李孟森：AFP的双重作用

AFP，即肝癌细胞特异性标志物甲胎蛋白是一种重要的信号蛋白，来自海南医学院的李孟森研究员一直以来都致力于这种关键蛋白的研究，近期其研究组发现AFP和乙型肝炎病毒-x蛋白（HBx）能诱导肝癌发生，AFP不仅能抑制机体的免疫监视, 而且也能促进癌细胞增殖, AFP在肝癌的发生、发展中发挥抑制免疫和促进癌细胞生长的双重作用，这对今后利用AFP作为生物治疗肝癌的靶点提供了有力的实验支持。

　　

生物通报道：AFP，即肝癌细胞特异性标志物甲胎蛋白是一种重要的信号蛋白，来自海南医学院的李孟森研究员一直以来都致力于这种关键蛋白的研究，近期其研究组发现AFP和乙型肝炎病毒-x蛋白（HBx）能诱导肝癌发生，提出了“AFP具有促进肝癌发生和转移”的学术新观点，这对今后利用AFP作为生物治疗肝癌的靶点提供了有力的实验支持。

这一研究成果公布在国际著名肿瘤杂志Oncotarget（2013年SCI影响因子：6.627）杂志上，为了更深入的了解这一重要成果，生物通特联系了李孟森研究员，就读者感兴趣的一些问题请教了他。

生物通：肝癌的发生和肝细胞感染密切相关：研究已经发现80%的癌症与病原体感染有关，而肝癌的发生与肝细胞感染乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒相关性尤为密切。AFP作为临床上用于诊断肝癌的金标准，意义重大，您的研究组近期的一些成果建立了AFP在病毒感染与癌症发生关联中扮演的重要角色，这将有助于肝癌的示踪和治疗，对此您能给我们具体介绍一下感染病毒-肝癌发生等相关的分子机制吗？

李孟森研究员：肝细胞感染乙型肝炎病毒（HBV）是诱发肝癌的重要因素。80%以上的肝癌发生与感染HBV或丙型肝炎病毒有关, HBV等肝炎病毒可诱导肝细胞恶性转化, 但是HBV本身并没有直接激发肝细胞癌变的功能, 其通过诱导肝细胞内的驱动癌变的基因表达发挥诱癌作用, 而甲胎蛋白（AFP）表达是肝细胞恶性转化过程的早期事件, 暗示AFP基因表达可能与肝细胞恶性转化密切相关。

AFP是胚胎时期高表达的蛋白质, 人出生2年后, AFP基因基本处于关闭状态, 但是在HBV相关的肝癌发生过程, AFP基因重新被激活而表达, 所以临床上, 采用血清AFP含量变化监测肝细胞癌（HCC）的发生。到目前为止, AFP还是诊断肝癌一个重要的指标, 但是AFP为何在肝细胞恶性转化过程中高表达以及表达后发挥怎样的生物学作用并不清楚。

AFP是肝癌细胞高表达的特异性蛋白质, 许多肝癌患者(70%-80%)在发病期间都有AFP基因高表达的特征。以往研究认为, AFP在肝癌发生过程具有免疫抑制作用, AFP通过抑制免疫细胞或细胞因子, 导致恶性转化的肝细胞逃避免疫监视得以在体内生存和转移。 但是, 近期研究发现AFP的高表达与肝癌、胃癌等恶性肿瘤细胞的恶性行为正相关, 而且研究发现AFP具有促进肝癌细胞增殖相关基因表达的生物学功能。

我们前期研究发现, 在肝癌细胞膜上存在2种不同亲和常数的AFP受体, AFP与其受体结合后通过cAMP和Ca2+传递的信号途径诱导N-Ras和c-myc等基因的表达, 从而促进肝癌细胞增殖。也有研究发现, HBV的X蛋白（HBx）能通过抑制p53对AFP基因启动子的阻遏作用, 导致AFP基因被激活而表达。

