含TPR干擾素誘導蛋白在消化系統腫瘤中作用的研究進展

張悅怡，李美姿，楊瑩韻，楊愛明

(中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院 消化內科， 北京 100730)

含TPR干擾素誘導蛋白(interferon-induced proteins with tetratricopeptide repeats, IFITs)家族基因是一組研究較為深入的干擾素誘導基因(interferon-stimulated genes, ISGs)。干擾素(interferon, IFN)、病毒感染等刺激可誘導強烈的蛋白質表達[1]，并通過蛋白-蛋白、蛋白-核酸相互作用發揮多種生理功能[2-3]。既往認為，IFITs家族是一種抗病毒分子，但近期研究顯示其在多種腫瘤，尤其是消化系統腫瘤的發生發展中亦發揮重要作用，為消化系統腫瘤的診治提供了新靶點。本文將從IFITs家族的基本特征、在消化系統腫瘤中的生物學功能及分子機制、在消化系統腫瘤診治中的價值3方面進行綜述。

1 IFITs家族基因和蛋白的基本特征

IFITs家族基因共有4個成員：IFITs1/ISG56、IFITs2/ISG54、IFITs3/ISG60和IFITs5/ISG58，均位于10號染色體[2]。它們均由2個外顯子、1個內含子及1個啟動子組成，啟動子區含有干擾素刺激反應元件(interferon-stimulated response elements, ISREs)，該結構保證IFITs日常低表達，而在IFN激活下迅速轉錄。I型IFN的JAK-STAT信號通路是IFITs家族激活的經典途徑，除此之外，任何可激活干擾素調節因子(interferon regulator factor,IRF)家族分子的刺激均可能誘導IFITs家族產生，如Toll樣受體、雙鏈RNA和脂多糖等[4]。IFITs蛋白的基本單位為三角形4肽重復序列(tetratricopeptide repeats, TPR)結構域，它由34個氨基酸組成的重復串聯序列構成，并可形成螺旋-轉角-螺旋結構[5]。正是這種特殊結構使IFITs家族具有強大的蛋白-蛋白相互作用能力，進而與EGFR、STAT-JAK等多條信號通路中的關鍵分子結合，在腫瘤的發生發展中發揮作用[6-7]。IFITs家族成員之間也可通過蛋白-蛋白相互作用形成復合物，產生復雜的相互調控作用。在人子宮頸癌HeLa細胞系中，IFIT2和IFIT3的結合可削弱IFIT2的促凋亡作用；而在IFIT1、IFIT2、IFIT3形成的分子質量150～200 ku復合物中，IFIT3可能起到“腳手架蛋白”的作用，增強3者復合物的穩定性[8]。這種內部相互作用或許可以解釋與之相關的干擾素作用的復雜性。

2 IFITs家族在消化道腫瘤中的生物學功能及分子機制

2.1 IFITs家族與細胞增殖及凋亡

IFITs家族具有抗腫瘤細胞增殖、促腫瘤細胞凋亡的作用。在胃癌細胞系中，IFIT1過表達可抑制增殖，并增強腫瘤細胞對I型IFN抗增殖療效的敏感性[9]。IFIT2也具有促凋亡、抑增殖作用。在結腸癌細胞系SW-1116中，IFIT2過表達可降低結腸癌細胞的增殖能力并增加細胞凋亡比例。體內試驗也顯示，IFIT2過表達的結腸癌細胞裸鼠接種后形成腫塊的體積更小，增殖能力更低[10]。針對IFIT2介導凋亡的機制研究表明其主要通過線粒體途徑完成。在HeLa細胞中，過表達IFIT2可顯著提高活化caspase-3、caspase-7等線粒體途徑關鍵分子水平，而caspase抑制劑可部分抑制細胞凋亡[8]。此外，Bcl-2家族蛋白在線粒體途徑調節中發揮重要作用，抗凋亡蛋白Bcl-xl過表達可阻止IFIT2誘導的凋亡，而敲除Bax或Bak等促凋亡蛋白基因的細胞則無法應答IFIT2誘導的凋亡[8]。

