引用本文： 喻國濤, 陳剛, 尹燕鋒, 顏春濤, 馬麗, 朱家順, 胡宗強. 溶質載體家族3成員2在肝細胞癌中的作用及機制研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2023, 30(10): 1265-1272. doi: 10.7507/1007-9424.202307011 復制
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原發性肝癌是國內第4位常見的惡性腫瘤及第2位腫瘤致死病因，其較高的發病率和病死率，給社會醫療增加了承重的負擔，原發性肝癌中肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）占發病總數的75%～85%[1]。由于HCC在發病早期時癥狀不明顯，使得大多數患者在初次確診時已進展至晚期。目前，對晚期HCC患者的治療手段有限，采用常規的放射、化學藥物等治療后復發率仍較高。因此，亟須進一步闡明參與HCC發生、發展的相關分子機制，以尋找更有效的生物靶點，從而探尋新的HCC診斷、治療和預防策略。氨基酸作為蛋白質的基本組成單元，參與了體內許多重要的代謝途徑，如細胞生長、信息傳遞、基因表達、更新、修復等。在體內，細胞攝取氨基酸需要氨基酸轉運蛋白（跨膜蛋白）的協助，而癌細胞由于自身異常的代謝條件，在增殖、遷移過程中需要大量的氨基酸支持，而對氨基酸轉運蛋白的需求增加，這些跨膜蛋白表達和功能的改變將加速腫瘤的快速生長。溶質載體家族3成員2（solute carrier family 3 member A2，SLC3A2）屬于溶質載體家族（solute carrier family，SLCs）中的重要成員，參與了對氨基酸轉運蛋白的調控，并為這一交換過程提供了媒介。目前有研究表明SLC3A2的高表達與多種惡性腫瘤如肺腺癌、結直腸癌等的生長、侵移等密切相關，而且它在HCC的發生、發展、診斷、治療等方面發揮一定的作用，檢測癌組織中該基因的表達水平可用于預測患者的生存期和預后。筆者綜述了SLC3A2基因在HCC發生和發展過程中的作用和機制，為HCC的診斷和治療尋找有效的生物學治療靶點，以改善晚期HCC患者的預后。
1 SLC3A2
1.1 SLCs概述
SLCs是一類與細胞物質交換相關的跨膜轉運蛋白，涵蓋了65個基因家族共458個成員，在人體中的表達主要位于各種細胞膜和細胞器膜，它依賴于細胞脂質膜上的電化學梯度或離子濃度梯度交換各種可溶性分子底物，如氨基酸、核酸、神經遞質等，以維持細胞的正常生理和內環境穩態[2-3]。近年來，SLCs中的多個成員成為了分子生物學研究的熱點，尤其是與惡性腫瘤領域相關的研究報道甚多，研究者們正試圖從分子生物學的角度去尋找治療惡性腫瘤的新途徑。其中SLC3A2是SLCs中的一個重要成員，在生理狀態下，它在具有增殖能力的細胞中表達顯著升高，負責調節細胞正常的生長發育和功能；當細胞癌變時，其表達明顯上調并從多條途徑參與影響腫瘤發生和發展的各個階段，包括生長、侵襲、轉移、耐藥等。目前，SLC3A2被發現在多種惡性腫瘤中具有潛在的治療價值并被認為是治療某些惡性腫瘤有效的生物學靶點。Zhao等[4]發現，在食管鱗狀細胞癌中SLC3A2表達異常增高，且其表達水平與患者的生存期、拷貝數變異、腫瘤微環境、免疫浸潤等密切相關；并且有研究者[5]報道，SLC3A2成為評估某些惡性腫瘤如乳腺癌等預后的獨立影響因素。因此，可探索關于SLC3A2在HCC診斷、治療等方面中的潛在價值。
1.2 SLC3A2的結構
CD98是一種異二聚體氨基酸轉運蛋白，由一條相對分子質量為（80～100）×103重鏈 ［4F2重鏈（4F2 heavy chain，4F2hc）或中性和堿性氨基酸轉運蛋白（又稱SLC3A1）］和若干條相對分子質量為（35～55）×103輕鏈組成，能夠調節不同器官和細胞之間的氨基酸轉運，并對整合素信號傳導功能有調控作用[6]。重鏈SLC3A2（又稱為CD98hc、4F2hc）是一種Ⅱ型膜蛋白，共由529個氨基酸組成，根據其結構域的特點分為N-胞內氨基末端結構域（第1～81位氨基酸）、單跨膜螺旋（第82～104位氨基酸）和較大的親水性C-端胞外結構域（第105～529位氨基酸），不同的結構域對應不同的功能，主要參與必需氨基酸的轉運、整合素信號通路、抗氧化等功能[7]。輕鏈的種類繁多，主要是由SLC7家族成員組成，包括L型氨基酸轉運蛋白1（L-amino acid transporter 1，LAT1，又稱SLC7A5）、LAT2（又稱SLC7A8）、y+ LAT1（又稱LAT3、SLC7A7）、y+ LAT2（又稱SLC7A6）、SLC7A10、胱氨酸/谷氨酸轉運體（又稱SLC7A11或xCT）等。輕鏈與重鏈通過二硫鍵結合，而重鏈扮演著分子伴侶的作用[8]，如輕鏈LAT1是一種典型的螺旋束蛋白，有12個假定的跨膜螺旋，與重鏈胞外結構域結合，共同調控L型氨基酸的轉運[9-10]。
1.3 SLC3A2的生理功能
SLC3A2是一種由細胞內和細胞外結構域共同構成的多功能糖蛋白，在體內參與維持細胞生長發育的基本功能，如營養物質轉運、信號傳導、細胞的增殖、黏附、擴散等。SLC3A2在體內主要發揮3種不同的生理功能，而每一種功能都取決于它特殊的結構區域，具體如下。
1.3.1 作為SLC7A5的分子伴侶穩定并促進L型氨基酸向質膜的轉運
細胞維持正常的生命活動離不開氨基酸的持續供應。SLC7A5是一種非pH和非鈉依賴性的交換轉運蛋白，能夠控制中性氨基酸、激素等穿過質膜而發揮作用。SLC3A2的胞外結構域作為分子伴侶與輕鏈SLC7A5結合共同形成穩定的異二聚體LAT1-4F2hc復合物（屬于hat家族）。文獻[11]報道，SLC3A2對于LAT1-4F2hc功能的維持是必要的，沉默任何一方的表達都會減少氨基酸（谷氨酰胺或亮氨酸）向細胞輸送，導致細胞體積顯著減小。此外，LAT1-4F2hc轉運體還能夠調節支鏈氨基酸、芳香氨基酸、必需氨基酸等多種類型的氨基酸[12]，這一功能對維持細胞的生長、生物合成、能量代謝、氧化還原穩態極為重要。LAT1-4F2hc介導的氨基酸轉運功能受到多種信號途徑的調節：① 通過受體酪氨酸激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（也稱Akt）通路激活雷帕霉素的機制靶點蛋白復合體1（mechanistic target of rapamycin complex 1，mTORC1，是一種與細胞代謝相關的調節劑），上調轉錄因子4及受它調控的mRNAs水平，使SLC3A2和SLC7A5的表達增加，促進細胞存活、生長及增殖基因的翻譯過程[13]。SLC7A5或SLC3A2表達上調促進了亮氨酸等向質膜的轉運，此過程能被Sestrin2感知并激活營養傳感Rag GTP酶，最終激活mTORC1促進細胞生長。隨著mTORC1激活和必需氨基酸產物增多，轉錄因子c-Myc的表達水平增加，促進了細胞的生長，同時抑制細胞自噬[14]。② 通過Hippo通路影響下游信號靶標Yes-相關蛋白（Yes-associated protein，YAP）1/具有PDZ結合序列的轉錄共活化因子（transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ）的表達，維持細胞無限生長和增殖的能力。當Hippo信號失活時，SLC7A5調控的mTORC1信號和細胞增殖相關轉錄基因被廣泛激活[15]。