近期我们研究显示, HBV在诱导肝癌恶性转化过程中, 优先选择驱动AFP和AFP受体(AFPR)表达, 通过AFP激活磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B, AKT)信号途径诱导癌基因Ras、Src等的表达, 促进肝细胞恶性转化和肝癌细胞增殖。 AFP是肝细胞恶性转化的早期高表达的特异性蛋白质, 也就是在肝癌发生的早期, 肝细胞表达的AFP不仅有抑制免疫监视作用, 更为重要的是, AFP还能促进恶性转化的细胞生长。这些研究结果显示, AFP不仅能抑制机体的免疫监视, 而且也能促进癌细胞增殖, AFP在肝癌的发生、发展中发挥抑制免疫和促进癌细胞生长的双重作用。显示AFP是驱动肝癌发生、发展的一个重要的“先锋因子”，所以HBV在繁殖过程中优先诱导AFP表达，可能是一个非常重要的促进肝细胞恶性转化的分子事件。

生物通：此前您的研究组曾在Cancer Letters上发表了论文，指出采用荧光量子点标记AFP后，通过静脉注射，能示踪癌细胞的转移，这将有助于解决手术时无法观察到的微小转移病灶，目前这一技术方法是否可以应用于临床了？或者AFP相关的一些其它成果是否有应用于临床的？

李孟森研究员：2013年我们在Cancer Letters 发表的学术论文是证明在肝癌细胞膜表面确实存在AFP受体，这是我们对2002年发表在Cell Research和World Journal of Gastroenterology论文工作的延续和深入。2013年发表在Cancer Letters的论文应该是首次发现在肝癌组织和肝癌细胞系的细胞膜上存在AFP受体，这为应用AFP受体示踪肝癌细胞的原发病灶和转移病灶打下理论基础。关于用荧光标记肿瘤细胞膜上受体的示踪癌细胞转移的技术已经应用到临床，van Dam GM 等人2011年在Nature Medicine的发表题为“Intraoperative tumor-specific fluorescence imaging in ovarian cancer by folate receptor-α targeting: first in-human results. Nature Med, 2011; 17(10): 1315-1319.”的学术论文就是利用叶酸受体示踪卵巢癌转移的技术，而且治疗效果非常明显。

目前我们国内还没有利用该技术于临床治疗，可能的原因主要有：（1）治疗成本过高；（2）没有仪器设备；（3）没有特异性受体作为靶向标记的物质。我们发现在肝癌细胞膜上存在AFP受体，是利用该受体示踪肝癌细胞转移的很好基础。目前我们还在小动物体内示踪肝癌细胞转移的试验阶段，由于没有大型的仪器设备，我们这些研究结果还没有真正应用在临床治疗上。

生物通：您指出，肝癌发生和感染肝炎病毒密切相关，但乙型肝炎病毒没有直接诱导肝癌发生的生物学功能，那么患上肝炎，是否在多方面注意下，能延缓或者降低患癌风险？同时如果遏制住其中的关联分子，是否就能阻止肝癌的发生？如果能，这对于广大肝炎患者来说无疑是一大福音，您能否再从科普的角度解释一下肝炎与肝癌之间的关联？

李孟森研究员：正常肝细胞在HBV感染后如何转化为恶性肝癌细胞的机制并不清楚。在HBV复制过程中所表达的HBx能优先诱导AFP表达, 而AFP表达后调控凋亡信号或生长信号的传递可能是HBV诱发肝癌的主要调控原因。我们研究结果显示AFP能抑制Caspase信号传递,也有研究发现沉默AFP表达可促进Caspase的表达, 抑制肝癌细胞生长；AFP还能与维甲酸受体-β结合抑制维甲酸受体传递的信号途径, 导致肝癌细胞耐受维甲酸诱导的分化和凋亡作用。

