早期快速反应基因5在宫颈癌放疗辐射敏感性中的研究进展

刘洋　吴玉梅

[摘要] 低辐射敏感性是造成宫颈癌复发率高的重要原因之一。如何提高放疗敏感性进而增强放疗效果，一直以来困扰着临床医师。近年来，随着医学分子生物学技术水平的不断进步，现已发现有关肿瘤细胞增殖、调控以及凋亡的多条分子通路，为探究宫颈癌辐射敏感性机制提供了良好的平台。早期快速反应基因5（IER5）作为肿瘤相关因子的一员，已有研究证实，其在多种肿瘤细胞中发挥着抑制细胞增殖、促进凋亡以及增强肿瘤细胞辐射敏感性的作用。因此，IER5基因有可能成为宫颈癌放射治疗的新靶点，具有潜在的临床使用价值，值得深入研究。

[关键词] 早期快速反应基因5；宫颈癌；放射治疗；辐射敏感性

[中图分类号] R737.33 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2015）09（c）-0035-04

[Abstract] Low radiation insensitivity is one of the high recurrence factors in cervical cancer radiotherapy. How to enhance radiation sensitivity and then improve the efficacy of radiotherapy has long remained an important obstacle in clinic. In recent years， the constant evolution of molecular biology technology has led to more discoveries about the pathways of cancer cell proliferation， regulation and apoptosis from gene level， which provide a good platform for exploring radiation sensitivity mechanism of cervical cancer. Existing studies have confirmed， immediate-early response gene 5 （IER5）， as a member of tumor correlation family， can suppress proliferation， accelerate the apoptosis as well as increase the radiation sensitivity in a wide variety of tumor cells. Therefore， the potential clinical use value of cervical cancer radiotherapy-IER5-may become a new target for cervical cancer radiotherapy， which is worthy of in-depth study.

[Key words] Immediate-early response gene 5； Cervical cancer； Radiotherapy； Radiation sensitivity

最新统计数据表明，宫颈癌在全球非发达地区因癌症导致死亡的病因中位居第二，仅次于乳腺癌，严重威胁着女性的生命健康[1]。据估计，全世界每年新确诊的宫颈癌病例可达500 000例，而据世界卫生组织统计，其中约有75 000例来自中国。在一项有关中国宫颈癌全国性大样本分析中显示，对于晚期宫颈癌患者而言，放疗仍旧是首选的治疗方案[2]。近年来，已有研究发现某些基因及其表达产物可影响肿瘤细胞辐射敏感性，其中包括细胞周期调控基因[3-4]、细胞凋亡基因[5-6]和DNA损伤修复基因[7]。早期快速反应基因5（immediate-early response gene 5，IER5）作为辐射效应相关基因，参与细胞周期和细胞凋亡的调节，有可能成为增强肿瘤细胞辐射敏感性、提高放疗效果、降低复发率的另一重要基因靶点，因而值得进一步关注与研究。现就IER5基因在宫颈癌放疗辐射敏感性中的研究现状综述如下：

1 早期快速反应基因5

IER5是慢动力早期反应基因家族成员之一，1999年最早由Williams等[8]发现并命名，其在众多动物中均有该基因的表达，人的IER5基因位于1号染色体1q25.3处，全长2369 bp，编号NM_016545，编码308个氨基酸，其蛋白质为核内蛋白。

1.1 IER5基因与细胞周期的关系

国内外多个研究组，通过外部刺激或施加化学物质后检测IER5基因表达水平的变化后发现，细胞中IER5基因表达均有增高，提示IER5基因参与了细胞周期的调节，影响细胞分裂与凋亡。Wu等[9]研究发现切除大鼠卵巢后，其子宫中的IER5基因表达降低，但对去势后大鼠注射雌二醇后，其子宫内的IER5基因表达水平出现再次升高。Okada等[10]在丙戊酸诱导神经管畸形的小鼠胚胎中，发现IER5基因表达升高。Ahn等[11]利用cDNA芯片技术对采集到的11例宫颈癌患者的肿瘤组织标本进行检测，发现有33个基因发生了2倍以上的上调，其中IER5基因上调倍数最高。Savitz等[12]在研究抑郁伴情绪障碍患者炎症和神经系统疾病相关基因差异表达中发现，其患者的血液中IER5基因表达水平上调。

