44 相互作用協調激活多種微RNA（microRNA，miRNA）（如miR-21、miR-302 和miR-10b 等） 和各種信號調節因子，促進腫瘤細胞特異性行為，如腫瘤轉移、進展和化療耐藥；而且，這些由HA-CD44 激活的各種miRNA 以及信號調節因子[如蛋白激酶Cε（protein kinase Cε, PKCε）、c-Jun 氨基端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、c-Src、Nanog、信號轉導及轉錄激活因子3 （signal transduction and activator of transcription 3，Stat-3）、c-Jun、 八聚體結合轉錄因子4（octamerbinding protein 4, Oct4）、性別決定區Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2, SOX2）和Twist]，未來有望成為新的腫瘤診斷和預后標志物[11]。

HA 及其相關因子作為診斷胰腺癌的手段

目前，胰腺癌的診斷“金標準”是病理活組織檢查（活檢）。 糖類抗原199（carbohydrate antigen 199，CA199）等腫瘤標志物及影像學檢查可作為診斷胰腺癌的輔助手段， 然而均缺乏高敏感性和特異性。Franklin 等[12]研究發現，血清樣品中的HA 含量與胰腺癌的預后不良相關， 且術前血清HA＞27 kU 是術后生存期較短的獨立預測指標。 郝一等[13]研究發現在胰腺癌患者血漿中，甲基化HYAL2 含量較豐富，且其診斷胰腺癌的靈敏度、特異度較高。血漿甲基化HYAL2 聯合CA199 檢測有助于胰腺癌的診斷。 Choi 等[14]發現，在胰腺導管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）中，RHAMM 家族中的RHAMMB 與PDAC 患者的低生存期相關，尤其在胰腺神經內分泌腫瘤（pancreatic neuroendocrine tumor，PNET）肝轉移模型中顯著上調，可作為胰腺癌檢測和判斷預后的生物標志物。Li 等[15]嘗試在HA 上引入疏水性過氧化氫響應型萘酰亞胺-硼酸鹽熒光團，使其成為具有CD44靶向能力的過氧化氫響應納米探針， 其不僅能特異性識別CD44 蛋白高表達的胰腺癌細胞，而且能夠半定量檢測循環腫瘤細胞中的過氧化氫含量， 可作為腫瘤臨床評價和治療的重要指標。 Qi 等[16]開發了一種HA 與近紅外熒光（nearinfrared fluorescence，NIRF）染料耦聯的結合物，能強化胰腺腫瘤顯像，與健康胰腺相比，結合物使腫瘤顯像增強14 倍，可識別腫瘤邊緣和微小的隱匿性轉移， 在腫瘤切除過程中能提供實時指導。

以HA 為靶點治療胰腺癌

HA 在腫瘤間質中的沉積增加， 形成不流動的凝膠-液相，引起血管塌陷，提高間質流體壓力,除了增加組織硬度外，還會壓迫瘤內血管，導致腫瘤病灶內部低灌注和缺氧。低灌注可顯著減少腫瘤內化療藥物的輸送， 降低化療藥物療效；而缺氧可使腫瘤細胞具有生存優勢，誘導激活相關的腫瘤通路增強其侵襲、浸潤和轉移能力[17]。 最新研究發現，HA 作為TME 中含量豐富的碳水化合物聚合物， 其潛在作用可能是為胰腺腫瘤供給營養物質， 在營養限制的條件下為胰腺癌生長代謝提供重要來源[18]。此外，近年來，越來越多試驗設計利用HYAL 降解瘤內HA 的特性，在臨床前和早期臨床研究中驗證其抗腫瘤活性。

