skivepitelcancer (SCC), även känd som prickle cell carcinoma, är en av de främsta orsakerna till cancerrelaterad död i hela världen. SCC är en malign epiteltumör som uppstår i vävnader som ger en barriär mellan en organism och miljön, såsom hud, mun, hålighet, matstrupe och lunga . I ett tidigare skede åtföljs SCC av epidermal keratinisering och sårbildning i slemhinnans yta, och de djupare vävnaderna invaderas av SCC i ett senare skede. För mikroskopiskt utseende, SCC-celler anordnade i bon, som är omgivna av polygonala celler med distinkta cellgränser och hyperkromatiska kärnor. SCC har en hög tendens att metastasera, vanligtvis genom regionala lymfkörtlar, och kan orsaka systematiska skador på flera organ. Kirurgi, laserterapi och strålning fortsätter att vara den mest använda behandlingen för SCCs . De unika cytomorfologiska egenskaperna hos SCC-varianter leder till distinkt behandling och resultat .

cellytantigen CD109 är ett glykosylfosfatidylinositol (GPI)-länkat glykoprotein av cirka 170 kDa och en medlem av A2-makroglobulin (a2M)/C3, C4, C5-familjen av tioesterinnehållande proteiner . Den humana CD109-genen är belägen i kromosom 6q, som utgör cirka 3,3% av den totala CD109-GENOMSEKVENSEN med dess 33 exoner . Den isolerade CD109 cDNA innefattar en 4335 bp öppen läsningsram som kodar för en 1445 aminosyra (aa) . CD109-proteinet innehåller en 21 aa N-terminal ledarpeptid, en förmodad beteregion (aa 651-683), ett tioesterbindningsställe (aa 918-924), en tioesterreaktivitet som definierar hexapeptid (aa1030–1035) och en C-terminal konsensus GPI-ankare signalsekvens med klyvningen förutsagd att inträffa efter aminosyra 1420 (Fig. 1) . Den N-terminala ledarpeptiden förankrar proteinet till det inre membranet i periplasmen och det N-terminala fragmentet av CD109 utsöndrat från celler efter klyvning av furinproteaset . Proteas klyvning av en i stort sett oordnad bete region aktiverar CD109, vilket resulterar i en konformationell förändring som fångar proteaset i en bur-liknande struktur och exponerar den mycket reaktiva tioesterbindningen. Tioesterbindningsstället som vid aktivering kan kovalent länka CD109 till lysinrester på ytan av det attackerande proteaset. Dessutom är den C-terminala konsensus GPI-ankarsignalsekvensen också känd som receptorbindande domän .

cd109 identifierades först som ett cellytantigen av en monoklonal antikropp som höjdes mot den primitiva lymfoida/myeloida cellinjen kg1a . Tidigare studier rapporterade att CD109 uttrycks på en delmängd av fetala och vuxna CD34+ positiva benmärgsmononukleära celler, aktiverade T-lymfoblaster, aktiverade blodplättar, endotelceller, mesenkymala stamcellsundergrupper och flera humana tumörcellinjer , men inte uttryckt i vilande humana T-celler, blodplättar eller perifera blodleukocyter . I synnerhet har CD109 detekterats i SCC i flera organ , inklusive lunga , matstrupe , livmoderhals , hud , penis, munhålan och gallblåsan . CD109 är en komponent i det transformerande tillväxtfaktorn-21 (TGF-11) receptorsystemet och reglerar negativt TGF-1 signalering. Förlust och vinst av funktionsstudier föreslog att CD109 kan vara ett molekylärt mål för utveckling av nya terapier för SCC av olika vävnadsursprung . I den här översynen kommer vi att presentera en sammanfattning av den nuvarande kunskapen om CD109 och dess förhållande till SCCs.

