NDRG2在結直腸癌基因治療中的研究進展

劉彩霞(綜述)，劉　博(審校)

(內蒙古醫科大學附屬醫院 a.腫瘤內科，b.普外科，呼和浩特 010059)

腫瘤醫學

NDRG2在結直腸癌基因治療中的研究進展

劉彩霞a(綜述)，劉博b※(審校)

(內蒙古醫科大學附屬醫院 a.腫瘤內科，b.普外科，呼和浩特 010059)

根據近幾年國外的統計結果顯示，結直腸癌的發病率呈現逐年遞增的趨勢，每年新增病例超過100萬例[1]，在男性和女性癌癥患者中，結直腸癌的發病率均排在第三位[2]。腫瘤細胞的生長與凋亡受癌基因與抑癌基因的調控，從而達到一個動態平衡。隨著分子生物學的突破性進展，結直腸癌的生物治療領域也發生著日新月異的變化，其中突顯的腫瘤基因治療發展極為迅速。1999年，我國學者在對正常腦組織和腦膠質瘤基因表達的差異性研究中，采用錨定引物從正常腦組織中克隆出一個新基因,該基因含有adenomatous polyposis coli(APC基因)樣結構域，這個新基因就是N-myc downstream regulated gene 2(NDRG2)[3]?，F就NDRG2在結直腸癌基因治療中的研究進展予以綜述。

1NDRG2與NDRG家族

NDRG基因家族是癌基因髓細胞增生原癌基因myelocytomatosis oncogene(Myc)的下游調控基因。這個基因家族有4個成員，分別是NDRG1、NDRG2、NDRG3及NDRG4，它們的氨基酸同源性高達57%～65%；通過對分子結構同源性的分析，可以確定NDRG1和NDRG3屬于同一個亞族，NDRG2與NDRG4屬于另一個亞族[4]。NDRG2定位于染色體的14q11.2，含有16個外顯子和15個內含子，其中2個亞型的編碼分別為371個氨基酸或357個氨基酸，其分子質量約為40 790[5]。因其與NDRG1基因具有較高的同源性，故命名為NDRG2。但NDRG2含有一個獨特的?；鞍捉Y構域，與NDRG1在人體組織細胞中的分布有著顯著的差異。NDRG2廣泛存在于人的大腦皮質、白質和神經核中，在唾液腺和骨骼肌中也呈高表達，但在具有分裂增殖能力的精原細胞和骨骼肌干細胞中表達很低，這種在不同分化成熟程度細胞中差異性表達的現象說明NDRG2參與細胞分化的調節[3]。另外，NDRG2在胸腺、骨髓、睪丸和外周血白細胞中幾乎檢測不到，這種表達模式提示NDRG2與細胞增殖呈負相關[6]。NDRG2與小鼠的細胞增殖也呈負相關，Hu等[6]通過研究NDRG2在小鼠不同時期的胚胎中和成年鼠不同組織中的表達，得出NDRG2廣泛存在于小鼠的心臟、腦、肺、腸、肝臟、腎臟和骨骼肌等器官中；且在器官的胚胎期呈低表達，而在成熟的器官中則呈高表達。研究表明，NDRG2與癌細胞增殖和分化密切相關,參與了腫瘤細胞的發生、發展和凋亡，基本上被定位于抑癌基因的候選基因[7]。另外，NDRG2與組織胚胎的發育和細胞的分化成熟密切相關，與神經系統的發育及其疾病的發生相關，參與了醛固酮對腎遠曲小管和集合管的水鈉代謝調節作用以及多種應激反應[8]。

