ETS轉錄因子家族在消化道腫瘤中的作用研究進展

覃小珊 張彩靈 黃贊松

1. 右江民族醫學院附屬醫院消化內科，廣西百色 533000； 2. 右江民族醫學院研究生學院，廣西百色 533000； 3. 廣西肝膽疾病臨床醫學研究中心，廣西百色 533000

腫瘤是影響人們健康的重大疾病，已成為一個嚴峻的公共健康問題。常見的消化道腫瘤包括食 管 癌（esophageal carcinoma，EC）、胃 癌（gastric cancer，GC）、結直腸癌（colorectal cancer，CRC）、肝癌、胰腺癌（pancreatic cancer，PC）等，消化道腫瘤在2018 年全球10 大常見癌癥中占據4 席[1]，同時，上述常見的種類在我國排名前10 位的惡性腫瘤發病及死亡人數中也占有極大比重，癌癥負擔更呈逐年上升趨勢[2]。原癌基因V-ets 屬于從禽類白血病分離出的逆轉錄病毒E26 中轉化融合蛋白的一部分，ETS 的名稱來源于E26 特異性轉化序列[3]。ETS（E26 transformation-specific sequence）轉錄因子家族的主要生理作用包括調節胚胎發育和調控細胞生長、分化、凋亡等[4]，它形成的調控網絡調控著腫瘤的發生、發展、浸潤、轉移和血管形成，多項研究表明ETS 家族成員 ETS1 能影響腫瘤的血管生成，對腫瘤的發生發展和侵襲轉移發揮重要作用[5]。這個家族在實體腫瘤中表現異常活躍，ETS 轉錄因子功能失調導致多種靶基因表達發生變化而誘發腫瘤及介導腫瘤進展，主要通過作用癌細胞自我更新及生存、調控DNA 修復及基因組穩定性、調節新陳代謝及腫瘤微環境等機制參與腫瘤發生發展的各個階段[6]。研究表明，ETS 轉錄因子可以通過多種分子調控機制介導 EC[7]、GC[8]、CRC[9]、肝癌[10]、PC[11]的發生發展進程。因此，加強對ETS 家族的進一步研究，對腫瘤的基礎研究與臨床治療具有理論指導意義。本研究就ETS 轉錄因子家族在不同系統中的作用及對消化道腫瘤的影響相關研究進展予以綜述。

1 ETS轉錄因子家族與主要功能

1.1 ETS轉錄因子家族與結構

ETS 轉錄因子家族是最大的轉錄調控因子家族之一，其由原癌基因V-ets 編碼，現已發現了30多個家族成員，在人類中，目前發現28 個轉錄因子屬于這個家族。這個家族因體外衍生結合位點的差異分為4 個不同類別（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類）。它們的共同特征是都包含一個由85 個氨基酸構成高度保守的DNA 結合結構域，稱為ETS 結構域，多數位于其C 端區域，由3 個α- 螺旋和4 個β- 折疊按照α1-β1-β2-α2-α3-β3-β4 的順序排列形成翼狀螺旋 - 轉角 - 螺旋（winged helix-turn-helix，wHTH）的拓撲結構，并且能夠特異性識別并結合富含嘌呤的5′ -GGAA/T-3′基序來調節多種病毒和細胞的基因表達。根據ETS 結構域的同源性將它們劃分為 12 個亞家族：ETS、ERG、PEA3、ETV2、TCF、GABP（GABPA）、ERF、ELF、TEL、ESE、SPI、PDEF（SPDEF）。在ETS 轉錄因子部分子集的N端區域還存在著第2 個保守結構域，稱為PNT 結構域，它包含了大概65 ～ 80 個氨基酸，由4 個α-螺旋和1 個短的α- 或310-螺旋組成。ETS 結構域、PNT 結構域、GABPA 中特有的 OST 域、TCF 中獨有的B 盒區域等因與特定序列結合而具有獨特的生化特性，由差異結合特定的DNA 位點所形成的不同ETS蛋白以多種方式調節著不同的生物學過程[6，12-13]。

