多肽 N-乙酰氨基半乳糖转移酶在乳腺癌中的研究进展

周梦倩， 刘 敏

(1.南京中医药大学， 江苏 南京 210000 2.南京中医药大学附属苏州市中医医院， 江苏 苏州 215000)

乳腺癌是全世界女性中最常见的癌症，也是与癌症相关死亡的第二大主要原因。乳腺癌的发生发展是一个复杂的过程，其中的分子机制尚不清楚，随着许多肿瘤标志物的发现，GALNT家族进入了人们的视野。本文针对GALNT家族在乳腺癌中的功能，综合其临床意义、治疗靶点、中医药治疗等方面进行简要综述，以更好地了解乳腺癌的进展并寻求新的治疗方法。

1 O-GalNAc糖基化的启动及其在乳腺癌中的作用

糖基化修饰是蛋白质翻译后修饰中最常见的一种修饰方式，N-糖基化和O-糖基化修饰是其中最主要的两种形式。O-糖基化又主要分为O-GalNAc和O-连接N-乙酰葡糖胺修饰(O-GlcNAc)两种。O-GalNAc是O-糖基化中目前发现分布最广泛的类型，其修饰糖基化反应由GALNT催化起始，将糖苷供体UDP-GalNAc的GalNAc基团与蛋白质的丝/苏氨酸残基共价结合形成GalNAc-α-Ser/Thr结构，亦称为Tn抗原。

O-糖基化参与了诸多细胞生物学过程，在肿瘤细胞中亦能观察到O-糖链的变化。生理情况下，Tn抗原是不成熟的结构，会被高效地修饰和延长，例如依赖核心1β3-半乳糖基转移酶(T合酶，又称CIGALT1)及其分子伴侣COSMC形成T抗原；而在病理情况下，如人乳腺癌细胞中，GALNT8调控COSMC的表达，COSMC的功能失调会导致CIGALT活性丧失，O-糖链延伸异常，进而使Tn抗原增多。

2 GALNT家族与乳腺癌

GALNT家族作为催化黏蛋白型O-糖基化起始的糖基转移酶，被认为在肿瘤的发生、转移等过程中起到重要作用。截至目前，人类的GALNT家族已发现了20个亚型，命名为GALNT1-GALNT20[1]，其不同成员的生理功能是不可替代的，解析特定GALNT家族成员的功能可以为阐明相关病变机理提供重要依据。

2.1GALNT6与乳腺癌:GALNT6作为GALNT家族催化黏蛋白型O-GalNAc糖基化的重要一员，被证实在大多数乳腺癌细胞和组织中高丰度上调表达，并且与乳腺癌淋巴结转移、局部复发和远处转移有关，且GALNT6在原位癌和转移癌组织比晚期乳腺癌中表达水平更高。研究人员推测GALNT6在肿瘤不同的发育阶段表达有差异可能是由于发育早期乳腺癌细胞激活了某种免疫反应，为了扩散和生长，乳腺癌细胞通过O-糖基化反应来躲避免疫系统的攻击，O-糖基化异常在乳腺癌发展的各个阶段逃避免疫系统可能起到重要作用，因此GALNT6的存在也可能是肿瘤诊断和肿瘤分型的重要标志。Mao等最新研究[2]通过对已有数据进行Kaplan Meier生存分析得出：GALNT6在乳腺癌中呈高表达，且与肿瘤分期无关，GALNT6表达水平和绝经状态与患者生存相关；与GALNT6低/中表达组相比，HER2阳性组和TNBC组GALNT6高表达组生存概率较低，GALNT6的表达对管腔组的生存概率无影响。

