轉(zhuǎn)錄因子SOX2在常見腫瘤研究中的新進(jìn)展

張廣杰 綜述，張曉剛審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科 400016）

性別決定區(qū)Y框蛋白2（SOX2）是SOX基因家族的一個(gè)成員，存在于染色體的3q26.33，它不僅在胚胎早期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)、外胚層和生殖細(xì)胞有表達(dá)，也表達(dá)于多能細(xì)胞的胚外外胚層。在體外，SOX2在未分化的胚胎干細(xì)胞（ESCs）、胚胎性癌細(xì)胞中表達(dá)，而隨著這些細(xì)胞的分化其表達(dá)下調(diào)。SOX2的缺乏會(huì)導(dǎo)致胚胎由于外胚層發(fā)育不良而死于著床期。剔除SOX2將會(huì)導(dǎo)致ESCs的滋養(yǎng)外胚層分化。發(fā)育潛能受限的細(xì)胞中SOX2不表達(dá)。另外，SOX2的表達(dá)表現(xiàn)出嚴(yán)格的時(shí)空限制性，如SOX2在小鼠神經(jīng)干細(xì)胞中的過表達(dá)可阻礙其分化，但缺失又會(huì)導(dǎo)致其過早分化為神經(jīng)元。

1 SOX2與腫瘤發(fā)生發(fā)展

腫瘤的發(fā)生是多種因素復(fù)雜作用的結(jié)果，越來越多的研究表明干細(xì)胞和多種腫瘤具有共同的調(diào)節(jié)機(jī)制，多個(gè)干細(xì)胞維持因子和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著重要的作用，且這些干細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)與腫瘤的分化程度、預(yù)后相關(guān)。SOX2是維持胚胎干細(xì)胞自我更新能力和分化潛能的重要因子。研究發(fā)現(xiàn)SOX2在多種惡性腫瘤中的異常表達(dá)可能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展。

1.1 SOX2與胃癌 有研究顯示，胃蛋白酶原Ⅰ（human pepsinogensⅠ，PGⅠ）蛋白（由胃蛋白酶原基因A編碼）在早期和進(jìn)展期胃癌中表達(dá)均下調(diào)，而PGⅡ蛋白（由基因C編碼）在這兩個(gè)時(shí)期中的表達(dá)均無明顯變化，這就使胃癌患者的PGⅠ／PGⅡ比值明顯降低。因此，PGⅠ／PGⅡ可作為胃癌早期診斷的良好指標(biāo)。Tani等［1］研究發(fā)現(xiàn)，SOX2基因在胃癌組織中的表達(dá)下調(diào)對(duì)基因C沒有明顯影響，但能下調(diào)基因A的表達(dá)，從而降低PGⅠ／PGⅡ的比值，即胃癌組織中PGⅠ／PGⅡ比值的減小與SOX2基因表達(dá)的下調(diào)有關(guān)。

SOX2在正常胃黏膜中就有表達(dá)，目前發(fā)現(xiàn)至少有兩條途徑可導(dǎo)致SOX2基因表達(dá)下調(diào)。（1）SOX2基因的甲基化使其在胃癌組織中的表達(dá)減少，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的增殖能力，并使它們脫離正常的凋亡途徑［2］。同SOX2基因未被甲基化的患者相比，SOX2基因甲基化的胃癌患者存活時(shí)間明顯縮短。（2）mir-126作為一種新的致癌微RNA（miRNA），其過度表達(dá)可以通過作用于SOX2mRNA的3′端非編碼區(qū)的結(jié)合位點(diǎn)抑制SOX2的表達(dá)，使其下游的目的基因（如PLAC1）表達(dá)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。

Li等［3］用SOX2多克隆抗體檢測(cè)SOX2在正常胃黏膜、腸上皮化生的胃黏膜以及胃癌患者胃黏膜中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)SOX2在正常胃黏膜中有明顯表達(dá)，在腸上皮化生的胃黏膜中有少量表達(dá)，而在胃癌患者的胃黏膜中幾乎不表達(dá)。表明SOX2在人類胃上皮細(xì)胞分化和胃癌形成中發(fā)揮作用。