CD109-uttryck i SCCs

i tumörvävnader detekterades CD109 immunhistokemiskt i SCCs såväl som uroteliala karcinom , maligna melanom , basaliknande bröstkarcinom , myxofibrosarkom , epitelsarkom och gliom . Särskilt, Shiraki et al. rapporterade CD109-positiva perivaskulära tumörceller i humana gliomvävnader av lägre kvalitet och i en musmodell rekapitulerat humant gliom, vilket tyder på en nyckelroll för CD109 för denna sjukdom. Tidigare studier har visat att det höga uttrycket av CD109 i SCCs och det begränsade uttrycket i normala skivepitelceller (Tabell 1) . Vidare uttrycks CD109 starkt i väldifferentierade SCC snarare än i måttligt eller dåligt differentierade SCC, så uttrycksnivån för CD109 är omvänt korrelerad med tumörkvalitet .

CD109 och lung SCC

Lung skivepitelcancer (LSCC) är en av de viktigaste subtyperna av icke-små-cell lungcancer (NSCLC), och står för cirka 20-30% av fallen av NSCLC . CD109-uttryck undersöktes i humana lungcellkarcinom med kvantitativ RT-PCR, vilket visade ett signifikant högre uttryck av CD109 i skivepitelcancer, men inte i adenokarcinom, storcellskarcinom eller småcellskarcinom . Dessutom Sato et al. använde en CD109-antikropp för att analysera CD109-uttryck i normala lung-och lungkarcinomvävnader. I de normala lungvävnaderna begränsades CD109-uttrycket huvudsakligen till basala celler i bronkial och bronkiolär epitel . I lungkarcinomvävnader detekterades stark immunreaktivitet företrädesvis i Lscc men inte i andra typer av lungkarcinom . Dessa resultat tyder på att CD109 är specifikt uppreglerad i LSCCs.

CD109 och esophagus SCC

Esophagus squamous cell carcinoma (ESCC) står för en sjättedel av all cancerrelaterad dödlighet, som uppträder vid en högre förekomst i asiatiska länder . Prognosen för ESCC förblir dålig och 5-års överlevnad för ESCC är cirka 14-22% . Nyligen genomförda studier tyder på att förändrat uttryck av TGF-aucli-receptorer bidrar till ESCC-progression, och förhöjt uttryck av hämmande proteiner av TGF-aucli-signalering korrelerar med dålig prognos för ESCC . Hashimoto et al. undersökt CD109-uttryck i ESCC-vävnader genom kvantitativ RT-PCR, och CD109 mRNA-transkription uppreglerades i cirka 50% av ESCCs. Senare undersöktes proteinnivån av CD109 i ESCC genom immunhistokemi på vävnadsmikroarrayer (TMA) . I den icke-sjuka matstrupen vävnad begränsades CD109-uttrycket i cytosol av de stratifierade epitelcellerna på en svag nivå. I alla ESCC-prover från TMA visade strängar av maligna skivepitelceller stark CD109-färgning i cytosolen. Ingen CD109-positiv färgning observerades i andra celltyper. Dessutom var CD109 – uttrycket högre i väl-och måttligt differentierade ESCC: er än de dåligt differentierade .

CD109 och livmoderhalsen SCC

livmoderhalscancer (livmoderhalsen) står för cirka 12% av kvinnors cancerrelaterade död . SCCs står för 80-85% av alla livmoderhalscancer . Zhang et al. visade att CD109-uttryck var signifikant högre i cervical SCCs än i endometrial adenokarcinom. De undersökte också CD109-uttryck i fem humana cervikala karcinomcellinjer och observerade höga nivåer av CD109-uttryck i två SCC-cellinjer.