1.2 主要生理功能

在哺乳動物中，ETS 轉錄因子家族在造血組織、大腦、乳腺、骨骼、肺、肝臟等組織廣泛存在，調節胚胎發育、多種細胞功能（生長、凋亡、分化、致癌性）等生物學功能[13-14]。大量研究證實，這個龐大的轉錄因子家族涉及機體不同系統生理及病理的調節。

1.2.1 造血系統 胚胎發育成功的前提條件是建立血管系統并進行有效地造血。ETV2 對于血管生成細胞是必需的，Zhao 等[15]在小鼠胚胎干細胞源性血管生成祖細胞發育途徑的研究中發現，血管生成的開始不僅依賴ETV2 的表達，而且VEGFFLK1 信號通過促進ETV2 閾值表達發揮指導作用。而當細胞從早期造血內皮細胞向造血祖細胞分化時，轉錄因子RUNX1 與ETS 轉錄因子FLI1 形成的復合物便從ETS/GATA 基序移向RUNX/ETS 基序以重塑染色質結構和啟動mRNA 合成[16]。ETS1 是血管內皮細胞（endothelial cells，ECs）激活的主要調控因子之一，Chen 等[17]研究證實VEGF 通過增加ETS1 NT 結構域乙酰化進而增強ETS1 與含溴結構域蛋白質4 的相互作用調節ECs 轉錄反應。ETS轉錄因子參與的血管生成不僅促進器官生長，也對組織損傷修復，甚至腫瘤進展至關重要。Park 等[18]研究發現缺乏內皮ETV2 的小鼠在對眼外傷、肢體缺血性損傷等反應中顯示出新生血管受損，但給予ETV2 慢病毒干預后的局部缺血組織中VEGF、Flk1、Flt1 等血管生成基因表達上調，反而改善組織血液灌注以及增強血管形成。人CRC 中過表達的ETV5 通過上調血小板源性生長因子BB 轉錄進而激活CRC 的血管生成[19]。上述事實證明ETS 轉錄因子家族在調節機體早期血管發育、血管穩態、生理及病理性血管生成中扮演重要角色。

1.2.2 免疫系統 許多證據表明ETS1、ETS2、GABP、FLI1、ELF1、ELF4、ESE1、PU.1、SPIB 等ETS 轉錄因子參與免疫系統的調節[20]。淋巴細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）、NK 細胞等免疫細胞是免疫系統的重要部分。Yu 等[21]在斑馬魚研究中結合遺傳學和時空分辨率命運映射方法證實PU.1 和SPIB 形成的獨特遺傳網絡調控不同來源的巨噬細胞發育。ETS 轉錄因子ELK4 是SRF 轉錄因子的一個ERK 調節輔助因子，Maurice等[22]研究發現通過ELK4 進行的低水平ERK 信號傳導可促進先天性αβCD8+T 細胞分化。另一方面，T 細胞中GABP 的缺乏促使細胞代謝和氧化還原過程失衡，反之，它的存在不僅促進天然T 細胞的穩態及增殖，還有助于抗原特異性T 細胞的克隆擴增[23]。然而，ETV6 的缺失不會影響體內外常規樹突狀細胞（cDC）子集cDC1 的細胞因子產生能力，但ETV6 在DC 中的表達卻促進CD8+T 細胞交叉啟動和腫瘤特異性反應[24]。所以，ETS 轉錄因子家族不但參與機體的天然免疫，而且還調控機體的獲得性免疫，使機體免于細菌、疾病等攻擊，并在某些條件下有利于對腫瘤細胞的及時識別和清除。