1.3.2 與整合素相結合增強整合素調控的“機械感知”能力及細胞對環境的適應力
整合素是一種位于細胞膜上的跨膜受體，大致結構由細胞外基質和細胞骨架（18種α-亞基和8種β-亞基）組成，能夠增強細胞-細胞間和細胞-基質間的黏附，維持機體正常的發育和功能[16]。整合素作為細胞外基質和細胞骨架之間的橋梁，能夠實時監測細胞內環境的變化，調節整合素對細胞外基質成分的親和力，使細胞對外部環境的變化做出反應。而SLC3A2對于整合素功能的激活是必要的，它與整合素β1A和β3胞質（不與β1D或β7作用）高度保守的C端結構域結合，增強整合素黏附誘導的信號傳遞（由外向內），并激活Rac、Akt等信號利于腫瘤的進展[17]。SLC3A2參與整合素調節的相關信號通路有：① 通過RhoA/Rho激酶（Rho kinase，ROCK）途徑激活體內的轉錄因子YAP和TAZ，控制細胞的大小、增殖和惡性轉化，其中，SLC3A2相當于正反饋環路中的增益放大器，增強了機械傳導過程。當SLC3A2失活時，細胞隨即失去了感知“機械”信號的能力，并明顯降低了細胞微環境基質的剛度[18]。② 通過黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）/絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑增強癌細胞的致癌能力及促進增殖基因、轉錄基因的表達，此環節依賴SLC3A2與整合素（β-1胞質尾部保守的C端結構域）的結合，促進細胞由外向內黏附誘導的信號傳遞[19]。③ 通過FAK/Rac1（一種GTP酶，屬于Ras超家族）途徑促進癌細胞在早期階段發生擴散和遷移。此外，SLC3A2還能激活Akt和Rac GTP酶，促進細胞的擴散、遷移，保護細胞不受凋亡的影響[17]。
1.3.3 參與調節抗氧化體系Xc–系統介導的鐵死亡作用
鐵死亡是一種鐵依賴性的程序性細胞死亡形式，其本質為細胞內的脂質過氧化物質活性氧過度堆積，打破了細胞氧化還原平衡狀態，鐵代謝發生異常，并攻擊生物大分子，最終引起了細胞死亡[20]。而在微觀形態表現為線粒體嵴減少或消失、外膜破裂形成畸形小線粒體以及在嗜鐵細胞中線粒體膜皺縮[21-22]。在體內，鐵死亡與Xc–系統的損傷或胱氨酸的不斷耗竭有關。Xc–系統是一種廣泛分布在磷脂雙分子層中的重要抗氧化體系，是由重鏈SLC3A2和輕鏈SLC7A11共同組成的異二聚體，其中SLC7A11負責調控細胞氨基酸的轉運，SLC3A2起伴侶蛋白的作用并對維持SLC7A11在質膜區的轉運功能密不可分[23]。Xc–系統能以1∶1的比例將細胞外的胱氨酸和細胞內的谷氨酸互相交換，而交換入細胞內的胱氨酸被還原成半胱氨酸用于谷胱甘肽的合成。谷胱甘肽是谷胱甘肽過氧化物酶 4（glutathione peroxidase 4，GPX4）催化還原后的底物，能減少細胞內活性氧的積累，對于防止細胞內過量的活性氧物質造成的細胞損傷（鐵死亡）尤為重要[24-25]。研究[26]表明，GPX4和SLC7A11是鐵死亡的兩個主要調節因子，GPX4利用還原型谷胱甘肽將脂質氫過氧化物還原成無毒的脂質醇，保護細胞免受脂質過氧化損傷而發生鐵死亡。目前，許多研究者發現鐵死亡與雷帕霉素的機制靶點（mechanistic target of rapamycin，mTOR）信號有關。此外，GPX4或SLC7A11的缺失或藥理學抑制也可以導誘鐵死亡，但是有關它們介導細胞發生脂質過氧化的具體調控機制仍不明確。
2 SLC3A2與HCC的關系
2.1 SLC3A2在HCC中的表達特點
在生理條件下，SLC3A2的表達僅限于增殖細胞和活化的T細胞，正常組織分布僅限于腎臟、睪丸、小腦等[27]。目前，關于SLC3A2在惡性腫瘤中的研究已有較多報道，可以得出的結論是SLC3A2在多種類型的惡性腫瘤中表達明顯上調，其中還與某些惡性腫瘤的生存期預后密切相關。在HCC中的表達亦是如此，據文獻[ 18, 26, 28]報道，SLC3A2在HCC細胞系中的表達水平遠高于人原代肝細胞上的表達水平，且檢測了從臨床中收集的HCC樣本時也發現該基因在癌組織中的表達明顯要高于癌旁肝組織和正常肝組織，這表明SLC3A2可能參與了HCC的發生及發展，在其治療中具有潛在的意義和價值，這些值得進一步探討。除了在HCC中高表達以外，該基因在口腔癌[29]、乳腺癌[30]等惡性腫瘤中的表達也明顯上調，并且與腫瘤細胞的惡性進程相關。因此，在未來SLC3A2可能成為HCC等多種癌癥在內的有效治療靶點。
2.2 SLC3A2與HCC發生及發展的可能機制
雖然外科手術是治療HCC的根治性方法，但是大部分患者在確診時往往已失去了手術的機會。亟須進一步深入闡明HCC的發病機制、尋找新的治療策略、克服耐藥性，提高HCC患者的生存率。目前，許多前沿的科學研究都聚焦于尋找HCC最佳的分子治療靶點，試圖從分子生物學的角度去探索治療HCC的新策略。
2.2.1 過表達SLC3A2為HCC提供了良好的營養環境
癌細胞最本質的特征是它擁有正常細胞不具備的無限增殖能力。與正常細胞相比，癌細胞的無限增殖能力需要大量的營養物質（糖類、蛋白質等）供應和更高的代謝需求。HCC正是由于其快速的生長和侵襲模式，在增殖過程中必然需要攝取循環中的大量營養物質，包括大量的氨基酸，而這類營養物質供應受到了氨基酸轉運蛋白（LAT1/SLC3A2）上調的支持。在HCC組織中，LAT1/SLC3A2轉運蛋白表達上調為HCC的增殖提供了大量的氨基酸（包括支鏈氨基酸和芳香族氨基酸）以滿足它活躍的代謝和抗氧化需求。在沉默或敲除SLC3A2表達后，引起了HCC細胞中蛋白質的合成明顯減少，并抑制了mTORC1（調節細胞代謝）信號途徑引起的HCC細胞增殖、存活和轉錄激活效應，而mTORC1失活時細胞內c-Myc（一種參與調控細胞生長和增殖相關的轉錄因子）基因的表達水平降低[13]。此外，SLC3A2還參與了細胞的核苷酸代謝和糖酵解、磷酸戊糖途徑等能量代謝過程，這些都是調控腫瘤細胞增殖的關鍵因素[8]。
