Semaphorin 3F：乳腺癌转移治疗的新希望

为探究 SEMA3F 在乳腺癌中的作用，研究人员开展相关研究，发现其可抑制转移，有望用于治疗。

　　乳腺癌，这个威胁全球女性健康的 “头号杀手”，在 2020 年的 GLOBOCAN 数据中显示，它是女性癌症死亡的主要原因之一，尤其是转移性乳腺癌，预后极差。目前，虽然已经知道一些信号蛋白和通路参与了乳腺癌的转移过程，像磷酸肌醇 3 激酶（PI3K）-Akt - 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路以及转化生长因子（TGF）β 信号通路，它们在乳腺癌的发生发展中起着重要作用，前者还与多种治疗耐药相关，但对于乳腺癌细胞侵袭和转移的具体信号传导机制，科学界还没有完全弄清楚，针对转移性乳腺癌的有效治疗手段也非常有限。因此，深入了解乳腺癌转移的分子机制，开发更有效的治疗方法迫在眉睫。

来自日本广岛国际大学、爱媛大学等多个机构的研究人员 Hironao Nakayama、Akari Murakami 等，开展了一项关于 Semaphorin 3F（SEMA3F）在乳腺癌中作用的研究。研究发现，SEMA3F 可通过 Neuropilin-2（NRP2）受体抑制 Akt-mTOR 和 TGFβ 信号通路，进而抑制乳腺癌细胞的侵袭、转移以及肿瘤的生长和血管生成。这一成果发表在《Scientific Reports》上，为转移性乳腺癌的治疗带来了新的希望。

研究人员为开展此项研究，主要用到了以下几种关键技术方法：一是利用公开数据集进行分析，研究 SEMA3F 表达与乳腺癌患者无复发生存期（RSF）的相关性；二是采用 CRISPR/Cas9 技术构建 NRP2 和 PTEN 基因敲除细胞系；三是通过蛋白质免疫印迹（Western blotting）检测蛋白表达和磷酸化水平；四是运用细胞侵袭实验（Invasion assays）评估细胞的侵袭能力；五是借助动物模型，包括同系移植模型和异种移植模型，研究 SEMA3F 对肿瘤生长和转移的影响；六是使用定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）验证基因表达变化，以及进行微阵列分析（Microarray analysis）筛选差异表达基因。

下面来看具体的研究结果：

• SEMA3F 表达与乳腺癌患者生存的相关性：研究人员通过分析公开数据集，利用 Kaplan-Meier plotter 对乳腺癌患者的无复发生存期进行分析，发现 SEMA3F 表达降低与患者总体生存率差显著相关，尤其在淋巴结阳性的患者中，SEMA3F 表达降低与较短的无复发生存期密切相关。这表明 SEMA3F 可能是一种肿瘤抑制因子，促使研究人员进一步探究其在乳腺癌进展和转移中的功能12。
• 外源性 SEMA3F 对乳腺癌细胞的影响：研究人员检测了不同亚型乳腺癌细胞系中 SEMA3F 受体 NRP1 和 NRP2 的表达，发现 NRP2 在所有检测的细胞系中均有表达。通过蛋白质免疫印迹分析显示，外源性 SEMA3F 能在 30 分钟内抑制 MCF7 和 MDA-MB-231 细胞中 Akt 和 S6K（mTOR 下游信号分子）的磷酸化。构建 NRP2 基因敲除细胞系后发现，SEMA3F 对敲除细胞系中 Akt 和 S6K 的磷酸化抑制作用消失，同时 SEMA3F 对亲本 MDA-MB-231 细胞侵袭的抑制作用也在 NRP2 敲除细胞中消失，且 SEMA3F 对亲本细胞应力纤维形成的抑制作用在敲除细胞中也明显减弱。这说明 SEMA3F 通过与 NRP2 相互作用，使 Akt-mTOR 信号通路失活并诱导细胞骨架塌陷3。
• SEMA3F 对 PTEN 缺失乳腺癌细胞的影响：PTEN 缺失与乳腺癌进展和治疗耐药相关，它能激活 PI3K-Akt 信号通路。研究人员构建了 PTEN 基因敲除的乳腺癌细胞系，发现 SEMA3F 仍能降低 PTEN 敲除细胞中 Akt 和 S6K 的磷酸化水平，且对细胞侵袭有抑制作用。这表明 SEMA3F 发挥调节作用不依赖于 PTEN，在 PTEN 缺失的乳腺癌细胞中也能抑制 Akt-mTOR 信号通路和细胞侵袭45。
• SEMA3F 对乳腺癌体内生长、血管生成和转移的影响：在同系移植模型中，研究人员将过表达 SEMA3F 的 4T1 细胞（4T1-SEMA3F）和对照细胞分别植入 Balb/c 小鼠乳腺脂肪垫，发现 4T1-SEMA3F 细胞植入的小鼠肿瘤生长和重量明显受到抑制，肿瘤中 Ki67 阳性细胞（增殖细胞标记）、CD31 阳性血管内皮细胞（血管生成标记）和波形蛋白（vimentin，间充质细胞标记）阳性细胞数量均减少，同时 Akt、mTOR 和 S6K 的磷酸化也受到抑制。此外，4T1-SEMA3F 细胞植入的小鼠肝脏和肺部转移结节显著减少。在异种移植模型中，虽然 SEMA3F 对 MDA-MB-231 细胞在裸鼠乳腺脂肪垫中的肿瘤生长无明显影响，但在尾静脉注射肿瘤转移模型中，SEMA3F 显著减少了 MDA-MB-231 细胞在肺部的转移。这些结果表明 SEMA3F 在体内能有效抑制乳腺癌的生长、血管生成和转移67。
• SEMA3F 对乳腺癌细胞 TGFβ 信号通路的影响：基因表达分析发现，SEMA3F 改变了与 TGFβ 信号通路相关基因的表达，如 TGFBI、SERPINE1、ITGB6 等基因表达下调，SMAD6 表达上调。同时，SEMA3F 过表达导致与 EMT 相关的基因 FN1、SNAI1 和 VIM 表达下调，CDH1 表达上调。进一步研究发现，SEMA3F 能抑制 TGFβ 诱导的 MDA-MB-231 细胞中 Smad2 的磷酸化，但在 NRP2 敲除细胞中这种抑制作用消失，且 SEMA3F 对 TGFβ 诱导的细胞侵袭的抑制作用在 NRP2 敲除细胞中也不存在。这说明 SEMA3F 通过 NRP2 抑制乳腺癌细胞中的 TGFβ 信号通路89。

综合研究结果和讨论部分，SEMA3F 作为 Akt-mTOR 和 TGFβ 信号通路的双重抑制剂，在乳腺癌转移过程中发挥了重要的抑制作用。这一发现为转移性乳腺癌的治疗提供了新的潜在靶点，有望开发出更有效的治疗策略。不过，目前研究也存在一定局限性，比如小鼠实验模型与人类乳腺癌存在差异，可能影响研究成果的转化。未来还需要进一步研究 SEMA3F 抑制 TGFβ 信号通路的具体机制，以及在更多临床样本中验证其治疗潜力，推动这一基础研究成果向临床应用的转化，为乳腺癌患者带来更多的治疗希望。