第 255 期

研究發展
發現新的轉化生長因子甲型受器存在於肺腺癌病患的胸腔積液腫瘤細胞中
Characterization of novel transforming growth factor-beta type I receptors found in malignant pleural effusion tumor cells

癌症研究所施能耀博士及其所指導的博士研究生陳國麗針對肺癌患者進行惡性胸腔積液腫瘤細胞研究，發現腫瘤細胞中表達一種變異的轉化生長因子-beta甲型受器（transforming growth factor-beta type I receptor; TβRI）具有阻斷細胞凋亡的潛力。此項研究結果發表於國際知名期刊BMC Molecular Biology 2007, 8:72。

轉化生長因子（transforming growth factor-beta; TGFβ）是一種抑制組織內上皮細胞生長的重要細胞素。過去研究指出，它所引導的細胞內訊息傳遞之改變或其訊息分子基因的突變，與腫瘤惡化發展具高度的相關性，其中也包括轉化生長因子甲型受器的基因（以下簡稱TβRI)。但所不同於過去的研究發現，我們指出此新發現的TβRI的突變型並非由於其基因的缺失或突變，所產生的後果。而可能是癌化過程中，所衍生的後轉錄過程中（post-transcriptional process） 基因修飾作用（RNA editing）下的產物。此現象並未發現於正常的細胞中。當此變異種的TβRI表達於正常或良性腫瘤細胞時，可干擾阻斷細胞內生性TGFβ訊號，造成細胞不受此訊號控制的生長。至於這個TβRI之變異種如何干擾TGFβ的功能，則鮮為人知。因此，我們也針對此進行深入的探討，以掀開它的神秘面紗。

惡性胸腔積液的產生常發生於多數肺癌後期的病患中。雖然此類的積液經常含有高濃度的TGFβ（約7.5 ng / mL）然而，從原始腫瘤區域脫落的或轉移的上皮腫瘤細胞仍可在此積液中存活成長。此觀察意謂這些細胞極可能在TGFβ接受器本身或接受器引導的訊號傳導途徑上有某些的重大缺陷。因此，我們選擇從肺癌患者取出的惡性胸腔積液腫瘤細胞作為研究對象，來探討TGFβ所誘發的訊號分子表達、活化及其基因完整性的研究探討。

TβRI是一個重要的TGFβ訊號接受器，誘發細胞內Smad蛋白的磷酸化後，造成一連串下游基因的活化。目前已證實有三個主要的細胞表面受器，分別為TβRI、TβRII和TβRIII。在早期訊號發生時，TGFβ與細胞表面的TβRII結合後，活化了TβRI，隨後R-Smads（Smad2 and Smad3）被TβRI磷酸化。此磷酸化的R-Smads會與Smad4結合，形成一個三位一體的複合體，進入細胞核內調控TGFβ所誘導的下游基因表現。至於TβRIII的功能，目前研究認為它僅參與於穩定或強化TβRI和TβRII之間的結合。因此，後兩種受器（TβRI和TβRII）在TGFβ將抑制生長訊息從細胞表面傳入細胞核內的傳導過程中，扮演舉足輕重的角色。其中以TβRI最受到矚目。因為它的功能的喪失或突變，常與人類疾病有著密切的關連性，其中當然包括了癌症。

在此研究中，我們在肺癌患者發現四個曾未被報導的TβRI變異種，而且所有變種在其接受器的N端均有不同大小蛋白片段的缺失。實驗利用連續漸段斷切突變法（serial site-directed deletion mutagenesis）發現在其N端中有兩小片的信號胜肽（singal peptide）可影響到細胞內TβRI蛋白的穩定性及其接收TGFβ刺激的能力。據目前我們最新的動物實驗顯示，若細胞中具有此兩小片信號胜肽缺失的TβRI變異種，其細胞生長便不會再受到TGFβ所調控，因此在較極短期的時間內腫瘤便可在動物體內形成。除此之外，更有趣地是，四個變異種中，有一個變異種 D3，雖其傳遞訊息的能力已喪失，但它的蛋白表現卻可阻斷TGFβ對正常細胞和良性腫瘤細胞所造成的細胞凋亡（cell apoptosis）。最後促成這些細胞不再受到TGFβ調控而產生腫瘤 （如圖）。

最後我們的結論是，TβRI的變異會造成細胞對TGFβ的不敏感性，和惡性腫瘤的形成有極大相關。在針對這些變異種的研究中，我們發現了在TβRI蛋白質的N端有兩小片信號胜肽的缺失，會造成其受器的穩定性及其接收TGFβ刺激的能力受到極嚴重地損害，因而導致其細胞生長失控，致使腫瘤的產生。甚至，我們更指出某些變異種如D3共存於正常細胞中，有可能會導致細胞癌化。總結以上的研究結果，我們提供腫瘤細胞如何生存於含大量TGFβ的肺積液中一個可信的解釋，同時也建議這些突變種可能成為未來預後腫瘤惡化的指標蛋白或癌症治療的新標的。
《文/圖：癌症研究所助研究員施能耀博士》