Tansi 等[19]研究發現HYAL 在小鼠異位胰腺癌模型中，能促進磁性納米材料滲透到腫瘤基質中， 增強磁熱療法的效能，具有根除胰腺癌等許多實體癌的潛能。Provenzano等[20]研究發現，在小鼠模型中使用聚乙二醇重組人HYALPH20（pegvorhyaluronidase alfa, PEGPH20）降解 HA，可促進塌陷的腫瘤血管重新擴張， 并促進吉西他濱（gemcitabine，Gem）釋放。 結果顯示Gem 與PEGPH20 聯合應用有協同作用，顯著抑制了腫瘤生長，提高了動物生存期。 一項Ⅰ期臨床試驗評估了PEGPH20 聯合Gem 的安全性和耐受性，結果顯示PEGPH20 聯合Gem 具有良好的耐受性，對晚期胰腺癌患者， 特別是高HA 水平的腫瘤患者有治療益處。高HA 水平患者的中位無進展生存 （progression-free survival，PFS）期和總生存（overall survival，OS）期分別為7.2 個月和13 個月，低HA 水平患者的中位PFS 期和OS 期分別為3.5 個月和5.7 個月[21]。 在一項名為HALO 202 的Ⅱ期臨床試驗研究中，研究者將PEGPH20 與白蛋白-紫杉醇（Nab-paclitaxel，Nab-P）+Gem 方案聯合使用。 該研究將研究對象隨機分為2 組： 一組患者使用PEGPH20 聯合Nab-P+Gem 組（100 例），另一組和單獨使用Nab-P+Gem 組（160 例）2 組。結果顯示PEGPH20 聯合治療增加了患者的中位PSF 期（6.0 個月比5.3 個月，P=0.045）。 特別是在高水平HA 的胰腺癌患者中 （占入組患者的34%），PEGPH20 聯合治療組的中位PFS 期顯著增加 （9.2 個月比5.2 個月，P=0.048）[22]。 總之，PEGPH20 是第一種在臨床中證明其有效性的基質靶向性藥物。

在一項美國西南腫瘤協作組 （Southwest Oncology Collaborative Group, SWOG）S1313 的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中，研究評估了PEGPH20 和改良FOLFIRINOX 方案 （奧沙利鉑＋伊立替康＋5-氟尿嘧啶＋亞葉酸鈣） 對轉移性胰腺癌患者的療效，結果表明PEGPH20 可能對OS 有不利影響[風險比（hazard ratio，HR）=0.48][23]。 在一項HALO-109-301 的Ⅲ期隨機、雙盲、多中心臨床試驗中，比較了PEGPH20 聯合紫杉醇+Gem 與單用紫杉醇+Gem 治療晚期胰腺癌患者的療效。500 例入組患者均有高水平HA。但是，該臨床試驗因試驗組OS 期低于對照組[11.2 個月比11.5 個月，優勢比（odd ratio,OR）=1.00，P=0.096]而宣布提前終止，試驗組PFS 期和OS 期無改善[24]。

然而， 化療不是胰腺癌的唯一治療選擇，PEGPH20與免疫治療或放療的聯合治療胰腺癌正處于試驗階段，尚未得到確切臨床評估。Seki 等[25]已在小鼠異種移植模型中將PEGPH20 與放療聯合使用，結果顯示其明顯改善小鼠生存時間。 未來需要確定PEGPH20 的使用時機、優化治療方案以及進一步探索分子生物學機制， 研究微環境和癌細胞之間的復雜關系[17]。

HA 載藥治療胰腺癌

近年有研究因HA 多樣的綴合修飾性、 良好的穩定性、特異的靶向性、較低的免疫原性等優點，將HA 應用于抗腫瘤藥物傳遞系統，作為重要的抗腫瘤藥物載體，提高抗腫瘤藥物的傳遞效率[26]。 胰腺癌細胞CD44 等受體過度表達，HA可與之特異性結合，利用HA 高度靶向CD44 受體這一特點制備腫瘤靶向藥物。

