婆羅雙樹樣基因4在肺癌中的研究進展

佘志遠 江剛

湖南省人民醫院呼吸內科,長沙 410005

人類婆羅雙樹樣基因 (Sal-like 4,Sall4)是參與果蠅多種器官發育的Spalt基因的同源基因。Sall4是人類婆羅雙樹樣基因家族 (包括Sall1～Sall4)成員之一,在維持胚胎干細胞的性能和自我更新時的穩定性起著重要作用,而出生后Sall4在大多數的成熟組織中低表達或不再表達。近來有越來越多的研究發現Sall4在人類多種惡性腫瘤細胞、組織中再次高度表達,并誘導惡性腫瘤發生、發展、轉移和化療藥物耐藥潛能,是腫瘤不良預后因子。

1 Sall4的基因結構

Sall4是一種新發現的原癌基因,位于染色體20q13.2,由3 162個堿基編碼序列構成,包含4 個外顯子,編碼Sall4A 和Sall4B 2種異構體蛋白。Sall4A 亞型包含4個外顯子,Sall4B亞型與Sall4A 亞型相比,缺少第二外顯子的C端的部分序列。像大多數婆羅雙樹樣編碼蛋白一樣,Sall4基因轉錄翻譯后的蛋白質內分散有多個C2H2鋅指結構域,其中近氨基端的片段能夠編碼1個C2 H2鋅指結構域 (ZF1),中段能編碼出2 個C2 H2 鋅指結構域 (ZF2～ZF3),近羧基端的片段編碼1 個C2H2 鋅指結構域(ZF4)[1]。除此之外,Sall4還包含一段專門編碼谷氨酰胺的區域,而Sall4A 和Sall4B 2種異構體蛋白可能正是通過這個區域形成同源二聚體和異源二聚體[2]。

2 Sall4的產生和分布

在幼鼠的生長發育中,Sall4編碼的蛋白最早可在受精卵第一次分裂后被觀察到,而此時Sall4編碼的蛋白來源于母體,直到在受精卵第三至四次分裂后形成的胚胎細胞中才開始進行自我編碼[3]。在幼鼠晚期胚胎階段,Sall4 RNA和Sall4蛋白大量存在于胚胎內細胞團和滋養層細胞中。而在成鼠中,Sall4表達通常局限于生殖細胞中,在未分化的精原細胞、初級卵母細胞、次級卵母細胞以及次級卵泡中高度表達[4-5]。與之相似的是,Sall4 在成人組織中表達也局限于睪丸和卵巢[6],除此之外還包括CD34+造血干細胞[7]。

3 Sall4的表達

近來越來越多的學者發現,Sall4的過度表達與人類多種惡性腫瘤均有明顯相關性。Yong等[8]發現部分不良預后的肝癌患者Sall4再次高表達,Yue等[9]發現在乳腺浸潤性導管癌中Sall4的表達情況與其惡性程度和預后明顯相關。除此之外,Sall4還被認為是神經膠質瘤、子宮內膜癌、食管鱗狀細胞癌等惡性腫瘤的致癌基因[10-12]。

4 Sall4介導的信號通路

Lu等[13]發現PTEN 是一個Sall4 關鍵的下游目標基因,Sall4能直接作用于核小體改構復合體影響PTEN/ATK 通路,下調PTEN 表達,最終導致AKT 通路的激活。而Yang等[14]發現Sall4能夠影響凋亡誘導基因 (包括TNF、TP3、CARD9、CARD11、CYCS、LTA 等)和凋亡抑制基因 (包括BMI-1、BCL2、XIAP、DAD1、TEGT等),成為癌細胞的存活因素之一。此外,Yang等[15]還發現Sall4能夠結合自己的啟動區域產生負調節的作用,成為Sall4/OCT4正反饋回路的分子開關。

4.1 Sall4 參與肺癌的發生 Kobayashi等[16]發現Sall4 mRNA 在肺癌臨床組織樣本中表達明顯增高,高于非腫瘤組織2倍余,即使在肺癌的早期階段,Sall4 mRNA 也同樣的高度表達。同樣,Gautam 等[17]通過PCR 技術對比135個肺癌組織標本、5個正常組織標本以及5 個肺炎組織標本中Sall4基因的表達情況后發現,Sall4 基因在正常肺組織和肺炎組織標本中均未表達,而在肺癌組織中表達率為88%,其中在小細胞肺癌中呈低至中程度表達,肺腺癌中呈中至高程度表達,肺鱗狀細胞癌中呈低至高程度表達。Jia等[18]通過PCR 技術測定450例肺癌患者以及10例非肺癌患者Sall4表達情況和各驅動因子的突變率,探討Sall4的表達與肺癌驅動因子 [表皮生長因子受體 (epidermal growth factor receptor,EGFR)、KRAS、EML4-ALK]突變之間的聯系,其結果顯示EGFR 基因突變率為47.7%,KRAS和EML4-ALK 的突變率大約為5%,而驅動因子突變陽性的肺癌患者其Sall4 表達更高,其中EGFR 突變與Sall4表達之間具有統計學意義。為了更進一步研究Sall4與EGFR 突變之間的聯系,將EGFR 陽性患者按L858R 突變、19-del突變、以及兩者均突變進行亞組分析后顯示,其分組結果均有統計學意義,提示Sall4基因表達情況與驅動因子EGFR 突變呈明顯相關性,而EGFR 在細胞傳導通路中起著重要作用,一旦被激活,可導致腫瘤細胞內酪氨酸蛋白激酶活化和自身磷酸化,從而促使細胞增生、分化、轉移、血管形成及凋亡抑制[19],最終導致癌癥的發生與發展。以上研究結果提示Sall4參與肺癌的發生。