在肝癌的发生过程, AFP发挥抑制凋亡信号的传递作用, 也就是AFP通过抑制这些信号的传递, 对抗肿瘤坏死因子家族或维甲酸的凋亡诱导作用, 从而导致感染HBV的肝细胞在恶变早期逃避免疫监视作用或抗肿瘤药物的作用。PTEN是一个重要的抑制肿瘤发生的蛋白质，是目前研究发现的具有抑制PI3K/AKT信号传递的蛋白质分子, PTEN不仅具有信号调节分子作用, 而且在维持正常细胞基因的稳定性、阻止细胞的恶变和转移发挥至关重要的作用。

我们近期研究发现AFP能与PTEN分子相互作用, 通过抑制PTEN的磷酸酶活性激活PI3K/AKT信号传递, 促进与细胞恶性转化相关因子Ras、Src和CXCR4等的表达; 近期研究发现, 肝细胞感染HBV后诱发白介素-6（interleukin-6，IL-6）等炎症因子刺激炎症反应, IL-6的表达与HBV感染呈正相关性, 在化学药物和HBx诱导肝癌发生过程, 肝细胞分泌IL-6, IL-6通过自分泌的作用方式与其受体结合后, 诱导肝细胞变为肝癌干细胞, 因此IL-6被认为是诱导肝细胞转化为肝干细胞的关键细胞因子。 IL-6 的表达受PI3K/AKT信号的调控, 由于肝细胞在感染HBV后通过自然重编程形式逆转为干细胞, 而干细胞的存在是癌变的细胞基础, 所以HBx诱导AFP表达后, 不仅通过激活PI3K/AKT信号途径诱导IL-6表达, 促进肝细胞自然重编程回归到干细胞状态, 而且也能通过PI3K/AKT信号途径诱导Src、Ras和CXCR4等与细胞恶性转化密切相关的基因表达, 促使肝干细胞恶性转化。

因此, AFP调控HBV诱导恶性行为的作用机制主要是通过细胞内的信号调节分子样作用发挥生物学效应, 即抑制Caspase信号传递导致感染HBV的肝细胞逃避免疫监控; 激活 PI3K/AKT信号途径诱导肝癌干细胞的生成以及促进细胞恶性行为相关基因的表达。所以HBV诱导肝癌的发生可能与肝组织的微环境、诱导AFP表达促进肝细胞的逆转为干细胞有关，干细胞的产生是HBV诱导肝癌发生的细胞基础，这些干细胞由于有HBV存在，造成基因突变，或在细胞内外分子，例如IL-6和AFP的作用下，促进癌基因的表达导致肝癌发生。所以感染HBV后要特别注意体内的IL-6和AFP表达情况，这是预警肝细胞恶变的早期分子，阻断这些分子的表达，能阻止HBV诱发肝癌。

生物通：您的研究组多年来一直致力于AFP的研究，取得了一个又一个重要的成果，揭开了AFP的神秘面纱，您能给我们简单介绍一下AFP目前的研究现状，以及未来有待解决的问题吗？ 此外，在这多年的专注研究中，您认为是什么赋予了您信心和毅力，从而能在枯燥的科学研究道路上坚持下来？

李孟森研究员：AFP的生物学功能研究是近年来研究热点。以往研究认为AFP的生物学功能是调节血液渗透压、运输物质，发现AFP具有免疫抑制作用是AFP新功能的发现，并认为这是AFP在母体排斥胎儿的保护作用中发挥关键的生物学效应。近年来发现AFP具有促进多种肿瘤细胞增殖的生物学功能，赋予AFP新功能的认识。

我们课题组研究发现，AFP具有信号调节分子样作用，特别是AFP能调控凋亡信号和生长信号的传递，是AFP生物学功能的新发现。在不断深入研究AFP的生物学功能后，发现AFP具有更多的生物学功能，例如AFP可能和细胞的重编程有关，是诱导干细胞生成的重要因子，这些研究扩展了AFP在肝癌发生中的调控内容。

