FOXA1基因介導AR在前列腺癌去勢抵抗轉化中的研究進展

李 坤，胡 汪(綜述)，李志堅，陳 捷 (審校)

(1.南昌大學附屬九江市第一人民醫院泌尿外科，江西 九江 332000;2.南昌大學附屬江西省人民醫院泌尿外科,江西 南昌 330000)

前列腺癌作為一種雄激素依賴性惡性腫瘤，其發病率呈逐年上升趨勢。在歐美國家中其發病率位居男性惡性腫瘤首位，病死率也僅次于肺癌、結直腸癌[1]。2019年美國癌癥統計報告估計，前列腺癌新增例數達到174 650人，占男性惡性腫瘤20%，死亡例數達到31 620人，占男性惡性腫瘤10%[2]。隨著前列腺特異性抗原(prostate specific antigen,PSA)篩查技術的日益成熟以及人口老齡化，近年來我國前列腺癌發病率以年平均12%的速度持續上漲，嚴重威脅著男性健康。在中國癌癥統計報告中，2015年我國前列腺癌新增發病人數約60 300例，占男性惡性腫瘤2.4%，死亡例數約26 600人，占男性惡性腫瘤1.5%[3-4]。FOXA1基因又稱肝細胞核因子3α，作為FOXA家族基因中的一種轉錄因子，不僅能調控胰腺、乳腺、前列腺等多個器官發育，而且能與多個基因的啟動子相結合，共同調節細胞信號和細胞周期，參與前列腺癌、胰腺癌等腫瘤的發生發展。FOXA1基因在前列腺組織的導管生成、上皮分化和成熟、前列腺癌的發生以及去勢抵抗進展過程中具有重要作用，并且可通過參與雄激素受體介導的信號通路調控去勢抵抗進展，這對于難治性前列腺癌有效治療方法的探索提供了新的思路。筆者對目前有關進展進行簡要概述。

1 FOXA1基因的結構與生物功能

叉頭盒(FoX)轉錄因子是蛋白質的超家族，在人類中可分為18個亞家族，其中研究較多的是FOXA亞族。FOXA是一組內胚層相關的發育因子，包含三個成員FOXA1、FOXA2、FOXA3[5]。研究表明，FOXA1含有“翼狀螺旋”DNA結合結構域(叉頭結構域)，由三個α-螺旋，三個β-折疊和兩個環或“翅膀”區域組成，“翅膀”區域位于第3個β-折疊的側翼[6]。FOXA1可以不依賴于SWI/SNF染色質重塑所需的ATP酶，通過與組蛋白H3和H4結合打開壓縮的染色質，使結合區域結構疏松，促使其他轉錄因子與靶基因相結合，因此FOXA1又被稱為“先驅”轉錄因子[7-8]。

大量研究表明，由于FOXA1特殊的生物結構，其功能呈多樣化，與胰腺癌、胃癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤的發生發展密切相關[9]。Lin等[10]通過動物實驗顯示FOXA1可能在胃癌中起到抑癌基因的作用。研究顯示裸鼠中FOXA1過表達可以增加E-鈣黏蛋白水平并降低波形蛋白水平，從而抑制胃正常細胞發生上皮間充質轉化。此外，FOXA1過表達還可以誘導人胃腺癌細胞凋亡，起到抑制胃癌形成和腫瘤細胞增殖的作用。在乳腺癌中，FOXA1可以通過抑制轉化生長因子β誘導的雌激素受體陽性乳腺癌細胞凋亡，間接促進乳腺癌的進展[11]。FOXA1在胰腺癌的發生發展中也發揮重要作用。Roe等[12]研究證明，FOXA1表達增加可以誘導與轉移相關的增強子重編程，從而促使胰腺導管腺癌細胞更具侵襲性。

