婆羅雙樹樣基因4在肺癌中的研究進(jìn)展

佘志遠(yuǎn) 江剛

湖南省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科,長沙 410005

人類婆羅雙樹樣基因 (Sal-like 4,Sall4)是參與果蠅多種器官發(fā)育的Spalt基因的同源基因。Sall4是人類婆羅雙樹樣基因家族 (包括Sall1～Sall4)成員之一,在維持胚胎干細(xì)胞的性能和自我更新時的穩(wěn)定性起著重要作用,而出生后Sall4在大多數(shù)的成熟組織中低表達(dá)或不再表達(dá)。近來有越來越多的研究發(fā)現(xiàn)Sall4在人類多種惡性腫瘤細(xì)胞、組織中再次高度表達(dá),并誘導(dǎo)惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和化療藥物耐藥潛能,是腫瘤不良預(yù)后因子。

1 Sall4的基因結(jié)構(gòu)

Sall4是一種新發(fā)現(xiàn)的原癌基因,位于染色體20q13.2,由3 162個堿基編碼序列構(gòu)成,包含4 個外顯子,編碼Sall4A 和Sall4B 2種異構(gòu)體蛋白。Sall4A 亞型包含4個外顯子,Sall4B亞型與Sall4A 亞型相比,缺少第二外顯子的C端的部分序列。像大多數(shù)婆羅雙樹樣編碼蛋白一樣,Sall4基因轉(zhuǎn)錄翻譯后的蛋白質(zhì)內(nèi)分散有多個C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域,其中近氨基端的片段能夠編碼1個C2 H2鋅指結(jié)構(gòu)域 (ZF1),中段能編碼出2 個C2 H2 鋅指結(jié)構(gòu)域 (ZF2～ZF3),近羧基端的片段編碼1 個C2H2 鋅指結(jié)構(gòu)域(ZF4)[1]。除此之外,Sall4還包含一段專門編碼谷氨酰胺的區(qū)域,而Sall4A 和Sall4B 2種異構(gòu)體蛋白可能正是通過這個區(qū)域形成同源二聚體和異源二聚體[2]。

2 Sall4的產(chǎn)生和分布

在幼鼠的生長發(fā)育中,Sall4編碼的蛋白最早可在受精卵第一次分裂后被觀察到,而此時Sall4編碼的蛋白來源于母體,直到在受精卵第三至四次分裂后形成的胚胎細(xì)胞中才開始進(jìn)行自我編碼[3]。在幼鼠晚期胚胎階段,Sall4 RNA和Sall4蛋白大量存在于胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞中。而在成鼠中,Sall4表達(dá)通常局限于生殖細(xì)胞中,在未分化的精原細(xì)胞、初級卵母細(xì)胞、次級卵母細(xì)胞以及次級卵泡中高度表達(dá)[4-5]。與之相似的是,Sall4 在成人組織中表達(dá)也局限于睪丸和卵巢[6],除此之外還包括CD34+造血干細(xì)胞[7]。

3 Sall4的表達(dá)

近來越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn),Sall4的過度表達(dá)與人類多種惡性腫瘤均有明顯相關(guān)性。Yong等[8]發(fā)現(xiàn)部分不良預(yù)后的肝癌患者Sall4再次高表達(dá),Yue等[9]發(fā)現(xiàn)在乳腺浸潤性導(dǎo)管癌中Sall4的表達(dá)情況與其惡性程度和預(yù)后明顯相關(guān)。除此之外,Sall4還被認(rèn)為是神經(jīng)膠質(zhì)瘤、子宮內(nèi)膜癌、食管鱗狀細(xì)胞癌等惡性腫瘤的致癌基因[10-12]。

4 Sall4介導(dǎo)的信號通路

Lu等[13]發(fā)現(xiàn)PTEN 是一個Sall4 關(guān)鍵的下游目標(biāo)基因,Sall4能直接作用于核小體改構(gòu)復(fù)合體影響PTEN/ATK 通路,下調(diào)PTEN 表達(dá),最終導(dǎo)致AKT 通路的激活。而Yang等[14]發(fā)現(xiàn)Sall4能夠影響凋亡誘導(dǎo)基因 (包括TNF、TP3、CARD9、CARD11、CYCS、LTA 等)和凋亡抑制基因 (包括BMI-1、BCL2、XIAP、DAD1、TEGT等),成為癌細(xì)胞的存活因素之一。此外,Yang等[15]還發(fā)現(xiàn)Sall4能夠結(jié)合自己的啟動區(qū)域產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)的作用,成為Sall4/OCT4正反饋回路的分子開關(guān)。

