ZIC2在惡性腫瘤中的研究進展

肖 偉，張 能

ZIC2是小腦鋅指基因家族成員，屬于果蠅Opa基因的脊椎動物同源物；其重要生理功能是調節神經管發育、細胞分化和增殖，發生突變可導致前腦無裂畸形[1-2]。近年研究發現，ZIC2在多種惡性腫瘤中表達異常，參與惡性腫瘤的發生、細胞增殖、侵襲、轉移及腫瘤干細胞特性調節等過程。本文現總結ZIC2在惡性腫瘤中的作用、機制及其臨床意義，為惡性腫瘤的診斷和預后提供參考。

1 ZIC2的結構及生理功能

人類ZIC2定位于染色體13q32.3區域，編碼蛋白由532個氨基酸殘基組成，包括1個參與轉錄調控的N末端結構域，5個C2H2鋅指重復序列組成的DNA結合結構域，1個C末端結構域[3]。ZIC2可與DNA和蛋白質結合，在中樞神經系統器官發生的早期階段起重要作用，是人類胚胎、大腦和神經系統、視覺、肌生成和左右軸建立的重要調節基因[4-5]。

2 ZIC2在惡性腫瘤中的表達及功能

正常組織中，ZIC2僅在胚胎多能細胞、成人小腦和睪丸組織中顯著表達。多種惡性腫瘤組織中ZIC2呈高表達，在腫瘤發生、細胞增殖、侵襲和轉移、干細胞更新中起重要作用。Oncomine和TCGA數據分析表明，與正常癌旁組織相比，ZIC2在泌尿生殖系統(子宮頸癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌等)、消化系統(結直腸癌、胰腺癌、肝癌等)、呼吸系統(肺腺癌、肺鱗狀細胞癌)、頭頸部腫瘤等20種腫瘤組織中表達上調[4]。臨床研究表明，與正常癌旁組織相比，ZIC2在前列腺癌[6-7]、結腸癌[8-9]和肺癌[10-12]組織中的表達明顯上調，敲除ZIC2后在體內抑制腫瘤的發生，并在體外減弱癌細胞的增殖、遷移、侵襲和抗凋亡能力。此外，在子宮頸癌[13-14]、乳腺癌[15]、鼻咽癌[16-18]和子宮內膜癌[19]的組織及細胞系中，ZIC2表達高于正常組織或細胞系，ZIC2基因敲除抑制癌細胞增殖、遷移和侵襲。上述研究同樣證實沉默ZIC2抑制前列腺癌[6]和子宮頸癌[13]血管形成、鼻咽癌[18]淋巴管形成和淋巴結轉移。文獻報道[20]腎透明細胞癌中ZIC2的水平顯著高于正常腎組織，敲除ZIC2抑制腫瘤細胞增殖和遷移。膀胱癌組織中ZIC2的水平顯著高于癌旁組織，敲除ZIC2抑制腫瘤細胞增殖，促進細胞凋亡[21]。胰腺導管癌細胞系中ZIC2表達明顯增加，促進癌細胞G1/S期轉變和細胞增殖[22]。ZIC2的表達從正常肝組織到癌組織再到轉移組織逐漸增加，ZIC2過表達促進體外細胞增殖和遷移，體內腫瘤生長和轉移[23]。此外，有研究表明鼻咽癌[17]和肝癌[24]腫瘤干細胞中ZIC2表達水平明顯高于非腫瘤干細胞，ZIC2高表達在結腸癌[8]、肺腺癌[12]、鼻咽癌[17]和肝癌[24]腫瘤干細胞特性維持中起重要作用。

目前，僅有兩項研究結果顯示ZIC2在腫瘤組織中表達下調。乳腺癌組織中ZIC2表達低于癌旁組織，ZIC2低表達促進體內腫瘤生長[25]；與Zhang等[15]的研究結果不符，可能與實驗方法、研究使用的腫瘤細胞系和患者臨床背景等因素不同有關。兒童髓母細胞瘤[26]中ZIC2基因CpG島甲基化，并導致其表達下調，提示患者預后不良。ZIC2的抑癌作用，有待進一步研究證實。