未来有待解决的问题，可能涉及到AFP对HBV诱导肝细胞自然重编程的重大问题，也就是AFP如何诱导肝癌发生，在肝癌细胞耐药、促进肝癌细胞转移和复发领域的调节机制是非常值得探索的科学问题。我们课题组长期从事AFP生物学功能的研究，已经形成了一个系统、深入和集中的研究方向。

在研究过程中，我们坚信，只有系统深入的研究，哪怕几年不发表学术论文也不能放弃，因为只要坚持才能把一个问题探索清楚。基于对AFP功能的探索和不断发现AFP的生物学功能，特别是发现AFP受体在肿瘤细胞特异性表达，更增加我们的信心，这是利用AFP受体特异性表达示踪肝癌细胞转移的前期基础研究，解决这个问题就可以可视性观察到微小的转移病灶，对彻底清除肝癌细胞有着非常重要的学术意义和应用价值。这是一个科学工作者永恒追求的目标：帮助医学科技工作者解决肝癌这个严重危害人类健康的重大疾病。我们能在枯燥的科学研究道路上坚持下来，主要基于兴趣和对科学问题的执著探索，尽管在科学研究的道路上寂寞和清贫，但是兴趣的驱动下，也感到快乐和满足，有时也有一份成就感和使命感。

（生物通）

原文摘要：

Hepatitis B virus X protein induces expression of alpha-fetoprotein and activates PI3K/mTOR signaling pathway in liver cells

The hepatitis B virus (HBV)-X protein (HBx) induces malignant transformation of liver cells, and elevated expression of alpha-fetoprotein (AFP) is a significant biomarker of hepatocarcinogenesis. However, the role of AFP in HBV-related hepatocarcinogenesis is unclear. In this study, we investigated the regulatory impact of AFP expression on HBx-mediated malignant transformation of human hepatocytes. We found that HBV induced the expression of AFP before that of oncogenes, e.g., Src, Ras and chemokine (C-X-C motif) receptor 4 (CXCR4), and AFP activated protein kinase B (AKT) and mammalian target of rapamycin (mTOR) in HBV-related HCC tissues and in human liver cells transfected with HBx. Cytoplasmic AFP interacted with and inhibited phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10 (PTEN), activating the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/AKT signaling pathway and promoting mTOR-mediated stimulation of the transcription factor hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α), and therefore led to the activation of the promoters of Src, CXCR4, and Ras genes. On the contrary, reduced expression of AFP by siRNA resulted in the repression of p-mTOR, pAKT, Src, CXCR4, and Ras in human malignant liver cells. Taken together, for the first time our study indicates that HBx-induced AFP expression critically promote malignant transformation in liver cells through the activation of PI3K/mTOR signaling.

作者简介:

李孟森，北京大学理学博士，研究员，博士生导师。海南省肿瘤发生和干预重点实验室主任；海南医学院基础医学院副院长。2014年获得全国优秀科技工作者荣誉；2013年入选国家级百千万人才并授予有突出贡献中青年专家荣誉；2012年获得国务院政府特殊津贴；2010年当选为海南省有突出贡献优秀专家，并进入海南省“515人才工程”第一层次人才。

1988.9-1993.7在北京医科大学（现为北京大学医学部）基础医学系读书，获得医学学士学位；
1997.8-2000.7北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系硕士研究生，获得理学硕士学位；
2003.12-2005.7在海南医学院生物化学教研室工作，2003年12月晋升副教授/副研究员；
2005.8-2008.7北京大学基础医学院生物化学与分子生物学系博士研究生，获得北京大学理学博士学位；
2008.12-2011.10 在海南医学院分子生物学重点实验室工作，任实验室主任，2009年12月晋升研究员；
2011.11-现在，在海南省肿瘤发生和干预重点实验室工作，任实验室主任。

2014、2009年获得海南省科技进步一等奖（均为第1完成人），2002年获得海南省科技进步二等奖（第1完成人）；2013年获得教育部自然科学二等奖（第2完成人）、海南省高等学校优秀科技成果一等奖（第1完成人）。