TBX3基因在腫瘤中的研究進展

黃　燕(綜述)，丁　罡，吳克瑾(審校)

(1．上海交通大學醫學院附屬新華醫院崇明分院腫瘤科,上海 202150; 2．上海交通大學醫學院附屬新華醫院普外科,上海 200092)

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TBX3基因在腫瘤中的研究進展

黃燕1△(綜述)，丁罡1，吳克瑾2※(審校)

(1．上海交通大學醫學院附屬新華醫院崇明分院腫瘤科,上海 202150; 2．上海交通大學醫學院附屬新華醫院普外科,上海 200092)

摘要：TBX3基因是調控生長發育相關的關鍵基因之一，它廣泛地存在胚胎組織中， 在胚胎干細胞、心臟傳導系統的發育中起重要作用，它的缺失或突變會引起尺骨-乳腺綜合征。TBX3與腫瘤的發生、發展關系密切，它在腫瘤形成的信號網絡系統中起重要的作用，在乳腺癌、肝癌、肺癌、惡性黑色素瘤等多種腫瘤中高表達。

關鍵詞：腫瘤;TBX3；基因

TBX基因家族也稱T-box，是調控發育相關轉錄因子基因家族，第一次在鼠短尾變體表型的小鼠中發現[1]。TBX3(T-box3)基因是TBX基因家族成員之一，它廣泛地存在于胚胎組織中，其表達產物在胚胎發育與疾病中起重要作用。TBX3突變或缺失將導致心臟及其傳導系統、乳腺及四肢等發育障礙，典型的疾病，如尺骨-乳腺綜合征(ulnar-mammary syndrome，UMS)是由于TBX3突變或缺失引起的一種嚴重的家族性顯性遺傳病，主要表現為乳腺、四肢發育障礙伴心臟畸形等先天性缺陷[2-4]。TBX3基因在細胞惡變及腫瘤的形成過程中發揮重要的作用[5]。現就TBX3基因在腫瘤方面的研究進展進行綜述。

1TBX3基因的結構及表達蛋白

TBX基因家族具有高度保守的DNA結合區——T區，T區具有回文結構的雙鏈DNA的兩個位點，其中一個位點與靶基因的啟動子特點序列相結合形成半位結合體，這個半位結合體通過與不同的轉錄因子結合發揮不同的作用[6]。小鼠的TBX基因家族有17個成員，根據結構的相似性分為5個亞類，TBX2亞類包括TBX2、TBX3、TBX4和TBX5，其中TBX2與TBX3的結構相似度高達90%[7]。人TBX3基因位于染色體12q24.1，長12 895個堿基，目前已知TBX3基因有兩個亞型：TBX3 和TBX3+2a，后者在蛋白質的DNA結合域上有20個額外的氨基酸[8]。TBX3基因編碼的肽鏈由743個氨基酸殘基組成，該基因的表達具有時間特異性及空間特異性[9]，在小鼠生長發育的過程中，TBX3表達開始于胚囊的內細胞團，在原腸胚形成過程出現在中胚層，在器官形成過程中,TBX3于神經系統、骨骼、眼、心、腎、肺、胰腺、乳腺表達[10]。

2TBX3基因的功能

2.1UMSTBX3基因在器官生長發育中起的作用是在對UMS的研究中被發現的。UMS是一種常染色體顯性遺傳病，它的病因是TBX3基因的突變，導致乳腺、肢體、毛發、牙齒、生殖器等發育缺陷，臨床表現為乳腺不發育或發育不良、乳頭缺如或數目及位置異常、四肢發育異常、指(趾)骨變形及數目異常、腕骨融合等[3]。UMS的病因是由于TBX3基因發生點突變，引起所表達的TBX3蛋白碳端的抑制區缺失，導致TBX3功能障礙，TBX3基因在乳腺、肢體、毛發、牙齒、生殖器等器官的發育和成熟過程中發揮重要作用[11-12]。

