转录因子Oct4在胃癌中的研究进展*

潘理会，张志勇

（1.华北理工大学基础医学院，河北唐山 063000；2.承德医学院；3.唐山市工人医院）

转录因子Oct4在胃癌中的研究进展*

潘理会1、2，张志勇1、3△

（1.华北理工大学基础医学院，河北唐山 063000；2.承德医学院；3.唐山市工人医院）

转录因子；Oct4；生物学特性；胃癌；研究进展

近年来发展起来的肿瘤干细胞理论认为，肿瘤是一种干细胞疾病,是正常干细胞(stem cells,SC)累积突变的结果[1]。研究证实肿瘤组织中存在一小部分具有干细胞性质的细胞，称为肿瘤干细胞(Cancer stemcells，CSCs)，CSCs具有无限增殖、自我更新和多向分化能力，在肿瘤的形成、生长、侵袭、转移过程中起着关键作用。转录因子Oct4是迄今人们发现最早、也是最重要的维持胚胎干细胞多潜能性和自我更新能力的关键基因，不仅在胚胎干细胞和成体干细胞中呈特异性表达,而且在体细胞肿瘤中也呈阳性表达[2]。Oct4作为维持干细胞多能性的重要调控因子,在体细胞中的表达水平不仅为肿瘤干细胞的理论提供依据，也为肿瘤的诊断及治疗提供潜在靶点。目前，转录因子Oct4的研究愈来愈被重视，现就转录因子Oct4在胃癌中的研究进展作一综述。

1 Oct4的主要结构及生物学特性

1.1 Oct4的主要结构 Oct4由Pou5f1基因编码产生，定位于人类染色体6p21.3，含有324个氨基酸，长度约为16.40Kb,相对分子量为18Kd，是转录因子家族POU中的一员。根据POU结构域的同源性和连接肽的长度，POU转绿因子家族分为Ⅶ个亚型，Oct4属于第V类转录因子。POU有保守的DNA序列及POU结合域，POU结合域分两部分：N端由大约74-82个氨基酸残基构成特有的保守结构域(POUS)，C端由大约60个氨基酸残基构成传统的同源异型结构域(POUH)。POUS和POUH二者之间由15-56个非保守的氨基酸序列组成的易变区域相连，此区域通过结合含有ATGCAAAT的八聚体结构域（Oct4结构）而活化相应的靶基因的启动子和增强子，从而调控下游靶基因的转录。Oct4有多个转录起始位点，转录出不同的mRNA亚型，从而翻译多种蛋白质。

1.2 Oct4生物学特性 Oct4是维持细胞多能性的重要转录因子，也是细胞全能性的标志物。在正常生理情况下，Oct4特异表达于多种全能性细胞中，通过调控其下游的靶基因而参与正常发育过程，尤其在早期胚胎发育中起重要作用。Oct4具有双重调节作用，既能维持胚胎干细胞的未分化阶段，又能控制细胞向某一种细胞类型分化。敲除小鼠Oct4基因后,细胞不再分化成内细胞团（ICM），而只能发育到囊胚期,小鼠胚胎在植入不久死亡，原因是缺少内细胞群形成，胚胎全能性细胞失去继续发育和自我更新修复能力。但在胚泡形成之前抑制Oct4功能并不影响卵裂球细胞全能性，表明早期鼠胚中Oct4只有在ICM变成滋养层细胞阶段为维持其全能性表型而发挥作用[5]。因此,Oct4被认为是干细胞保持自我更新、维持未分化状态的主要调控因子。

2 Oct4在胃癌中的表达及意义

2.1 Oct4在胃癌中的表达 已有研究者从经VCR预处理的胃癌细胞株SGC7901中分离出胃癌干细胞样细胞[3]，并在胃癌细胞株MKN28、SGC7901和BGC823及胃癌组织标本中检测到Oct4的阳性表达，且Oct4高表达与胃癌的恶性进展呈正相关[4、5、7]，可见，Oct4在胃癌的形成中扮演着重要角色。因此，探讨Oct4在胃癌中的表达规律及其与临床特征的相关性，对胃癌的早期诊断、生物治疗及判断预后有着重要的临床参考价值。

