几种肝细胞肝癌相关基因的研究进展

薛佳莹，曹涤非，黄国庆，孙尧，王雷，王东凯，吴琼，李瑶，赵金海

（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）



几种肝细胞肝癌相关基因的研究进展

薛佳莹，曹涤非，黄国庆，孙尧，王雷，王东凯，吴琼，李瑶，赵金海

（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

摘要：肝细胞肝癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）是全球高发的恶性肿瘤。肝细胞肝癌的发病是多基因参与的复杂过程。综述了肝细胞肝癌相关的癌基因PLK1、FGF-2、EpCAM、DKK1以及抑癌基因SCARA5、Hepcidin的最新研究进展。对这些基因的研究，揭示了肝细胞肝癌的发病机理，也为肝细胞肝癌的诊断和治疗提供了有价值的思路和方法。肝细胞肝癌的早期诊断比较困难，需要寻找探索早期诊断的肿瘤标记物。这些肝细胞肝癌相关基因的研究对肝细胞肝癌的临床诊断和相应治疗药物的设计都具有重要意义。

关键词：肝细胞肝癌；癌基因；抑癌基因

肝癌（Liver cancer）是指发生于肝脏的恶性肿瘤，根据其组织来源不同，可分为原发性肝癌和转移性肝癌。原发性肝癌按病理学分型可分为肝细胞肝癌（HCC）、胆管细胞癌及混合型肝癌。HCC是原发性肝癌的主要类型，在世界范围内占原发性肝癌的70%～85%。在中国，这一比例达到了90%。HCC的形成是一个复杂多步骤的过程。HCC的致病因素可分为外源性因素和内源性因素。外源性因素主要是乙型肝炎病毒（HBV）或丙型肝炎病毒（HCV）感染［1］。内源性因素包括过度饮酒、代谢紊乱和环境因素，如高黄曲霉毒素接触等［2］。早期诊断出HCC时，可以采用外科手术、肝脏移植等治疗方法。然而，大部分HCC患者在确诊时已经到了中晚期，已发生肝内或肝外扩散。这时多采用经动脉肝脏化学栓塞或者抗血管生成药多吉美，但这些治疗方法作用非常有限。因而，迫切需要寻找HCC早期诊断的新标志物，并探索新的有效治疗方案。近年来，随着分子生物学的深入研究和发展，已经发现许多基因同HCC的发生、增殖转移及预后密切相关。这些发生异常变化的基因可分为两类：癌基因（oncogene）和抑癌基因（antioncogene）。癌基因其表达产物可在体外引起正常细胞转化，在体内引起癌瘤。抑癌基因所编码的蛋白质能够抑制癌细胞的增殖。在一些因素的刺激下，癌基因和抑癌基因的表达会发生改变，导致正常细胞发生癌变。对HCC相关基因的研究，目前已发表了超过300张芯片的实验数据。接下来的挑战是确定临床应用的相关基因。本文综述了近几年HCC相关基因的研究成果如下。

1 HCC相关癌基因

1.1 Polo- like kinase 1 (PLK1)基因

PLK蛋白是高度保守的丝/苏氨酸激酶。这一家族的蛋白包括PLK1- 5。PLK1基因定位于人类染色体16p12.2，编码的蛋白分子量约为68KDa。PLK1的N端是高度保守的激酶催化区域，C端是1～3个Polo- box区域。PLK1在控制细胞周期进程和DNA损伤修复中发挥着重要作用。用PLK1敲除的小鼠进行PLKl在体内作用的研究发现，PLK1纯合子沉默的小鼠胚胎致死，PLKl杂合体出生正常，但其肿瘤的发病率是野生型的3倍［3］。Sun等［4］用免疫组化技术对HCC病人的癌组织、癌旁组织和正常肝组织检测发现，PLK1在HCC癌组织和癌旁组织中的表达明显高于正常肝组织。在BCL- 7402细胞系中，用RNA干扰技术抑制PLK1表达，发现细胞生长受到抑制，阻遏在细胞周期的G2/M期。PLK1在有丝分裂中起重要作用，表明抑制PLK1表达有利于HCC的治疗。在HBV- HCC体外模型中，PLK1在促进HBX蛋白介导的致癌转化中起重要作用。HBX蛋白特异性的在G2期激活PLK1，激活的PLK1使DNA损伤增多，抑制DNA修复，导致产生多倍体［5］。因而PLK1成为进行HBV- HCC治疗的关键靶点。目前，PLK1抑制剂正在进行多种临床实验，未来可与其他抗癌药物一起应用于临床。这些抑制剂的研究为HCC的治疗开拓了新的方向。