4.1 Sall4 參與肺癌的發(fā)生 Kobayashi等[16]發(fā)現(xiàn)Sall4 mRNA 在肺癌臨床組織樣本中表達(dá)明顯增高,高于非腫瘤組織2倍余,即使在肺癌的早期階段,Sall4 mRNA 也同樣的高度表達(dá)。同樣,Gautam 等[17]通過PCR 技術(shù)對比135個肺癌組織標(biāo)本、5個正常組織標(biāo)本以及5 個肺炎組織標(biāo)本中Sall4基因的表達(dá)情況后發(fā)現(xiàn),Sall4 基因在正常肺組織和肺炎組織標(biāo)本中均未表達(dá),而在肺癌組織中表達(dá)率為88%,其中在小細(xì)胞肺癌中呈低至中程度表達(dá),肺腺癌中呈中至高程度表達(dá),肺鱗狀細(xì)胞癌中呈低至高程度表達(dá)。Jia等[18]通過PCR 技術(shù)測定450例肺癌患者以及10例非肺癌患者Sall4表達(dá)情況和各驅(qū)動因子的突變率,探討Sall4的表達(dá)與肺癌驅(qū)動因子 [表皮生長因子受體 (epidermal growth factor receptor,EGFR)、KRAS、EML4-ALK]突變之間的聯(lián)系,其結(jié)果顯示EGFR 基因突變率為47.7%,KRAS和EML4-ALK 的突變率大約為5%,而驅(qū)動因子突變陽性的肺癌患者其Sall4 表達(dá)更高,其中EGFR 突變與Sall4表達(dá)之間具有統(tǒng)計學(xué)意義。為了更進(jìn)一步研究Sall4與EGFR 突變之間的聯(lián)系,將EGFR 陽性患者按L858R 突變、19-del突變、以及兩者均突變進(jìn)行亞組分析后顯示,其分組結(jié)果均有統(tǒng)計學(xué)意義,提示Sall4基因表達(dá)情況與驅(qū)動因子EGFR 突變呈明顯相關(guān)性,而EGFR 在細(xì)胞傳導(dǎo)通路中起著重要作用,一旦被激活,可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶活化和自身磷酸化,從而促使細(xì)胞增生、分化、轉(zhuǎn)移、血管形成及凋亡抑制[19],最終導(dǎo)致癌癥的發(fā)生與發(fā)展。以上研究結(jié)果提示Sall4參與肺癌的發(fā)生。

4.2 Sall4 參與肺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移 微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是一種含有20～25 個核苷酸的非編碼RNA,它能夠通過結(jié)合目標(biāo)基因3'端非翻譯區(qū)域影響m RNA 降解抑制基因在轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)水平。miRNA 已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)參與許多生物學(xué)進(jìn)程,包括細(xì)胞復(fù)制、分化、凋亡以及運動等[20]。miRNA-98是let-7家族的重要成員之一,也被認(rèn)為參與許多疾病的發(fā)生與發(fā)展。Wang 等[21]發(fā)現(xiàn)miRNA-98能夠通過調(diào)節(jié)膠原三股螺旋重復(fù)蛋白1基因抑制肝癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲,Du等[22]發(fā)現(xiàn)miRNA-98能夠通過抑制胰島素樣生長因子1受體表達(dá)來抑制口腔鱗狀細(xì)胞癌的生長和轉(zhuǎn)移,Li等[23]發(fā)現(xiàn)miRNA-98能夠通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)IL-6來抑制黑色素瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,Ni等[24]發(fā)現(xiàn)miRNA-98通過調(diào)節(jié)干擾整合素β3 基因抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲。Liu等[25]通過實時定量PCR技術(shù)測定88個非小細(xì)胞肺癌組織以及非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系(A549、HCC827、H1229 和 SKMES-1)內(nèi) miRNA-98 表達(dá)情況,分別以非腫瘤肺組織以及正常肺上皮組織細(xì)胞系BEAS-2B作為對照,發(fā)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌組織以及細(xì)胞系內(nèi)miRNA-98表達(dá)明顯下降。通過細(xì)胞轉(zhuǎn)染發(fā)現(xiàn)miRNA-98高表達(dá)能夠抑制非小細(xì)胞肺癌的增殖。而該研究將miRNA-98高表達(dá)組和對照組在體外進(jìn)行創(chuàng)傷修復(fù)試驗和穿膜試驗后發(fā)現(xiàn)miRNA-98高表達(dá)組細(xì)胞系轉(zhuǎn)移和侵襲能力明顯低于對照組,證實miRNA-98高表達(dá)在體外能降低非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移與侵襲。此外,他們將肺癌細(xì)胞系用 miRNA 抑制劑降低 miRNA-98 表達(dá)后發(fā)現(xiàn)Sall4表達(dá)增多。而通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染將帶有Sall4 基因的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞系復(fù)制增殖能力明顯高于對照組,提示miRNA-98調(diào)控非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移可能正是通過調(diào)控Sall4的表達(dá)實現(xiàn),miRNA-98可能是Sall4 的上游基因,Sall4 可能參與肺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移[25]。

