干細胞轉錄因子Sox2在肺癌中的表達和意義

許偉 位云艷 譚瑤曦 徐瑋 程雁 吳劍卿

腫瘤干細胞（cancer stem cells, CSCs）在腫瘤的發生發展、侵襲衍進、術后復發、治療療效和腫瘤耐藥等方面發揮著重要作用。干細胞核心轉錄因子Sox2屬于SOX（SRY-like HMG box）基因家族成員，包含DNA結合區HMG，在維持干細胞的自我更新、多向分化及重編程等方面發揮重要作用[1-3]。流行病學研究[4-7]提示，Sox2基因突變、甲基化或表達異常與多種癌前病變及腫瘤的惡性生物學行為有關。同時，研究者在腦膜瘤、骨髓瘤、乳腺癌和小細胞肺癌患者的血清中檢測出Sox2自身抗體（Sox2-Ab）水平增高[8,9]。本研究采用實時熒光定量PCR、免疫組化及ELISA法檢測非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）患者腫瘤組織Sox2表達和血清Sox2-Ab水平，旨在分析Sox2和Sox2-Ab在NSCLC的表達和意義，評價Sox2作為肺癌新的標志物及治療靶點的價值。

1 材料與方法

1.1 標本來源與處理 收集2010年1月-2013年3月江蘇省腫瘤醫院和南京醫科大學第一附屬醫院組織及血清標本，包括58例NSCLC（基于2009年國際抗癌聯盟UICC肺癌TNM分期，腺癌30例和鱗癌28例，表1）、16例其他類型腫瘤（乳腺癌4例、食管鱗癌2例、胃腺癌4例、腸腺癌3例和肝癌3例）以及20例正常肺臟的手術組織標本，術前均未經放化療。病理（痰、胸水、肺活檢及肺泡灌洗液等）確診的肺癌患者治療前血樣30例（腺癌15例和鱗癌15例）及健康體檢者血清30例。該研究得到南京醫科大學第一附屬醫院倫理委員會同意。

1.2 方法

1.2.1 實時熒光定量PCR 按照EZNA FREE石蠟組織樣本RNA提取試劑盒提取總RNA。利用逆轉錄試劑盒RevertAid First Strand cDNA synthesis Kit合成cDNA。基因庫檢索獲得Sox2基因全長序列，利用軟件Primer primier 5.0，設計上游引物：5-tggacagttacgcgcacat-3，下游引物：5-cgagtaggacatgctgtaggt-3，擴增片段長度為205 bp，引物由上海英俊公司合成。實時熒光定量PCR采用熒光染料IQ SYBR Green Supermix摻入法。

1.2.2 免疫組織化學 采用SP法進行Sox2免疫組化染色。兔抗人Sox2單克隆抗體為美國CST公司產品，SP試劑盒和DAB顯色劑為美國Zymed公司產品，均購自巴傲得生物技術有限公司。免疫組化染色按試劑盒操作說明進行，以微波加熱法行抗原修復，用PBS代替一抗做陰性對照。光學顯微鏡下高倍鏡觀察Sox蛋白陽性部位位于肺癌細胞核，以細胞核出現廣泛棕黃色和棕褐色顆粒為陽性，以未染色或淡黃色為陰性，并與熒光半定量PCR結果聯合分析，400倍光鏡下隨機選擇10個視野，以平均每個視野超過5%陽性染色細胞為陽性。

1.2.3 ELISA 采早晨空腹靜脈血3 mL，分離血清，置于-20oC冰箱待測。血清Sox2-Ab水平應用酶標儀（Bio-Rad Model680），按照ELISA檢測試劑盒（上海瑤韻生物科技有限公司）說明書進行檢測。

1.3 統計及分析 應用SPSS 17.0軟件作統計學處理。陽性率的比較采用χ2檢驗或fisher確切概率法，均數的比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 Sox2 mRNA在不同組織中的表達 實時熒光定量PCR統計結果表明肺癌組織中Sox2 mRNA表達明顯高于正常肺組織，前者均值是后者均值的3.93倍，二者相比差異有統計學意義（t=4.41, P＜0.001），肺癌組織最高者表達量是正常肺組織均值的24.04倍。同時，Sox2 mRNA表達高于其他腫瘤組織，其均值是后者的2.11倍，差異有統計學意義（t=4.38, P＜0.001）（圖1）。而Sox2 mRNA在其他腫瘤組織和正常肺組織中的表達水平無統計學差異（t=0.86, P=0.403）。

2.2 肺癌組織中Sox2 mRNA表達與臨床病理特征之間的關系 Sox2 mRNA表達與NSCLC患者的年齡、性別、腫瘤分化程度和淋巴結轉移情況無關，但與腫瘤的體積和組織學類型相關，即Sox2 mRNA在鱗癌的表達高于腺癌；Sox2 mRNA表達隨腫瘤體積增高（表1）。

