GOLPH3基因過表達與消化道腫瘤關系的研究進展

石磊，賈秋紅

(廣西醫科大學第八附屬醫院，廣西貴港537100)

高爾基體磷蛋白3(GOLPH3)基因作為一個新發現的癌基因，是高爾基體蛋白家族的成員之一。近年來研究表明，GOLPH3過表達與消化道腫瘤的發生、發展、預后密切相關[1]，甚至有望成為腫瘤基因治療的新靶點。現就GOLPH3的生物學功能、與消化道腫瘤的關系及其相關分子機制的研究進展綜述如下。

1 GOLPH3基因的結構

高爾基體磷蛋白3又稱GMx33、GPP34、MIDAS，基因定位于人類染色體的5p13.3。GOLPH3編碼蛋白的相對分子質量約為34 kD，是一種定位在高爾基體的基質蛋白，GOLPH3蛋白主要富集在高爾基體囊泡反面的膜外圍，亦存在于小管、囊泡、內涵體小室及質膜中，負責高爾基體的販運和高爾基體結構的維持[2]。GOLPH3基因最初是在大鼠肝臟高爾基體進行蛋白質組學分析中被發現。GOLPH3在高爾基體和胞內小體之間運動，參與多種細胞過程，諸如轉運、受體循環和蛋白糖基化。隨后Scott等[3]對多種實體癌進行基因組分析時發現，癌細胞基因組上的5p13區域常發生拷貝數突變，進一步對基因組的該區域進行系統性分析和體內外實驗發現了一個新的癌基因GOLPH3。并首次討論了GOLPH3的致癌作用，揭示了GOLPH3在諸多實體癌癥中的分化和增殖活性及其存在的作用。

近年研究表明，GOLPH3在正常組織中無表達或低表達，而在乳腺癌、食管癌、神經膠質瘤等多種組織中存在GOLPH3表達明顯上調，GOLPH3表達增加與前列腺癌、肺癌、卵巢癌和胃癌等癌癥的臨床病理特征密切相關[4]。進一步研究發現，GOLPH3定位于Golgi網絡，并能與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路上的靶位相互作用。遺傳技術和生物學技術分析表明，GOLPH3的腫瘤發生與mTOR信號通路密不可分，過表達GOLPH3通過磷酸化mTOR復合體1(mTORC1)和mTOR復合體2(mTORC2)特定的底物激活mTOR信號傳導，GOLPH3的過表達使得與mTOR通路相關的蛋白水平明顯升高，同時GOLPH3蛋白表達增加了腫瘤細胞對mTOR抑制劑敏感性，從而能促進人類多種癌細胞增殖[5]。

2 GOLPH3基因在消化道腫瘤中的表達及其可能機制

2.1 GOLPH3與食管癌 根據流行病學調查顯示，食管癌是全世界威脅生命的第6位腫瘤[6]，我國是食管癌的高發國家，亦是世界上食管癌高病死率的國家之一，年平均病死率1.3～90.9/10萬，在我國90%以上的食管癌為鱗狀細胞癌。早期食管癌臨床癥狀不明顯，食管癌患者5年生存率不足25%。當前缺乏食管癌的有效治療，預后較差，提高食管癌患者生存率的關鍵在于早期診斷，尋找有效的腫瘤標志物是研究的重點領域。Wang等[7]通過實時熒光定量PCR(qRT-PCR)、蛋白印跡和免疫組化的方法分別檢測食管鱗狀細胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表達，發現在食管鱗狀細胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表達均明顯升高，進一步發現GOLPH3高表達與食管癌臨床分期、TNM分期、組織分化程度及預后相關，實驗證明GOLPH3可能參與食管鱗癌的發生、分化和發展，認為GOLPH3是食管癌患者一個獨立的預后因素，可作為食管鱗癌診斷和預后的評判指標。另有研究發現[8]通過慢病毒介導的GOLPH3基因沉默對食管鱗癌有明顯的抑制作用，體內外均能抑制癌細胞的增殖、運動和侵襲。在體內，GOLPH3的缺失導致腫瘤生長受到抑制，而GOLPH3在移植瘤中的表達穩定下降。實驗提示GOLPH3可能作為食管鱗癌治療的有效分子靶點。

