配對相關同源框1在消化道腫瘤上皮間質轉化中的研究進展

王 尚，夏 雨，祝成樓，達明緒

(1. 甘肅中醫藥大學 臨床醫學院，甘肅 蘭州 730000; 2. 蘭州大學 第一臨床醫學院，甘肅 蘭州 730000; 3. 甘肅省人民醫院 腫瘤外科，甘肅 蘭州 730000)

由國家癌癥中心2018年發布的2014年全國最新癌癥報告顯示消化系統癌癥，如胃癌、結直腸癌、肝癌仍然是全國各地區主要的癌癥致死病因，其總發率分別為30.00/100 000、27.08/100 000、26.67/100 000，總發病例數分別位居全國的第二、三、四位[1]。消化道腫瘤是指影響整個消化系統的多個部位的腫瘤集合，其發生發展涉及一系列繁瑣而又復雜的生物學過程，進展期的腫瘤由于具備侵襲和轉移的惡性生物學行為，同時目前又缺乏對該行為有效的遏制措施，導致其致死率持續居高不下，因此確定有效的治療靶點至關重要。

上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)被無數學者認定是腫瘤發生局部浸潤和遠處轉移的關鍵步驟，在EMT的誘導下腫瘤細胞的表型轉變為更具有侵襲力的表型[2-3]。配對相關同源框1(paired related homeobox1, RRRX1)是同源異型框蛋白家族中的一個標志性成員，編碼的蛋白質與DNA相關[4]。PRRX1在胚胎早期發育過程當中扮演了重要的角色，同時也在腫瘤EMT的發生發展過程中起到關鍵性的作用。相關實驗研究強調，PRRX1差異性表達的改變可能與消化道腫瘤的進展相關，PRRX1可以通過調控EMT過程進而影響腫瘤的侵襲和轉移，是近年的研究熱點之一[5]。盡管到目前為止已有研究結果，但仍需進一步的功能研究。闡明PRRX1調控消化道腫瘤進展的精確分子機制，可能會導致基于PRRX1的新型診斷方法和/或治療方法的發展。本文將就近年來PRRX1在消化道腫瘤上皮間質轉化中的研究進展作一綜述。

1 PRRX1概述

PRRX1定位于染色體1q24.2區，PRRX1的選擇性剪接直接導致兩種表達模式不同的亞型PRRX1a和PRRX1b[6]，由該基因編碼的蛋白連接于DNA，定位于細胞核，是最新報道的一個與EMT發生發展相關的轉錄因子。PRRX1作為轉錄共激活因子的主要功能是通過不斷地增加血清反應因子的DNA結合活性進行轉錄活化。PRRX1作為轉錄因子可調控多種基因在機體內的表達，在機體發展的不同階段，PRRX1具有不同的生物學功能。Bergwerff等[7]研究發現PRRX1可以促進胚胎在母體內心血管系統的早期發育，PRRX1突變可以引起實驗小鼠胚胎早期心血管發育異常[8]。研究者發現PRRX1參與胚胎上頜骨及顱面骨的形態發生過程[9]，以及參與母體內胎兒皮膚的創傷愈合過程[10]。同時研究者還發現PRRX1可以通過促進脂肪中TGF-β的活性而影響肥胖者脂肪細胞的功能[11]。目前越來越多的證據表明，PRRX1在人胃癌[12]、結直腸癌[13]和胰腺導管腺癌[14-15]組織中，無論是在腫瘤上皮細胞還是與腫瘤相關的基質細胞中都有顯著的上調。此外，PRRX1被報道可以通過促進調節E-cadherin, Laminin1, ZO-1, Des-moplakin, cytokeratin, Collagen Ⅳ等主要上皮標志物表達下調, N-cadherin, Alpha-smooth, muscle actin (α-SMA), Vimentin，β-catenin, Fibronectin等主要間質標志物表達下調來誘導腫瘤發生EMT過程，從而有利于腫瘤的發生、侵襲、轉移、免疫抑制和血管生成[16]。