基于以上结论，研究者们进一步围绕IER5基因在细胞增殖与凋亡的调控机制中所发挥的作用进行了假设与探究。Zeng等[13]在研究PSP诱导HL-60细胞的凋亡机制中发现，其凋亡过程可能是由上调IER5等早期转录因子介导的。Nakamura等[14]在研究IER5对抑制急性髓系白血病细胞增殖机制时发现，IER5过表达可使CDC25B表达减少，致使白血病祖细胞停滞于G2/M期。与此同时，该实验还发现，IER5降低CDC25B表达是通过其与CDC25B启动子结合后抑制转录因子NF-YB、p300来实现的。Ishikawa等[15]利用HeLa细胞系研究HSF1转录过程的影响因子时，其结果显示HSF1的转录激活需要IER5、PP2A/B的参与，且其过程为正反馈。该实验还提出，生长因子、热休克因子、电离辐射、化疗、细胞毒性和DNA损伤刺激诱导IER5的表达，是通过该基因对HSF1进行调控来实现的。但由于各研究实验间所研究对象和实验方法的不统一，IER5在不同类型细胞凋亡中的作用机制也不尽相同。对于IER5基因在宫颈癌细胞凋亡中的作用机制仍有待于进一步的探究。

1.2 IER5基因与辐射效应的关系

近年来，国内外研究者们已证实，IER5基因在多种恶性肿瘤细胞中与辐射效应关系密切。国内的Ding等[16-17]以及国外的Kis等[18]利用基因芯片筛选辐射敏感基因，双方均独立筛选到了同一个辐射诱导表达上调基因：IER5。其中Kis等[18]利用基因芯片筛查技术对人纤维原细胞进行了IER5基因辐射效应关系的研究。他们发现当给予人纤维原细胞γ射线照射时，IER5基因表达出现上调，并且其表达与辐射剂量和时间之间具有时效和量效关系。由于IER5基因可能通过磷酸化和/或降解来发挥快速调节作用，所以把它归为DNA损伤反应组，表明其在细胞对有丝分裂信号和辐射做出反应的机制中发挥了至关重要的作用。

2 IER5基因与宫颈癌辐射敏感性的关系

虽然宫颈癌被认为是辐射敏感肿瘤，但是不同个体间的辐射敏感性却仍旧存在很大差异。因此，寻求影响宫颈癌辐射敏感性的作用机制成为了研究热点[19]。经过国内外学者的共同努力，对于辐射诱导IER5的转录调控机制已初步明朗。国内对于IER5基因增强辐射敏感性的研究主要集中于宫颈癌与肝癌，但其实验结果的准确性与可靠性仍有待于更多中心提供的RCT实验做进一步的验证。现主要围绕IER5基因对宫颈癌辐射敏感性的影响介绍如下：

丁库克等[20]用Real-time PCR技术分析60Co γ射线照射正常人淋巴母细胞（AHH1）、宫颈癌细胞（HeLa）后IER5基因表达的影响。该实验分别从量效和时效的角度进行研究，从量效的角度看，两种细胞中IER5基因的相对表达量都随着剂量的增大表现出先增加后下降再上升的变化；从时效的角度看，AHH1细胞，对2 Gy的照射反应比10 Gy要快，而HeLa细胞，在两种照射剂量下的反应没有太大差异，且两种细胞都在接受照射2 h后出现基因表达的上升。该结果与之前Kis等[18]所得出的结果一致（即人纤维原细胞在经2 Gy辐射照射2 h后出现IER5基因表达的上升）。因此，笔者预测IER5基因有可能成为宫颈癌辐射损伤另一重要的分子生物学标志物，其对宫颈癌放疗的潜在应用价值不容忽视。