2.3 Sox2蛋白在肺癌組織中的表達 58例患者肺癌細胞中，Sox2蛋白陽性表達39例，陰性表達19例，20例正常肺組織中Sox2蛋白均為陰性，與肺癌組織比較差異具有統計學意義（χ2=13.6, P＜0.01）（圖2）。

2.4 Sox2-Ab表達水平 血清Sox2-Ab水平肺癌組（9.32±1.23）ng/mL，對照組（8.29±0.71）ng/mL，肺癌組血清Sox2-Ab均值水平高于對照組，但差異無統計學差異（P=0.09）。Sox2-Ab表達水平在不同年齡、性別、病理類型、分化程度和淋巴結轉移的NSCLC患者間差異無統計學意義。

3 討論

肺癌的發病率居高不下，死亡率居惡性腫瘤首位。其中，NSCLC約占肺癌的80%，發現時多是晚期，5年生存率不足15%[10]。因此，探索肺癌的病因和發病機制，尋找新的治療靶點及標志物具有重要意義。

表 1 肺癌組織中Sox2 mRNA表達與臨床病理因素的關系Tab 1 The relation between expression of Sox2 mRNA in NSCLC

圖 1 實時熒光定量PCR檢測各種組織中Sox2 mRNA的表達Fig 1 Expression of Sox2 mRNA in tissues by qRT-PCR

圖 2 免疫組化染色檢測肺腺癌、肺鱗癌和正常肺組織中Sox2蛋白表達（×400）Fig 2 Expression of Sox2 protein in lung adenocarcinoma, squamous carcinoma and normal lung tissue by IHC (×400)

腫瘤干細胞系是具有干細胞性質的癌細胞，是腫瘤生長的驅動力。干細胞轉錄因子Sox基因所編碼的蛋白參與了早期胚胎形成、神經發育、性別決定、細胞命運決定乃至腫瘤發生等重要的生物學過程。研究[1]證實，Sox基因家族成員之一的Sox2基因對維持胚胎干細胞的全能性發揮了關鍵作用；Sox2協同Nanog、Oct3/4基因維持胚胎干細胞自我更新[2]；同時聯合klf4、c-Myc等基因能誘導成纖維細胞向多能干細胞轉化[3]。

針對肺癌的研究提示，Sox2系多效性的原癌基因。Sox2誘導鱗癌標記腫瘤相關因子p63和角蛋白6表達，影響鱗癌的分化、遷移和侵襲[4]，肝細胞生長因子受體和Sox2擴增多見于吸煙的肺鱗癌患者[6]；Sox2調節A549肺腺癌側群細胞包括c-MYC、WNT1、WNT2和NOTCH1等的246個靶癌基因的表達，維持A549等肺癌側群細胞的腫瘤“干性”[7,11]；全基因組分析研究發現，Sox2、FGFR1或MYC家族基因擴增驅動小細胞肺癌（small cell lung cancer,SCLC）的發生發展[12,13]；Sox2誘導腫瘤癌信號EGFR及BCL2L1，促進肺癌細胞的增殖、存活[14]；Sox2還是I期肺腺癌預后不佳的獨立預測因子，且同復發風險相關[5]。

本研究結果顯示，Sox2在NSCLC組織中有較高表達，且鱗癌高于腺癌，而在其他非肺部腫瘤及正常肺組織中表達較低，提示Sox2在NSCLC中的表達具有較高的特異性和敏感性，Sox2可作為NSCLC新的標志物。進一步分析發現，Sox2在NSCLC中的表達與腫瘤體積正相關，這可能同Sox2誘導下游EGFR、IGF-1信號，促進細胞增殖和存活有關[14,15]。而Ruan等[16]研究也發現Sox2表達相關于T1膀胱癌腫瘤大小、腫瘤數量和級別。

鑒于Sox2的免疫源性，研究者在SCLC患者的血清中檢測出Sox2-Ab，其診斷SCLC的敏感性為33%（95%CI:27%-40%），特異性為97%（95%CI: 94%-99%），有望成為SCLC診斷的特異性生物學標志，但進一步研究提示Sox2-Ab水平對SCLC的預后無明顯影響[8]。乳腺癌研究中，乳腺癌患者血清Sox2-Ab水平明顯高于乳腺良性疾病患者和健康對照者，且Sox2-Ab水平同乳腺癌患者腫瘤分期及淋巴結轉移相關，血清Sox2-Ab檢測在區分良惡性乳腺腫瘤中較組織多肽抗原、癌胚抗原、糖類抗原125及糖類抗原153等腫瘤標志物更有價值[9]。

本研究采用常規的ELISA方法檢測NSCLC患者及健康體檢者血清中Sox2-Ab表達水平，并沒有陽性發現，可能同樣本量較小，檢測方法不靈敏，以及肺腺癌患者血清樣本相對較多等因素有關。另外，本研究中，其他腫瘤組織樣本也以腺癌居多，如乳腺癌、胃腺癌等，可能影響了其他腫瘤的代表性，今后需擴大研究樣本，進一步證實該結果。

綜上，Sox2在NSCLC組織中有較高的表達，肺鱗癌高于肺腺癌，且該表達同腫瘤體積正相關。Sox2可能是參與肺癌的發生發展重要因素，有望成為肺癌新的標志物及治療靶點。