相比IFIT1、IFIT2分子單純抗腫瘤作用，IFIT3在腫瘤細胞增殖過程中扮演的角色更為復雜。在肺癌細胞系H1792中，IFIT3過表達可下調STAT3水平，進而抑制NF-κB活化水平，抑制腫瘤細胞增殖[11]。然而，又有研究表明在胰腺癌細胞中，過表達IFIT3可上調S/M期細胞比例，下調凋亡細胞比例，促進癌細胞增殖[12]。此前的研究也發現，在肝癌細胞系中， IFITs家族可以增強IFN-α的抑制增殖和誘導凋亡的作用，尤以IFIT3的作用最為明顯[7]。

因此，就現有研究可以看出，IFIT1、IFIT2的抗腫瘤細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡的作用相對確切，但具體機制尚有進一步探索空間。但IFIT3或許在不同細胞不同器官受到炎性刺激后發揮的作用不盡相同，這種具器官特異性的復雜表現或許可以在今后的研究中加以關注，可能對腫瘤發生機制提供新的思路。

2.2 IFITs家族與腫瘤細胞遷移

腫瘤的侵襲和轉移是惡性腫瘤重要的生物學特征，也是導致腫瘤進展、影響患者預后的重要因素。IFITs家族對腫瘤細胞的遷移性、侵襲性具有調節作用，其中上皮細胞間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)、血管生成等過程以及與細胞骨架蛋白的相互作用均與之相關。

IFITs家族可影響EMT過程，進而改變腫瘤遷移能力。EMT是一種普遍存在的生物學現象，上皮細胞轉化為間質細胞后具有更強的侵襲性、遷移能力及抗凋亡能力，在腫瘤轉移中發揮重要作用[13-14]。抑制IFIT2表達后，口腔癌細胞形態由多邊形上皮樣形態轉變為間質細胞形態，纖連蛋白和波形蛋白等間質標志物顯著上調，啟動EMT過程的轉錄因子ZEB1表達也顯著升高，細胞侵襲性明顯增強，非典型蛋白激酶C的激活可能在啟動EMT過程中發揮了關鍵作用[15]。IFIT1和IFIT3過表達則可促進癌細胞的EMT過程，EGFR活性增強可能是其中的重要環節[6]。

IFITs家族對血管生成的作用也可能影響腫瘤細胞遷移能力。口腔癌細胞中，IFIT2缺乏可明顯增強血管生成水平，TNF-α發揮了必不可少的作用[15]。IFIT3在胰腺癌細胞中亦可能具有促血管生成、促侵襲的作用，高侵襲胰腺癌細胞系L3.6pl中，IFIT3及VEGF表達水平均升高；而普通細胞系COLO357FG中，過表達IFIT3亦可促進VEGF分泌[12]。

IFITs家族與細胞骨架蛋白的相互作用也是影響腫瘤細胞遷移能力的可能因素。有學者猜測，IFIT2本身即發揮了細胞骨架蛋白的作用。當抑制蛋白酶體活性時，IFIT2蛋白與γ-微管蛋白相互作用并定位與中心體上，這進一步佐證了IFIT2與細胞骨架白存在密切聯系[16]。

目前關于IFITs家族參與腫瘤遷移的研究，較多在口腔癌細胞中開展，但對于其在胰腺癌、肝癌等高轉移傾向的消化系統腫瘤中參與腫瘤遷移的現象及機制研究尚有很大探索空間。

2.3 IFITs家族與炎-癌轉化

炎性反應與腫瘤二者間相互促進的機制一直以來是備受學界關注的熱點問題。二者關系可分為兩方面：一方面，慢性炎性反應刺激可引起基因突變誘發腫瘤發生，或刺激炎性反應相關通路促進腫瘤發展[17]；另一方面，腫瘤本身可出現炎性反應，進而調節免疫系統，并導致腫瘤的進展或縮小[18]。在多種疾病中均可體現慢性炎性反應與腫瘤的轉化關系，例如炎性腸病、慢性胰腺炎、肝炎等多種炎性疾病患者罹患相關腫瘤的風險均顯著提高[12, 19]。