2.2.2 過表達SLC3A2促進了HCC的增殖和遷移作用
SLC3A2的過表達促進了HCC發生、發展的過程，并與腫瘤的化學藥物治療耐藥性密切相關。近年來SLC3A2參與調控的鐵死亡代謝方向成為了癌癥治療研究的熱點，并被認為是治療HCC有前途的方向。SLC3A2能夠調節HCC中SLC7A11蛋白介導的鐵死亡途徑，而SLC7A11蛋白的過表達被證實與多種類型癌癥的侵襲、遷移與患者的短期生存率有關，這一機制可能與過表達的SLC7A11蛋白為癌細胞提供了更多的營養及增強對抗氧化的耐受能力相關[23]。其次，SLC3A2從多條信號途徑誘導了惡性腫瘤細胞發生鐵死亡，包括腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）/mTOR途徑、PI3K/Akt/mTOR途徑等，這些信號途徑的激活在 HCC 的生長和遷移過程中可能發揮著同樣的作用[31-32]。
2.2.3 過表達SLC3A2增強了HCC對微環境的適應能力
SLC3A2通過與整合素相互作用促進了HCC的惡性轉變過程，它們參與調控黏附誘導的細胞內信號途徑影響了癌細胞的增殖和克隆擴增；同時，整合素的激活增強了腫瘤對微環境的適應能力，并放大了細胞對基質剛性的反應能力，這些都促進了腫瘤的發生和轉移。前面已總結了SLC3A2與整合素共同參與癌癥發生、發展的相關機制，包括整合素介導RhoA/ROCK/YAP/TAZ信號途徑、FAK/MAPK信號途徑等。因此不能否認SLC3A2與整合素在HCC發生及發展中的作用。研究[26]證實SLC3A2在癌細胞內過表達時，其惡性行為（擴散、增殖、轉移等）也隨之增強，當敲除或沉默HCC細胞系中SLC3A2的過表達時，癌細胞的生長受到了明顯的抑制，說明SLC3A2在HCC的增殖中扮演重要作用。此外，一項研究[18]表明，在HCC中位于SLC3A2上的環狀RNA表達明顯上調，它通過激活miR-490-3p/Mg2+/Mn2+依賴性蛋白磷酸酶1F信號提高了HCC細胞的增殖和侵襲能力，其表達水平證實與HCC患者的短期預后相關。總之，SLC3A2可能通過影響HCC的遷移、侵襲、黏附能力等促進了惡性腫瘤發展的進程，提示干擾它參與的各個信號途徑從而抑制HCC的發展，為晚期HCC患者尋找新的治療途徑。
3 SLC3A2與HCC的靶向治療研究
對于晚期HCC患者而言，仍缺乏有效的治療方法。近年來，許多研究者聚焦于研究HCC發生、發展相關的分子機制，趨向于從分子生物學的角度去攻克治療難題，探尋有效的基因靶點并阻斷其表達，從而達到有效的治療，并取得了一些學術性成果。SLC3A2基因很可能成為一個有效的HCC治療靶點，它參與了惡性腫瘤發生及發展的多個環節，包括為腫瘤細胞蛋白質的合成提供大量的氨基酸、抗氧化應激、抑制細胞發生鐵死亡、參與整合素調節的功能等，這些功能機制都參與了影響腫瘤形成的惡性進展。
3.1 減少癌細胞的營養物質供應從而抑制HCC的生長
癌細胞的快速增殖與它活躍的新陳代謝相關，伴隨著氨基酸、糖類等營養物質的大量供應。基于癌細胞的這一特性，有望從HCC異常激活的代謝途徑中開發一類新的抗癌藥物，進而達到治療HCC的作用。
LAT1-4F2hc調控的氨基酸轉運功能與HCC的生長密切相關，它能夠控制膜內外L型氨基酸的轉運（如支鏈氨基酸等），激活mTORC1信號和一般氨基酸控制信號影響癌細胞蛋白質的合成功能，并在細胞的生物合成、能量生成代謝等環節扮演重要的作用，在敲除或沉默了此轉運蛋白的表達后明顯抑制了癌細胞和異種移植瘤的生長。據文獻[33]報道，LAT1-4F2hc在HCC中的表達明顯高于正常組織，它受到Hippo通路下游的轉錄因子YAP1/TAZ（促進癌細胞無限的細胞生長和增殖）調控，而mTORC1的激活對HCC的形成、生長至關重要，在使用小干擾RNAs沉默HCC細胞系（SK-Hep1、SNU-449等）中YAP1/TAZ的表達后，癌細胞的生長受到明顯抑制，在體內敲除YAP1/TAZ的表達后小鼠肝臟中HCC的生長受到了顯著抑制，提示LAT1和mTORC1可能成為HCC潛在的治療靶點。而另有研究[34]發現，通過短發夾RNA沉默或敲除人HCC上皮（Hep3B）或間質（SK-Hep1）細胞中的LAT1轉運蛋白表達后，明顯降低了氨基酸（谷氨酰胺、亮氨酸）的轉運，但對癌細胞系的增殖能力及mTORC1信號途徑未見明顯影響，說明可能存在其他的代償機制彌補了這一功能。
LAT1轉運蛋白抑制劑通過剝奪癌細胞生長所需的氨基酸，從而抑制蛋白質的合成和細胞的增殖功能。目前已有超過100余種LAT1-SLC3A2轉運蛋白相關的抑制劑[35]，但是大多數藥物都缺乏特異性，只有少部分被認為有效。針對幾種有價值的LAT1轉運蛋白抑制劑進行討論：① 2-氨基雙環-（2,2,1）-庚烷-2-羧酸是一種選擇性較低的低親和力抑制劑，也被認為是經典的LAT1抑制劑，可抑制所有系統 L同種型、系統 B[0，+] 和系統 B[0] 轉運蛋白，能減少癌細胞生長并誘導凋亡，但是特異性較低[36]。② α-甲基化芳香族氨基酸對 LAT1 表現出高選擇性，被認為是 LAT1 特異性抑制劑的候選者。然而含有α-甲基化成分通常會降低對 LAT1 的親和力，仍需要進一步改進[12, 35]。③ 基于T3 結構開發的JPH203是一種靶向LAT1的潛在新藥，且親和力較高，能夠顯著降低細胞內亮氨酸、異亮氨酸的水平，激活mTORC1。JPH203抑制LAT1使癌細胞對輻射敏感，已被證明可以抑制多種癌細胞系中的腫瘤生長。目前正在晚期膽管癌患者的Ⅱ期臨床試驗中進行評估[37]。④ QBS10072S是一種基于氨基酸開發的小分子氮芥化合物，也是一種新型的化學藥物，有研究者[38]報道了它在三陰性乳腺癌并發腦轉移中的相關抑癌機制，QBS10072S利用癌細胞中DNA修復缺陷的特點選擇性地靶向結合LAT1高表達的三陰性乳腺癌細胞，顯著抑制了體內和體外三陰性乳腺癌的增長，現階段計劃在三陰性乳腺癌患者的臨床試驗中進一步驗證它的功效。⑤ 其他的LAT1抑制劑，包括選擇性抑制劑如SKN101/SKN102，其中SKN101 對 LAT1 的抑制作用更強；非選擇性抑制劑如JX-009 /KYT-0284 ，其中KYT-0284的親和力較高，但它能同時抑制 LAT1 和 LAT2，特異性相對較低[39]。
綜上所述，LAT1和SLC3A2被發現在幾乎所有癌癥中均有表達，并與HCC的惡性程度密切相關，兩者共同參與調控HCC的惡性進程，對HCC治療、診斷、預后等具有潛在的研究價值。目前，雖然已經報道了很多關于LAT1-4F2hc氨基酸轉運載體的抑制劑，但都缺乏特異性、有效性及安全性；在未來需要繼續深入探索，研發更具有特異性、針對性的抑制劑。