2NDRG2與結直腸癌的相關性研究

2.1NDRG2與結直腸癌細胞增殖和分化的相關性NDRG2是一種調控癌細胞增殖與分化的基因，在多種腫瘤細胞中呈低表達，而在正常組織中則高表達。在結直腸癌的研究中，與正常的結直腸組織相比，NDRG2在結直腸癌中呈顯著低表達，且與腫瘤的分化程度呈正相關[9]。研究已經證實，被轉染NDRG2基因的膠質瘤細胞的分裂增殖能力明顯下降[10]。NDRG2過表達能夠在體外和體內抑制結直腸癌細胞的增殖，其作用機制是通過轉化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)/Smad通路上調p21和p15等細胞周期相關基因，誘導細胞G1期阻滯或細胞凋亡[11]。在用丁酸鈉誘導結直腸癌細胞分化的研究中發現，隨著細胞被誘導分化時間的延長，NDRG2信使RNA和蛋白水平明顯升高，提示NDRG2的表達水平與結直腸癌細胞的分化呈正相關[12]。還有研究通過透射電鏡觀察NDRG2轉染結直腸癌細胞前后對癌細胞形態的影響，結果發現，沒有被NDRG2轉染的癌細胞連接松散、有間隙，細胞排列沒有極性，而被轉染后的癌細胞之間存在著緊密連接，利用丁酸鈉誘導分化2 d后，這種變化更加明顯；透射電鏡證實NDRG2過表達能夠促進結直腸癌細胞的分化[13]。有研究通過對大樣本結直腸癌病例分析發現，NDRG2在分化高的腫瘤組織中表達顯著高于分化低的腫瘤組織，且癌組織中的表達顯著低于癌旁組織及正常組織[9]；而Myc的表達正好相反，結直腸癌細胞系經丁酸鈉誘導分化后NDRG2的表達隨著分化進程升高，而Myc表達則降低[12]。以上研究表明，NDRG2是參與結直腸癌細胞增殖和分化的重要啟動因子，其表達受Myc的調控。

2.2NDRG2與結直腸癌淋巴轉移和TNM分期的相關性惡性腫瘤細胞轉移能力的高低與癌癥患者的預后是直接相關的，癌細胞的轉移是一個很復雜的過程，整個過程受許多調控因子的調控。在轉移過程中有兩個極為重要的環節，一個是癌細胞對基膜的黏附，另一個是癌細胞的蛋白酶對細胞外基質的分解。黏附分子CD24和CD44的表達與癌細胞的侵襲性密切相關[14]。在關于癌細胞侵襲性、黏附分子和NDRG2相關性的研究中發現，當NDRG2低表達時，CD24和CD44表達水平增高，癌細胞的侵襲性也明顯增強，反之則下降[15-16]。亦有研究證明，上調NDRG2可抑制CD24的生物作用，從而發揮抑癌作用，在27%的早期大腸癌組織中檢測到NDRG2超甲基化，在晚期大腸癌超甲基化更為顯著，而正常結腸組織卻未見甲基化，認為NDRG2啟動子甲基化與腫瘤發生、進展關系密切[17]?；|金屬蛋白酶可分解組織細胞外的基質蛋白，對癌細胞轉移到淋巴管和血管起著至關重要的作用。有關研究發現，上調NDRG2表達后，癌組織中的基質金屬蛋白酶水平明顯下降，癌細胞的侵襲性下降，反之則升高[18]。馬勇政等[19]的研究顯示，NDRG2可通過調控肝細胞生長因子/肝細胞生長因子受體信號通路，發揮細胞增殖抑制的功能。以上結果提示，NDRG2在結直腸癌細胞的轉移過程中同樣也起著重要的調節作用。NDRG2和TNM分期的相關性研究結果顯示，Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期的病例中，NDRG2表達量均與患者的預后呈正相關，NDRG2低表達組的結直腸癌病例術后生存時間更短、分期更晚[20]。諸多的研究結果均提示，NDRG2的表達水平可作為結直腸癌病例預后的獨立因素，當然這還需要大樣本、前瞻性的臨床研究來驗證。