2 FOXA1與前列腺癌的關系

在正常前列腺上皮內FOXAl基因高表達，具有促進前列腺組織導管生成、上皮分化和成熟的作用，而在前列腺癌的發生進展過程中FOXA1同樣發揮關鍵性作用。馮偉等[13]對35例前列腺癌以及21例前列腺增生患者前列腺組織病理切片中FOXA1和 Ki-67的表達情況進行分析，結果顯示，前列腺癌患者前列腺組織中FOXA1陽性表達率明顯高于前列腺增生患者(100%vs.71.4%，P<0.01)，而且FOXA1陽性表達率與Gleason評分(P=0.027)和腫瘤臨床分期(P=0.002)顯著相關，但是FOXA1在前列腺癌與去勢抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer, CRPC)患者間陽性表達的差異無統計學意義(P=0.391)。國外有學者指出FOXA1在轉移性前列腺癌和CRPC中表達水平更高，如Jain等[14]通過對80例原發性前列腺癌和28例轉移性前列腺癌患者進行回顧性分析顯示，分別在19%的原發性和89%的轉移性腫瘤中觀察到FOXA1呈高水平表達(P<0.001)，這些數據表明FOXA1高水平表達可能與前列腺癌發生轉移相關。另外，Robinson等[15]發現與無FOXA1表達或低FOXA1表達的前列腺癌患者相比，高FOXA1表達前列腺癌患者的生化復發風險顯著增高，特別是十年無生化復發生存率兩者差異有統計學意義(94.1%vs.53.6%，P<0.05)。深入研究發現FOXA1基因還能通過與其他基因啟動子相結合，共同調節細胞信號和細胞周期，參與前列腺癌的發生發展。近期，美國學者Sunkel等[16]研究表明FOXA1與cAMP 反應元件結合蛋白1(cAMP response element binding protein 1，CREB1)具有協同調控轉錄活性功能，CREB1/FoxA1信號傳導有助于驅動雄激素依賴性前列腺癌和CRPC細胞中與疾病進展相關的轉錄程序，而且進一步研究證實CREB1/FOXA1協同信號轉導是前列腺癌進展的靶向驅動者，可能成為前列腺癌復發的預測因子。ETS(E26 transformation-specific)基因突變作為早期前列腺癌病變可能的關鍵因素之一[17]，Tsourlakis等[18]對8 227例前列腺癌進行回顧性分析發現，高FOXA1表達與ETS相關基因(ETS relatedgene,ERG)陰性癌中高Gleason評分，高腫瘤分期和早期PSA復發顯著相關，而這些關聯在ERG陽性癌癥中較弱或不存在。因此FOXA1的表達水平可能為預測ERG陰性前列腺癌患者前列腺癌根治術后早期生化復發提供重要參考價值?？偠灾現OXA1與前列腺癌的發生、發展以及預后有著密切的關系。

3 FOXA1介導雄激素受體(androgen receptor,AR)調控前列腺癌去勢抵抗轉化的機制

作為激素依賴性疾病，絕大多數前列腺癌患者AR都呈陽性表達，通過作用于AR途徑的雄激素剝奪治療初期效果顯著。但是隨著時間的推移，前列腺癌細胞最終適應低水平睪酮并進展為去勢抵抗性前列腺癌。大量研究表明，AR再激活在前列腺癌的去勢抵抗轉化過程中發揮重要作用，而FOXA1可以通過調節AR來調控前列腺癌細胞的生物學行為，它是促進AR激活并促使前列腺癌發生去勢抵抗轉化的“先驅因子”，但在雄激素剝奪條件下已經發現了FOXA1也具有不依賴雄激素而抑制前列腺癌轉移的功能[19-20]。有學者發現FOXA1可以通過與AR以及雄激素反應元件相互作用形成復合物，調控PSA基因的表達，進而促進前列腺癌細胞發生去勢抵抗轉化。在CRPC癌細胞中，FOXA1能夠充當AR輔助因子，驅動G2-M期細胞周期進程并上調G2-M期基因表達，由此促進CRPC細胞增殖[21]。不同表達水平的FOXA1，其作用機制不盡相同。Sahu等[22]研究發現，在雄激素信號傳導的過程中，FOXA1低表達不僅會引起雄激素依賴性前列腺癌細胞染色質上AR結合位點的廣泛重新分布，而且還會對雄激素非依賴性前列腺癌細胞中的AR結合區域進行重新編程。低表達水平的FOXA1會激活重編程之后的AR通路，調控前列腺癌發生去勢抵抗轉化。而在雄激素非依賴性前列腺癌中，FOXA1耗竭會使AR的親和力顯著增高，加強與染色質結合，從而誘導靶基因PSA表達，促進前列腺癌細胞生長[23]。Yang等[24]指出，在FOXA1耗竭的細胞中，大約一半的AR調節基因會轉變成雄激素非依賴性，但是這類細胞卻又會合成在原代細胞中從未出現過的新的雄激素依賴性基因組，而且這組新的靶基因可以增強前列腺癌細胞的生長和代謝,從而影響前列腺癌的進展。然而，有學者卻持有與以上相反的結論。Robinson等[15]認為，FOXA1過表達的癌細胞中AR結合位點會明顯增加，這些增加的AR結合位點使得AR與染色質結合的概率顯著升高，兩者結合后激活靶基因，促進癌細胞生長，導致 前列腺癌進展。