2.2胚胎干細胞TBX3基因在建立及維持胚胎干細胞細胞的多分化潛能上扮演重要角色。胚胎干細胞首先起源于胚囊的內細胞團并依靠白血病抑制因子(leukemia inhibitor factor,LIF)、信號轉導及轉錄激活因子3 (signal transducer and activator of the transcription 3,STAT3)組成的LIF/STAT3信號通路維持其自我更新和分化的能力，而TBX3基因首先在胚囊的內細胞團中表達，并隨后在胚胎干細胞中表達，它在胚胎干細胞未分化時表達最高，并隨著胚胎干細胞的分化，其表達水平下降[13]。另外，TBX3基因具有與胚胎干細胞的標志物Oct-4和Nanog相似的功能，它們能抑制胚胎干細胞分化成外胚層和內胚層[14]。對胚胎干細胞進行抗TBX3 shRNA處理，可引起Oct-4、Nanog的表達水平下調，并使細胞出現已分化的形態及降低堿性磷酸酶活性[15]。最近研究發現，TBX3過量表達可提高胚胎干細胞的增殖，其機制可能是通過抑制細胞周期的調節器核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)、p14ARF實現[16]。

2.3心臟及其傳導系統TBX3在心臟及其傳導系統的發育成熟及功能穩定方面發揮重要的作用，TBX3突變的胚胎在妊娠中期往往出現心臟形態明顯異常，包括右心室雙流出道、室間隔缺陷和主動脈弓發育延遲等[17]。Frank等[18]研究發現,TBX3在心臟發育中的表達與心臟傳導系統：竇房結、房室結以及在房室通道和流出道的心內膜墊的位置和輪廓是一致的，進一步的動物研究發現，改變心臟傳導系統不同部位TBX3的表達，將產生不同類型的心律失常，而且這種心律失常通常是致死性的，這說明TBX3是心臟傳導系統發育成熟及功能穩定所必需的。此外，有研究發現，TBX3可重新編碼成熟的心肌細胞發展為心臟起搏樣細胞，從而保持心臟傳導系統的穩定[19]。

3TBX3基因與腫瘤相關的作用機制

TBX3基因的異常表達在細胞分化、增殖以及腫瘤形成、進展、轉移等過程中發揮重要的作用，其信號通路非常復雜，有些作用機制尚不明確。Washkowitz等[20]在“TBX3基因與發育和疾病的不同功能網絡”一文中用圖解的形式描述了相關的信號通路。TBX3基因對腫瘤的調控主要可能通過以下機制實現：①TBX3阻滯INK4a/ARF基因表達抑癌因子p19ARF(人類p14ARF)，后者的減少直接引起細胞增殖，還通過對p53負調控因子Mdm2抑制的減少(Mdm2上升)，引起p53表達水平下降，最終影響細胞周期的停止及細胞凋亡[21-22]。②TBX3可直接抑制細胞周期蛋白p21Cip1/WAF1的啟動子，從而抑制細胞的凋亡[9]。③TBX3與經典的腫瘤形成信號通路Wnt/Beta-catenin有關，它是該信號通路在肝癌形成過程中下游的致癌因子，并且它還可通過反饋回路上調Beta-catenin的表達[23]。另外，TBX3還可負調節作用于細胞膜表面的Beta-catenin蛋白來抑制E-鈣黏蛋白的表達，從而引起癌的侵犯與轉移[24]。Rodriguez 等[25]在黑色素瘤細胞珠的研究中發現，過表達的 TBX3可使鈣黏蛋白表達水平下調，從而促進腫瘤細胞遷移和浸潤。④TBX3可通過轉錄因子活化蛋白1(activator protein-1,AP-1)、Myc、Ras等致癌基因產生協同作用，引起腫瘤的發生[26-28]。⑤TBX3可通過NF-κB通路促進腫瘤的形成。Liu等[29]在轉基因小鼠的研究中發現，過度表達的TBX3可通過NF-κB信號通路加速乳腺上皮細胞增殖及增加乳腺干細胞的數目，并促進乳腺的增生，最終形成腫瘤。⑥TBX3 還可通過旁分泌成纖維細胞生長因子途徑等方式在細胞惡化、腫瘤發展方面起重要作用[30-31]。⑦TBX3基因也是轉化生長因子β信號通路下游靶點的一個中間體，從而發揮致癌基因的作用[32]。

4TBX3基因與腫瘤的臨床研究

TBX3基因在乳腺癌、肝癌、肺癌、惡性黑色素瘤等多種腫瘤中高表達[33-38]，其中TBX3基因在乳腺癌的臨床研究相對較多。研究表明，TBX3不但與乳腺的發育有關，還與乳腺癌的形成和進展相關，TBX3在分期較晚、雌激素受體(+)的乳腺癌中出現異常的高表達[33]。在TBX3的表達狀況與乳腺癌相關臨床病理因素之間的相關性上，有研究表明,TBX3基因在乳腺癌組織中的表達顯著強于癌旁乳腺組織，其表達與患者的年齡、腫瘤大小無關,但隨著臨床分期的進展，出現腋窩淋巴結轉移、腫瘤浸潤程度增加和組織學級別的增高,該基因的表達水平明顯增強[34]。國內學者使用熒光定量聚合酶鏈反應的方法比較了51例新鮮乳腺癌及相應的癌旁組織TBX3表達的情況，發現TBX3基因在癌組織中的表達水平高于癌旁組織，并且在有轉移的癌組織中表達比非轉移的癌組織明顯增強，提示高表達的TBX3基因可能在乳腺癌發生、發展過程中起促進作用,并可能與乳腺癌轉移相關[35]。