2 EMT概述

EMT最初是在研究者研究胚胎上皮細胞發生上皮表型到間質表型的轉變過程時而被發現。EMT是胚胎發育、創傷愈合和纖維化疾病發生發展的重要基礎過程[17-18]，同樣也是上皮細胞轉化為間充質細胞的過程，包括細胞黏附的喪失、細胞極性的喪失、遷移性和侵襲性的獲得等深刻的表型改變。在EMT過程中表現出的共同特征是上皮細胞接觸的丟失，細胞骨架成分的重組以促進運動表型，以及周圍細胞外基質的重塑以允許入侵[19]。EMT的發生和調控均涉及一系列信號轉導途徑和復雜的分子機制，可能與轉錄調控、表觀遺傳修飾和腫瘤干細胞有關。此外，許多生長因子、轉錄因子和microRNA分子也可能參與這一過程。EMT的異常活化在包括胃癌[20]、乳腺癌[21]、肝癌[22]、胰腺癌[23]、鼻咽癌[24]、宮頸癌[25]、卵巢癌[26]、前列腺癌[27]在內的多種腫瘤的發生、侵襲和轉移中也起著重要作用。因此，系統地探討EMT在消化道腫瘤中的作用，可以加深對消化道腫瘤發生發展的認識，有助于早期診斷和有效治療。

3 PRRX1、EMT與消化道腫瘤

PRRX1 誘發腫瘤細胞啟動EMT 過程，PRRX1在器官和組織中的差異表達可引起上皮、間質標志物表達的明顯變化，進而形成消化道腫瘤的局部浸潤和遠處轉移。

3.1胃癌 胃癌是全世界范圍內最為常見的惡性腫瘤，據統計平均每年近95萬新發胃癌病例被報告，其中有一半發生在東亞地區，這使得胃癌成為在全球癌癥中死亡率排行第二的癌種[28]。由于缺乏對胃癌的早期診斷，缺乏對胃癌的有效治療藥物，因此胃癌患者的治愈率低，預后較差[29]。就目前而言，胃癌的綜合性治療越來越成熟，但是其效果仍然不盡如人意，其主要原因在于腫瘤具有轉移和復發的特性[30-31]。

PRRX1目前已被確立為新的EMT誘導因子。Guo等[12]通過實驗觀察到胃癌細胞中PRRX1出現差異性的表達上調，并與EMT分子標志物的差異表達相關。PRRX1過表達導致上皮型分子標志物E-cadherin出現表達下調，間質型分子標志物N-cadhein和Vimentin的表達下調，以及核內β-連環蛋白和Wnt /β-連環蛋白靶標c-Myc的表達水平發生變化。此外研究還發現XAV939對Wnt /β-連環蛋白途徑的抑制抵消了PRRX1過表達的作用。這些發現表明，PRRX1通過激活Wnt /β-catenin信號促進胃癌細胞EMT，PRRX1表達上調與胃癌侵襲和轉移密切相關。

3.2胰腺癌 胰腺癌是消化系統中的一種高致死性癌種，據統計其5年生存率僅有5%，針對胰腺癌，目前仍缺乏有效的診療措施。因此，針對胰腺癌的發病機制進行詳盡的闡述，才能探尋到更好的診斷和治療措施，最終造福于廣大胰腺癌患者。

Reichert等[32]研究發現PRRX1作為胰腺癌變過程中的高度調控基因，能夠使陽性表達的細胞具備自我更新和擴張的能力，同時研究還發現PRRX1的兩種剪接亞型PRRX1a和PRRX1b差異性的調控胰腺癌細胞的侵襲和遷移，誘導的PRRX1b亞型能夠與Sox9啟動子結合，并正向調控Sox9的表達，進而影響胰腺導管化生的發生和再生。鄒晨等[14]研究發現PRRX1在胰腺癌組織中的陽性表達率明顯高于正常的腺組織，同時發現PRRXl上調表達與腫瘤TNM分期、有無淋巴結轉移、及患者的生存率明顯相關。Takano等[15]研究發現PRRX1a和PRRX1b差異性調節EMT過程，與PRRX1b表達相比，原發性腫瘤細胞中PRRX1a和PRRX1b之間的平衡向轉移細胞中更高的PRRX1a表達轉移。因此，與配對的原發性腫瘤細胞相比，轉移細胞顯示PRRX1a / PRRX1b比例的增加以及球狀囊腫形成能力和上皮特征的相對增加。Marchan等[33]研究發現轉錄因子FOXM1作為PRRX1在胰腺癌細胞中的一個關鍵下游靶點，證明了PRRX1在調控參與DNA修復途徑的基因方面的新作用，同時還發現PRRX1亞型的表達可能限制胰腺癌細胞中DNA損傷的誘導。