细胞的异常分化是肿瘤的基本特征之一，其分化程度与肿瘤的恶性度有直接关联，分化越低，恶性度越高。研究表明，Oct4在多种恶性肿瘤中呈高表达，与肿瘤的分化程度密切相关。Chen等[5]研究表明，Oct4在胃癌组织中的表达水平明显高于癌旁组织，与肿瘤分化程度相关。徐毅等[7]通过荧光定量PCR及Western blot检测60例胃癌组织及19例正常黏膜组织中Oct4的mRNA与蛋白的表达量，结果表明，胃癌组织分化程度越低，Oct4 mRNA及蛋白的表达量越高，低分化的胃癌组织Oct4表达水平明显高于中、高分化胃癌组织。还有研究发现，在低分化型的胃癌组织中,Oct4蛋白的免疫组化结果显示其平均光密度值显著高于高分化型的胃癌组织,随着分化程度的降低,Oct4在胃癌中的表达平均光密度值增高,证明Oct4在胃癌的分化调节中起着重要作用[2]。林明星等［8］研究报道，随着胃癌的分化程度的降低，Oct4的表达逐渐增高，推测Oct4可能与维持细胞的低分化表型有关，提示Oct4表达水平可作为反映胃癌发生的早期事件。还有研究报道，Oct4的表达与胃癌术后预后有关，Oct4高阳性表达的患者术后总生存率明显降低。故有学者认为，胃癌组织中Oct4的高表达水平可作为反映胃癌分化程度和预后预测的特异性标志物应用于临床。

2.2 Oct4促进胃癌组织的浸润、转移及复发 有研究认为，调控干细胞多潜能性和自我更新的Oct4基因蛋白在肿瘤的浸润、转移过程中起着非常重要的作用。Yao［9］应用免疫组化技术检测了Oct4在胃癌组织中的表达情况，结果发现其表达与胃癌的浸润性和淋巴转移及远处器官转移能力有关。王克畏［10］采用免疫组化SP法检测206例胃癌标本中Oct4的表达情况，发现Oct4的表达强度与胃癌的浸润深度、淋巴结转移、远处转移、TNM分期和不良预后相关,可作为判断胃癌临床分期及预后判断的预测因子。刘劼等[11]采用免疫组化SP法检测Oct4在胃癌组织中的表达，结果显示胃癌组织中Oct4阳性率远高于癌旁组织，且在低分化、浸润深度（T3+T4）、淋巴结转移（N2+ N3）及伴远处转移组中，Oct4的表达明显高于高+中分化、浸润深度（T1+T2）、淋巴结转移（N1）及无远处转移组。上述研究表明，Oct4表达强弱与胃癌的转移、浸润、复发等多种生物学行为及病理分期有明显相关性，故有学者认为，Oct4表达水平可作为评估胃癌临床病理分期的生物学指标之一。

2.3 Oct4促进胃癌细胞的增殖、迁徙及致瘤 众所周知,肿瘤细胞侵袭、迁移是恶性肿瘤的主要生物学特征,也是引起患者死亡的首要原因，Oct4在肿瘤细胞的增殖、迁徙、植入中起着重要作用。吴炳霖等[12]通过慢病毒感染胃癌细胞导入Oct4基因使胃癌细胞过表达Oct4,在细胞迁徙实验及细胞划痕增殖实验中，发现过表达Oct4的胃癌细胞与阴性对照组比较，其迁徙能力及增殖能力明显增强；在成瘤实验中，过表达Oct4的胃癌细胞成瘤速度明显加快，且成瘤大小明显增大；另外，通过细胞培养的形态学观察，可见表达Oct4的胃癌细胞组稳转株SGC7901-h生长速度明显快于对照组。施益九等[13]以高表达Oct4的胃癌细胞株SGC7901为对象，研究慢病毒载体干扰Oct4在胃癌细胞中的表达后对胃癌细胞的增殖和扩散的影响，结果发现，在感染后的不同时间，RNAi病毒感染的细胞增殖速度变慢，迁徙速度降低,而相同条件下的对照组细胞和阴性对照病毒感染的细胞生长趋势及形态没有明显改变,提示Oct4的表达与胃癌细胞的增殖、侵袭力呈正相关。黄正接等［14］对胃癌细胞株BGC-823行siRNA转染，转染Oct4 siRNA的BGC-823细胞内Oct4 mRNA和蛋白的表达量明显下降； 在侵袭性实验中，发现转染Oct4 siRNA的BGC-823细胞穿膜数量减少，侵袭力下降,降低了胃癌细胞的恶性程度。可见，Oct4在胃癌细胞的恶性生长、迁徙及致瘤方面发挥了重要的作用，其分子机制还有待于进一步研究。

