腫瘤干細胞標志物SOX2在卵巢癌中的研究進展

馬小茜，蔡瑜文，劉思瑩，鐘少正，賈 乾，劉 偉

(1河北醫科大學基礎醫學院,2河北省人民醫院體檢中心化驗室,河北 石家莊050051；3河北醫科大學基礎醫學院免疫學教研室,河北省重大疾病免疫機制及干預重點實驗室,河北石家莊050017)

0 引言

卵巢癌是女性生殖系統中常見的一種惡性腫瘤,并且是致死性最高的婦科腫瘤之一。因缺乏早期癥狀,卵巢癌被診斷時通常已處于晚期轉移階段,并且容易發生腹腔轉移及復發,從而造成了卵巢癌的高致死率［1］。卵巢癌的一線治療方法為細胞減少性手術結合鉑類聯合紫杉醇化療。盡管近年來已觀察到中值存活期的改善,但大多數患者最終還是由于化療耐藥性而復發［2］。目前的早期檢測方法是患者對癥狀的感知及血清標志物CA125結合超聲波成像,但Jacobs等［3］最新研究表明,目前的早期檢測方法不能明顯降低死亡率。因此,迫切需要一種具有更高特異性和敏感性的新型腫瘤標志物來輔助卵巢癌的早期診斷及預后。

腫瘤干細胞是指腫瘤中存在的含量極少、具有無限增殖潛能的干細胞樣腫瘤細胞,其能自我更新、分化、遷徙,是腫瘤發生、復發、轉移和治療失敗的根源［4］。卵巢癌也可能是腫瘤干細胞所致的疾病,因此,尋找卵巢癌分子標志物是研究卵巢癌干細胞的關鍵［5］。 Weina等［6］的研究數據表明,性別決定區 Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,SOX2)在乳腺癌,胃癌,肺癌和卵巢癌等多種癌癥的腫瘤干細胞中表達升高,Pham等［7］甚至認為SOX2就是促進腫瘤形成和增殖的原癌基因。因此,SOX2可能成為這些癌癥的預后標記、轉移指標、生物標志物或潛在的治療靶點,對SOX2的檢測可能有助于卵巢癌的早期診斷及監測等。本文就SOX2作為卵巢癌標志物及其在卵巢癌干細胞特性的獲得與維持中作用最新研究進展作此綜述。

1 SOX2的生物學特性

SOX2是SOX基因家族的成員,位于人類染色體3q26.3－q27上,其所在染色體3q26區域拷貝數的增加是人類腫瘤中最常見的重復拷貝數變異,在20%以上的人類腫瘤中發生。染色體3q26拷貝數增加的頻繁發生提示其能通過這種遺傳變異驅動腫瘤的發生［8］。SOX2是維持胚胎干細胞自我更新能力和分化潛能以及將體細胞重編程為多能干細胞的重要轉錄因子,同時也在腫瘤干細胞自我更新能力的維持和腫瘤細胞生存調控方面起關鍵作用［9］。

2 SOX2在組織中的表達機制

許多研究數據［6－7,9］已表明,SOX2在卵巢癌中高表達。Hellner等［10］在鑒定卵巢癌細胞的早期突變時,發現SOX2遠端阻遏物的一個40 kb區域發生頻繁突變。通過全基因組序列檢測及對突變基因最近的轉錄起始位點進行通路富集分析,檢測到附近發生了6個突變的SOX2基因座。對高級漿液性卵巢癌患者SOX2基因座側翼的2 Mb區域以及BB1-BB6進行靶向深度測序,顯示BB5核苷酸側翼的一個40 kb區域顯著富含單核苷酸多態性。CRISPR-Cas9介導的基因組缺失導致SOX2表達的顯著增加。這證實了BB5區域(chr3:182,189,714－182,229,714)在人類細胞模型中作為SOX2表達的阻遏物,以調控SOX2在組織中的表達［10］。目前,關于 SOX2在卵巢癌中表達機制的研究還相對缺乏,對SOX2表達機制的理解將有助于SOX2在臨床研究中的應用,因此,更多圍繞SOX2表達機制的研究亟待被開展。