CD109 och kutan SCC

kutan skivepitelcancer (CSCC) är den näst vanligaste typen av icke-melanom hudcancer (NMSC) med en ständigt ökande förekomst . Även om CSCC har en generellt gynnsam prognos, finns det fortfarande cirka 1,5–2% av patienterna dör av denna sjukdom . CD109-uttryck i CSCCs har undersökts genom immunhistokemi på TMA . I de normala skinnen uttrycktes CD109 svagt i basalskiktet av epidermala celler, medan strängar av maligna skvamösa epidermala celler visade stark CD109-färgning. Dessutom var CD109-uttrycket omvänt korrelerat med CSCC-betyg. Liksom ESCC: er var uttrycket av CD109 högre i väl – och måttligt differentierade Cscc: er än de dåligt differentierade . Penile squamous cell carcinoma (PSCC) är en subtyp av CSCCs och har sällan studerats . Dong et al. visat att CD109-protein uttrycks starkt i maligna skivepitelceller av PSCCs jämfört med normala penisvävnader på TMA. Vidare valideras uttrycksmönstret på färska kirurgiska PSCC-prover genom immunofluorescens, qRT-PCR och western blotting, vilket tyder på att CD109 kan vara en biomarkör för PSCC .

CD109 och munhålan SCC

Oralt skivepitelcancer (OSCC) står för 2-3% av alla cancerformer över hela världen . Förlust av funktionsmutation i TGF-typ II-receptor av typ II är en frekvent händelse för oral hålighet SCC . CD109-uttryck i normala orala vävnader och OSCC-vävnader från 124 patienter undersöktes genom immunhistokemisk färgning. Höga nivåer av CD109-uttryck detekterades ofta i SCCs och premaligna lesioner i munhålan, men inte i normal skivepitel . Dessutom var uttrycksnivån för CD109 signifikant högre i väl differentierade OSCCs än i måttligt eller dåligt differentierade OSCCs, vilket innebär att CD109-uttrycket är korrelerat med Differentieringsstadierna för OSCCs . Dessutom visade OSCC-cellinjer överuttryckande CD109 accelererad celltillväxt in vitro, vilket innebar att CD109 involverar i utvecklingen av OSCCs.

CD109 och gallblåsa SCC

gallblåscancer (GBC) är den mest aggressiva av gallcancer med kortast medianöverlevnad . Gallblåsans skivepitelcancer (GSCC) står för 3% av den maligna neoplasmen hos detta organ . Subtyper av GBCs-vävnader inklusive adenokarcinom (AC), skivepitelcancer (SCC) och adenosquamous carcinoma (ASC) undersöktes på TMA genom immunhistokemisk färgning med en CD109-antikropp. CD109-färgning var negativ i alla normala gallblåsvävnader och AC-vävnader. Under tiden hittades CD109-positiva celler i 86,7% av SCC och 91,7% av ASC. Som CD109 uttrycks tydligt i maligna sqamous celler i gallblåsan, CD109 kan vara en diagnostisk markör för gallblåsan SCCs och ASCs .

TGF-Bisexuell signalväg och SCCs

signalvägen TGF-Bisexuell är involverad i många cellulära processer inklusive celltillväxt, celldifferentiering apoptos och cellulär homeostas . Familjen av TGF-β ligander, TGF-β1, TGF-β2 och TGF-β3, binder till specifika trans typ i-och typ II-serin/treonin-kinas-receptorer (TGF-ßR1 och TGF-ßR2) , vilket resulterar i aktivering av TGF-ßR1 kinas aktivitet . Den aktiverade TGF-oc-RR1 sprider sedan signalen genom fosforylering av dess intracellulära substrat, R-SMADs (Smad2 och Smad3) . Smad2 och Smad3 samverkar med TGF-tuborir1 och SARA (Smad anchor for receptor activation), ett FYVE-domänprotein som interagerar direkt med Smad2 och Smad3 , SARA fungerar för att rekrytera Smad2 till TGF-tuborireceptorn, sedan bildar de fosforylerade R-SMADs heteromera komplex med Co-SMAD (Smad4). Efter fosforylering och efterföljande komplex med Smad4, dessa r-Smads-komplex frigörs från TGF-askorr1 och SARA , sedan translokera in i kärnan där de interagerar med transkriptionsfaktorer som rekryterar dem till specifika promotorelement av målgener .

