早期快速反應基因5在宮頸癌放療輻射敏感性中的研究進展

劉洋　吳玉梅

[摘要] 低輻射敏感性是造成宮頸癌復發率高的重要原因之一。如何提高放療敏感性進而增強放療效果，一直以來困擾著臨床醫師。近年來，隨著醫學分子生物學技術水平的不斷進步，現已發現有關腫瘤細胞增殖、調控以及凋亡的多條分子通路，為探究宮頸癌輻射敏感性機制提供了良好的平臺。早期快速反應基因5（IER5）作為腫瘤相關因子的一員，已有研究證實，其在多種腫瘤細胞中發揮著抑制細胞增殖、促進凋亡以及增強腫瘤細胞輻射敏感性的作用。因此，IER5基因有可能成為宮頸癌放射治療的新靶點，具有潛在的臨床使用價值，值得深入研究。

[關鍵詞] 早期快速反應基因5；宮頸癌；放射治療；輻射敏感性

[中圖分類號] R737.33 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）09（c）-0035-04

[Abstract] Low radiation insensitivity is one of the high recurrence factors in cervical cancer radiotherapy. How to enhance radiation sensitivity and then improve the efficacy of radiotherapy has long remained an important obstacle in clinic. In recent years， the constant evolution of molecular biology technology has led to more discoveries about the pathways of cancer cell proliferation， regulation and apoptosis from gene level， which provide a good platform for exploring radiation sensitivity mechanism of cervical cancer. Existing studies have confirmed， immediate-early response gene 5 （IER5）， as a member of tumor correlation family， can suppress proliferation， accelerate the apoptosis as well as increase the radiation sensitivity in a wide variety of tumor cells. Therefore， the potential clinical use value of cervical cancer radiotherapy-IER5-may become a new target for cervical cancer radiotherapy， which is worthy of in-depth study.

[Key words] Immediate-early response gene 5； Cervical cancer； Radiotherapy； Radiation sensitivity

最新統計數據表明，宮頸癌在全球非發達地區因癌癥導致死亡的病因中位居第二，僅次于乳腺癌，嚴重威脅著女性的生命健康[1]。據估計，全世界每年新確診的宮頸癌病例可達500 000例，而據世界衛生組織統計，其中約有75 000例來自中國。在一項有關中國宮頸癌全國性大樣本分析中顯示，對于晚期宮頸癌患者而言，放療仍舊是首選的治療方案[2]。近年來，已有研究發現某些基因及其表達產物可影響腫瘤細胞輻射敏感性，其中包括細胞周期調控基因[3-4]、細胞凋亡基因[5-6]和DNA損傷修復基因[7]。早期快速反應基因5（immediate-early response gene 5，IER5）作為輻射效應相關基因，參與細胞周期和細胞凋亡的調節，有可能成為增強腫瘤細胞輻射敏感性、提高放療效果、降低復發率的另一重要基因靶點，因而值得進一步關注與研究。現就IER5基因在宮頸癌放療輻射敏感性中的研究現狀綜述如下：

1 早期快速反應基因5

IER5是慢動力早期反應基因家族成員之一，1999年最早由Williams等[8]發現并命名，其在眾多動物中均有該基因的表達，人的IER5基因位于1號染色體1q25.3處，全長2369 bp，編號NM_016545，編碼308個氨基酸，其蛋白質為核內蛋白。

1.1 IER5基因與細胞周期的關系

國內外多個研究組，通過外部刺激或施加化學物質后檢測IER5基因表達水平的變化后發現，細胞中IER5基因表達均有增高，提示IER5基因參與了細胞周期的調節，影響細胞分裂與凋亡。Wu等[9]研究發現切除大鼠卵巢后，其子宮中的IER5基因表達降低，但對去勢后大鼠注射雌二醇后，其子宮內的IER5基因表達水平出現再次升高。Okada等[10]在丙戊酸誘導神經管畸形的小鼠胚胎中，發現IER5基因表達升高。Ahn等[11]利用cDNA芯片技術對采集到的11例宮頸癌患者的腫瘤組織標本進行檢測，發現有33個基因發生了2倍以上的上調，其中IER5基因上調倍數最高。Savitz等[12]在研究抑郁伴情緒障礙患者炎癥和神經系統疾病相關基因差異表達中發現，其患者的血液中IER5基因表達水平上調。