1.2 SOX2與肝癌 黃品助和元云飛［4］檢測(cè)SOX2mRNA在不同肝細(xì)胞系及肝組織中的表達(dá)，結(jié)果顯示：SOX2mRNA僅在具有轉(zhuǎn)移潛能的肝癌細(xì)胞系中表達(dá)，在其他肝癌細(xì)胞系及正常肝細(xì)胞系中均不表達(dá)；SOX2mRNA在肝癌組織表達(dá)率明顯高于癌旁肝組織；正常無肝硬化的肝組織均未檢測(cè)到SOX2 mRNA的表達(dá)。結(jié)合肝癌臨床病理因素及預(yù)后進(jìn)行分析，肝癌組織SOX2mRNA的表達(dá)與腫瘤大小、血管侵犯、TNM分期和組織學(xué)分化程度相關(guān)。在TNMⅠ期的肝癌患者中，SOX2 mRNA陽性組術(shù)后總生存率和無瘤生存率均低于陰性組，而在TNMⅡ～Ⅲ期的患者中無此相關(guān)性。由此推斷，SOX2可能與肝癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)；SOX2的表達(dá)可作為TNMⅠ期肝癌患者術(shù)后的預(yù)后預(yù)測(cè)指標(biāo)。

國內(nèi)學(xué)者把復(fù)發(fā)性肝細(xì)胞癌來源的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)得到Hep-12細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其可表達(dá) SOX2［5－6］。100個(gè)這種細(xì)胞就足以引發(fā)腫瘤生長，且所有的單克隆Hep-12在免疫缺陷的小鼠中都是致癌的。除此之外，Hep-12細(xì)胞與肝癌對(duì)化療藥物的敏感性和抵抗性有關(guān)，它們多數(shù)對(duì)紫杉醇是敏感的，但對(duì)阿霉素、順鉑、羥喜樹堿卻是抵抗的［7］。可見SOX2的表達(dá)與否與肝癌復(fù)發(fā)及其對(duì)化療藥物的敏感性之間存在一定的聯(lián)系。

1.3 SOX2與肺癌 在正常的氣管、支氣管和細(xì)支氣管上皮細(xì)胞核中可以檢測(cè)到SOX2的表達(dá)，而在正常的肺泡上皮細(xì)胞和腺瘤的不典型增生細(xì)胞中則沒有SOX2的表達(dá)。在肺的發(fā)育和支氣管的形成過程中，SOX2發(fā)揮著極其精確的調(diào)節(jié)作用，其過量表達(dá)可導(dǎo)致氣道的阻塞。Lu等［7］建立了SOX2表達(dá)上調(diào)的小鼠模型，發(fā)現(xiàn)SOX2的過度表達(dá)可導(dǎo)致肺組織的廣泛增生。經(jīng)過12～34周，大約有一半過表達(dá)SOX2的小鼠有肺癌生長，這些腫瘤組織表達(dá)鱗癌的標(biāo)志物-Trp63（p63），該作者還發(fā)現(xiàn)，SOX2在人類肺鱗癌和一小部分腺癌中有過度表達(dá)。

SOX2可促使呼吸道前體細(xì)胞向基底細(xì)胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞轉(zhuǎn)化。Sholl等［8］用免疫組化法檢測(cè)SOX2在肺腫瘤（包括34例腺癌、鱗癌、肺良性腫瘤、大細(xì)胞肺癌、小細(xì)胞肺癌）中的表達(dá)，并與傳統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，91%的鱗癌和21%的腺癌中有SOX2的高度彌漫性表達(dá)。94%的鱗癌和12%的腺癌中有SOX2和p63的共同表達(dá)，但彌漫性表達(dá)SOX2的腺癌者p63卻都是陰性的。在非小細(xì)胞肺癌中，SOX2＋／p63-與組織學(xué)上的高分化密切相關(guān)。23%的低分化和72%的高分化神經(jīng)內(nèi)分泌瘤中有SOX2的強(qiáng)表達(dá)。表明在大部分鱗癌中，SOX2的高表達(dá)與p63陽性有極高的一致性，且可以影響非小細(xì)胞肺癌和肺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤的分化。

基因復(fù)制是很多原癌基因活化的機(jī)制，3q26.3是肺鱗癌的基因復(fù)制位點(diǎn)，而SOX2正包含于此。SOX2在由正常支氣管上皮發(fā)展至不典型增生以致原位癌、浸潤性鱗癌的過程中均發(fā)揮著重要的作用。另外，20%的肺鱗癌細(xì)胞中有SOX2 DNA的擴(kuò)增現(xiàn)象，而肺腺癌中卻沒有一例。因此或許可以認(rèn)為，SOX2就是肺鱗癌的致癌基因，同時(shí)也是導(dǎo)致肺癌發(fā)生轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)基因。這也可為肺鱗癌和腺癌的鑒別提供新的診斷指標(biāo)。