3 惡性腫瘤中ZIC2的上游調控

MicroRNA(miRNA)調節轉錄后基因表達，其失調與癌癥的發展有關[27]。已有研究表明在多種腫瘤中不同miRNA可與ZIC2 3’-UTR結合，靶向抑制ZIC2表達，發揮抑癌作用。在前列腺癌[6]和子宮頸癌[13]中，過表達miR-129-5p可靶向抑制ZIC2表達，減少細胞遷移、侵襲、血管生成和腫瘤發生，同時增加細胞凋亡。肺腺癌[10]中ZIC2的下調明顯逆轉miR-181c-5p敲除誘導的細胞活力、克隆形成、侵襲和腫瘤發生的增強。鼻咽癌中miR-873[17]過表達通過靶向下調ZIC2降低鼻咽癌細胞的干細胞特性和致瘤性，miR-129-5p[18]過表達通過下調ZIC2抑制鼻咽癌淋巴管生成和淋巴結轉移。乳腺癌[15]細胞中miR-1284高表達可靶向抑制ZIC2表達，從而抑制腫瘤進展。在肝癌[23]細胞中過表達miR-1271可明顯降低ZIC2表達，并減輕ZIC2高表達的促癌作用。急性髓系白血病[28]細胞中ZIC2被miR-1271-5p靶向抑制后，癌細胞增殖能力減弱、凋亡增加。miRNA-ZIC2軸在腫瘤進展中起重要作用，深入研究可能為腫瘤治療提供新的思路。

此外，Shen等[16]報道HOXA10和ZIC2在頭頸部癌組織中表達均上調，且兩者表達呈正相關；HOXA10通過與啟動子結合誘導鼻咽癌細胞ZIC2表達，促進細胞增殖和侵襲。

4 惡性腫瘤中ZIC2的下游調控

Hedgehog通路異常激活可誘發腫瘤，已經成為腫瘤靶向治療的研究熱點。ZIC基因家族成員與Hedgehog通路GLI轉錄因子GLI1～3具有顯著同源性；可與相似DNA序列結合，在下游靶基因調控中兩者關系密切[3]。子宮頸癌中ZIC2呈高表達，通過與GLI1相互作用使其停留在細胞核內，增強Hedgehog信號、促進細胞增殖和增強非錨定依賴性生長能力[14]；抑制ZIC2表達可導致Hedgehog信號通路失活，從而抑制子宮頸癌的血管生成、細胞遷移和侵襲[13]。在鼻咽癌、胰腺導管癌和結直腸癌中可觀察到相似現象。鼻咽癌[18]中ZIC2表達下調后，降低了鼻咽癌細胞中Hedgehog信號通路相關基因Smo、GLI1和Shh的mRNA和蛋白表達水平，從而抑制Hedgehog信號通路。胰腺導管癌細胞[22]中，ZIC2過表達與GLI轉錄因子相互作用增強GLI1核移位和轉錄活性，上調成纖維細胞生長因子受體3(fibroblast growth factor receptor 3， FGFR3)和膜聯蛋白A8(ANNEXIN A8，ANXA8)表達，促進細胞增殖。結直腸癌細胞中，Brain-expressed X-linked 2 (BEX2)沉默后ZIC2的核移位可激活Hedgehog信號通路，ZIC2敲除后可以抑制Hedgehog信號通路，減弱結直腸癌細胞的遷移和轉移能力[29]。

Wnt/β-catenin信號通路異常激活，與癌癥復發、侵襲和轉移及癌癥免疫逃避相關[30]。以往研究表明，在動物胚胎發育過程中ZIC2負性調節Wnt/β-catenin信號[31]。然而，惡性腫瘤中過表達的ZIC2通過增強Wnt/β-catenin信號傳導發揮致癌作用[6,8]。前列腺癌[6]細胞中下調ZIC2表達可減少Wnt、β-catenin表達，從而抑制EMT和血管生成。結腸癌[8]中的研究揭示，ZIC2直接與Axin2啟動子結合，轉錄抑制Axin2表達，促進β-catenin的積累和核轉位；同時，ZIC2可以通過與β-catenin相互作用激活Wnt信號。

PI3K/AKT通路是人類腫瘤中最常激活的信號轉導通路之一，其活性改變與腫瘤發生、發展密切相關。鼻咽癌[17]中下調ZIC2可抑制AKT信號，降低腫瘤干細胞惡性潛能。膀胱癌[21]細胞中PI3K/AKT抑制劑可顯著減少ZIC2表達，降低Cyclin D1和BCL-2的表達水平，抑制細胞活力、促進細胞凋亡。Zhang等[15]報道乳腺癌細胞中沉默ZIC2可阻斷PI3K/AKT通路，抑制乳腺癌細胞增殖、遷移和侵襲。