GALNT6通过多种途径调控乳腺癌的发生发展过程。GALNT6上调表达有助于乳腺癌细胞中靶蛋白MUC1(又名CA15-3)发生糖基化修饰并且稳定下来，而GALNT6或MUC1的敲除会导致乳腺癌细胞的形态学改变，并伴随着细胞粘附分子β-连环蛋白和E-钙粘蛋白的增加，这也初步揭示了 GALNT6 通过催化靶蛋白MUC1 糖基化来参与乳腺癌发生发展过程。通过对数据库的Kaplan Meier生存分析及体外实验研究也认为GALNT6可通过β-catenin / MUC1-C信号通路促进乳腺癌细胞的致瘤性和转移，它的下调可抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，增加细胞凋亡[2]。Deng等[3]在两个ER-α和GALNT6均高度表达的乳腺癌细胞系中用小干扰RNA敲减GALNT6，大大减弱了ER-α及其下游基因的表达，由此证实了ER-α的O-糖基化依赖于GALNT6；此外，研究组设计了包括O-糖基化位点在内的细胞膜可渗透肽，并以GALNT6表达依赖的方式处理这些肽，显著降低了乳腺癌细胞的生存能力，针对GALNT6酶活性以及GALNT6/ER-α相互作用可能是治疗ER-α阳性乳腺癌患者有前途的治疗方法。Kimura R等[4]研究发现，在乳腺癌细胞中GALNT6催化凝集素半乳糖苷结合可溶性3结合蛋白(LGALS3BP)的O-糖基化，以小干扰RNA敲减GALNT6会导致O-糖基化和LGALS3BP的分泌均受到抑制，从而抑制了乳腺癌细胞的生长；GALNT6-LGALS3BP轴对于乳腺癌细胞的增殖至关重要，可能是乳腺癌的治疗靶标和生物标志物。

以上的研究表明，GALNT6与乳腺癌的发生与发展、转移、治疗、预后等方面密切相关，这些研究结果为乳腺癌的诊断和治疗提供了重要依据。

2.2GALNT14与乳腺癌:GALNT14与乳腺癌潜在的生物标志物密切相关。在一项对乳腺癌组织样本的研究中的发现，47/56(83.9%)乳腺癌组织样本，7/48(14.6%)非恶性乳腺组织样本中观察到GALNT14表达，且组织学分级越高，GALNT14表达就越低；这一结果表明，GALNT14可能成为乳腺癌患者诊断和预后的评测指标。

GALNT14与乳腺癌的侵袭转移密切相关。研究人员发现在乳腺癌中KRAS-PI3K-c-Jun信号通路调控GALNT14的上调表达；GALNT14增强了乳腺癌细胞(BCC)的自我更新特性，同时通过调控骨形态发生蛋白1A受体(BMPR1A)和成纤维生长因子受体1(FGFR1)，启动和促进BCC在肺部的转移和生长，该研究首次证实GALNT家族调控肿瘤细胞向特定器官转移的机制。在乳腺癌细胞MCF-7增殖过程中，GALNT14也发挥了重要作用。GALNT14的过表达通过AP-1结合位点增加了MCF-7细胞中MMP-2的活性、提高MUC1的表达，从而促进癌细胞的增殖和上皮细胞-间充质转化(EMT)过程。对于GALNT14促进乳腺癌细胞转移的潜在分子机制，Zuo等[5]发现GALNT14介导含EGF的纤维蛋白样细胞外基质蛋白2(EFEMP2)的糖基化，EFEMP2显著提高了包括MCF-7和MBA-MD-231细胞在内的乳腺癌细胞的侵袭能力；然而2019年Kang等[6]通过免疫组织检测和对公共数据库分析后认为，EFEMP2表达在乳腺癌组织中较低，低表达与患者的预后不良密切相关，EFEMP2表达上调阻碍了乳腺癌细胞通过Wnt/β-catenin途径调控的侵袭和转移以及EMT过程；两者间看似矛盾的结论可能取决于是否存在GALNT14介导的EFEMP2糖基化，同时表明在这方面尚需开展进一步的研究，以对GALNT14调控乳腺癌的侵袭与转移寻找到更好的解决办法。

近期多个研究显示，GALNT14与乳腺癌的化疗敏感性密切相关。过表达成骨细胞特异性转录因子(Osterix)在促进乳腺癌淋巴结转移和骨转移的同时[7]，通过上调GALNT14的表达，降低乳腺癌细胞对阿霉素和紫杉醇的化疗敏感性[8]；GALNT14的过表达促进P-糖蛋白(P-gp)的糖基化，P-gp糖基化水平升高可能会导致细胞外排增加，使化疗药物的疗效降低[9]。GALNT14通过多个方面参与乳腺癌细胞多药耐药性的调控，对此的进一步研究有助于乳腺癌的治疗。