1.4 SOX2與乳腺癌 健康成人的乳腺組織中檢測(cè)不到SOX2的表達(dá)，但在一部分乳腺癌患者的癌組織中可以檢測(cè)到。提示在乳腺組織中，SOX2的活化表達(dá)可作為其向惡性轉(zhuǎn)化的一個(gè)標(biāo)志。3q的復(fù)制增多在乳腺癌中很常見，且被認(rèn)為是淋巴結(jié)陰性乳腺癌患者預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，而SOX2正存在于此。Lengerke等［9］通過對(duì)95個(gè)絕經(jīng)后原發(fā)性乳腺癌患者的病理標(biāo)本的檢測(cè)，結(jié)果顯示：28%的浸潤性乳腺癌及44%的導(dǎo)管原位癌中有SOX2的表達(dá)。他們進(jìn)一步將SOX2的表達(dá)進(jìn)行量化分級(jí)，結(jié)果表明，在淋巴結(jié)陽性的標(biāo)本中，SOX2的表達(dá)量高于陰性者，SOX2的高表達(dá)與腫瘤的大小及淋巴結(jié)的陽性率呈正比。但在乳腺癌的不同亞型中，SOX2的表達(dá)量沒有明顯區(qū)別。由此推斷，SOX2的表達(dá)上調(diào)在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移中起促進(jìn)作用。

1.5 SOX2與黑色素瘤 健康人皮膚中的干細(xì)胞巢及其周圍很少有SOX2陽性的細(xì)胞，SOX2陽性的細(xì)胞局限在表皮基底層細(xì)胞和毛囊的凸出部分。但在黑色素瘤患者的皮膚細(xì)胞核中卻可以發(fā)現(xiàn)SOX2的普遍表達(dá)［10］，并且其表達(dá)量與腫瘤的體積成正比。體外實(shí)驗(yàn)中，通過基因敲除技術(shù)使SOX2失活并不能影響培養(yǎng)的黑色素瘤細(xì)胞的增殖，但在體內(nèi)，敲除SOX2基因的細(xì)胞系的平均腫瘤體積與對(duì)照組相比明顯減少。表明SOX2與黑色素細(xì)胞的形成和向腫瘤發(fā)展有一定的聯(lián)系。但其是否可促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞的增殖還有待于進(jìn)一步的驗(yàn)證。

1.6 SOX2與惡性膠質(zhì)瘤 惡性膠質(zhì)瘤是最具致命性的腦腫瘤。其腫瘤細(xì)胞表達(dá)多種正常神經(jīng)干細(xì)胞的典型基因，SOX2就是其中之一。SOX2在惡性膠質(zhì)瘤中過度表達(dá)而在正常的腦組織中幾乎不表達(dá)。Gangemi等［11］通過使SOX2基因沉默的方法證實(shí)，SOX2是獲得癌細(xì)胞性質(zhì)的神經(jīng)干細(xì)胞維持自我更新能力的關(guān)鍵，抑制SOX2表達(dá)可使免疫缺陷小鼠的惡性膠質(zhì)瘤腫瘤形成細(xì)胞停止增殖并失去致瘤性。Ikushima等［12］研究指出，抑制β－轉(zhuǎn)化生長因子的信號(hào)傳導(dǎo)通路可使成膠質(zhì)瘤細(xì)胞徹底喪失致瘤性，而導(dǎo)入SOX2可削弱這種效應(yīng)。因此，SOX2或其下游效應(yīng)因子將成為惡性膠質(zhì)瘤治療的理想新靶點(diǎn)。

1.7 SOX2與睪丸生殖細(xì)胞腫瘤 通常根據(jù)細(xì)胞形態(tài)將睪丸生殖細(xì)胞腫瘤分為精原細(xì)胞瘤和非精原細(xì)胞性生殖細(xì)胞腫瘤（包括胚胎癌、卵黃囊瘤、畸胎瘤、絨毛膜癌）。但不排除有的腫瘤單純從形態(tài)學(xué)上難以區(qū)分。因此需要有新的方法對(duì)其進(jìn)行鑒別，以利于判斷其生物學(xué)行為、選擇恰當(dāng)?shù)闹委煼桨浮⑴袛囝A(yù)后。現(xiàn)在普遍認(rèn)為，絕大部分非精原細(xì)胞瘤性睪丸生殖細(xì)胞腫瘤都源自精原細(xì)胞瘤，而所有的生殖細(xì)胞腫瘤來源于未分化管內(nèi)生殖細(xì)胞瘤（intra-tubular germ cell neoplasia，unclassified，IGCNU）。很有可能是精原細(xì)胞瘤／IGCNU經(jīng)過細(xì)胞核重編程變成了其更原始的表型－胚胎癌，而SOX2是這一過程中的重要因子［13］。已有研究表明，SOX2是區(qū)分精原細(xì)胞瘤和胚胎癌的良好指標(biāo)。Nonaka［14］通過檢測(cè)SOX2在睪丸生殖細(xì)胞腫瘤中的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，所有的精原細(xì)胞瘤、卵黃囊瘤、絨毛膜癌中均檢測(cè)不到SOX2的表達(dá)；而幾乎所有的胚胎癌細(xì)胞核中都有SOX2的廣泛表達(dá)；SOX2在畸胎瘤細(xì)胞核中有不同的表達(dá)形式。這可為不同種類的睪丸生殖細(xì)胞腫瘤之間的鑒別提供新的診斷方法。近來，Sonne等［15］首次證明SOX2mRNA在人睪丸生殖細(xì)胞腫瘤原位癌中的表達(dá)，并且認(rèn)為轉(zhuǎn)錄后的SUMO修飾很有可能是限制SOX2活化的機(jī)制。