基于以上結論，研究者們進一步圍繞IER5基因在細胞增殖與凋亡的調控機制中所發揮的作用進行了假設與探究。Zeng等[13]在研究PSP誘導HL-60細胞的凋亡機制中發現，其凋亡過程可能是由上調IER5等早期轉錄因子介導的。Nakamura等[14]在研究IER5對抑制急性髓系白血病細胞增殖機制時發現，IER5過表達可使CDC25B表達減少，致使白血病祖細胞停滯于G2/M期。與此同時，該實驗還發現，IER5降低CDC25B表達是通過其與CDC25B啟動子結合后抑制轉錄因子NF-YB、p300來實現的。Ishikawa等[15]利用HeLa細胞系研究HSF1轉錄過程的影響因子時，其結果顯示HSF1的轉錄激活需要IER5、PP2A/B的參與，且其過程為正反饋。該實驗還提出，生長因子、熱休克因子、電離輻射、化療、細胞毒性和DNA損傷刺激誘導IER5的表達，是通過該基因對HSF1進行調控來實現的。但由于各研究實驗間所研究對象和實驗方法的不統一，IER5在不同類型細胞凋亡中的作用機制也不盡相同。對于IER5基因在宮頸癌細胞凋亡中的作用機制仍有待于進一步的探究。

1.2 IER5基因與輻射效應的關系

近年來，國內外研究者們已證實，IER5基因在多種惡性腫瘤細胞中與輻射效應關系密切。國內的Ding等[16-17]以及國外的Kis等[18]利用基因芯片篩選輻射敏感基因，雙方均獨立篩選到了同一個輻射誘導表達上調基因：IER5。其中Kis等[18]利用基因芯片篩查技術對人纖維原細胞進行了IER5基因輻射效應關系的研究。他們發現當給予人纖維原細胞γ射線照射時，IER5基因表達出現上調，并且其表達與輻射劑量和時間之間具有時效和量效關系。由于IER5基因可能通過磷酸化和/或降解來發揮快速調節作用，所以把它歸為DNA損傷反應組，表明其在細胞對有絲分裂信號和輻射做出反應的機制中發揮了至關重要的作用。

2 IER5基因與宮頸癌輻射敏感性的關系

雖然宮頸癌被認為是輻射敏感腫瘤，但是不同個體間的輻射敏感性卻仍舊存在很大差異。因此，尋求影響宮頸癌輻射敏感性的作用機制成為了研究熱點[19]。經過國內外學者的共同努力，對于輻射誘導IER5的轉錄調控機制已初步明朗。國內對于IER5基因增強輻射敏感性的研究主要集中于宮頸癌與肝癌，但其實驗結果的準確性與可靠性仍有待于更多中心提供的RCT實驗做進一步的驗證。現主要圍繞IER5基因對宮頸癌輻射敏感性的影響介紹如下：

丁庫克等[20]用Real-time PCR技術分析60Co γ射線照射正常人淋巴母細胞（AHH1）、宮頸癌細胞（HeLa）后IER5基因表達的影響。該實驗分別從量效和時效的角度進行研究，從量效的角度看，兩種細胞中IER5基因的相對表達量都隨著劑量的增大表現出先增加后下降再上升的變化；從時效的角度看，AHH1細胞，對2 Gy的照射反應比10 Gy要快，而HeLa細胞，在兩種照射劑量下的反應沒有太大差異，且兩種細胞都在接受照射2 h后出現基因表達的上升。該結果與之前Kis等[18]所得出的結果一致（即人纖維原細胞在經2 Gy輻射照射2 h后出現IER5基因表達的上升）。因此，筆者預測IER5基因有可能成為宮頸癌輻射損傷另一重要的分子生物學標志物，其對宮頸癌放療的潛在應用價值不容忽視。