4.2 Sall4 參與肺癌的侵襲、轉移 微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是一種含有20～25 個核苷酸的非編碼RNA,它能夠通過結合目標基因3'端非翻譯區域影響m RNA 降解抑制基因在轉錄后的表達水平。miRNA 已經被發現參與許多生物學進程,包括細胞復制、分化、凋亡以及運動等[20]。miRNA-98是let-7家族的重要成員之一,也被認為參與許多疾病的發生與發展。Wang 等[21]發現miRNA-98能夠通過調節膠原三股螺旋重復蛋白1基因抑制肝癌細胞的增殖、轉移和侵襲,Du等[22]發現miRNA-98能夠通過抑制胰島素樣生長因子1受體表達來抑制口腔鱗狀細胞癌的生長和轉移,Li等[23]發現miRNA-98能夠通過負反饋調節IL-6來抑制黑色素瘤細胞的轉移,Ni等[24]發現miRNA-98通過調節干擾整合素β3 基因抑制非小細胞肺癌細胞的增殖、轉移和侵襲。Liu等[25]通過實時定量PCR技術測定88個非小細胞肺癌組織以及非小細胞肺癌細胞系(A549、HCC827、H1229 和 SKMES-1)內 miRNA-98 表達情況,分別以非腫瘤肺組織以及正常肺上皮組織細胞系BEAS-2B作為對照,發現非小細胞肺癌組織以及細胞系內miRNA-98表達明顯下降。通過細胞轉染發現miRNA-98高表達能夠抑制非小細胞肺癌的增殖。而該研究將miRNA-98高表達組和對照組在體外進行創傷修復試驗和穿膜試驗后發現miRNA-98高表達組細胞系轉移和侵襲能力明顯低于對照組,證實miRNA-98高表達在體外能降低非小細胞肺癌細胞的增殖、轉移與侵襲。此外,他們將肺癌細胞系用 miRNA 抑制劑降低 miRNA-98 表達后發現Sall4表達增多。而通過質粒轉染將帶有Sall4 基因的質粒轉染至非小細胞肺癌細胞系后發現轉染后的細胞系復制增殖能力明顯高于對照組,提示miRNA-98調控非小細胞肺癌細胞增殖、侵襲、轉移可能正是通過調控Sall4的表達實現,miRNA-98可能是Sall4 的上游基因,Sall4 可能參與肺癌的侵襲、轉移[25]。

4.3 Sall4參與肺癌的耐藥 Chen等[26]發現Sall4在乳腺癌MCF-7/ADR 細胞系中明顯高表達,而抑制Sall4表達能明顯抑制乳腺癌MCF-7/ADR 細胞系的增殖和減弱MCF-7/ADR 細胞系對抗腫瘤藥物多柔比星的耐藥性。Li等[27]發現敲弱Sall4表達能抑制子宮內膜癌的發展和腫瘤細胞的生長,增加子宮內膜癌細胞對抗腫瘤藥物卡鉑的敏感性。Yanagihara等[28]通過Sall4小干擾RNA 分別轉染A549和SBC-3肺癌細胞系,發現轉染后的肺癌細胞對卡鉑、順鉑、紫杉醇等抗癌藥物敏感度明顯增高。此外,他們將31例肺癌患者組織標本 (13 個腺癌、14 個鱗癌以及4 個小細胞癌)進行PCR 定量后發現,化療后復發的標本Sall4表達明顯高于未復發組,復發組Sall4 m RNA 平均表達水平是未復發組的34 倍,分別為 (125.0±318.5)和 (3.7±9.2),當剔除4個小細胞肺癌組織標本后再次進行比較后,復發組的標本Sall4 表達仍明顯高于未復發組 (P＜0.05),分別為 (139.8±341.4)和 (1.1±2.9)。他們還發現Sall4表達陽性的患者肺癌復發時間明顯短于陰性患者[28]。Jeong等[29]發現Sall4 能夠調節三磷酸腺苷結核盒轉運蛋白表達,汪慶和趙洪文[30]發現三磷酸腺苷結核盒轉運蛋白表達可能與非小細胞肺癌順鉑耐藥相關。以上研究提示Sall4的過度表達可能成為肺癌出現耐藥的重要因素,但目前Sall4調控肺癌細胞組織耐藥具體機制仍未清晰,有待進一步研究和證實。

5 Sall4相關的靶向治療

Zeng等[31]發現組蛋白去乙酰化酶抑制劑SBHA 能抑制Sall4在人類肝細胞性肝癌中的表達,并抑制Sall4陽性肝癌細胞的增殖,提示組蛋白去乙酰化酶抑制劑SBHA 通過抑制目標基因Sall4的表達來抑制Sall4陽性肝癌細胞的增殖。Gao等[32]發現敲弱Sall4 基因表達后再聯合B 淋巴細胞瘤2基因抑制劑能增加急性髓系白血病細胞2～3倍凋亡速度,提示聯合Sall4靶向治療可能成為急性髓性白血病一個新的治療方案。

6 展望

肺癌目前是全球發病率 (11.6%)和病死率 (18.4%)雙第一的惡性腫瘤疾病[33]。基于鉑類的雙藥一線化療方案是目前肺癌的主要治療手段之一,但其整體預后水平仍然不理想,化療藥物的獲得性耐藥問題已成為肺癌治療的關注焦點。而根據上述內容提示,Sall4參與肺癌的發生、發展,并可能與肺癌細胞耐藥相關,但Sall4調控肺癌細胞耐藥機制仍未清晰,還有待進一步研究和探索。進一步研究Sall4在肺癌發展中的機制及在調控肺癌細胞出現耐藥性的機制,可能為肺癌的治療提供新的方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突