3.2 抑制Xc–系統的活性從而誘導HCC發生鐵死亡
鐵死亡是由于細胞內的鐵代謝紊亂、氧化還原系統失衡（活性氧過度堆積）引起的一種細胞死亡形式。GPX4、系統Xc–（SLC7A11/SLC3A2）等參與了鐵死亡過程的調節，并在腫瘤增殖、轉移、免疫耐藥等方面起著至關重要的作用。近年來，Xc–系統介導的鐵死亡被廣泛運用于多種類型惡性腫瘤的治療，鐵死亡的激活被認為是治療HCC一種新的有前途的方法，其具體的功能機制上述內容已有介紹。Xc–系統的功能在受到抑制后導致細胞內鐵積累、過度堆積的脂質過氧化物攻擊細胞膜，最終引起細胞死亡。當下調細胞內胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白SLC7A11蛋白的表達后致使谷胱甘肽耗竭，從而抑制細胞生長以及誘導癌細胞發生鐵死亡。據文獻[40]報道，轉化生長因子β1通過激活HCC細胞系中的Smad3基因，抑制細胞內SLC7A11蛋白和mRNA的表達水平，破壞細胞的氧化還原平衡狀態，最終癌細胞發生鐵死亡；尤其是在早期轉化生長因子β1基因標記的HCC細胞系（HepG2等）中，細胞脂質過氧化損傷十分顯著，且更容易受到GPX4的抑制。另一研究[41]發現，DAZ相關蛋白1（RNA結合蛋白）是調節HCC侵襲、遷移和鐵死亡的重要因子，它通過與SLC7A11的 3′ -UTR區域結合干擾SLC7A11/GPX4 介導的鐵死亡，并可增加索拉非尼對HCC的敏感性，用小干擾RNA沉默DAZ相關蛋白1的表達后顯著抑制了HCC細胞增殖等惡性行為。
目前，許多研究報道了能夠誘導癌細胞發生鐵死亡的藥物或因子，如原鈣黏素β14、Eaststin因子、索拉非尼、柳氮磺吡啶、蘭培酮、青蒿琥酯等[42]。其中酪氨酸激酶類藥物的抑制劑如索拉非尼等現已被美國食品藥品監督管理局批準為晚期HCC的一線化學藥物治療用藥。索拉非尼可抑制Xc–系統調控的胱氨酸攝入并增加HCC細胞內的脂質過氧化物水平，誘導細胞鐵死亡，然而HCC對索拉非尼的耐藥性大大降低了藥物的治療效果，索拉非尼的耐藥機制復雜且與鐵死亡的誘導密切相關。據文獻[43]報道，在索拉非尼耐藥的HCC細胞中miR-21和長鏈非編碼RNA小核仁RNA宿主基因1的表達明顯上調，而它能夠上調癌細胞中SLC3A2的表達，進而激活Akt信號通路，促進索拉非尼在HCC中的耐藥作用。反之，當沉默小核仁RNA宿主基因1后HCC細胞對索拉非尼的耐藥程度減弱，提升了治療的效果。類似地，ATP結合盒轉運蛋白C5（屬ABC轉運蛋白家族）被認為是調控索拉非尼耐藥的關鍵因子，它可以穩定細胞內SLC7A11蛋白的表達及提高谷胱甘肽的含量，避免索拉非尼耐藥相關HCC細胞系中GPX4耗竭，加速脂質過氧化物質的清除，抑制鐵死亡。ATP結合盒轉運蛋白C5促進人HCC細胞獲得性索拉非尼耐藥的過程與PI3K/Akt/核因子E2相關因子2途徑相關，當阻斷ATP結合盒轉運蛋白C5表達后能夠誘導鐵死亡來增強索拉非尼的抗癌活性[44]。此外，有研究[45]證實了Hippo通路中的兩個下游轉錄調控因子YAP和TAZ也參與了索拉非尼在HCC治療中的獲得性耐藥過程。此外，有研究[46]發現，當索拉非尼與某些藥物聯合應用時能夠降低它在癌癥中的多重耐藥作用，如索拉非尼和青蒿琥酯聯用時能增強對HCC的療效，兩者存在協同作用；索拉非尼通過直接阻斷SLC7A11的表達從而抑制癌細胞谷胱甘肽的合成以及損害細胞線粒體的功能而發揮治療作用，而青蒿琥酯作用于溶酶體，能使溶酶體組織蛋白酶B/L活化并導致細胞內的亞鐵離子釋放及鐵蛋白的分解，當與索拉非尼聯用時能顯著增強細胞內的氧化應激反應，促進細胞發生鐵死亡。
綜上所述，SLC7A11和SLC3A2在HCC中的作用已被廣泛研究，二者參與調控Xc–系統介導的鐵死亡功能，在HCC的放射治療、化學藥物治療甚至免疫治療耐藥等方面也發揮重要的作用。在未來仍值得單獨討論是否能將它作為評估HCC患者的獨立預后指標或視為一種不良預后因素，甚至其具體機制和潛在價值仍值得進一步深入研究。
3.3 減少SLC3A2與整合素受體結合從而抑制HCC的惡性行為
整合素在體內是位于有核細胞表面的一種受體，參與了細胞的生長發育過程，其表達上調被證明與惡性腫瘤的侵襲、轉移及不良預后密切相關。SLC3A2亞基的胞內和跨膜結構域與整合素的β1亞基結構域結合，增強腫瘤細胞外的信號傳導，如無限制的增殖、腫瘤細胞的侵襲、促進腫瘤血管生成、逃避凋亡、對生長抑制因子的耐藥性等。整合素β1在調節細胞存活過程中發揮重要作用，能識別細胞黏附的主要成分，并介導細胞的抗凋亡作用。研究[47]表明，SLC3A2參與的整合素功能增強了腫瘤細胞在微環境中的適應能力，放大了細胞對基質剛性的反應能力。SLC3A2相當于自我增強反饋回路中的中央增益放大器，通過激活ROCK活性通路增強了細胞環境基質的剛性，并提高YAP/TAZ調控的基因轉錄水平，這一機制促進了細胞的致癌作用，明顯增強了細胞對外界環境的反應性和適應能力。類似地，在體外SMMC-7721、Huh-7 HCC細胞中敲除SLC3A2的胞內結構域表達明顯減弱了HCC細胞黏附、擴散和增殖能力，外源性的SLC3A2的胞內結構域可以與β1-整合素（主要是β1，但也包括β3）相互作用，抑制整合素依賴性信號（如pAKT和pFAK）介導的細胞黏附能力的激活；當檢測人體HCC組織標本時發現，CD98、整合素β1-A和Ki-67表達水平上調，并且與HCC的惡性進展相關[48]。因此，SLC3A2可作為一個有潛在價值的診斷標志物和抗癌候選靶點。
4 總結與展望
SLC3A2是氨基酸載體家族中的重要成員之一，它在HCC組織中的表達顯著上調，并從多種機制參與了HCC發生和發展的過程，如向癌細胞運輸大量的氨基酸用于蛋白質合成、誘導mTORC信號促進細胞的存活與代謝、破壞細胞中的氧化還原穩態誘導癌細胞發生鐵死亡、參與激活整合素介導的多條信號途徑等來影響HCC的增殖、遷移等惡性行為。目前，對于SLC3A2的結構和生理功能已有了較全面的了解，在分子水平也收獲了一定成果，但是它在HCC中的某些機制及治療作用仍不完善，比如：① SLC3A2通過整合素、鐵死亡途徑調控HCC的具體機制仍需進一步探索，兩者如何影響疾病進程的機制還未可知；② 有必要重新探討SLC3A2用于HCC患者診斷、治療、評估生存期預后等方面的價值；③ 針對HCC細胞中SLC3A2基因的特異性抑制劑仍待開發。因此，SLC3A2雖然從多途徑參與了HCC發展的進程，但現階段將它單獨開發并運用于臨床HCC治療的可能性較小。在未來，需要更全面地研究它參與HCC的具體作用機制，也需進一步開發特異性更高、更有效的SLC3A2抑制劑，但SLC3A2所帶來的潛在價值仍值得進一步探索和挖掘。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：喻國濤負責文章撰寫及文獻檢索；胡宗強和陳剛負責文章審評及寫作指導；尹燕鋒、顏春濤、馬麗及朱家順參與文獻檢索和資料收集。