2.3GALNT家族其他成员与乳腺癌:2017年Song等[10]发现在乳腺癌细胞系MDA-MB231和MCF-7中，GALNT3对成纤维生长因子23(FGF23)的糖基化修饰能够增强肿瘤细胞的侵袭能力，且使用GALNT3抑制剂1(T3Inh-1)后得到有效抑制。研究发现GALNT4调控人乳腺癌细胞EMT转化过程以及转移潜能：①在转移潜能较低的乳腺癌细胞系MCF-7中GALNT4高表达，敲除后细胞侵袭迁移能力显著增强；②在转移潜能较高的乳腺癌细胞系MDA-MB-231中，过表达GALNT4组与对照组相比细胞侵袭迁移能力显著减弱。2019年Wu H等[11]对GALNT16基因8个多态性位点与乳腺癌易感性的关系进行了分析研究，发现rs2105269和rs72625676与年龄小于51岁的乳腺癌患者存在较高相关性；根据临床特征进一步分析，rs2105269与乳腺癌肿瘤大小和淋巴结转移有关。最新研究表明在乳腺癌中，GALNT1催化的Tn结构，与乳腺癌预期生存率低密切相关；进一步研究发现LAMTOR5/c-Jun/c-Src信号轴通过调控GALNT1的表达致使靶蛋白MUC1和骨桥蛋白(OPN)等的Tn修饰升高来参与这一过程[12]。

3 中医药与GALNT家族

乳腺癌在祖国医学中属于“乳岩、乳石痈”等的范畴，《薛氏医案》曾言：“乳岩乃七情所伤，肝经血气枯槁之证”，朱丹溪认为“忧怒抑郁，朝夕积累，脾气消阻，肝气横逆，气血亏损，筋失荣养，郁滞与痰结成隐核”；近现代医家认为痰、瘀、毒三者胶着促进了乳腺癌的发展。

现代科学认为肿瘤中存在着异常的O-GalNAc糖基化，而黏蛋白携带了大量的异常O-聚糖。现代中医认为中医之“痰”与黏蛋白在分布与致病方面相似：①黏蛋白参与了狭义之痰的形成；②中医认为“怪病责之于痰”，痰邪病因的多因性、病程的缠绵性均与肿瘤的特性相似，痰瘀毒互结导致了肿瘤的转移，这与黏蛋白加强肿瘤细胞与基底膜蛋白之间的黏附作用而影响肿瘤细胞的侵袭转移有共通之处。

现代西医治疗在杀灭癌细胞的同时带来了诸多副作用，而中医药在治疗过程中既顾护正气，又能有效控制病灶，在防治癌前病变、抑制癌细胞生长增殖、缓解术后不良反应等方面都有较多应用。现代药理研究也表明，中药成分复杂，可以多靶点、多环节地应用于乳腺癌的治疗中。然而，对于中医药的具体作用机制还需进一步的研究，对GALNT家族及相关通路的研究或许可以拓展新的研究方向。冬凌草中的有效抗癌成分冬凌草甲素对多种肿瘤细胞系具有较强的生长抑制作用，包括乳腺癌细胞MCF-7、MDA-MB-231，其机制可能与冬凌草甲素作用于GALNT14诱导肿瘤细胞发生凋亡有关，且在一定范围内，随着冬凌草甲素应用剂量和作用时间的增长，抑制细胞增殖作用增强。茯苓主要化学成分为多糖类化合物，可以抑制肿瘤、抗炎、调节免疫。茯苓多糖不仅能与抗肿瘤药物合用，降低毒副作用，同时能清除肿瘤细胞中的自由基，增加GALNT9的表达，降低放疗的副作用。

4 总结与展望

近年来，随着糖组学的兴起，人们对于GALNT家族在肿瘤等复杂疾病进程中的生物学意义越来越重视。近期研究发现，GALNT家族与乳腺癌的发生、侵袭、转移、凋亡等密切相关。GLANT6通过调控ER-α、LGALS3BP等的糖基化和β-catenin/MUC1-C等信号通路调控乳腺癌的发展；GALNT4通过调控KRAS-PI3K-c-JUN、BMPs、FGFS、MMP2、EFEMP2等的糖基化实现乳腺癌的增殖与迁移，同时还可影响化疗的敏感性。我们认为，未来的研究可以围绕以下几个方面展开：①深入研究糖基化的位点、特异性的底物及其相关的生理作用，将揭示GALNT家族与乳腺癌之间更多的联系，有望为找到疾病治疗的新靶点打开思路；②由于GALNT家族有时催化相同的糖基化反应，因此对于如何精确控制GALNT家族的表达是未来需要研究的重点，类似T3Inh-1等抑制剂如何精准使用需要进一步的探索；③尽管种种迹象表明O-糖基化与肿瘤之间密切相关，但尚未有依托这一机制的药物参与治疗，可以根据其中机制发展特异性针对O-GalNAc糖基化的精准医疗，使其在个体化治疗中发挥更大的作用；④以中医验方或单味药物为研究主体，观察乳腺癌中其调控GALNT家族的情况，以期找到更优化的治疗方法。