2.3NDRG2與結直腸癌基因靶向治療的相關性目前研究認為，結腸上皮細胞遺傳學的改變是導致結直腸癌易患性的主要原因(TGF-β和p53基因突變等)。基因突變是人類腫瘤細胞中最多見的遺傳學改變。在結腸組織中，基因突變可導致許多抑癌基因的表達降低，甚至不表達，從而誘導結直腸癌的發生、發展[21]。APC基因編碼了常染色體遺傳性疾病家族性息肉病的腫瘤抑制因子，該基因種系的突變直接導致了家族性多發性腺癌的發生,APC的突變在散發結直腸癌患者中也十分常見，被認為是結直腸癌發生的關鍵因素[22]。含APC結構域的NDRG2在結直腸癌的發生、發展中起著至關重要的作用。在體內NDRG2、TGF-β、核因子特異性蛋白1(specific protein-1，Sp1)、p21、p15、c-Myc、轉錄因子Miz-1即Myc結合的鋅指蛋白和Smad復合體形成了一個復雜的基因轉錄調控體系，共同參與對結直腸癌的發生、發展的調控。TGF-β/Smad通路的激活可上調NDRG2的表達；轉錄因子Sp1與NDRG2啟動子相結合可促進TGF-β/Samd通路對NDRG2的正向調控；TGF-β對c-Myc的抑制效應激活了Miz-1 的轉錄活性，增加NDRG2 的表達水平；c-Myc可通過對NDRG2 啟動子的甲基化來發揮對NDRG2的抑制調節；c-Myc的高表達對NDRG2阻滯癌細胞有絲分裂的功能具有抑制作用[23]。在進展期結直腸癌細胞中，TGF-β/Samd通路的突變失活以及TGF-β所誘導的癌基因信號通路的激活，誘導上皮細胞向間質細胞的轉變,從而促進腫瘤的侵襲和轉移。上皮-間質細胞轉化對進展期結直腸癌是一個重要的促進因素，在結直腸癌內可誘導癌細胞的轉移、抵抗化療藥物以及維持腫瘤干細胞的表型等[24-25]。目前盡管參與結直腸癌演變的大量遺傳學分子框架已經基本明了，在臨床上也出現了一些針對結直腸癌的分子靶向治療，但療效卻不盡如人意。因此，尋找新的研究策略和基因靶點是目前腫瘤基因治療研究領域亟待解決的問題。

3小結

有資料表明，國內結直腸癌患者的術后5年生存率約為50%，美國結直腸癌患者的5年生存率約為64．1%[26]。TNM Ⅱ期結直腸癌病例術后復發率約為20%，術后是否化療存在很大的爭議[27]。盡管個體化和多學科聯合治療模式已被醫學界廣泛接受和認可，但手術、術后輔助放化療仍為結直腸癌的主要治療手段[28]。在傳統治療手段發展潛力空間有限的前提下，NDRG2有望在基因治療領域實現這一歷史性突破，為結直腸癌的發病機制的研究、臨床診治及預后判斷提供新的思路。

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摘要：抑癌基因NDRG2是多種腫瘤組織與正常組織間的差異表達基因，參與調節腫瘤細胞的增殖與分化,在腫瘤的發生、發展和轉歸中起重要的調節作用。在結直腸癌組織中，NDRG2表達量明顯低于正常組織,且NDRG2低表達病例分期更晚、預后更差。目前盡管參與結直腸癌演變的大量遺傳學分子框架已經基本明了，但NDRG2的生物學功能尚未完全闡明,其在結直腸癌基因治療領域的價值還需探索。

關鍵詞：結直腸癌；NDRG2；基因治療

Research Progress of NDRG2 in Gene Therapy for Colorectal CancerLIUCai-xiaa，LIUBob.(a.DepartmentofOncology,b.DepartmentofGeneralSurgery,InnerMongoliaMedicalUniversityAffiliatedHospital，Hohhot010059，China)

Abstract：The tumor suppressor gene N-myc down-stream regulated gene 2 (NDRG2) is a kind of differential expression gene involved in tumor tissue and normal tissue,which is related to cell proliferation and differentiation,participates in the occurrence,development and prognosis of tumor.The expression of NDRG2 in colorectal cancer is significantly lower than that in normal tissue.The lower the expression of NDRG2,the later the staging and the poorer prognosis.At present,although the framework of molecular genetics involved in colorectal cancer development has been basically clear,the biological function of NDRG2 is still not entirely elucidated, and its value in colorectal cancer gene therapy needs further exploration.

Key words：Colorectal cancer； N-myc down-stream regulated gene 2； Gene Therapy

收稿日期：2014-12-16修回日期：2015-04-07編輯：鄭雪

基金項目：內蒙古自然科學基金(2013MS1189)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.013

中圖分類號：R730.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)15-2723-03