基于以上研究成果，有学者进一步利用小干扰RNA（siRNA）转染HeLa细胞和Real-time PCR测定IER5基因的抑制效果的方法，成功构建了特异性抑制IER5基因的IER5-siRNA-HeLa细胞系[21]。此后，Ding等[17]借助于IER5-siRNA-HeLa细胞系，进一步对IER5基因受辐射后影响细胞周期的机制进行了研究。对IER5敲低的IER5-siRNA-HeLa细胞系进行辐射结束后4 h，发现细胞开始于G2/M期发生阻滞，致使停留在S期的细胞比例增高。而S期细胞的辐射敏感性最低，因此，这一细胞周期的再分布使HeLa细胞对辐射的敏感性降低。反之，笔者推测提高IER5基因可增加宫颈癌细胞的辐射敏感性。

这项鼓舞人心的结果使得将IER5基因应用于增强宫颈癌放疗辐射敏感性成为可能，促使研究者们对宫颈癌细胞中辐射诱导IER5的转录调控机制做出进一步的探究，寻找转录调控机制的基因启动位点及作用通路。崔巍等[22]运用缺失体构建、定点突变、电泳迁移率实验（EMSA）及染色质免疫共沉淀（CHIP）等技术，以宫颈癌HeLa细胞为载体，对辐射诱导IER5的转录调控机制进行了研究，确定了IER5基因启动子区域、转录因子和结合位点，发现IER5基因启动子最可能的范围为-408～-238 bp，其具有GCF和NFI两个转录因子。其中GCF的2个结合位点分别位于IER5基因启动子的-388～-382 bp和-274～-270 bp处；NFI的结合位点位于IER5基因启动子的-362～-357 bp。GCF对顺式作用元件起负性调节作用，NFI对顺式作用元件起正性调节作用。

辐射诱导IER5的转录调控机制已经初步得到证实，接下来，笔者将进一步研究如何通过给予宫颈癌放疗患者外源性特异性结合物，激活IER5基因转录通路，从而使癌细胞尽可能多地阻滞于辐射敏感期，即G2/M期，增强辐射敏感性，真正实现从实验室到临床应用的飞跃。

3 IER5联合宫颈癌放疗的研究前景与展望

近年来，随着医学分子生物学领域趋于成熟，放射生物学现已从细胞水平进入到大分子水平，从纯实验室过渡到临床初步应用阶段。对于治疗恶性肿瘤的研究也逐渐开始转向基因水平。基因治疗（包括修复替代体内细胞基因缺陷或通过导入某种基因使其过量表达而实现治疗疾病的目的）应运而生，并将可能成为继外科手术、放疗、化疗之后另一治疗恶性肿瘤新武器。目前，基因放疗（genetic radiotherapy）[23]的治疗模式（即先以基因治疗的方法靶向处理肿瘤细胞，增强其辐射敏感性后再联合放疗）已经成为了研究热点，并且越来越多的基因增敏剂逐渐进入了临床试验阶段[24]。

很多学者在不断地探索，应用分子生物学技术，试图找到提高宫颈癌放疗敏感性、特异性的基因。特异性的基因标志对于宫颈癌放疗的作用机制、早期诊断放疗敏感性、决定放疗及综合治疗方案、监测复发情况和预测放疗预后、为靶向治疗提供新的靶点以及基因放疗都有重要的意义。然而，放疗对宫颈癌的作用涉及大量的相关基因结构和表达调控的改变，任何单一基因和肿瘤标志的检测都有其局限性[25-26]。对于IER5基因在增强宫颈癌放疗敏感性中的研究仍需逐步完善与深入。目前，研究者们已经明确证实了辐射诱导IER5基因在宫颈癌细胞凋亡中的作用，在体外成功构建了IER5沉默的HeLa细胞系，并初步证实了辐射诱导IER5的转录调控机制。接下来，IER5基因在增强宫颈癌放疗敏感性中的应用需要进一步进行临床试验来验证。

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（收稿日期：2015-06-02 本文编辑：张瑜杰）