微小RNA(miRNA)是一類非編碼的內源性單鏈小分子RNA，可通過對靶基因的轉錄后調控參與生命過程中一系列重要過程，目前發現在人類多種惡性腫瘤中存在miRNA異常表達，說明miRNA在腫瘤發生發展過程中有重要作用。Li等[9]研究發現GOLPH3在食管鱗癌中高表達，與腫瘤浸潤深度、淋巴結轉移及TNM分期有關。實驗表明，在食管鱗癌中，miR-126通過靶向負調控GOLPH3促進癌細胞的增殖、分化和侵襲。最近Wang等[10]研究發現，GOLPH3通過激活mTOR和Wnt/β-catenin信號通路，促進食管鱗癌的成瘤性。

2.2 GOLPH3與胃癌 胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，近年來，隨著早期胃癌內鏡檢查的開展，早期胃癌的診斷率有所升高，但5年病死率仍較高，尤其是進展期胃癌。導致胃癌患者治療效果欠佳乃至死亡的主要原因是腫瘤轉移，而癌細胞的侵襲和遷移是腫瘤轉移的關鍵環節。

Hu等[11]采用免疫組織化學和RT-PCR方法分別對40例胃癌組織和正常胃黏膜組織中GOLPH3表達進行檢測，結果發現GOLPH3過表達與胃癌的大小、組織學分級、浸潤深度、淋巴結轉移、遠處轉移、TNM分期呈正相關。Kaplan-Meier生存分析表明，胃癌患者GOLPH3高表達與不良預后有顯著相關性。研究表明，GOLPH3表達是影響胃癌根治術后患者預后的獨立因素，GOLPH3過表達可作為胃癌預后不良的獨立預測指標。Peng等[12]亦有類似發現，研究顯示胃癌組織中GOLPH3、mTOR的蛋白表達高于癌旁及正常胃黏膜組織，差異有統計學意義，GOPLH3在胃癌組織中的表達與Akt/mTOR信號密切相關。GOLPH3聯合Akt/mTOR信號轉導可能在胃癌的發生、分化、侵襲和轉移中起重要作用。Liu等[13]研究發現，GOLPH3是miR-134的直接靶基因。GOLPH3過表達阻斷了miR-134對胃癌細胞的抗增殖作用。實驗提示miR-134可能通過下調GOLPH3基因來調控胃癌細胞的增殖，從而在胃癌的發病機制中發揮潛在抑癌作用。

2.3 GOLPH3與結直腸癌 在世界范圍內，結直腸癌是男性第3、女性第2常見的惡性腫瘤，中國是全球結直腸癌每年新發病例數最多的國家，其中城市明顯高于農村，且結直腸癌的發病率上升明顯。多數患者發現時已屬于中晚期。目前公認在結直腸癌診斷和術后監測有意義的腫瘤標志物，如癌胚抗原和CA19-9等，缺乏在早期大腸癌中的診斷價值，因此開發更敏感和特異性的標志物檢測大腸癌至關重要。Guo等[14]應用免疫組化法檢測62例大腸癌組織和正常大腸黏膜組織中GOLPH3表達，結果發現大腸癌組織中GOLPH3蛋白表達高于正常大腸黏膜組織，差異有統計學意義。GOLPH3陽性表達與腫瘤浸潤深度、TNM分期、淋巴結轉移密切相關，實驗認為GOLPH3表達可能是判斷結直腸癌預后的新指標。Wang等[15]通過qRT-PCR和免疫組化法檢測氟尿嘧啶(5-FU)輔助化療后結直腸癌組織中GOLPH3表達。結果發現，結直腸癌組織中GOLPH3表達高于癌旁組織，GOLPH3表達是5-FU基礎化療對大腸癌患者預后的獨立影響因素。在體外，GOLPH3過表達促進了結腸癌細胞對5-FU的敏感性，而siRNA介導的GOLPH3基因敲除則降低了結腸癌細胞對5-FU誘導的凋亡敏感性。結果提示，GOLPH3與術后5-FU輔助化療的預后有關，可作為預測5-FU化療敏感性的潛在指標。Wang等[16]發現，通過GOLPH3基因有效沉默，5-FU處理后，結腸癌細胞株HT29中磷酸化糖蛋白和GOLPH3表達增加，導致耐藥性的發生。沉默GOLPH3可提高HT29細胞對5-FU的敏感性，降低其致瘤性，部分逆轉對5-FU的耐藥性。因此推測，GOLPH3可能是逆轉結腸癌化療耐藥的新靶點。Qiu等[17]研究發現，GOLPH3基因的過表達激活了人結腸癌細胞的Wnt信號通路，增加了β-catenin表達，促進了腫瘤細胞增殖，抑制了細胞凋亡。其作用機制可能是GOLPH 3基因過度表達激活了Akt，進一步通過GSK-3β激活了Wnt信號通路，促進了結腸癌細胞的增殖。