原發性肝癌是國內第4位常見的惡性腫瘤及第2位腫瘤致死病因，其較高的發病率和病死率，給社會醫療增加了承重的負擔，原發性肝癌中肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）占發病總數的75%～85%[1]。由于HCC在發病早期時癥狀不明顯，使得大多數患者在初次確診時已進展至晚期。目前，對晚期HCC患者的治療手段有限，采用常規的放射、化學藥物等治療后復發率仍較高。因此，亟須進一步闡明參與HCC發生、發展的相關分子機制，以尋找更有效的生物靶點，從而探尋新的HCC診斷、治療和預防策略。氨基酸作為蛋白質的基本組成單元，參與了體內許多重要的代謝途徑，如細胞生長、信息傳遞、基因表達、更新、修復等。在體內，細胞攝取氨基酸需要氨基酸轉運蛋白（跨膜蛋白）的協助，而癌細胞由于自身異常的代謝條件，在增殖、遷移過程中需要大量的氨基酸支持，而對氨基酸轉運蛋白的需求增加，這些跨膜蛋白表達和功能的改變將加速腫瘤的快速生長。溶質載體家族3成員2（solute carrier family 3 member A2，SLC3A2）屬于溶質載體家族（solute carrier family，SLCs）中的重要成員，參與了對氨基酸轉運蛋白的調控，并為這一交換過程提供了媒介。目前有研究表明SLC3A2的高表達與多種惡性腫瘤如肺腺癌、結直腸癌等的生長、侵移等密切相關，而且它在HCC的發生、發展、診斷、治療等方面發揮一定的作用，檢測癌組織中該基因的表達水平可用于預測患者的生存期和預后。筆者綜述了SLC3A2基因在HCC發生和發展過程中的作用和機制，為HCC的診斷和治療尋找有效的生物學治療靶點，以改善晚期HCC患者的預后。
1 SLC3A2
1.1 SLCs概述
SLCs是一類與細胞物質交換相關的跨膜轉運蛋白，涵蓋了65個基因家族共458個成員，在人體中的表達主要位于各種細胞膜和細胞器膜，它依賴于細胞脂質膜上的電化學梯度或離子濃度梯度交換各種可溶性分子底物，如氨基酸、核酸、神經遞質等，以維持細胞的正常生理和內環境穩態[2-3]。近年來，SLCs中的多個成員成為了分子生物學研究的熱點，尤其是與惡性腫瘤領域相關的研究報道甚多，研究者們正試圖從分子生物學的角度去尋找治療惡性腫瘤的新途徑。其中SLC3A2是SLCs中的一個重要成員，在生理狀態下，它在具有增殖能力的細胞中表達顯著升高，負責調節細胞正常的生長發育和功能；當細胞癌變時，其表達明顯上調并從多條途徑參與影響腫瘤發生和發展的各個階段，包括生長、侵襲、轉移、耐藥等。目前，SLC3A2被發現在多種惡性腫瘤中具有潛在的治療價值并被認為是治療某些惡性腫瘤有效的生物學靶點。Zhao等[4]發現，在食管鱗狀細胞癌中SLC3A2表達異常增高，且其表達水平與患者的生存期、拷貝數變異、腫瘤微環境、免疫浸潤等密切相關；并且有研究者[5]報道，SLC3A2成為評估某些惡性腫瘤如乳腺癌等預后的獨立影響因素。因此，可探索關于SLC3A2在HCC診斷、治療等方面中的潛在價值。
1.2 SLC3A2的結構
CD98是一種異二聚體氨基酸轉運蛋白，由一條相對分子質量為（80～100）×103重鏈 ［4F2重鏈（4F2 heavy chain，4F2hc）或中性和堿性氨基酸轉運蛋白（又稱SLC3A1）］和若干條相對分子質量為（35～55）×103輕鏈組成，能夠調節不同器官和細胞之間的氨基酸轉運，并對整合素信號傳導功能有調控作用[6]。重鏈SLC3A2（又稱為CD98hc、4F2hc）是一種Ⅱ型膜蛋白，共由529個氨基酸組成，根據其結構域的特點分為N-胞內氨基末端結構域（第1～81位氨基酸）、單跨膜螺旋（第82～104位氨基酸）和較大的親水性C-端胞外結構域（第105～529位氨基酸），不同的結構域對應不同的功能，主要參與必需氨基酸的轉運、整合素信號通路、抗氧化等功能[7]。輕鏈的種類繁多，主要是由SLC7家族成員組成，包括L型氨基酸轉運蛋白1（L-amino acid transporter 1，LAT1，又稱SLC7A5）、LAT2（又稱SLC7A8）、y+ LAT1（又稱LAT3、SLC7A7）、y+ LAT2（又稱SLC7A6）、SLC7A10、胱氨酸/谷氨酸轉運體（又稱SLC7A11或xCT）等。輕鏈與重鏈通過二硫鍵結合，而重鏈扮演著分子伴侶的作用[8]，如輕鏈LAT1是一種典型的螺旋束蛋白，有12個假定的跨膜螺旋，與重鏈胞外結構域結合，共同調控L型氨基酸的轉運[9-10]。
1.3 SLC3A2的生理功能
SLC3A2是一種由細胞內和細胞外結構域共同構成的多功能糖蛋白，在體內參與維持細胞生長發育的基本功能，如營養物質轉運、信號傳導、細胞的增殖、黏附、擴散等。SLC3A2在體內主要發揮3種不同的生理功能，而每一種功能都取決于它特殊的結構區域，具體如下。
1.3.1 作為SLC7A5的分子伴侶穩定并促進L型氨基酸向質膜的轉運
細胞維持正常的生命活動離不開氨基酸的持續供應。SLC7A5是一種非pH和非鈉依賴性的交換轉運蛋白，能夠控制中性氨基酸、激素等穿過質膜而發揮作用。SLC3A2的胞外結構域作為分子伴侶與輕鏈SLC7A5結合共同形成穩定的異二聚體LAT1-4F2hc復合物（屬于hat家族）。文獻[11]報道，SLC3A2對于LAT1-4F2hc功能的維持是必要的，沉默任何一方的表達都會減少氨基酸（谷氨酰胺或亮氨酸）向細胞輸送，導致細胞體積顯著減小。此外，LAT1-4F2hc轉運體還能夠調節支鏈氨基酸、芳香氨基酸、必需氨基酸等多種類型的氨基酸[12]，這一功能對維持細胞的生長、生物合成、能量代謝、氧化還原穩態極為重要。LAT1-4F2hc介導的氨基酸轉運功能受到多種信號途徑的調節：① 通過受體酪氨酸激酶/磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（也稱Akt）通路激活雷帕霉素的機制靶點蛋白復合體1（mechanistic target of rapamycin complex 1，mTORC1，是一種與細胞代謝相關的調節劑），上調轉錄因子4及受它調控的mRNAs水平，使SLC3A2和SLC7A5的表達增加，促進細胞存活、生長及增殖基因的翻譯過程[13]。SLC7A5或SLC3A2表達上調促進了亮氨酸等向質膜的轉運，此過程能被Sestrin2感知并激活營養傳感Rag GTP酶，最終激活mTORC1促進細胞生長。隨著mTORC1激活和必需氨基酸產物增多，轉錄因子c-Myc的表達水平增加，促進了細胞的生長，同時抑制細胞自噬[14]。② 通過Hippo通路影響下游信號靶標Yes-相關蛋白（Yes-associated protein，YAP）1/具有PDZ結合序列的轉錄共活化因子（transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ）的表達，維持細胞無限生長和增殖的能力。當Hippo信號失活時，SLC7A5調控的mTORC1信號和細胞增殖相關轉錄基因被廣泛激活[15]。