1.2 Fibroblast growth factor 2 (FGF- 2)基因

成纤维细胞生长因子（FGFs）是由150~300个氨基酸组成的多肽。目前已发现人和小鼠22种FGFs。FGFs作为细胞间信号分子广泛参与人体细胞的生长代谢，刺激间叶细胞生长，促进内皮细胞有丝分裂。Asada等［6］用RT- PCR方法检测了8种肝癌细胞系中FGFs的表达，发现除Huh6和Huh7细胞系外，均表达FGF- 2 mRNA。外源添加FGF- 2到培养基中，会刺激肝癌细胞生长。表明FGF- 2可能与肝癌细胞的增殖转移有关。Tsunematsu等［7］研究发现HCC患者的血清中的FGF- 2含量明显高于健康人。因此，FGF- 2可能会成为HCC的诊断和预后参考指标。在肿瘤血管生成方面，FGF- 2对内皮细胞的刺激作用促进血管生成，刺激血管细胞的增殖、迁移和分化。FGF- 2将是今后抗血管生成治疗HCC研究的重要方向。

1.3 Epithelial cell adhesion molecule (EpCAM)基因

上皮细胞黏附分子EpCAM，又称CD326， TACSTD1（tumor- associated calcium signal transducer1)。EpCAM基因定位于人类染色体2p21，编码314个氨基酸的跨膜糖蛋白。EpCAM的表达发生在胎儿肝形成、肝再生、肝硬化相关的肝修复中。成人肝细胞呈现EpCAM阴性。研究表明EpCAM阳性HCC细胞来源于肝前体细胞。肝前体细胞包括肝干细胞和肝母细胞［8］。除了肝硬化和HCC以外，肝母细胞数量随着年龄增长而减少。用流式细胞术（FACS）分离出来的人EpCAM阳性HCC细胞，可以体外分化，自我更新，在NOD/SCID小鼠中形成高入侵肿瘤。这些是癌症起始细胞的特征，表明EpCAM阳性HCC细胞是肿瘤起始干细胞。Xu等［9］对HCC患者的研究发现，高EpCAM表达与患者低生存率相关。Ji等［10］研究发现EpCAM阳性的HCC细胞高表达miR- 155。在未来，miR- 155可以作为针对EpCAM阳性肿瘤干细胞的分子靶标，这为HCC致病机理研究和针对肿瘤干细胞的治疗研究开辟了新的途径。

1.4 Dickkopf- 1（DKK1）基因

Dickkopf（DKK）家族由DKK1- 4四个成员组成，是一组分泌型糖蛋白，包含一个信号序列和两个富含半胱氨酸的保守区域。DKK1由266个氨基酸组成，是Wnt通路的抑制分子，可以阻断Wnt信号向胞内传递，进而控制肿瘤形成进程中的基因表达。全肝切除后整体肝移植是治疗HCC的有效治疗手段，对晚期肝硬化的患者更是如此。不幸的是，一些HCC病人出现了肝移植后的肿瘤转移和复发。用免疫组化方法分析肝移植的HCC病人肿瘤组织切片，发现DKK1主要表达在肿瘤细胞的胞浆里，并且其过度表达与HCC病人的不良预后相关。在HCC组织中，DKK1蛋白表达高于临近肝组织，而且HCC复发组样本的DKK1蛋白表达水平明显高于未复发组。这表明DKK1是肝移植后HCC患者整体生存率和复发率的独立参考指标［11］。抑制DKK1可减少HCC细胞的迁移、侵袭和血管生成。未来DKK1在HCC治疗方面可成为靶向分子，是新的有前景的治疗方向。