1.2.3 內分泌系統 ETS 轉錄因子家族廣泛分布在哺乳動物的垂體、甲狀腺、乳腺、胰腺等內分泌器官并發揮其重要的病理生理調控作用[25]。Suriben等[26]在缺乏泛素連接酶COP1 的小鼠模型研究中發現胰腺β 細胞中3 個PEA3 家族成員ETV1、ETV4、ETV5 負調控胰島素分泌以維持血糖正常。但另一項研究顯示，甲狀腺乳頭狀癌（papillary thyroid cancer，PTC）中ELF3 的過表達是由激活的促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）/ 細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，Erk）途徑誘導，而 ELF3 可能通過B-Raf 原癌基因突變的PTC 中HER/ErbB受體家族的轉錄上調又進一步激活MAPK/Erk 途徑，ELF3 與MAPK 通路形成正反饋回路最終導致PTC 的進展[27]。不同ETS 轉錄因子的正負調節都可能導致疾病預后不同，但即使是同一成員表達相同仍可能導致不同內分泌器官腫瘤的不同結局。比如ELF5 通過干擾人卵巢癌SKOV3 細胞的細胞周期并促進人卵巢癌SKOV3 細胞凋亡從而抑制其生長[28]，但它的表達增加可能驅動內分泌抗性導致乳腺癌內分泌治療的失敗[29]。

2 ETS轉錄因子家族對消化道腫瘤的影響

大多數ETS 轉錄因子均參加腫瘤的發病機制及進展，在不同腫瘤中表現出促癌作用或抑癌作用。當然，許多學者研究發現，ETS 轉錄因子家族也在多種消化道實體瘤的發生發展中起著重要作用。

2.1 食管癌

食管鱗狀細胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）和食管腺癌（esophageal adenocarcinoma，EAC）是EC 常見的兩種組織病理學亞型，其中ESCC 占絕大比例。Li 等[30]研究發現ESCC 中的ETV2 表達降低能顯著抑制腫瘤形成和轉移。而更近一步，ETS 轉錄因子在細胞中表達位置的不同也影響著腫瘤的發展方向。ESE3 主要在上皮細胞核中特異性表達，有研究表明ESE3 主要位于正常食管上皮細胞核和ESCC 細胞的細胞質中，但ESE3 重新核定位可以抑制ESCC 細胞的生長、集落形成、侵襲和遷移而起到抑癌基因的作用[31]。同樣的，Jomrich 等[7]在對323 名EC 患者術后腫瘤組織進行的多因素生存分析中發現腫瘤細胞核中ETV1 可以作為EAC的獨立預后因素。磷酸化是ETS 轉錄因子激活的關鍵機制之一，可影響蛋白質與蛋白質相互作用、各種ETS 轉錄因子的亞細胞定位等[6]。ETV1 可被MAPK 活化的蛋白激酶2（MAPK-activated protein kinase 2，MK2）磷酸化，在具有較高腫瘤分期的EC腫瘤組織中，ETV1 被MK2 強烈抑制[7]。另一項基于ESCC 臨床樣品的Kaplan-Meier 生存分析也表明，位于蘇氨酸-38 的ETS-1 磷酸化與ESCC 患者預后不良相關[32]。雖然我們已認識到ETS 轉錄因子影響著EC 的腫瘤生物學行為，但具體的調節腫瘤分子機制仍有待深入研究。

2.2 胃癌

GC 是消化系統常見的惡性腫瘤之一，對人類健康構成嚴重威脅。Zhang 等[8]利用免疫組織化學和免疫熒光方法檢測發現腫瘤組織中PDEF 高表達，但敲除PDEF 能夠抑制GC 細胞的增殖、遷移和侵襲。另外，有研究發現FLI1 在正常胃黏膜、腸上皮化生、低度不典型增生的上皮細胞中顯示出強烈的核表達，但隨著病變由高度不典型增生向腺癌發展時，FLI1 核表達呈進行性下降的趨勢[33]。這些說明了部分ETS 轉錄因子不僅可以成為GC 的治療靶標，還可以評估GC 的演變過程及發展程度。幽門螺桿菌（helicobacter pylori，Hp）感染與慢性胃炎、消化性潰瘍、非潰瘍性消化不良、GC 等胃疾病直接相關，有一項前瞻性開放隊列觀察研究也證實了我國Hp 再感染與有GC 家族史獨立相關[34]。Das等[35]研究發現與非癌性胃組織相比，GC 活檢樣品中的ETS2、扭曲相關蛋白1（Twist-related protein 1，Twist1）、E3 泛素連接酶 Siah2 表達上調，同時，體外實驗證明ETS2 和Twist1 激活的Siah2 增加了Hp感染的GC 細胞活動力和侵襲性。那么，有ETS 轉錄因子參與的調控過程也可能成為Hp 感染與GC之間互為因果的分子機制。