SOX2除了與上述腫瘤的關(guān)系比較密切之外，最近也有很多研究關(guān)注其與尤文肉瘤、下咽癌、食管癌、胰腺癌、前列腺癌的關(guān)系。值得注意的是，不同實(shí)驗(yàn)者所得出的數(shù)據(jù)并不完全一致，這或許提示SOX2的表達(dá)分別在DNA、mRNA和蛋白水平進(jìn)行調(diào)控。深入評(píng)估SOX2在這3個(gè)水平的表達(dá)是必須的，也是很重要的。

2 展 望

iPS細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)有效地解決了免疫排斥和倫理道德的相關(guān)問題，為醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供了新思路、新視角。SOX2是iPS細(xì)胞生成必不可少的轉(zhuǎn)錄因子，但其致瘤性成為最近關(guān)注的熱點(diǎn)。盡管由于轉(zhuǎn)錄激活受到組織特異性轉(zhuǎn)錄因子的影響，使SOX2在不同器官系統(tǒng)中的功能有所差異，但與SOX2相關(guān)的腫瘤侵襲性在不同的腫瘤中卻是一個(gè)共有的主題。然而，雖然發(fā)現(xiàn)SOX2的表達(dá)變化與很多腫瘤有著密切的聯(lián)系，但對(duì)其發(fā)生機(jī)制確很少有確定的結(jié)果，這是未來研究的方向。

大約150年前，人們就曾提出過“腫瘤起源于一種極少量的具有干細(xì)胞樣特性的特殊細(xì)胞”的觀點(diǎn)；40多年前，也曾有“組織特異性干細(xì)胞是腫瘤的細(xì)胞來源”的假設(shè)。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了腫瘤干細(xì)胞理論的提出。腫瘤干細(xì)胞理論認(rèn)為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移以及對(duì)傳統(tǒng)化療方案不敏感、治療失敗等都與同其他干細(xì)胞一樣具有無限自我更新能力的低分化、多潛能的腫瘤干細(xì)胞有著密切的關(guān)系16。而SOX2作為維持干細(xì)胞特性必不可少的轉(zhuǎn)錄因子，與腫瘤干細(xì)胞之間存在必然的聯(lián)系。因此，研究新的針對(duì)不同組織中的特異性SOX2／腫瘤干細(xì)胞的靶向藥物，使其可準(zhǔn)確有效的清除目標(biāo)腫瘤干細(xì)胞而又不影響到正常干細(xì)胞的存在和生長，如靶向藥物使DNA甲基化和組蛋白修飾從而影響基因的表達(dá)［17－19］，破壞腫瘤干細(xì)胞的致癌性。這一設(shè)想已經(jīng)在做臨床前的甚至臨床試驗(yàn)。另外，用不同的方法誘導(dǎo)分化腫瘤干細(xì)胞，使其失去干細(xì)胞的特性，也是一種有潛力的治療策略。

由于許多癌癥患者的早期癥狀不明顯，往往到中晚期才得到確診，這樣就使患者錯(cuò)過了最佳治療時(shí)期，導(dǎo)致預(yù)后不良。識(shí)別腫瘤早期發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素將有助于尋找可以預(yù)測(cè)腫瘤發(fā)生的分子生物學(xué)標(biāo)志物，為新型分子靶向預(yù)防和治療策略提供依據(jù)。現(xiàn)在人們對(duì)腫瘤的研究越來越集中在其早期發(fā)生發(fā)展的機(jī)制上，隨著對(duì)SOX2等多種基因與不同腫瘤的關(guān)系研究的不斷深入，越來越多的研究成果將會(huì)為癌癥的早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。

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