3 SOX2與卵巢癌腫瘤干細胞特性的獲得與維持

SOX2在調節卵巢癌的腫瘤干細胞特性方面起著重要的作用［11－14］。 腫瘤干細胞在無血清培養基中具有錨定非依賴性生長和球形成的能力。從SKOV3,PA-1和A2780三種卵巢癌細胞系的培養細胞中分離出具有球形成能力的細胞,通過RT-PCR和免疫細胞化學法檢測SOX2的表達,結果顯示成球細胞中SOX2的表達高于這些相應細胞系培養的貼壁細胞。通過shRNA抑制卵巢癌細胞系A2780和SKOV3的SOX2表達,發現細胞的球形成能力降低,隨之而來的是細胞遷移能力的降低［11］。這些結果都表明SOX2的表達增強了卵巢癌細胞的球形成能力,也意味著其與卵巢癌的干細胞特性有著潛在的關聯。進一步通過細胞連續傳代試驗揭示了SOX2表達陽性的細胞在連續傳代培養中保持球形成能力,而SOX2表達陰性的細胞則失去這種能力［12］。也就是說,SOX2刺激干細胞狀態的轉化只發生在部分癌細胞中,即SOX2高表達的細胞中。SOX2通過促進漿液性卵巢癌細胞向增強腫瘤啟動特性的腫瘤干細胞狀態轉變來調節腫瘤的發生。Wen等［13］應用qPCR方法分析在shSOX2或對照組轉染的成球細胞中干細胞或腫瘤干細胞相關基因的表達,發現SOX2的敲低導致包括 BMI-1、b-連環蛋白、KLF4、OCT4、NANOG和ALDH1A1在內的一些相關基因的表達下調。SOX2表達與卵巢癌細胞中干細胞特性相關基因的表達呈正相關,進一步論證了SOX2對卵巢癌干細胞特性的影響,Wen等還提出SOX2對于卵巢癌干細胞特性的維持起到重要作用。

Wang等［14］分析了6個卵巢癌細胞系中的SOX2表達情況,發現SOX2蛋白水平在不同細胞系中有很大差異:在高轉移的細胞系中SOX2表達水平較高,而在低轉移的卵巢漿液性癌細胞系中相對較低。細胞遷移侵襲試驗和細胞黏附試驗顯示當SOX2蛋白被破壞,細胞增殖也隨之減弱；抑制SOX2蛋白表達可減弱癌細胞的遷移和侵襲能力,增強其對培養基的黏附能力。當抑制Src激酶時,癌細胞的轉移和侵襲也被抑制,細胞黏附作用提高,因此推測Src激酶可能對于SOX2調節漿液性卵巢癌細胞的黏附和遷移至關重要。與此研究不同的是,Bareiss等［12］的研究中通過分析SOX2蛋白表達和Ki67染色,認為SOX2表達并未影響細胞增殖,但增強了漿液性卵巢癌細胞對凋亡的抵抗。Li等［15］的研究結果則顯示SOX2的沉默既能降低細胞增殖也能增強以紫杉醇誘導的凋亡。SOX2作用于卵巢癌的機制尚未完全清晰,但這些發現提示著一些潛在通路的存在,并且和卵巢癌的干細胞特性具有極大相關性,需要深入探究,通過更有力的實驗來驗證。

4 SOX2作為卵巢癌腫瘤標志物的臨床應用潛力

4.1 SOX2與卵巢癌的早期檢測通過免疫熒光染色對SOX2進行評估,發現在正常輸卵管上皮細胞、卵巢癌腫瘤細胞和良性的輸卵管上皮細胞中,高級漿液性卵巢癌細胞中SOX2有較強的陽性染色［16］。然而,在少數惡性的卵巢癌組織中SOX2表達顯著降低［10］。此外,進行p53染色的28例高級漿液性卵巢癌患者的輸卵管上皮中僅有8例也顯示出p53特征,提示SOX2過表達可能在p53失調之前發生［10］,因此SOX2將更有助于卵巢癌的早期檢測。通過在整個數據集上擬合二項式一般線性模型,發現SOX2的表達能精確地預測輸卵管來自高級漿液性卵巢癌患者還是良性患者［10］,提示著SOX2作為卵巢癌標志物具有獨特的潛力［17］,可輔助現有卵巢癌標志物提高早期檢測的精準度。