2.3 結直腸癌

CRC 細胞中的ETV5 過表達刺激其血管生成[19]，但是ELF3 的表達卻與更好的臨床預后呈正相關[36]。根據2018 年的全球癌癥統計數據，CRC位居全球癌癥發病率第3 位（占總病例的10.2%）和癌癥死亡主要原因第2 位（占癌癥總死亡人數的9.2%）[1]。因此，積極識別CRC 中潛在的惡性指標及利用有益標記評估疾病發展是十分必要的。轉錄抑制因子Capicua（CIC）在不同類型的癌癥中起著抑癌作用，Lee 等[9]研究發現，在異種移植小鼠模型中CIC 同樣能抑制CRC 的進展，CRC 患者樣本中的ETV4 表達水平與CIC 呈負相關，同時敲除CRC 細胞中的ETV4 基本上阻止了因CIC 缺乏所介導的促癌進程。在另一項研究中，Lo 等[37]證實SPDEF 通過競爭性蛋白質- 蛋白質相互作用選擇性地破壞β-catenin 與T 細胞因子間的結合，進而調控經典Wnt/β-catenin 信號傳導，促使CRC 細胞從活躍狀態轉變為靜止狀態。所以，要區分好ETS轉錄因子引導CRC 發展的方向，我們應該更要探究其在各種信號傳導途徑中所扮演的角色及所參與的具體分子機制，從而能夠利用好這些轉錄靶標進行腫瘤預防或治療。

2.4 原發性肝癌（primary liver cancer，PLC）

慢性乙型肝炎病毒（HBV）或丙型肝炎病毒感染、大量酒精攝入、肥胖、非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）等都是誘發PLC 的主要危險因素，肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是其主要組織病理學類型[1，38]。當然，ETS 轉錄因子也介導這些危險因素在肝癌發生發展中的誘導作用。Sze 等[10]利用靶向DNA 測序，調查了95 例人類HBV 相關HCC 后發現端粒酶逆轉錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）基因啟動子上的HBV 整合在HCC 腫瘤中很常見（35.8%），并在后續研究中證實ELF4 在TERT 啟動子上與嵌合的HBV 增強子Ⅰ結合，導致端粒酶激活從而驅動肝癌發生，而敲除ELF4 則顯著降低肝癌細胞的TERT 表達和成瘤能力。隨著研究的深入，NAFLD 與肝癌的關系越來越受到人們的關注，高NAFLD 纖維化評分與HCC 發展密切相關[38]。肝細胞凋亡是非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的特征，Liu等[39]研究發現NASH 小鼠肝組織中高表達的ETS1刺激轉化生長因子β1 誘導的肝細胞凋亡，進而加速NASH 進展。PLC 起病通常比較隱匿，腫瘤的侵襲和轉移是其致死的主要原因，Yang 等[40]在整合多個數據庫后確定MAPK 家族成員PDZ 結合激酶（PDZ-binding kinase，PBK）的表達上調與HCC 預后不良相關，他們的研究還證實HCC 臨床樣本中PBK 和尿激酶型纖溶酶原激活物受體（urokinasetype plasminogen activator receptor，uPAR）、ETV4 和uPAR 之間呈正相關，PBK 通過增強ETV4 與uPAR啟動子的結合而促進HCC 細胞侵襲和轉移。還有值得一提的是，與上述CRC 相比，CIC-ETV4 軸在HCC 發展進程中有著相似的促癌調節機制[41]，但腫瘤組織中的ELF3 過表達卻促進HCC 細胞的增殖、遷移、侵襲和上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），并與肝癌預后不良相關[42]。所以，即使是表達程度相同的同一個ETS 轉錄因子，對于不同類型的消化道腫瘤發展調控方向可以相同，也可以截然相反。PLC 為血管豐富的惡性腫瘤，VEGF/VEGF 受體（VEGFR）是刺激肝癌血管生成的關鍵信號轉導通路之一[43]。Niu 等[44]利用染色質免疫沉淀測定表明人臍靜脈內皮細胞中的ETS1可以與VEGFR1 啟動子上的-52 ETS 基序結合促使VEGFR1 的表達。另外，通過反義ETS1 能消除缺氧誘導的骨形態發生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMP）4 的表達，進而削弱 BMP4 對 HCC血管生成的促進作用[45]。不僅如此，阻斷VEGFR的新型分子靶向藥物索拉非尼雖然已被廣泛應用于臨床[43]，但分子靶向藥物的耐藥性也是HCC 治療中所要面臨的一個棘手問題，ETS 轉錄因子也參與了其中的調節。如HCC 細胞中的ETS1 通過增強孕烷X 受體的激活促進了HCC 腫瘤模型對索拉非尼的耐藥性[46]。因此，更好地了解肝癌在發生、血管生成、轉移等不同層面的預測標志物和分子調控機制對肝癌的診療具有重要意義。