4.3 Sall4參與肺癌的耐藥 Chen等[26]發(fā)現(xiàn)Sall4在乳腺癌MCF-7/ADR 細(xì)胞系中明顯高表達(dá),而抑制Sall4表達(dá)能明顯抑制乳腺癌MCF-7/ADR 細(xì)胞系的增殖和減弱MCF-7/ADR 細(xì)胞系對抗腫瘤藥物多柔比星的耐藥性。Li等[27]發(fā)現(xiàn)敲弱Sall4表達(dá)能抑制子宮內(nèi)膜癌的發(fā)展和腫瘤細(xì)胞的生長,增加子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞對抗腫瘤藥物卡鉑的敏感性。Yanagihara等[28]通過Sall4小干擾RNA 分別轉(zhuǎn)染A549和SBC-3肺癌細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后的肺癌細(xì)胞對卡鉑、順鉑、紫杉醇等抗癌藥物敏感度明顯增高。此外,他們將31例肺癌患者組織標(biāo)本 (13 個腺癌、14 個鱗癌以及4 個小細(xì)胞癌)進(jìn)行PCR 定量后發(fā)現(xiàn),化療后復(fù)發(fā)的標(biāo)本Sall4表達(dá)明顯高于未復(fù)發(fā)組,復(fù)發(fā)組Sall4 m RNA 平均表達(dá)水平是未復(fù)發(fā)組的34 倍,分別為 (125.0±318.5)和 (3.7±9.2),當(dāng)剔除4個小細(xì)胞肺癌組織標(biāo)本后再次進(jìn)行比較后,復(fù)發(fā)組的標(biāo)本Sall4 表達(dá)仍明顯高于未復(fù)發(fā)組 (P＜0.05),分別為 (139.8±341.4)和 (1.1±2.9)。他們還發(fā)現(xiàn)Sall4表達(dá)陽性的患者肺癌復(fù)發(fā)時間明顯短于陰性患者[28]。Jeong等[29]發(fā)現(xiàn)Sall4 能夠調(diào)節(jié)三磷酸腺苷結(jié)核盒轉(zhuǎn)運蛋白表達(dá),汪慶和趙洪文[30]發(fā)現(xiàn)三磷酸腺苷結(jié)核盒轉(zhuǎn)運蛋白表達(dá)可能與非小細(xì)胞肺癌順鉑耐藥相關(guān)。以上研究提示Sall4的過度表達(dá)可能成為肺癌出現(xiàn)耐藥的重要因素,但目前Sall4調(diào)控肺癌細(xì)胞組織耐藥具體機(jī)制仍未清晰,有待進(jìn)一步研究和證實。

5 Sall4相關(guān)的靶向治療

Zeng等[31]發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙酰化酶抑制劑SBHA 能抑制Sall4在人類肝細(xì)胞性肝癌中的表達(dá),并抑制Sall4陽性肝癌細(xì)胞的增殖,提示組蛋白去乙酰化酶抑制劑SBHA 通過抑制目標(biāo)基因Sall4的表達(dá)來抑制Sall4陽性肝癌細(xì)胞的增殖。Gao等[32]發(fā)現(xiàn)敲弱Sall4 基因表達(dá)后再聯(lián)合B 淋巴細(xì)胞瘤2基因抑制劑能增加急性髓系白血病細(xì)胞2～3倍凋亡速度,提示聯(lián)合Sall4靶向治療可能成為急性髓性白血病一個新的治療方案。

6 展望

肺癌目前是全球發(fā)病率 (11.6%)和病死率 (18.4%)雙第一的惡性腫瘤疾病[33]。基于鉑類的雙藥一線化療方案是目前肺癌的主要治療手段之一,但其整體預(yù)后水平仍然不理想,化療藥物的獲得性耐藥問題已成為肺癌治療的關(guān)注焦點。而根據(jù)上述內(nèi)容提示,Sall4參與肺癌的發(fā)生、發(fā)展,并可能與肺癌細(xì)胞耐藥相關(guān),但Sall4調(diào)控肺癌細(xì)胞耐藥機(jī)制仍未清晰,還有待進(jìn)一步研究和探索。進(jìn)一步研究Sall4在肺癌發(fā)展中的機(jī)制及在調(diào)控肺癌細(xì)胞出現(xiàn)耐藥性的機(jī)制,可能為肺癌的治療提供新的方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突