4.2 SOX2與卵巢癌化療耐藥性Seo等［11］研究發現,成球細胞比貼壁細胞具有更強的抗藥性。用RTPCR和蛋白質印跡法評估藥物轉運蛋白的表達,顯示成球細胞較貼壁細胞具有更高的ABC轉運器表達。抑制SOX2表達會降低ABC轉運器的表達,同時降低對阿霉素和紫杉醇的抗藥性。SOX2通過激活卵巢癌細胞中ABC轉運器的表達提高化療耐藥性。蛋白質印跡法分析結果及Notch1信號通路的DNA結合配偶體HIF-1α和CSL的敲除建模試驗顯示,SOX2可作為缺氧誘導的Notch1信號通路下游的關鍵效應物以維持卵巢癌干細胞的化療耐藥性。通過RT-PCR分析不同的卵巢癌細胞系,發現SOX2表達在紫杉醇抗性細胞系(SKOV3/TAX細胞系)中較SKOV3細胞系顯著升高,且SOX2在紫杉醇敏感性細胞系中弱檢測［15,18］。隨著紫杉醇處理時間的增加,SKOV3細胞系中SOX2表達下降,而SKOV3/TAX細胞系中SOX2表達保持相對恒定的高水平［15］,這表明SOX2過表達與紫杉醇抗性有重要聯系。通過蛋白質印跡法分析發現SOX2可通過調節PI3K/Akt信號通路增強卵巢癌耐藥性。Wen等［13］通過MTT比色法及qPCR發現SOX2能促進卵巢癌的順鉑耐藥性。Wei等［19］則通過生物信息學方法發現SOX2與卵巢癌抗藥性顯著相關。因此,檢測SOX2表達或許可輔助預測化療耐藥性,從而對進一步治療作出預見性的決策。

4.3 SOX2與卵巢癌的預后利用癌癥基因組學門戶,對SOX2進行Kaplan-Meier分析,發現SOX2的擴增顯示中值總生存期的差異具有統計學意義［18］。因此,SOX2或許可作為卵巢癌患者生存結果的預測因子。SOX2陽性的卵巢癌患者與陰性患者相比生存期較短［20］,這表明SOX2可能成為卵巢癌預后的標志物。但Du等［18］的實驗結果顯示,SOX2對生存結果的預測與癌癥階段有關,因此不能作為總生存的預測因子。通過免疫組織化學染色分析卵巢癌組織樣本中的SOX2表達發現在原發性卵巢癌和相應的轉移性病變中SOX2高表達的病例占多數,且卵巢癌轉移性癌中SOX2高表達的病例更多；SOX2表達與組織學分級顯著相關,在低分化的腫瘤中相對高表達；SOX2蛋白隨漿液性卵巢癌的進展增加；SOX2高表達縮短了總生存區間［14］。 Wen 等［13］則通過免疫組織化學的方法發現SOX2的高表達與診斷年齡、FIGO分期、化療耐藥性、復發以及生存期都顯著相關,SOX2高表達患者的生存期明顯縮短。劃痕實驗表明,SOX2過表達細胞的遷移能力明顯提高,說明SOX2過表達與卵巢上皮性癌轉移相關。通過質粒轉染建立SOX2基因穩定轉染的卵巢上皮癌細胞株,檢測SOX2及YAP1的表達,結果證實SOX2過表達細胞中YAP1表達也明顯增加,說明在卵巢上皮性癌中SOX2可正向調控YAP1的表達,但具體調控機制有待進一步研究［21］。 FN1可激活MMP2、MMP9等基質金屬蛋白酶的活性,促進腫瘤的侵襲轉移。Lou等［22］通過雙熒光素酶報告法檢測發現SOX2能誘導FN1啟動子活性,直接以FN1為靶點誘導MMP2及MMP9蛋白水解能力的增加,并且FN1基因敲除可以逆轉SOX2促進侵襲轉移的能力。SOX2-FN1-MMP通路在促進卵巢癌細胞侵襲轉移過程中可能發揮著重要的作用。綜上所述,SOX2的表達可輔助卵巢癌轉移復發的預測及預后。

5 結語

近年來,隨著對卵巢癌研究的逐漸深入,越來越多的卵巢癌標志物被發現并應用于臨床實踐。卵巢癌干細胞起源的學說也逐漸進入研究者的視野。大量研究表明,SOX2在卵巢癌的發生發展中起到潛在的重要作用。在卵巢癌中,SOX2通過促進漿液性卵巢癌細胞向增強腫瘤啟動特性的腫瘤干細胞狀態轉變來調節腫瘤的發生,同時對卵巢癌腫瘤干細胞特性的維持有著重要的影響。SOX2對卵巢癌發生發展及耐藥性的潛在作用提示著SOX2應用于臨床卵巢癌早期檢測、耐藥性預測及預后中的可能性。然而,SOX2的作用機制尚未完全清晰,仍需進一步的研究與討論。

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