基于以上研究成果，有學者進一步利用小干擾RNA（siRNA）轉染HeLa細胞和Real-time PCR測定IER5基因的抑制效果的方法，成功構建了特異性抑制IER5基因的IER5-siRNA-HeLa細胞系[21]。此后，Ding等[17]借助于IER5-siRNA-HeLa細胞系，進一步對IER5基因受輻射后影響細胞周期的機制進行了研究。對IER5敲低的IER5-siRNA-HeLa細胞系進行輻射結束后4 h，發現細胞開始于G2/M期發生阻滯，致使停留在S期的細胞比例增高。而S期細胞的輻射敏感性最低，因此，這一細胞周期的再分布使HeLa細胞對輻射的敏感性降低。反之，筆者推測提高IER5基因可增加宮頸癌細胞的輻射敏感性。

這項鼓舞人心的結果使得將IER5基因應用于增強宮頸癌放療輻射敏感性成為可能，促使研究者們對宮頸癌細胞中輻射誘導IER5的轉錄調控機制做出進一步的探究，尋找轉錄調控機制的基因啟動位點及作用通路。崔巍等[22]運用缺失體構建、定點突變、電泳遷移率實驗（EMSA）及染色質免疫共沉淀（CHIP）等技術，以宮頸癌HeLa細胞為載體，對輻射誘導IER5的轉錄調控機制進行了研究，確定了IER5基因啟動子區域、轉錄因子和結合位點，發現IER5基因啟動子最可能的范圍為-408～-238 bp，其具有GCF和NFI兩個轉錄因子。其中GCF的2個結合位點分別位于IER5基因啟動子的-388～-382 bp和-274～-270 bp處；NFI的結合位點位于IER5基因啟動子的-362～-357 bp。GCF對順式作用元件起負性調節作用，NFI對順式作用元件起正性調節作用。

輻射誘導IER5的轉錄調控機制已經初步得到證實，接下來，筆者將進一步研究如何通過給予宮頸癌放療患者外源性特異性結合物，激活IER5基因轉錄通路，從而使癌細胞盡可能多地阻滯于輻射敏感期，即G2/M期，增強輻射敏感性，真正實現從實驗室到臨床應用的飛躍。

3 IER5聯合宮頸癌放療的研究前景與展望

近年來，隨著醫學分子生物學領域趨于成熟，放射生物學現已從細胞水平進入到大分子水平，從純實驗室過渡到臨床初步應用階段。對于治療惡性腫瘤的研究也逐漸開始轉向基因水平。基因治療（包括修復替代體內細胞基因缺陷或通過導入某種基因使其過量表達而實現治療疾病的目的）應運而生，并將可能成為繼外科手術、放療、化療之后另一治療惡性腫瘤新武器。目前，基因放療（genetic radiotherapy）[23]的治療模式（即先以基因治療的方法靶向處理腫瘤細胞，增強其輻射敏感性后再聯合放療）已經成為了研究熱點，并且越來越多的基因增敏劑逐漸進入了臨床試驗階段[24]。

很多學者在不斷地探索，應用分子生物學技術，試圖找到提高宮頸癌放療敏感性、特異性的基因。特異性的基因標志對于宮頸癌放療的作用機制、早期診斷放療敏感性、決定放療及綜合治療方案、監測復發情況和預測放療預后、為靶向治療提供新的靶點以及基因放療都有重要的意義。然而，放療對宮頸癌的作用涉及大量的相關基因結構和表達調控的改變，任何單一基因和腫瘤標志的檢測都有其局限性[25-26]。對于IER5基因在增強宮頸癌放療敏感性中的研究仍需逐步完善與深入。目前，研究者們已經明確證實了輻射誘導IER5基因在宮頸癌細胞凋亡中的作用，在體外成功構建了IER5沉默的HeLa細胞系，并初步證實了輻射誘導IER5的轉錄調控機制。接下來，IER5基因在增強宮頸癌放療敏感性中的應用需要進一步進行臨床試驗來驗證。

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（收稿日期：2015-06-02 本文編輯：張瑜杰）