子宮內膜癌[19]中的研究顯示，ZIC2高表達通過激活Notch信號通路上調SNHG12表達，并進一步上調Ki-67和 PCNA表達促進細胞增殖，上調MMP-2和MMP-9表達促進細胞遷移、侵襲。

Src/FAK信號的異常激活在維持癌細胞的失巢凋亡抗性中起關鍵作用[11,32]。非小細胞肺癌[11]中，ZIC2可與細胞Src啟動子區的P2和P7結合位點結合，沉默ZIC2通過抑制Src/FAK信號，減少體內腫瘤發生并降低癌細胞的失巢凋亡抗性。

OCT4是POU家族的成員，在癌癥干細胞自我更新中起重要作用[24]。ZIC2可與OCT4啟動子結合，其過表達通過激活OCT4維持腫瘤干細胞干性[12,24]。肺腺癌[12]中ZIC2過表達上調一系列腫瘤干細胞相關基因，包括EpCAM、OCT4、SOX2、Nanog、C-Myc和Bmi-1；敲除ZIC2抑制成球能力，降低順鉑和紫杉醇耐藥性。鼻咽癌[17]干細胞中ZIC2 和干細胞標記CD133、Nanog、SOX2和OCT4的表達水平均顯著高于非干細胞，下調ZIC2抑制鼻咽癌干細胞的自我更新、增殖和致瘤特性。肝癌[24]中敲除ZIC2可下調OCT4及其下游基因FGF4、FBX15、REX1和SOX2表達。慢性鎘暴露后，良性前列腺細胞中ZIC2和干細胞標記SOX2、Notch1和CD44表達增加，且敲除ZIC2抑制SOX2、Notch1和CD44表達、裸鼠的球體形成和腫瘤生長[33]。

5 惡性腫瘤中ZIC2表達的臨床意義

ZIC2表達水平與腫瘤患者總生存率、疾病特異性存活率、無瘤生存期、無進展生存期和臨床病理分期相關[4]。有研究顯示，結腸癌[8]組織中ZIC2高表達與患者低生存率有關。另一項研究表明，ZIC2高表達的非小細胞肺癌患者的總生存率和無進展生存期比ZIC2低表達患者差，且ZIC2的表達分別隨T分期、M分期和臨床分期的進展而逐漸增加[11]。腎透明細胞癌組織中ZIC2表達明顯高于正常對照組，且隨TNM分期和組織學分級增加而增加，Kaplan-Meier生存分析表明ZIC2表達逐級升高與總生存率呈負相關[34]。前列腺癌中ZIC2高表達與更高級別的Gleason評分相關[7]；ZIC2高甲基化與預后不良相關，并與生化復發時間顯著縮短相關[35]。在正常組織、肝癌組織和轉移組織中ZIC2表達逐級升高，ZIC2表達水平與肝癌患者臨床病理分期呈正相關[23]；與腫瘤免疫細胞浸潤呈正相關，與總生存率和無進展生存期呈負相關，可作為肝癌免疫反應標志物預測肝癌預后[36]。黃東恒等[37]報道ZIC2在放射性抵抗鼻咽癌細胞株中的表達顯著高于親本細胞株，抑制ZIC2表達可提高鼻咽癌細胞對放療和順鉑的敏感性。上述腫瘤中ZIC2表達水平與多種臨床病理因素相關，是腫瘤診斷和預后不良的潛在標志。

6 總結

綜上所述，ZIC2在多種腫瘤中表達上調，與腫瘤發生、發展和預后密切相關。ZIC2過表達可激活Hedgehog、Wnt/β-catenin和PI3K/AKT等癌癥相關信號通路及下游靶基因，在腫瘤發生、腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移、腫瘤干細胞更新中起重要作用；與多種腫瘤患者總生存率、疾病特異性存活率、無瘤生存期、無進展生存期和臨床病理分期相關，是腫瘤預后的潛在標志物。目前，ZIC2在惡性腫瘤中的作用和機制尚不完全清楚，其臨床價值仍需更多數據驗證。進一步分析ZIC2表達和惡性腫瘤的關系，將為腫瘤診斷和預后提供更多理論依據。