2.5 胰腺癌

2018 年全球癌癥統計數據顯示PC 在男性和女性癌癥死亡的主要原因中都位居第7 位，但其死亡人數幾乎與診斷人數持平，也使它成為人類需要解決的一個嚴峻的公共健康問題[1]。而ETS 轉錄因子是如何調控PC 的發生發展進程呢？ ETV4 在CRC[9]、HCC[41]等消化道腫瘤細胞中過表達，Tyagi等[11]研究同樣證實ETV4 在PC 細胞中表達上調，ETV4 主要通過正調節細胞周期蛋白D1 表達，加快PC 細胞從細胞周期G1 期到S 期的過渡而促進細胞生長。ETS 轉錄因子不僅調控PC 細胞的生長，還調控胰腺腫瘤微環境的基質增生。Heeg 等[47]研究發現ETV1 可以通過一種富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白（Sparc）和透明質酸合酶2 調控EMT，促進小鼠PC 的腫瘤基質擴展及轉移形成。與正常組織相比，ESE3 在胰腺導管腺癌表達更低，它的低表達卻與腫瘤淋巴結轉移、血管浸潤等風險增加密切相關。但有趣的是ESE3 在胰腺神經內分泌腫瘤、漿液性囊腺瘤、導管內乳頭狀黏液瘤等其他胰腺腫瘤中表達增高[48]。所以，不同ETS 轉錄因子既可以成為PC 生長的正調節劑，也可以負調控它的發展和轉移，即使針對同一個ETS 轉錄因子的研究，也需要探討其在不同病理類型PC 中的分子調控機制。

3 結論

ETS 轉錄因子家族作為最具代表性的轉錄因子家族，其調控作用涉及造血系統、免疫系統、內分泌系統等，還對各種消化道腫瘤的細胞周期調控、血管生成、浸潤轉移、抗腫瘤藥物耐藥等方面有著重要調節作用。這個家族雖然廣泛參與消化道腫瘤生長發育過程中的各種調控機制，但值得我們關注的是不同的轉錄因子介導不同消化道腫瘤的發展結局可以相似，同種轉錄因子可以成為不同消化道腫瘤預后良好或預后不良的標記物，甚至相同的轉錄因子在同一種消化道腫瘤的不同組織病理學類型中可能因它的表達不同而產生不同影響。目前，雖然還有許多具體調控機制的研究尚不確切，但ETS 轉錄因子家族有望成為消化道腫瘤基因治療的潛在分子靶點。