Kale 等[27]利用聚L-精氨酸(pArg) 和HA 合成了一種納米復合物 （polyarginine-hyaluronic acid ionic nanocomplexe，pArg-HA iNC），胰腺癌細胞系對其有高攝取率，且該復合物與Gem 聯合對胰腺癌細胞系具有顯著的協同作用， 這為抗癌策略開辟新的方向[27]。Hu 等[28]制備了一種用HA 包覆的陽離子白蛋白納米顆粒（HA coated cationic albumin nanoparticle, HNP），同時包裹雷公藤紅素 （celastrol，CLT）（從雷公藤中提取的一種五環三萜類化合物） 和1-甲基色氨酸（1-methyl tryptophan，1-MT），通過藥物遞送，誘導T 淋巴細胞活化，加強對腫瘤細胞的免疫監視和抑癌作用。 結果顯示，藥物可選擇性地積聚在移植胰腺腫瘤和原位胰腺腫瘤部位。HNP 遞送MT 和CLT，可逆轉腫瘤免疫抑制微環境，提高抗腫瘤療效。 Serri 等[29]研究用HA 裝飾聚乳酸-乙醇酸的可生物降解納米顆粒 （nanoparticle, NP）， 裝載Gem 和槲皮素（quercetin, QCT），該藥與未修飾HA 的NP 藥物相比，可提高胰腺癌細胞攝取并降低細胞毒性。 Farag 等[26]制備了HA綴合的二甲雙胍-磷脂復合物 （HA-metformin phospholipid sonocomplex, HA-MPS）， 與單用二甲雙胍相比， 優化后的HA-MPS 具有更良好的親脂性和靶向性。Tang 等[30]開發了一種HA 功能化、pH 敏感的脂質體（lipoplatin，PSL）（HA-PSL）對Gem 耐藥的胰腺癌細胞進行Gem 藥物遞送， 結果表明HA-PSL 的雙重細胞內遞送方法可以提高細胞攝取且降低體外細胞毒性。 Comert Onder 等[31]研究發現，HA 及其共聚物形式HA:SuC 納米粒是有效藥物載體，在體外胰腺癌細胞模型中能輸送高度疏水的癌癥藥物延伸因子2（elongation factor 2, EF2）激酶抑制劑。 Etman 等[32]開發了一種以乳鐵蛋白/HA 雙層包覆的奎納克林（一種被重新定位用于治療癌癥的抗瘧疾藥物） 作為胰腺癌靶向控釋可生物降解的納米藥物。 結果顯示其抗癌活性強，抑制胰腺癌細胞遷移和侵襲，且對主要器官沒有毒性。Parayath 等[33]制備了一種HA-聚乙烯亞胺/聚乙二醇（HA-polyethylenimine/ polyethylene glycol,HA-PEI/PEG）納米顆粒包裹的miRNA-125b，使其對胰腺癌中腫瘤相關巨噬細胞有復極作用，結果證實miRNA-125b 的HA-PEI/PEG 納米顆?？梢赞D染胰腺組織中腫瘤相關的巨噬細胞，使腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM） 從原腫瘤驅動M2 表型重新編程為抗腫瘤M1 表型，這可能對PDAC 的免疫治療有影響。

綜上所述，胰腺癌是一種高度異質性的腫瘤，其中含有豐富的細胞間質。 目前，雖然腫瘤間質中HA 及其相關因子的研究已開展，但是胰腺癌細胞TME 成分、結構復雜，尚無完整的理論體系將這些研究整合起來用于胰腺癌的診治。一方面，需要進一步探索不同分子量HA 的作用機制以及調節HA 合成及降解的相關酶家族在胰腺癌發生、發展中的作用機制；另一方面，對PEGPH20 相關臨床試驗的失敗及去間質治療理念進一步總結反思。 并且在胰腺癌的納米藥物遞送、腫瘤診斷生物標志物方面，探索HA 更廣泛的應用前景。未來，研究者們有望以HA 及其相關因子為切入點，研究胰腺癌TME，以期投入臨床實踐并改善胰腺癌患者預后。