2.4 Oct4促进胃黏膜肠化生和异型增生 胃癌是主要源自胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤,占胃恶性肿瘤的95%。最新研究表明，Oct4在上皮组织的表达可通过抑制上皮干细胞和祖细胞的分化，导致分化不良，与上皮恶性肿瘤的发生相关[15]。胃癌从正常胃黏膜发生到癌变, 经历慢性萎缩性胃炎、肠上皮化生(IM)及异型增生等几个阶段，胃黏膜肠上皮化生和异型增生已被公认为是胃癌的癌前病变。胃癌从组织学角度又分为肠型和胃型，一般认为肠型胃癌起源于肠上皮化生及异型增生。张永杰等［16］研究发现，Oct4在人肠型胃癌中高表达，Oct4阳性高表达组总生存率明显低于阴性低表达组,认为Oct4可能参与了胃黏膜肠化生和异型增生的发生、发展。另有研究发现，Oct4在胃癌前病变组织中表达明显高于正常组织，并推测可能与Oct4基因突变引起上皮细胞的表型改变和异型增生有关[11]。

2.5 Oct4抗凋亡作用 Oct4主要分为Oct4-A、Oct4-B两种亚型，Oct4-A定位于细胞核中，具有维持干细胞的多能性及自我更新的能力，而Oct4-B定位于细胞质中，具有抗凋亡作用。Asadi等[17]最近发现Oct4-B的一种新的变体,称之为 Oct4-B1，其作为一种抗凋亡因子高表达于胃癌组织细胞内，具有抗凋亡作用,下调Oct4-B1能够显著提高细胞的凋亡率，并认为Oct4及其各种变体对胃癌的诊断和治疗标准具有显著价值。使用Oct4-B1 siRNA敲除胃腺癌细胞系AGS细胞中Oct4-B1的表达，并用流式细胞学检测细胞的凋亡情况，发现50%的细胞出现在sub-G1期，此期凋亡细胞的典型特征为出现单核的核固缩，染色体边聚，细胞体积变小，而其余的细胞表现出多核细胞的形态特征，同时检测到细胞凋亡率为39%，对照组没有明显变化，由此说明Oct4-B1具有促细胞存活和抗细胞凋亡的特征[17]。有研究指出，Oct4的抗凋亡作用可能与干细胞的p53依赖的凋亡有关[18]。

2.6 Oct4对信号通路的调控作用 相关研究发现，Oct4在维持干细胞自我更新及多向分化过程中的作用机制可能是通过调节Wnt、TGF-β等信号通路而进行的。生物信息学研究也报道，Oct4可能是某些信号通路中某些效应分子的调控基因[19]。张爱东等[20]应用RT-PCR法研究胃癌组织中Oct4与信号通路的关系，发现伴随Oct4的表达，胃癌组织中Wnt/β-catenin信号通路家族成员TCF3、wnt10b、β-catenin和TGF-β信号通路家族成员ELF、Smad3、Smad4也随着表达， 同时使Wnt/β-catenin和TGF-β信号通路的功能增强；而在Oct4的RNA干扰实验中，抑制Oct4的表达，发现通路中多个基因的表达也随着不同程度地降低,同时使信号通路的功能受到抑制。上述实验表明，胃癌组织中Oct4对Wnt/β-catenin和TGF-β信号通路中相关基因具有调控作用，研究者推测Oct4可能与Wnt/β-catenin和TGF-β信号通路间存在着某种关系或调控作用，共同促进胃癌细胞的增殖、分化及肿瘤的形成。

3 结语

Oct4作为维持肿瘤干细胞的多潜能性、自我更新能力的关键基因之一，在胃癌组织中的高表达与胃癌的分化程度、临床分期及预后预测等多种生物学特征密切相关，检测Oct4在胃癌中的表达具有非常重要的意义。但Oct4作为一种新的肿瘤细胞因子，目前对它的了解还甚少，多数研究只限于在胃癌组织中的表达，其参与胃癌发生、发展的确切机制尚不十分了解，需要更深入的研究来认识它。相信随着对Oct4功能和调控机制的研究，特别是与上下游启动子和相关因素关系的研究，Oct4将有望成为胃癌诊断和治疗中新的判断指标和潜在靶点,使胃癌的预防发生和干预治疗成为可能。

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R735.2

A

1004-6879（2017）02-0156-04

2016-08-30）

* 河北省承德市科技局课题(20142030),2014年河北省政府资助优秀临床人才基金项目

△ 通讯作者