Receptorendocytos är en pivotal regleringsmekanism vid signaltransduktion. TGF – AUC-receptorer internaliseras via både clathrin-och caveolae-beroende vägar. Internalisering av TGF-Macau-receptorerna via de klatrinbelagda groparna har kopplats till signalering via Smad2 / 3 och receptoråtervinning. I motsats härtill är TGF-askorbinreceptorlokalisering i caveolae associerad med nedreglering av Smad2/3-signalering och receptornedbrytning efter ubiquitinering av E3-ubiquitinligas Smurf2 . Hämmande Smads (Smad6 och Smad7) bildar emellertid en distinkt underklass av Smads som agerar på ett motsatt sätt mot R-Smads och motverkar signalering . De kan konkurrera med R-Smad för att binda till Aktiverad TGF-exporr1 och därmed hämma fosforyleringen av R-SMAD . Dessutom rekryterar de E3-ubiquitin-ligaser till den aktiverade TGF-AUC-r1, vilket resulterar i receptor-ubiquitinering och nedbrytning och upphörande av signalering .

dysregulering av TGF-Macau-vägen har varit inblandad i flera typer av cancer . Studier har visat att signalering av TGF-sackaros framkallar en förebyggande effekt under de tidigare stadierna av tumörgenes, men en undertryckande effekt under den senare tumörutvecklingen . Mutationer i genen TGF-AUC-R1 har också påträffats i SCC i huden, vilket tyder på att inaktiveringen av TGF-USC leder till initiering av SCC .

CD109 och TGF-säkerhetssignalväg

CD109 är en TGF-säkerhetssignalreceptor och modulerar TGF – säkerhetssignalreceptoraktivitet på ett cellspecifikt sätt . På cellytan reglerar CD109 negativt signalvägen för TGF-XXL 1 genom bildning av ett receptorkomplex med TGF-xlr1 och TGF-xlr2 i humana keratinocyter . TGF-Macau-receptorer bryts ned efter ubiquitination av E3-ubiquitinligas Smurf2 och internaliseras via både klatrinberoende och caveolae-beroende vägar . Bizet et al. demonstrerade att CD109 associerar med caveolin – 1 och främjar TGF-askorbinreceptorendocytos. Dessutom främjar CD109 lokaliseringen av TGF-askorbinreceptorerna i det caveolära facket i närvaro av ligand och underlättar nedbrytningen av TGF-askorbinreceptorn. CD109 reglerar också lokaliseringen och associeringen av Smad7/Smurf2 med TGF-askorr1. De hämmande effekterna av CD109 kräver Smad7-uttryck och smurf2 ubiquitinligasaktivitet . Vidare kan CD109 frigöras från cellytan av cellulära lipaser såsom fosfatidylinositolspecifikt fosfolipas C (PI-PLC). Den lösliga formen av CD109 behåller sin förmåga att binda TGF-XX1 och konfiskera den bort från TGF-xxxreceptorerna .

emellertid Vorstenbosch et al. rapporterade att CD109 differentiellt reglerade TGF-taiwi-inducerad ALK1-Smad1/5 kontra ALK5-Smad2 / 3 vägar (ALK1 och ALK5 är alla TGF-taiwi typ i-receptorer). De fann att TGF-Bisexuell signalering inhiberar endotelcellsproliferation och migration, medan TGF-Bisexuell signalering också inducerar dessa processer via ALK1-Smad1/5 . De visar att ALK1 uttrycks och samlokaliseras med CD109 i mus keratinocyter och att möss överuttryckande CD109 i epidermis display förbättrad ALK1-Smad1/5 signalering, men minskade ALK5-Smad2/3 signalering .

dessutom är TGF-XX1 en potent hämmare av tillväxt i de flesta epitelceller . Hagiwara et al. visade att orala SCC-cellinjer överuttryck CD109 accelererade cellproliferation och försämrade den anti-proliferativa effekten medierad av TGF-askorbin1. Däremot uppvisade SCC-celler med CD109 knockdown långsammare celltillväxt . En hög nivå av CD109-expression inhiberade Smad2-fosforylering, vilket dämpade TGF-2/2-signalering och försämrar TGF-1-medierad undertryckning av celltillväxt, CD109 knockdown ökade Smad2-fosforylering genom TGF-1-stimulering . Även om CD109 också reglerar Smad1 / 5-signalering har den inte kopplats till utvecklingen av SCC. Tillsammans underlättar CD109 utvecklingen av SCCs via inhibering av TGF-Kazaki-Smad2/3-vägen (Fig. 2).

