似花卻不是花，Flower 蛋白具有成為新癌症治療靶點的潛力

在 2019 年，葡萄牙里斯本 Champalimaud 研究中心的研究員 Eduardo Moreno 與他的研究團隊在《Nature》上發表關於人類 Flower 蛋白在癌症中具有促進競爭性生長的功能。在過去的研究中，果蠅體內 Flower 蛋白被發現與鈣離子運輸有關。由於該蛋白的突變體（mutant）在電子顯微鏡下看起來像是花朵，因此被稱為 Flower 蛋白 [1]。此外，Flower 蛋白在果蠅體內還作為適應度指紋（fitness fingerprint），是細胞競爭的指標，藉此移除老化或突變的細胞 [2]。這篇論文主要是探討是否人類細胞的 Flower 蛋白在細胞競爭中也扮演著相似功能。

人類的 Flower（hFWE）蛋白共有四種異構（isoforms）： hFWE1、hFWE2、hFWE3 和 hFWE4。他們發現單獨表達 hFWE 蛋白的任一異構體不會造成細胞凋亡，唯有表現 hFWE1 或 hFWE3 的細胞與表現 hFWE2 或 hFWE4 的細胞共同培養時，表現 hFWE2 或 hFWE4 的細胞會持續增長，但表現 hFWE1 或 hFWE3 的細胞則會死亡。根據這些結果，研究團隊將 hFWE1 和 hFWE3 歸類為 Flower-lose 蛋白，而 hFWE2 或 hFWE4 則歸類為 Flower-win 蛋白。而透過用活體細胞成像並使用 Fluo-4AM 作為鈣離子螢光探針，他們發現表達任一 hFWE 異構體的細胞皆對鈣離子濃度的影響沒有顯著化 hFWE 對於細胞競爭的影響與鈣離子運輸無關。

研究團隊接著為了研究 Flower 蛋白在人類腫瘤細胞中扮演的角色，他們透過 qPCR 的方式來測量 hFWE 在正常組織、良性腫瘤與惡性腫瘤三個樣本的表現量（圖一）。結果顯示，在惡性腫瘤組別中，癌症組織的 hFWEWin 異構體呈現較高表現量，而基質組織（stromal tissue）則是 hFWELose 異構體呈現較高表現量。

圖一：透過 qPCR 測量正常組織、良性腫瘤與惡性腫瘤組織中 hFWEWin 和 hFWELose 異構體的表現量。
圖片來源：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1429-3

研究團隊為了進一步研究表現出 hFWEWin 的腫瘤在高表現 hFWELose 的正常細胞中，是否具有侵略性生長的現象，因此建構了 FWEKO 老鼠模型，比較過量表現單個 hFWE-GFP 異構體的 hFWEKO MCF-7（一種人類乳腺癌細胞株）細胞在植入過量表現單個 hFWE 異構體的乳腺組織後腫瘤的生長情況（圖二 a）。研究團隊發現當表現 hFWEWin 異構體的腫瘤細胞植入到表現 hFWELose 異構體的乳腺組織中，腫瘤細胞會呈現侵略性生長（圖二 b）。

圖二：（a）建立 FWEKO 老鼠模型，研究表現 hFWEWin 和 hFWELose 的癌症細胞與宿主細胞間細胞競爭機制（b） hFWEWin 異構體的腫瘤細胞會促使腫瘤呈現侵略生長。圖片源https://doi.org/10.1038/s41586-019-1429-3

圖二：（a）建立 FWEKO 老鼠模型，研究表現 hFWEWin 和 hFWELose 的癌症細胞與宿主細胞間細胞競爭機制（b） hFWEWin 異構體的腫瘤細胞會促使腫瘤呈現侵略式生長。
圖片來源：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1429-3

既然 hFWE2 和 hFWE4 兩種 hFWEwin 異構體幫助瘤增，抑制 hFWEwin 異構體時，是否能阻止腫瘤生長呢？於是研究團隊透過 small hairpin RNA（shRNA）抑制腫瘤細胞中 hFWE 的表現，結果顯著降低腫瘤的大小。若是抑制 hFWE 的表現搭配化療，甚至可以完全消除腫瘤（圖三）。

圖三：透過 shRNA 抑制腫瘤的 hFWE 表現，能夠抑制腫瘤的生長。結合化療方法則能夠更有效抑制腫瘤生長。
圖片來源：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1429-3

綜合以上的結果，這篇論文發現人類的 Flower 蛋白對於腫瘤的生長有著重要的影響。未來可以作為癌症治的靶點，阻止癌細胞生長，供未來症治的方向。

Main Article:

Madan, E., Pelham, C. J., Nagane, M., Parker, T. M., Canas-Marques, R., Fazio, K., Shaik, K., Yuan, Y., Henriques, V., Galzerano, A., Yamashita, T., Pinto, M. A. F., Palma, A. M., Camacho, D., Vieira, A., Soldini, D., Nakshatri, H., Post, S. R., Rhiner, C., Yamashita, H., … Moreno, E. (2019). Flower isoforms promote competitive growth in cancer. Nature, 572(7768), 260–264. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1429-3

參考文獻：

Yao, C. K., Lin, Y. Q., Ly, C. V., Ohyama, T., Haueter, C. M., Moiseenkova-Bell, V. Y., Wensel, T. G., & Bellen, H. J. (2009). A synaptic vesicle-associated Ca2+ channel promotes endocytosis and couples exocytosis to endocytosis. Cell, 138(5), 947–960. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.06.033
Rhiner, C., López-Gay, J. M., Soldini, D., Casas-Tinto, S., Martín, F. A., Lombardía, L., & Moreno, E. (2010). Flower forms an extracellular code that reveals the fitness of a cell to its neighbors in Drosophila. Developmental cell, 18(6), 985–998. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2010.05.010