2.4 GOLPH3與胰腺癌 胰腺癌是一種高度侵襲性癌癥，病死率高且預后極差。其發病率呈逐年增高趨勢。胰腺癌的發生發展與遺傳、吸煙、高脂飲食、慢性胰腺炎、亞硝酸化合物等因素密切相關。雖然目前影像學及內鏡學檢查的發展，如CT、磁共振成像、內鏡下逆行胰膽管造影、超聲內鏡引導下細針穿刺等，極大提高了胰腺癌的診斷率，但由于其在腹腔中位置深，起病隱匿，因此對胰腺癌的早期診斷仍較困難。多數患者起病隱匿，確診時即有遠處轉移，手術切除風險高，尋找有效預測性的生物標志物迫在眉睫。目前GOLPH3與胰腺癌的相關研究較少，Zhang等[18]采用qRT-PCR和蛋白印跡技術，分析成對胰腺導管腺癌(PDAC)及癌旁組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達。應用免疫組化法檢測109例PDAC石蠟包埋組織中GOLPH3蛋白表達。結果顯示，PDAC病變組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達較癌旁成對非癌組織明顯升高。GOLPH3表達與臨床分期、TNM分期、肝轉移有關。GOLPH3高表達組總生存期短于GOLPH3低表達組。多因素分析顯示GOLPH3過表達是PDAC的獨立預后因素。上述研究提示GOLPH3表達可能是PCAC潛在的預后生物標志物和治療靶點。

2.5 GOLPH3與肝癌 原發性肝癌指由原發于肝細胞或肝內膽管上皮細胞發生的惡性腫瘤，是我國第4位常見的惡性腫瘤及第3位的腫瘤致死原因，我國每年新發肝癌患者約46.6萬[19]。在原發性肝癌中，超過90%為肝細胞癌(HCC)，手術切除和肝臟移植是目前治療肝癌較為有效的方法，由于原發性肝癌早期癥狀不明顯，發現較晚，從而導致進展期患者失去手術機會。因此，尋找HCC有效的分子標志物及關鍵生物治療靶點，對于提高肝細胞癌的療效有重要意義。Li等[20]研究發現，GOLPH3在肝癌組織中的表達明顯高于癌旁正常組織。GOLPH3表達與Edmondson Steiner分級、血管侵犯和血清αfeto蛋白水平呈正相關。GOLPH3表達是預測HCC患者整體生存不良的獨立因素。此外，GOLPH3沉默還可抑制肝癌細胞增殖、侵襲和遷移。研究表明，高水平的GOLPH3可能是HCC患者預后不良的潛在生物標志物。Dai等[21]研究發現GOLPH3表達與臨床分期、生存期相關。GOLPH3在肝癌細胞體外和體內均過表達，對順鉑誘導的肝癌細胞凋亡有保護作用，促進血管生成和增殖，增強了肝癌細胞的侵襲性，而抑制GOLPH3表達則可降低肝癌細胞的侵襲性。GOLPH3是肝癌患者的預后和/或潛在治療性生物標志物。Jian等[22]采用qRT-PCR和蛋白印跡法檢測肝癌細胞株和新鮮組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達，結果顯示GOLPH3高表達與血清AFP水平、腫瘤復發或轉移呈正相關。高表達GOLPH3的肝癌患者總生存率和無病生存率明顯低于低表達的肝癌患者。GOLPH3表達、腫瘤大小和腫瘤多樣性是HCC患者預后的獨立預測因素。GOLPH3在肝癌中的mRNA和蛋白均過表達，推測GOLPH3的高表達可作為肝癌患者預后的新指標。Hu等[23]亦有類似發現，GOLPH3高表達可作為HCC患者的一種潛在預后標志物。

綜上所述，GOLPH3基因作為一種新的癌基因，在細胞內過表達，可促進多種惡性腫瘤的生長和轉移，與腫瘤密切相關。但GOLPH3如何促進這些癌癥的侵襲和轉移尚不明確。在消化道腫瘤中，GOLPH3癌基因功能的研究尚處于起步階段，此外，GOLPH3亦可能作為消化道腫瘤早期診斷的分子標志物或預后評價指標。