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導讀：乳腺癌是令女性聞之色變的第一殺手。根據美國臨床腫瘤協會（ASCO）公佈的數據，原位乳腺癌5年平均生存率為99%，62%乳腺癌患者確診時處於該階段，但若癌細胞發生遠端轉移，則5年生存率降低為27%。90%乳腺癌患者的死亡源於癌轉移。因此，瞭解癌細胞的特徵及其擴散和定植過程，對轉移性乳腺癌的診斷和治療極其重要。
美國肯塔基大學的Ren Xu課題組近日在PNAS上發表工作，發現熱休克蛋白Hsp47在轉移性乳腺癌細胞中表達增加，並誘導膠原介導的癌細胞-血小板互相作用參與癌細胞轉移、擴散和定植，首次提出Hsp47/膠原軸參與乳腺癌轉移的重要機制。
癌症轉移涉及分離、循環、定植以及轉移灶形成等多個步驟，那麼少數癌細胞是如何克服重重阻礙完成轉移的呢？上皮-間質轉化（EMT）是癌症轉移中的重要事件，由轉化生長因子（TGF）-β、Twist、Snail和Slug多種細胞因子和轉錄因子參與誘導，增強癌細胞的遷移、侵襲和定植能力。細胞外基質（ECM）是腫瘤微環境的決定性因素，循環腫瘤細胞（CTC）中也表達大量ECM分子，而最近發現熱休克蛋白（Hsp47）正是ECM的轉錄樞紐。
熱休克蛋白（Hsp）通常在受外界刺激後表達，其生理功能主要為提高機體的應激能力。Hsp47屬於小分子量家族，是一種膠原特異性的分子伴侶，參與膠原蛋白的分泌和沉積。並且，Hsp47位於11q13位點，該段序列在癌症中常常發生異常擴增。以上證據均提示，Hsp47蛋白的表達增加與癌症的發展和轉移有關。
首先，研究者希望確定Hsp47在上皮-間質轉化過程中的作用，發現敲入Hsp47蛋白的原代上皮細胞能更快地轉化為具有間質特性的細胞，Western-Blot分析進一步證實其間質標記物E-鈣黏著蛋白的表達較Hsp47陰性細胞更高。通過癌症基因組圖譜（TCGA）人類乳腺癌數據集中的基因表達譜分析，研究者發現Hsp47（SERPINH1）的mRNA水平與EMT調節劑和EMT標記物的含量顯著相關，提示Hsp47參與激活乳腺癌轉移時的EMT過程。
Hsp47參與EMT過程並增加細胞乾性
研究表明，循環腫瘤細胞（CTCs）中EMT過程就是被激活的，那麼這是否與Hsp47有關呢？於是，研究者檢測並比較了CTC和原位腫瘤細胞中mRNA水平，發現Hsp47和膠原基因的表達在CTC中顯著上調。將Hsp47基因沉默後，癌細胞的肺轉移顯著減少。
Hsp47對乳腺癌細胞肺轉移和定植是必需的
接著，研究者發現CTC在血液中與血小板的相互作用而發生遷移時，Hsp47表達上調，將其沉默將阻礙遷移。研究者進而探究Hsp47介導細胞-血小板相互作用的機制，聚焦於CTC中高表達的I型膠原。在Hsp47的作用下，I型膠原不僅負責癌細胞與血小板相互作用，確保其在循環中搭上“順風車”，並不斷招募新的CTC，擠出血管，甚至還充當“土壤”，為癌細胞在新組織的初期定植提供便利。
Hsp4介導I型膠原參與的乳腺癌細胞遷移
最後，研究者在人體樣本中驗證了Hsp47的重要地位，發現在6%乳腺癌組織和11%轉移性乳腺癌組織中Hsp47基因（SERPINH1）發生異常擴增，並且其表達量與患者的非複發性生存時間有關。在三陰性乳腺癌（TNBC）和基底樣細胞中EMT過程被激活，對217個人類樣本做免疫組化顯示，TNBC細胞中Hsp47蛋白的含量遠高於其他亞型的細胞。
Hsp47的擴增和高表達在人類乳腺癌樣本中的驗證
研究首次闡明瞭Hsp47通過I型膠原介導乳腺癌細胞轉移的機制，找到細胞外基質發揮作用的上游分子，使Hsp47/膠原軸成為治療乳腺癌的潛在靶點。而更直接的是，異常上調的Hsp47 mRNA或蛋白能夠作為轉移性乳腺癌的分子標誌物，從而改善預後！
參考文獻：
Gaofeng Xiong, Jie Chen, Guoying Zhang, et al. Hsp47 promotes cancer metastasis by enhancing collagen-dependent cancer cell-platelet interaction. PNAS. 3 Feb, 2020.
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