IFITs家族除抗病毒、調節腫瘤發生發展等作用外，也參與了系統性紅斑狼瘡等免疫性疾病的發展過程[20]。IFITs家族在細胞增殖、凋亡、遷移和炎性反應等多條信號通路中共同發揮作用，有理由推測在炎-癌轉化過程中發揮重要作用。研究胰腺癌細胞顯示，IFIT3可使胰腺癌細胞形成“假炎性反應狀態”。IFIT3過表達可顯著增強胰腺癌細胞IL-6分泌，這可能導致腫瘤細胞侵襲性的增強[12]。肺癌細胞中的研究卻得到相反的結果，過表達IFIT3的肺癌細胞系STAT3低表達，下游炎性反應因子IL-6、IL-1β、TNF-α均下調，NF-κB通路活性下調，抑制腫瘤細胞增殖[11]。

可以看出，當前研究仍未足夠明確IFITs家族在不同器官及細胞中發揮的炎-癌轉化調控作用。這種精密的器官特異性是如何實現的，以及IFITs家族對IL-6-STAT3通路、NF-κB通路的具體調控作用仍有待進一步研究。

3 IFITs家族在消化系統腫瘤診治中的價值

3.1 潛在的預后指標

IFITs家族具有一定的預后指示意義。在胃癌中，IFIT2高表達患者的TMN分期(tumor node metastasis classification)更早，術后生存時間更長[21]。在胰腺癌中，IFIT3低表達的者的中位生存期及5年生存率均延長，提示IFIT3可作為胰腺癌的不良預后標志物[22]。在口腔癌中，IFIT1、IFIT2和IFIT3表達水平均與患者的預后相關。IFIT2表達水平與腫瘤分化程度正相關，與腫瘤淋巴轉移及遠處轉移負相關。生存分析顯示，IFIT2高表達的患者術后生存時間顯著延長[15]。IFIT1和IFIT3則為口腔癌的不良預后標志物。IFIT1和IFIT3表達水平與腫瘤T分期、淋巴結及遠處轉移、脈管浸潤等均呈正相關，與5年總體生存率顯著呈負相關[6]。

3.2 藥物敏感性的預測參考

IFITs家族表達水平與多種腫瘤細胞對治療藥物敏感性之間存在顯著相關性，這為臨床醫生精準化、個性化用藥提供了新的參考依據。在肝癌中， IFIT3高表達的患者對IFN-α的治療反應更好，治療后的總體生存率更高，表明IFIT3可作為IFN-α療效的預測指標[7]。在口腔癌中，IFIT3可顯著降低口腔鱗狀細胞癌系OSCC對鉑類、5-FU和阿霉素誘導細胞死亡的敏感性，提高腫瘤細胞耐藥性，但卻可增強OSCC細胞對吉非替尼的敏感性，這種矛盾表現背后的機制尚不得知[6]。

無論是與預后的關系還是對藥物敏感性的影響，都與IFITs家族參與腫瘤發生發展有關，因此，其機制探索也對更深入了解IFITs家族在消化系統腫瘤發生發展及治療反應中的作用有重要意義。

4 問題與展望

IFITs家族是一組具有多重生物學功能的重要蛋白，在細胞增殖、凋亡、遷移和炎性反應等多條信號通路中均發揮作用，并且IFITs家族各成員的作用及機制不盡相同，在不同類型的腫瘤中的調控作用亦不完全一致。基于IFITs家族各成員有復雜的相互結合位點和相互作用，其或可產生精密的調控反饋機制，尚待進一步探索及明確。同時，IFITs家族各成員在不同類型腫瘤中的異質性及其機制也有待進一步研究。

目前，對于IFITs家族在消化系統腫瘤中的生物學作用仍在不斷探索中，利用IFITs預測消化系統腫瘤的臨床預后及藥物敏感性相關研究也僅處于小樣本試驗階段，尚缺乏大規模臨床試驗證實其臨床應用價值。鑒于IFITs家族在腫瘤細胞增殖、轉移及炎-癌轉化中的調控作用，以及其在腫瘤預后、藥物療效預測中的重要意義，其在腫瘤發生發展中發揮的具體機制仍值得進一步探究，如何將其轉化用于消化系統腫瘤的診療之中仍是重要的研究方向。