3.3結直腸癌 結直腸癌被認為是全世界范圍內導致人類死亡的重要原因，其發病率和病死率正在逐年攀升。由于大多數患者發現時多為進展期，且手術治療的根治率較小，探索新的診斷和治療方式近年來受到越來越多的研究者的關注。

Takahashi等[13]實驗研究發現在結腸癌組織中PRRX1表達上調與腫瘤侵襲轉移和預后密切相關，PRRX1過表達會誘導結直腸癌細胞啟動EMT程序，并上調腫瘤細胞出現干細胞特性。研究發現PRRX1敲低可以使結直腸癌細胞對電離輻射(IR)敏感，類似于小分子RNA(MicroRNAs，miR-124)的作用[34-36]。PRRX1在穩定過表達的miR-124細胞株中過表達，可以降低miR-124帶來的放射敏感性增強效應。Zheng等[37]研究表明PRRX1是miR-106b的直接靶點，TGF-beta1可以下調miR-106b的表達，同時miR-106b也影響了TGF-beta1的表達，建立了一個負反饋回路，共同調控PRRX1的表達。

3.4肝癌 隨著診療技術的不斷發展進步，肝癌的治療體系越來越完善，但由于肝炎病毒在全國范圍內特別是西部邊陲地區的肆意蔓延，肝癌的發病率及致死率仍然居高不下，因此有必要對肝癌的演變機制進行深入的探討。

Hirata等[38]研究發現PRRX1表達上調能夠削弱肝癌細胞對五氟尿嘧啶和輻射的抵抗力，PRRX1表達下調可通過獲得癌癥干細胞樣特性而導致肝細胞癌患者預后不良。Fan等[39]研究觀察到在肝細胞癌標本中，PRRX1表達與p53表達呈正相關，PRRX1的缺失抑制肝細胞癌(HCC)細胞凋亡，使得抗凋亡表達譜上調，同時下調p53表達，導致患者總體生存期和無病生存期均明顯縮短。研究結果證實PRRX1通過p53依賴的信號通路在HCC細胞的轉移和凋亡中發揮重要作用，有望成為一種與患者預后和生存相關的新型生物標志物。

近年來的研究發現，消化道腫瘤患者高致死率的原因在于腫瘤細胞出現局部浸潤和遠處轉移現象。目前普遍認為EMT是腫瘤發生浸潤和轉移的關鍵步驟，其在胃癌、肝癌、結直腸癌、胰腺癌中的生物學角色已經被大量的實驗研究所證實，而新近發現的轉錄因子PRRX1被觀察到與EMT過程的啟動相關，因此深入的探討PRRX1對EMT的調控機制能夠為控制消化道腫瘤的惡性生物學行為提供新的思路。盡管PRRX1對EMT的作用已被研究者廣泛關注，但其具體的作用機制有待進一步的研究發展，特別是PRRX1亞型基因差異性調控EMT過程方面，目前針對PRRX1亞型基因的研究還處于比較淺顯的層面，其調控EMT過程的相關機制尚未完全闡明。此外，通過閱讀大量的文獻發現不同組織來源的腫瘤組織中PRRX1的表達存在差異性，其介導EMT的作用機制也不盡相同，這就要求我們全面系統的研究該基因的生物學效應，以期尋找逆轉EMT過程的關鍵步驟和關鍵靶點，更進一步的為消化道腫瘤的治療提供一個新的思路和方向。