CD109 och STAT3-signalering

signalgivare och aktivator för transkriptionsfaktor 3 (STAT3) är kritisk för cellproliferation, differentiering, migration, överlevnad och onkogenes . Litvinov et al. rapporterade att uttrycket av CD109-protein minskade markant i psoriasishudar jämfört med intilliggande oinvolverad hud. Emellertid är cd109 mRNA-uttryck oförändrat i psoriasisplack i jämförelse med normal hud, vilket tyder på en möjlighet att CD109-proteinfrisättning förbättras i psoriatiska keratinocyter . De föreslog att släppt / löslig CD109 kan inducera molekylära förändringar som är kända för att inträffa vid psoriasis . In vitro fann de att transfektion av CD109 siRNA nedreglerar STAT3, frisättning av CD109 från cellytan av odlade humana keratinocyter. Dessutom inducerar exogen / rekombinant CD109 STAT3-signalering i humana keratinocyter . Förutom, Chuang et al. rapporterade att CD109-uttryck var dramatiskt uppreglerat i metastatiska lungadenokarcinomceller, och celler som uttryckte en CD109 shRNA (shCD109) visade en dramatisk minskning av STAT3-fosforylering. STAT3 knockdown minskade kraftigt metastaser och återställande av STAT3-aktivitet ökade förmågan hos shCD109-Uttryckande celler att metastasera . Vid aktivering fosforyleras STAT3 av icke-receptorproteintyrosinkinaserna janus Kinas 2 (JAK2), vilket leder till bildandet av STAT3-dimer och translokation i kärnan . Hämning av JAK-kinasaktivitet i fibroblaster som överuttrycker CD109 reducerade emellertid fosforylerad STAT3 till en nivå som liknar den i föräldracellerna som uttrycker låga nivåer av CD109, vilket tyder på att CD109-inducerad STAT3-fosforylering kräver JAK-kinasaktivitet. Således kan jak / STAT3-signalering förmedla effekterna av CD109 i tumörtillväxt och metastas .

även om knockdown av CD109 i humana keratinocyter och lungadenokarcinomceller nedreglerar STAT3-signalering in vitro , visade de CD109-bristfälliga mössen motsatta resultat. Mii et al. genererade cd109-bristfälliga möss, som uppvisade hudavvikelser inklusive epitelial hyperplasi och inflammatorisk cellinfiltrering. De rapporterade att STAT3-fosforylering i CD109-bristande möss var signifikant högre jämfört med vildtypsmössen. Dessutom är uppreglering av STAT3-signalering associerad med ökad proliferation och nedsatt differentiering av keratinocyter .

skillnaden mellan resultaten från in vitro-och in vivo-studier kan orsakas av systematiska förändringar av mikromiljö i vävnaderna hos CD109-bristande möss. Förlust av CD109 i alla celler i möss kan modifiera den subkutana mikromiljön som aktiverar STAT3-signalering i keratinocyter. Dessutom kan CD109 utöva distinkta reglerande effekter i olika celltyper, vilket leder till celltypsspecifik modifiering i STAT3-signalering. Förutom keratinocyter uttrycks CD109 i endotelceller, epitelceller och fibroblaster, som deltar i utgör hudvävnaden. Hittills har emellertid förhållandet mellan CD109 och STAT3-signalering inte undersökts i dessa celltyper.