1.3.2 與整合素相結合增強整合素調控的“機械感知”能力及細胞對環境的適應力
整合素是一種位于細胞膜上的跨膜受體，大致結構由細胞外基質和細胞骨架（18種α-亞基和8種β-亞基）組成，能夠增強細胞-細胞間和細胞-基質間的黏附，維持機體正常的發育和功能[16]。整合素作為細胞外基質和細胞骨架之間的橋梁，能夠實時監測細胞內環境的變化，調節整合素對細胞外基質成分的親和力，使細胞對外部環境的變化做出反應。而SLC3A2對于整合素功能的激活是必要的，它與整合素β1A和β3胞質（不與β1D或β7作用）高度保守的C端結構域結合，增強整合素黏附誘導的信號傳遞（由外向內），并激活Rac、Akt等信號利于腫瘤的進展[17]。SLC3A2參與整合素調節的相關信號通路有：① 通過RhoA/Rho激酶（Rho kinase，ROCK）途徑激活體內的轉錄因子YAP和TAZ，控制細胞的大小、增殖和惡性轉化，其中，SLC3A2相當于正反饋環路中的增益放大器，增強了機械傳導過程。當SLC3A2失活時，細胞隨即失去了感知“機械”信號的能力，并明顯降低了細胞微環境基質的剛度[18]。② 通過黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）/絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑增強癌細胞的致癌能力及促進增殖基因、轉錄基因的表達，此環節依賴SLC3A2與整合素（β-1胞質尾部保守的C端結構域）的結合，促進細胞由外向內黏附誘導的信號傳遞[19]。③ 通過FAK/Rac1（一種GTP酶，屬于Ras超家族）途徑促進癌細胞在早期階段發生擴散和遷移。此外，SLC3A2還能激活Akt和Rac GTP酶，促進細胞的擴散、遷移，保護細胞不受凋亡的影響[17]。
1.3.3 參與調節抗氧化體系Xc–系統介導的鐵死亡作用
鐵死亡是一種鐵依賴性的程序性細胞死亡形式，其本質為細胞內的脂質過氧化物質活性氧過度堆積，打破了細胞氧化還原平衡狀態，鐵代謝發生異常，并攻擊生物大分子，最終引起了細胞死亡[20]。而在微觀形態表現為線粒體嵴減少或消失、外膜破裂形成畸形小線粒體以及在嗜鐵細胞中線粒體膜皺縮[21-22]。在體內，鐵死亡與Xc–系統的損傷或胱氨酸的不斷耗竭有關。Xc–系統是一種廣泛分布在磷脂雙分子層中的重要抗氧化體系，是由重鏈SLC3A2和輕鏈SLC7A11共同組成的異二聚體，其中SLC7A11負責調控細胞氨基酸的轉運，SLC3A2起伴侶蛋白的作用并對維持SLC7A11在質膜區的轉運功能密不可分[23]。Xc–系統能以1∶1的比例將細胞外的胱氨酸和細胞內的谷氨酸互相交換，而交換入細胞內的胱氨酸被還原成半胱氨酸用于谷胱甘肽的合成。谷胱甘肽是谷胱甘肽過氧化物酶 4（glutathione peroxidase 4，GPX4）催化還原后的底物，能減少細胞內活性氧的積累，對于防止細胞內過量的活性氧物質造成的細胞損傷（鐵死亡）尤為重要[24-25]。研究[26]表明，GPX4和SLC7A11是鐵死亡的兩個主要調節因子，GPX4利用還原型谷胱甘肽將脂質氫過氧化物還原成無毒的脂質醇，保護細胞免受脂質過氧化損傷而發生鐵死亡。目前，許多研究者發現鐵死亡與雷帕霉素的機制靶點（mechanistic target of rapamycin，mTOR）信號有關。此外，GPX4或SLC7A11的缺失或藥理學抑制也可以導誘鐵死亡，但是有關它們介導細胞發生脂質過氧化的具體調控機制仍不明確。
2 SLC3A2與HCC的關系
2.1 SLC3A2在HCC中的表達特點
在生理條件下，SLC3A2的表達僅限于增殖細胞和活化的T細胞，正常組織分布僅限于腎臟、睪丸、小腦等[27]。目前，關于SLC3A2在惡性腫瘤中的研究已有較多報道，可以得出的結論是SLC3A2在多種類型的惡性腫瘤中表達明顯上調，其中還與某些惡性腫瘤的生存期預后密切相關。在HCC中的表達亦是如此，據文獻[ 18, 26, 28]報道，SLC3A2在HCC細胞系中的表達水平遠高于人原代肝細胞上的表達水平，且檢測了從臨床中收集的HCC樣本時也發現該基因在癌組織中的表達明顯要高于癌旁肝組織和正常肝組織，這表明SLC3A2可能參與了HCC的發生及發展，在其治療中具有潛在的意義和價值，這些值得進一步探討。除了在HCC中高表達以外，該基因在口腔癌[29]、乳腺癌[30]等惡性腫瘤中的表達也明顯上調，并且與腫瘤細胞的惡性進程相關。因此，在未來SLC3A2可能成為HCC等多種癌癥在內的有效治療靶點。
2.2 SLC3A2與HCC發生及發展的可能機制
雖然外科手術是治療HCC的根治性方法，但是大部分患者在確診時往往已失去了手術的機會。亟須進一步深入闡明HCC的發病機制、尋找新的治療策略、克服耐藥性，提高HCC患者的生存率。目前，許多前沿的科學研究都聚焦于尋找HCC最佳的分子治療靶點，試圖從分子生物學的角度去探索治療HCC的新策略。
2.2.1 過表達SLC3A2為HCC提供了良好的營養環境
癌細胞最本質的特征是它擁有正常細胞不具備的無限增殖能力。與正常細胞相比，癌細胞的無限增殖能力需要大量的營養物質（糖類、蛋白質等）供應和更高的代謝需求。HCC正是由于其快速的生長和侵襲模式，在增殖過程中必然需要攝取循環中的大量營養物質，包括大量的氨基酸，而這類營養物質供應受到了氨基酸轉運蛋白（LAT1/SLC3A2）上調的支持。在HCC組織中，LAT1/SLC3A2轉運蛋白表達上調為HCC的增殖提供了大量的氨基酸（包括支鏈氨基酸和芳香族氨基酸）以滿足它活躍的代謝和抗氧化需求。在沉默或敲除SLC3A2表達后，引起了HCC細胞中蛋白質的合成明顯減少，并抑制了mTORC1（調節細胞代謝）信號途徑引起的HCC細胞增殖、存活和轉錄激活效應，而mTORC1失活時細胞內c-Myc（一種參與調控細胞生長和增殖相關的轉錄因子）基因的表達水平降低[13]。此外，SLC3A2還參與了細胞的核苷酸代謝和糖酵解、磷酸戊糖途徑等能量代謝過程，這些都是調控腫瘤細胞增殖的關鍵因素[8]。
2.2.2 過表達SLC3A2促進了HCC的增殖和遷移作用