FOXA1可以通過不同的機制來調節兩種不同的致癌過程。一方面，FOXA1通過AR途徑促進癌細胞生長。另一方面，FOXA1又通過AR-獨立機制來抑制癌細胞運動和上皮-間充質轉化[25-26]。有證據表明FOXA1基因突變可以有效驅動前列腺癌進展。最近Parolia等[27]對888例局部前列腺癌和658例mCRPC中FOXA1基因突變情況進行了分析，發現在局部前列腺癌中FOXA1基因突變率為8%～9%，而在mCRPC中高達34.6%。該研究認為可將FOXA1突變分為三種類別，每種類別突變體均通過不同的方式影響前列腺癌的發生及發展。1類突變體包括FOXA1叉頭結構域C末端內的所有突變，它可以顯著增高AR信號傳導活性，激活腫瘤發生相關途徑并促進腫瘤細胞增殖；2類突變體包括FOXA1叉頭結構域C末端后的突變，突變體與AR靶基因結合親和力比正常FOXA1基因高出5倍，使靶基因PSA的表達水平明顯增高，促進CRPC的進展；3類突變體包含FOXA1基因座內的所有結構變體，它可以有效驅動癌基因的表達?？傊?，FOXA1基因突變后可以通過不同的途徑調節AR，進而影響前列腺癌的發生和進展。

越來越多的證據表明AR剪接變體(androgen receptor splicing variant，AR-V)與前列腺癌的去勢抵抗轉化有明顯的相關性[28-29]。AR-V缺乏常規的C端配體結合域，但是卻保留了N端反式激活域和DNA結合域，所以在去勢條件下仍能夠驅使前列腺癌進展。Jones等[30]認為FOXA1通過AR基因下游抑制因子來調節前列腺癌細胞中AR-V的表達。當FOXA1水平降低時，由于FOXA1的負反饋效應減弱，AR-V水平明顯升高，與染色質結合概率增高，誘導AR靶基因PSA大量表達，驅動前列腺癌進展。此外，FOXA1還可以驅動組成型活性AR變體共同調節CRPC癌細胞的增殖與生長。He等[31]研究顯示，AR-V優先結合位點(ARV- preferential binding sites，ARV-PBS)上存在有開放的染色質，當AR-V與ARV-PBS上的染色質結合后會誘導靶基因PSA表達，而FOXA1可以影響AR-V與染色質的結合，從而調控癌細胞的生物學行為。有學者利用轉基因小鼠模型研究了另一種常見AR變異體-ARV567es在前列腺癌進展中的作用，顯示ARV567es不僅能夠誘導前列腺癌的發生，而且有助于前列腺癌進展為CRPC[32]。

隨著內分泌治療的持續進行，有一部分CRPC患者最終會轉變成CRPC的一種致命性亞型-神經內分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer，NEPC)，而這種CRPC亞型不依賴AR而促進癌細胞增殖與生長[33]。Kim等[34]發現，FOXA1缺失能夠誘導前列腺癌細胞發生神經內分泌分化。在前列腺癌細胞中下調FOXA1基因可升高白細胞介素8(interleukin-8,IL-8)水平，IL-8水平升高會激活絲裂原活化蛋白激酶/細胞外調節蛋白激酶途徑，導致ERK發生磷酸化，同時促進NE標記物烯醇酶2表達，最終引起前列腺癌細胞神經內分泌分化。近期Chen等[33]提出建立一種神經內分泌前列腺癌的分子模型，該模型旨在從分子水平上了解NEPC發生發展的具體機制以及誘導前列腺癌細胞發生神經內分泌轉化的因子之間的相互關系，這為今后研究FOXA1基因在前列腺癌神經內分泌轉化中的更多分子機制提供了理論依據。總之，FOXA1基因介導AR通路是調控前列腺癌去勢抵抗轉化的一個重要機制，而其通過非AR依賴性途徑對于促進前列腺癌進展也有重要價值。

4 結 語

FOXA1通過AR通路在前列腺癌的去勢抵抗轉化過程中發揮著重要作用。FOXA1基因既能促進癌細胞生長，又能抑制癌細胞運動和上皮-間充質轉化，在前列腺癌發生、發展的不同階段以及AR的不同狀態和表達水平下，FOXA1的作用機制也有所不同。FOXA1基因很有可能成為前列腺癌分子靶向治療的一個新的靶點，但是目前FOXA1在前列腺癌去勢抵抗轉化中的具體分子作用機制仍不十分清楚。仍需對FOXA1基因進行更加深入的研究和探索，揭示更多的作用機制。相信隨著腫瘤分子機制研究的不斷進展，FOXA1相關作用通路以及分子靶向治療將會為前列腺癌患者帶來福音。