2 HCC相关的抑癌基因

2.1 Scavenger receptor class A, member5（SCARA5）基因

SCARA5基因定位于人类染色体8p21.1，基因全长3.644Kb，编码495个氨基酸组成的蛋白。实验发现，SCARA5在肝癌细胞中过表达可以部分抑制肿瘤细胞的增殖，明显降低其克隆形成能力和裸鼠成瘤能力。用RNAi技术下调SCARA5表达，会促进肝癌细胞的增殖及其贴壁非依赖性生长，还可以促进肝癌细胞的裸鼠成瘤能力。Co- IP实验发现，SCARA5通过影响酪氨酸磷酸化来激活FAK（Focal Adhesion Kinase）信号通路。SCARA5的1~59氨基酸区域与FAK相互作用，抑制FAK的397位酪氨酸磷酸化。FAK是调节癌细胞生长、增殖和迁移的重要分子。在理论上，阻断FAK的表达就可以达到抑制肿瘤细胞侵袭转移的目的。通过RT- PCR、DNA测序、FISH、甲基化检测等分子生物学技术，发现SCARA5基因在HCC样本中的表达明显降低［12］。SCARA5可能是一个新的HCC相关的抑癌基因，其功能有待于进一步深入研究。

2.2 Hepcidin基因

Hepcidin基因定位于人类染色体19q13，编码由84个氨基酸组成的多肽。Hepcidin主要在肝脏中合成，其主要功能是进行铁调节。在人体内，肝脏、脾脏和骨髓是存储铁的主要场所，小肠是吸收铁的唯一部位。Hepcidin基因低表达时，会促使肝癌细胞中的铁蛋白释放铁离子到血清中，同时加强人体小肠对铁离子的吸收，导致人体的整个血清中的铁离子含量升高。Hepcidin基因高表达时，会促使肝癌中的铁蛋白结合游离的铁离子，同时抑制人体小肠对铁离子的吸收，导致人体血清中的铁离子含量降低。临床上，大多数HCC患者体内的铁含量过高，是正常人的几倍甚至几十倍。用Real- time PCR检测HCC患者肿瘤组织Hepcidin mRNA，发现其表达水平明显低于正常肝组织［13］。因而推测Hepcidin是抗肿瘤防御机制的一部分，与HCC的发生发展相关。HCC细胞增殖需要氧，而氧是需要铁运输的。铁越多，癌细胞增殖就越快，于是有人提出降低HCC患者体内铁含量的治疗方法。在临床上，可以通过向HCC晚期患者的肝脏中直接注射铁螯合剂来实现。但是应该注意到是身体失去铁离子有很大的风险性。因而可以考虑基因治疗手段，提高Hepcidin的表达水平，从而降低铁含量，该方法为HCC的治疗提供了新的思路和方向。

近年来，关于癌基因和抑癌基因的结构、功能及其在肿瘤细胞周期和信号通路等方面的研究工作发展迅速，积累了大量研究成果。上述HCC相关的癌基因和抑癌基因在HCC发生、治疗和预后中发挥着重要的作用。对这些基因的研究，不仅可以分子生物学水平上明确肿瘤形成的机制，而且可以为设计抗肿瘤治疗的新方案提供依据。

参考文献：

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［7］Tsunematsu H，Tatsumi T，Kohga K，et al. Fibroblast growth factor- 2 enhances NK sensitivity of hepatocellular carcinoma cells［J］. Int J Cancer，2012，130（2）：356- 364.

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The Research Progress of Hepatocellular Carcinoma Related Genes

XUE Jia-ying, CAO Di-fei, HUANG Guo-qing, SUN Yao, WANG Lei, WANG Dong-kai, WU Qiong, LI Yao, ZHAO Jin-hai
(Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin, 150020, China)

Abstract:Hepatocellular Carcinoma (HCC) is a malignant tumor with globally high incidence. The formation process of HCC is very complex because multiple genes are involved. This paper reviews the new progress of HCC related oncogenes PLK1, FGF-2, EpCAM, DKK1 and tumor suppressor genes SCARA5 and Hepcidin. The research of these genes reveals the mechanism of HCC, providing valuable methodologies and opportunities for the diagnosis and treatment. HCC is difficult to diagnose in the early stage, therefore, tumor markers for early diagnosis are urgent to be identified. The research of these related genes will be of great significance for the diagnosis and drug design of HCC.

Key words:Hepatocellular Carcinoma; Oncogene; Tumor suppressor gene

通讯作者：薛佳莹，e- mail: xuejiaying2006@hotmail.com。

作者简介：薛佳莹（1984-），女，黑龙江佳木斯人，研究实习员，硕士，主要从事肝癌基因功能研究。

基金项目：黑龙江省科学院青年基金资助项目（CX15H05）

收稿日期：2016- 01- 07

中图分类号：R730.49

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）03-0007-03