目前，乳腺癌的分子分型在臨床上廣泛地應用，它對患者治療方案的制訂及預后的判斷有重要意義。有臨床研究使用免疫組織化學的方法檢測了53例乳腺癌組織與28例正常乳腺組織標本中TBX3的表達情況，并結合患者臨床病理及激素受體等情況分析，發現乳腺癌組織中TBX3基因的陽性率為73．58%(39/53)，明顯高于正常乳腺組織中的陽性率14.29%(4/28)。雌激素受體陽性乳腺癌組織中TBX3基因的陽性率為84．38%(27/32)，明顯高于雌激素受體陰性的陽性率57．14%(12/21)。有淋巴結轉移乳腺癌組織中TBX3基因的陽性率為86．21%(25/29)，明顯高于無淋巴結轉移的陽性率58．33%(14/24)。Her-2陽性乳腺癌組織中TBX3基因的陽性率為93．75%(15/16)，明顯高于Her-2陰性的陽性率64．86%(24/37)，這也初步證實了TBX3與乳腺癌分子標志物雌激素受體、孕激素受體、Her-2之間的相關性[36]。在TBX3與腫瘤轉移的相關性研究方面，劉楠等[37]報道了TBX3在非小細胞肺癌中表達的情況，在93例非小細胞肺癌 中，71 例存在 TBX3 蛋白過表達(76.34%)，其陽性表達與腫瘤的 p-TNM 分期和淋巴結轉移相關。轉染 TBX3 特異性 siRNA 后，肺癌細胞的增殖與侵襲能力均受到顯著抑制，結果表明TBX3在非小細胞肺癌中呈過表達，并與肺癌分期和轉移顯著相關，干擾TBX3表達可明顯抑制肺癌細胞的增殖和侵襲能力。

Burgucu等[38]通過免疫組織化學技術及反轉錄-聚合酶鏈反應的方法檢測了33例頭頸部鱗癌的患者，發現頭頸部鱗癌組織中TBX3水平相對于它們的正常組織明顯升高，而人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因 (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)的mRNA表達水平在癌組織中顯著降低。此外，TBX3蛋白在頭頸部鱗癌組織切片中的表達水平也明顯升高，表明TBX3能抑制PTEN誘導啟動子的活性，可能是頭頸部鱗癌的預測指標。

5展望

TBX3基因不但與人體的生長發育有關，還在腫瘤發生、發展過程中發揮重要作用，它與腫瘤臨床參數的相關性也逐漸被人們認識，有望成為臨床上腫瘤診斷及治療的生物分子預測指標之一。另外，由于腫瘤信號通路的錯綜復雜，TBX3在腫瘤中形成、發展、轉移等過程中的信號通路仍不十分清晰，相信隨著對TBX3基因進一步深入的研究，TBX3基因將來有望成為治療腫瘤的新靶點。

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Research Progress of TBX3 Gene in Tumor

HUANGYan1,DINGGang1，WUKe-jin2.

(1.DepartmentofOncology,ChongmingBranchofXinhuaHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai202150,China; 2.DepartmentofGeneralSurgery,XinhuaHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai200092,China)

Abstract：TBX3 gene is one of the key genes in the regulation of growth and development,which widely exists in fetal tissues,and plays an important role in the development of embryonic stem cells and cardiac conduction system.The deletion or mutation of TBX3 gene causes ulnar-mammary syndrome.There is a close correlation between TBX3 and tumor,since it plays an important role in the signal network system of tumor formation,and is highly expressed in breast cancer,liver cancer,lung cancer,malignant melanoma and other tumors.

Key words:Tumor; TBX3； Gene

收稿日期：2014-06-23修回日期：2014-09-04編輯：樓立理

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.024

中圖分類號：R730.2

文獻標識碼:A

文章編號：1006-2084(2015)07-1214-03