CD109 och EGFR-signalering

Epidermal tillväxtfaktorreceptor (EGFR) är medlem i ErbB-receptorfamiljen. Vid ligandbindning av EGF bildar EGFR dimerer, antingen homodimerer eller heterodimerer med en annan medlem av ErbB-familjen HER2 . De dimeriserade receptorerna autofosforylerar varandra och fosforylerar sedan icke-receptorproteinet tyrosin c-Src-Kinas, vilket aktiverar STAT3 . Aktiveringen av EGFR främjar cellmigration, överlevnad och proliferation. I maligna tumörer är EGFR-överuttryck korrelerat med djupet av invasion av tumören och kopplat till sämre prognos . Mutationer som leder till EGFR-överuttryck detekteras i lung SCC , huvud och nacke SCC och matstrupe SCC . Den membranförankrade CD109 i SK-MG-1-celler interagerar direkt med EGFR och förbättrar EGF-signalering, vilket därefter ökar cellmigrering och invasion, medan den utsöndrade CD109 inte har någon effekt på EGF-signalering . EGFR kan förmedla effekterna av CD109 på STAT3-signalering, vilket kräver ytterligare studier för att belysa (Fig. 3).

hittills förblir den breda bilden av tumörgenes och utveckling av SCC ofullständig. Det finns korssamtal mellan TGF-bisexuell och STAT3 eller EGFR signalvägar. CD109 är sannolikt en av de viktigaste effektorerna i signalnätverket som reglerar SCCs. Inga direkta bevis har dock rapporterats för att avgränsa rollerna för CD109 i patogenes av SCCs.

perspektiv

studier från humana vävnadsprover indikerar att CD109 uttrycks starkt i SCC i flera organ, särskilt i väl differentierade maligna skivepitelceller . Genom detektion av CD109-uttryck med immunhistokemi i mänskliga vävnader kan CD109 potentiellt agera en biomarkör för att bestämma progressionen av SCC. Aktuella studier tyder på att CD109 uttrycks starkt i väldifferentierade SCC och dess uttryck är lägre i icke-differentierade SCC . Det är emellertid inte klart om CD109 är associerad med vaskulär invasion, metastas och prognos efter operationen. Därför behövs ytterligare studier för att undersöka den kliniska patologiska betydelsen av CD109 i SCCs i en större provstorlek.

CD109 är ett GPI-länkat glykoprotein, vilket gör att det kan frigöras från membranet . Den lösliga formen av CD109 påverkar också bindningen av TGF-AA till dess receptorer och modulerar därefter SCC-progression . Litvinov et al. fann att CD109 frigörs från cellytan i den extracellulära miljön, och den frigjorda formen av CD109 behåller sin förmåga att inducera intracellulära signalvägar. Förutom, Sakakura et al. rapporterade att serum CD109 släpptes av xenografted tumör och det ökar proportionellt med volymen av tumör xenograft. Därför kan detektion av serum CD109-nivå hjälpa till att övervaka tumörer som överuttrycker CD109 inklusive SCCs.

exosomer kommunicerar primär tumörskada och dess nisch via dess förpackning innehållande utvalda proteiner eller andra molekyler . Isolering och analyser av cirkulerande tumörassocierad exosom kan fungera som biomarkörer för diagnos av cancerpatienter. Exogen CD109 har identifierats som en komponent av exosome utsöndrad från transfekterade 293 celler, vilket gör det till ett lovande mål för exosome diagnos . Hittills har CD109 inte rapporterats i exosomer härledda från SCC eller andra tumörceller. De underliggande mekanismerna för CD109-förpackning i exosomer förtjänar mer detaljerad undersökning.

förutom potentialen som biomarkör kan CD109 vara ett mål för terapeutiska tillvägagångssätt. CD109 är ett membranprotein som kan riktas direkt av specifika antikroppar eller enzymer. CD109 kan också erkännas av riktade fordon för läkemedelsleverans. De detaljerade rollerna för CD109 i patogenes av SCCs är dock fortfarande oklara. Till exempel måste förhållandet mellan lägre uttryck för CD109 och odifferentierade SCCs definieras. CD109-intervention kan endast övervägas i klinisk praxis efter att riskerna och fördelarna utvärderats noggrant.