SLC3A2的過表達促進了HCC發生、發展的過程，并與腫瘤的化學藥物治療耐藥性密切相關。近年來SLC3A2參與調控的鐵死亡代謝方向成為了癌癥治療研究的熱點，并被認為是治療HCC有前途的方向。SLC3A2能夠調節HCC中SLC7A11蛋白介導的鐵死亡途徑，而SLC7A11蛋白的過表達被證實與多種類型癌癥的侵襲、遷移與患者的短期生存率有關，這一機制可能與過表達的SLC7A11蛋白為癌細胞提供了更多的營養及增強對抗氧化的耐受能力相關[23]。其次，SLC3A2從多條信號途徑誘導了惡性腫瘤細胞發生鐵死亡，包括腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK）/mTOR途徑、PI3K/Akt/mTOR途徑等，這些信號途徑的激活在 HCC 的生長和遷移過程中可能發揮著同樣的作用[31-32]。
2.2.3 過表達SLC3A2增強了HCC對微環境的適應能力
SLC3A2通過與整合素相互作用促進了HCC的惡性轉變過程，它們參與調控黏附誘導的細胞內信號途徑影響了癌細胞的增殖和克隆擴增；同時，整合素的激活增強了腫瘤對微環境的適應能力，并放大了細胞對基質剛性的反應能力，這些都促進了腫瘤的發生和轉移。前面已總結了SLC3A2與整合素共同參與癌癥發生、發展的相關機制，包括整合素介導RhoA/ROCK/YAP/TAZ信號途徑、FAK/MAPK信號途徑等。因此不能否認SLC3A2與整合素在HCC發生及發展中的作用。研究[26]證實SLC3A2在癌細胞內過表達時，其惡性行為（擴散、增殖、轉移等）也隨之增強，當敲除或沉默HCC細胞系中SLC3A2的過表達時，癌細胞的生長受到了明顯的抑制，說明SLC3A2在HCC的增殖中扮演重要作用。此外，一項研究[18]表明，在HCC中位于SLC3A2上的環狀RNA表達明顯上調，它通過激活miR-490-3p/Mg2+/Mn2+依賴性蛋白磷酸酶1F信號提高了HCC細胞的增殖和侵襲能力，其表達水平證實與HCC患者的短期預后相關。總之，SLC3A2可能通過影響HCC的遷移、侵襲、黏附能力等促進了惡性腫瘤發展的進程，提示干擾它參與的各個信號途徑從而抑制HCC的發展，為晚期HCC患者尋找新的治療途徑。
3 SLC3A2與HCC的靶向治療研究
對于晚期HCC患者而言，仍缺乏有效的治療方法。近年來，許多研究者聚焦于研究HCC發生、發展相關的分子機制，趨向于從分子生物學的角度去攻克治療難題，探尋有效的基因靶點并阻斷其表達，從而達到有效的治療，并取得了一些學術性成果。SLC3A2基因很可能成為一個有效的HCC治療靶點，它參與了惡性腫瘤發生及發展的多個環節，包括為腫瘤細胞蛋白質的合成提供大量的氨基酸、抗氧化應激、抑制細胞發生鐵死亡、參與整合素調節的功能等，這些功能機制都參與了影響腫瘤形成的惡性進展。
3.1 減少癌細胞的營養物質供應從而抑制HCC的生長
癌細胞的快速增殖與它活躍的新陳代謝相關，伴隨著氨基酸、糖類等營養物質的大量供應。基于癌細胞的這一特性，有望從HCC異常激活的代謝途徑中開發一類新的抗癌藥物，進而達到治療HCC的作用。
LAT1-4F2hc調控的氨基酸轉運功能與HCC的生長密切相關，它能夠控制膜內外L型氨基酸的轉運（如支鏈氨基酸等），激活mTORC1信號和一般氨基酸控制信號影響癌細胞蛋白質的合成功能，并在細胞的生物合成、能量生成代謝等環節扮演重要的作用，在敲除或沉默了此轉運蛋白的表達后明顯抑制了癌細胞和異種移植瘤的生長。據文獻[33]報道，LAT1-4F2hc在HCC中的表達明顯高于正常組織，它受到Hippo通路下游的轉錄因子YAP1/TAZ（促進癌細胞無限的細胞生長和增殖）調控，而mTORC1的激活對HCC的形成、生長至關重要，在使用小干擾RNAs沉默HCC細胞系（SK-Hep1、SNU-449等）中YAP1/TAZ的表達后，癌細胞的生長受到明顯抑制，在體內敲除YAP1/TAZ的表達后小鼠肝臟中HCC的生長受到了顯著抑制，提示LAT1和mTORC1可能成為HCC潛在的治療靶點。而另有研究[34]發現，通過短發夾RNA沉默或敲除人HCC上皮（Hep3B）或間質（SK-Hep1）細胞中的LAT1轉運蛋白表達后，明顯降低了氨基酸（谷氨酰胺、亮氨酸）的轉運，但對癌細胞系的增殖能力及mTORC1信號途徑未見明顯影響，說明可能存在其他的代償機制彌補了這一功能。
LAT1轉運蛋白抑制劑通過剝奪癌細胞生長所需的氨基酸，從而抑制蛋白質的合成和細胞的增殖功能。目前已有超過100余種LAT1-SLC3A2轉運蛋白相關的抑制劑[35]，但是大多數藥物都缺乏特異性，只有少部分被認為有效。針對幾種有價值的LAT1轉運蛋白抑制劑進行討論：① 2-氨基雙環-（2,2,1）-庚烷-2-羧酸是一種選擇性較低的低親和力抑制劑，也被認為是經典的LAT1抑制劑，可抑制所有系統 L同種型、系統 B[0，+] 和系統 B[0] 轉運蛋白，能減少癌細胞生長并誘導凋亡，但是特異性較低[36]。② α-甲基化芳香族氨基酸對 LAT1 表現出高選擇性，被認為是 LAT1 特異性抑制劑的候選者。然而含有α-甲基化成分通常會降低對 LAT1 的親和力，仍需要進一步改進[12, 35]。③ 基于T3 結構開發的JPH203是一種靶向LAT1的潛在新藥，且親和力較高，能夠顯著降低細胞內亮氨酸、異亮氨酸的水平，激活mTORC1。JPH203抑制LAT1使癌細胞對輻射敏感，已被證明可以抑制多種癌細胞系中的腫瘤生長。目前正在晚期膽管癌患者的Ⅱ期臨床試驗中進行評估[37]。④ QBS10072S是一種基于氨基酸開發的小分子氮芥化合物，也是一種新型的化學藥物，有研究者[38]報道了它在三陰性乳腺癌并發腦轉移中的相關抑癌機制，QBS10072S利用癌細胞中DNA修復缺陷的特點選擇性地靶向結合LAT1高表達的三陰性乳腺癌細胞，顯著抑制了體內和體外三陰性乳腺癌的增長，現階段計劃在三陰性乳腺癌患者的臨床試驗中進一步驗證它的功效。⑤ 其他的LAT1抑制劑，包括選擇性抑制劑如SKN101/SKN102，其中SKN101 對 LAT1 的抑制作用更強；非選擇性抑制劑如JX-009 /KYT-0284 ，其中KYT-0284的親和力較高，但它能同時抑制 LAT1 和 LAT2，特異性相對較低[39]。
綜上所述，LAT1和SLC3A2被發現在幾乎所有癌癥中均有表達，并與HCC的惡性程度密切相關，兩者共同參與調控HCC的惡性進程，對HCC治療、診斷、預后等具有潛在的研究價值。目前，雖然已經報道了很多關于LAT1-4F2hc氨基酸轉運載體的抑制劑，但都缺乏特異性、有效性及安全性；在未來需要繼續深入探索，研發更具有特異性、針對性的抑制劑。
3.2 抑制Xc–系統的活性從而誘導HCC發生鐵死亡
鐵死亡是由于細胞內的鐵代謝紊亂、氧化還原系統失衡（活性氧過度堆積）引起的一種細胞死亡形式。GPX4、系統Xc–（SLC7A11/SLC3A2）等參與了鐵死亡過程的調節，并在腫瘤增殖、轉移、免疫耐藥等方面起著至關重要的作用。近年來，Xc–系統介導的鐵死亡被廣泛運用于多種類型惡性腫瘤的治療，鐵死亡的激活被認為是治療HCC一種新的有前途的方法，其具體的功能機制上述內容已有介紹。Xc–系統的功能在受到抑制后導致細胞內鐵積累、過度堆積的脂質過氧化物攻擊細胞膜，最終引起細胞死亡。當下調細胞內胱氨酸/谷氨酸反向轉運蛋白SLC7A11蛋白的表達后致使谷胱甘肽耗竭，從而抑制細胞生長以及誘導癌細胞發生鐵死亡。據文獻[40]報道，轉化生長因子β1通過激活HCC細胞系中的Smad3基因，抑制細胞內SLC7A11蛋白和mRNA的表達水平，破壞細胞的氧化還原平衡狀態，最終癌細胞發生鐵死亡；尤其是在早期轉化生長因子β1基因標記的HCC細胞系（HepG2等）中，細胞脂質過氧化損傷十分顯著，且更容易受到GPX4的抑制。另一研究[41]發現，DAZ相關蛋白1（RNA結合蛋白）是調節HCC侵襲、遷移和鐵死亡的重要因子，它通過與SLC7A11的 3′ -UTR區域結合干擾SLC7A11/GPX4 介導的鐵死亡，并可增加索拉非尼對HCC的敏感性，用小干擾RNA沉默DAZ相關蛋白1的表達后顯著抑制了HCC細胞增殖等惡性行為。
目前，許多研究報道了能夠誘導癌細胞發生鐵死亡的藥物或因子，如原鈣黏素β14、Eaststin因子、索拉非尼、柳氮磺吡啶、蘭培酮、青蒿琥酯等[42]。其中酪氨酸激酶類藥物的抑制劑如索拉非尼等現已被美國食品藥品監督管理局批準為晚期HCC的一線化學藥物治療用藥。索拉非尼可抑制Xc–系統調控的胱氨酸攝入并增加HCC細胞內的脂質過氧化物水平，誘導細胞鐵死亡，然而HCC對索拉非尼的耐藥性大大降低了藥物的治療效果，索拉非尼的耐藥機制復雜且與鐵死亡的誘導密切相關。據文獻[43]報道，在索拉非尼耐藥的HCC細胞中miR-21和長鏈非編碼RNA小核仁RNA宿主基因1的表達明顯上調，而它能夠上調癌細胞中SLC3A2的表達，進而激活Akt信號通路，促進索拉非尼在HCC中的耐藥作用。反之，當沉默小核仁RNA宿主基因1后HCC細胞對索拉非尼的耐藥程度減弱，提升了治療的效果。類似地，ATP結合盒轉運蛋白C5（屬ABC轉運蛋白家族）被認為是調控索拉非尼耐藥的關鍵因子，它可以穩定細胞內SLC7A11蛋白的表達及提高谷胱甘肽的含量，避免索拉非尼耐藥相關HCC細胞系中GPX4耗竭，加速脂質過氧化物質的清除，抑制鐵死亡。ATP結合盒轉運蛋白C5促進人HCC細胞獲得性索拉非尼耐藥的過程與PI3K/Akt/核因子E2相關因子2途徑相關，當阻斷ATP結合盒轉運蛋白C5表達后能夠誘導鐵死亡來增強索拉非尼的抗癌活性[44]。此外，有研究[45]證實了Hippo通路中的兩個下游轉錄調控因子YAP和TAZ也參與了索拉非尼在HCC治療中的獲得性耐藥過程。此外，有研究[46]發現，當索拉非尼與某些藥物聯合應用時能夠降低它在癌癥中的多重耐藥作用，如索拉非尼和青蒿琥酯聯用時能增強對HCC的療效，兩者存在協同作用；索拉非尼通過直接阻斷SLC7A11的表達從而抑制癌細胞谷胱甘肽的合成以及損害細胞線粒體的功能而發揮治療作用，而青蒿琥酯作用于溶酶體，能使溶酶體組織蛋白酶B/L活化并導致細胞內的亞鐵離子釋放及鐵蛋白的分解，當與索拉非尼聯用時能顯著增強細胞內的氧化應激反應，促進細胞發生鐵死亡。
綜上所述，SLC7A11和SLC3A2在HCC中的作用已被廣泛研究，二者參與調控Xc–系統介導的鐵死亡功能，在HCC的放射治療、化學藥物治療甚至免疫治療耐藥等方面也發揮重要的作用。在未來仍值得單獨討論是否能將它作為評估HCC患者的獨立預后指標或視為一種不良預后因素，甚至其具體機制和潛在價值仍值得進一步深入研究。
3.3 減少SLC3A2與整合素受體結合從而抑制HCC的惡性行為
整合素在體內是位于有核細胞表面的一種受體，參與了細胞的生長發育過程，其表達上調被證明與惡性腫瘤的侵襲、轉移及不良預后密切相關。SLC3A2亞基的胞內和跨膜結構域與整合素的β1亞基結構域結合，增強腫瘤細胞外的信號傳導，如無限制的增殖、腫瘤細胞的侵襲、促進腫瘤血管生成、逃避凋亡、對生長抑制因子的耐藥性等。整合素β1在調節細胞存活過程中發揮重要作用，能識別細胞黏附的主要成分，并介導細胞的抗凋亡作用。研究[47]表明，SLC3A2參與的整合素功能增強了腫瘤細胞在微環境中的適應能力，放大了細胞對基質剛性的反應能力。SLC3A2相當于自我增強反饋回路中的中央增益放大器，通過激活ROCK活性通路增強了細胞環境基質的剛性，并提高YAP/TAZ調控的基因轉錄水平，這一機制促進了細胞的致癌作用，明顯增強了細胞對外界環境的反應性和適應能力。類似地，在體外SMMC-7721、Huh-7 HCC細胞中敲除SLC3A2的胞內結構域表達明顯減弱了HCC細胞黏附、擴散和增殖能力，外源性的SLC3A2的胞內結構域可以與β1-整合素（主要是β1，但也包括β3）相互作用，抑制整合素依賴性信號（如pAKT和pFAK）介導的細胞黏附能力的激活；當檢測人體HCC組織標本時發現，CD98、整合素β1-A和Ki-67表達水平上調，并且與HCC的惡性進展相關[48]。因此，SLC3A2可作為一個有潛在價值的診斷標志物和抗癌候選靶點。
4 總結與展望
SLC3A2是氨基酸載體家族中的重要成員之一，它在HCC組織中的表達顯著上調，并從多種機制參與了HCC發生和發展的過程，如向癌細胞運輸大量的氨基酸用于蛋白質合成、誘導mTORC信號促進細胞的存活與代謝、破壞細胞中的氧化還原穩態誘導癌細胞發生鐵死亡、參與激活整合素介導的多條信號途徑等來影響HCC的增殖、遷移等惡性行為。目前，對于SLC3A2的結構和生理功能已有了較全面的了解，在分子水平也收獲了一定成果，但是它在HCC中的某些機制及治療作用仍不完善，比如：① SLC3A2通過整合素、鐵死亡途徑調控HCC的具體機制仍需進一步探索，兩者如何影響疾病進程的機制還未可知；② 有必要重新探討SLC3A2用于HCC患者診斷、治療、評估生存期預后等方面的價值；③ 針對HCC細胞中SLC3A2基因的特異性抑制劑仍待開發。因此，SLC3A2雖然從多途徑參與了HCC發展的進程，但現階段將它單獨開發并運用于臨床HCC治療的可能性較小。在未來，需要更全面地研究它參與HCC的具體作用機制，也需進一步開發特異性更高、更有效的SLC3A2抑制劑，但SLC3A2所帶來的潛在價值仍值得進一步探索和挖掘。
重要聲明
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作者貢獻聲明：喻國濤負責文章撰寫及文獻檢索；胡宗強和陳剛負責文章審評及寫作指導；尹燕鋒、顏春濤、馬麗及朱家順參與文獻檢索和資料收集。