GATA结合蛋白3在淋巴细胞肿瘤中的研究进展

王 孜，石大雨，周道斌，罗云萍，钟定荣，张 薇*

(中国医学科学院 北京协和医学院 1.北京协和医院 血液内科，北京 100730； 2.基础医学研究所 免疫学系，北京 100005； 3.北京协和医院 病理科， 北京 100730)

GATA结合蛋白3(GATA-binding protein 3，GATA3)是转录因子GATA家族成员之一，在正常造血及细胞免疫调节中扮演了重要角色。近年来的研究发现，GATA3参与多种淋巴细胞恶性肿瘤的发生、发展和转移，且有重要的预后判断价值。本文综合近年来的最新研究进展，对转录因子GATA3在多种淋巴细胞肿瘤中的分子学致病机制和生存期预测等做一综述。

1 转录因子GATA3的结构与生理功能

GATA家族包含GATA1至GATA6 6种在氨基酸序列上存在同源性的转录因子，它们在结构上存在共同点：N端两个顺式作用元件，C端2个锌指结构，每个锌指结构紧邻一个保守的碱性区，第二个锌指能够特异性识别DNA中的GATA序列。GATA3活化后能够从细胞质转移进入细胞核，通过识别并绑定启动子区特定的(A/T)GATA(A/G)序列，激活或抑制下游基因转录，在调控前体细胞分化方面起到重要作用[1]。研究发现，GATA家族成员的表达具有组织特异性，GATA1和GATA2主要在造血干细胞中表达[2]，而GATA3的表达更广泛，包括造血组织和肾脏、乳腺、中枢神经系统[3]等非造血组织，提示其在体内执行更广泛的生理功能。GATA3调控中肾的输尿管芽与集合管系统形成；参与胚胎期与青春期的乳腺发育过程；协同影响早期神经管分化与交感神经系统建立。以甲状腺功能低下、肾脏发育不良、感音性耳聋为主要临床表现的显性遗传病HDR综合征就是因GATA3外显子突变引起[1]。

2 GATA3在淋巴细胞分化中发挥重要的调控作用

GATA3在T细胞分化中起到节点调控作用。成熟T细胞依据细胞表面CD4与CD8的表达可分为CD4单阳性和CD8单阳性2类。CD4单阳性T细胞为T辅助细胞(T helper cell，TH)，CD8单阳性T细胞为细胞毒性T细胞(cytotoxic T cell，TC)。TH细胞可进一步划分为TH1和TH2两个亚群。这两类细胞从标志物、分泌的细胞因子到生理功能都不尽相同[4]。其代表性标志物分别为转录因子T-box 21(TBX21)[5]和转录因子GATA3[6]。GATA3是促进TH2分化的支配性调控因子(master regulator)。它通过调节TH2相关细胞因子基因的组蛋白修饰，如组蛋白H3赖氨酸4(histone H3 lysine 4，H3K4)的甲基化，使染色质重构(chromatin remodeling)，利于转录因子结合，促进TH2相关细胞因子如IL- 4、IL- 5和 IL- 13的表达[4]。GATA3还能直接与TH2相关细胞因子基因的调控区域结合，如IL- 4/IL- 13基因的HSII、HSVa或CGRE位点，甚至IL- 13基因的启动子，从而调控基因表达，诱导T细胞向TH2方向分化。GATA3也能抑制T细胞向TH1方向的分化，通过直接抑制TH1特异性基因如IL- 12、Stat4、Tbx21和Ifng的转录，或者阻断Runx3等TH1相关蛋白的作用来实现[7]。

GATA3还参与到造血过程的其他许多方面。作为Notch信号通路下游的重要因子，GATA3对于胸腺中早期前体T淋巴细胞的发生发展必不可少，并通过剂量依赖的方式抑制B细胞或髓系方向的分化[8- 9]。近几年的研究发现表明，GATA3在造血过程更早期阶段的多能造血干细胞中亦有表达，精确调控造血干细胞的自我更新与向下阶段分化之间的平衡[10]。

3 GATA3与淋巴细胞肿瘤

转录因子GATA3对于淋巴细胞的正常分化至关重要，如发生基因突变或表达异常，前体细胞分化受阻，可能继发各类淋巴细胞恶性肿瘤。常见的淋巴系统肿瘤包括T细胞淋巴瘤、B细胞淋巴瘤和急性/慢性淋巴细胞白血病等。GATA3功能异常可直接影响淋巴细胞肿瘤的发生和发展，具体机制可能涉及细胞凋亡、新生血管形成及肿瘤微环境异质化等多个方面。此外，转录因子GATA3作为细胞信号网络中的组成部分，是多个信号通路的上下游效应分子，如Notch信号通路[11]，可传递其他信号通路的异常效应，发挥促瘤或抑瘤效应，对肿瘤的临床恶性行为又产生间接影响。

3.1 外周T细胞淋巴瘤

外周T细胞淋巴瘤侵袭性强、异质性高，可分为多种亚型。传统化疗方案应答差，亟待新兴靶向药物涌现。近期研究发现，外周T细胞淋巴瘤-非特指型(peripheral T-cell lymphoma, not otherwise specified，PTCL-NOS)中存在一组以GATA3高表达为特征的亚型[12]。基因芯片分析发现其表达大量TH2相关mRNA，提示这种PTCL-NOS亚型可能起源于TH2细胞。进一步进行的体外研究[13]，以慢病毒为载体，应用shRNA干扰技术人工敲低外周T细胞肿瘤细胞株的GATA3表达水平。GATA3表达水平降低后，肿瘤细胞分泌的多种TH2相关细胞因子，如IL- 4、IL- 13和IL- 5明显减少，亦支持GATA3与TH2细胞之间的相关性。GATA3表达水平降低后，IL- 10的表达水平亦降低。IL- 10在肿瘤微环境中能够募集更多负性炎性因子，并诱导巨噬细胞向M2型肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage，TAM)方向分化，反过来促进肿瘤的生长、迁移以及新生血管形成。该研究推测，GATA3可能通过这一机制，促进了T细胞淋巴瘤的临床恶性行为。在体外共培养体系中，将GATA3敲低的外周T细胞淋巴瘤细胞系与人单核细胞系共培养，肿瘤细胞上清中的特殊细胞因子和趋化因子可影响单核细胞生物行为，促进单核细胞分化为不同类型的肿瘤相关巨噬细胞[14]。肿瘤相关巨噬细胞可分类为M1型和M2型，M1型有抗肿瘤作用；而M2型促进肿瘤的生长、侵袭以及新生血管形成[15]。与普通外周T细胞淋巴瘤细胞系相比，GATA3敲低外周T细胞淋巴瘤细胞系诱导单核细胞分化的M2型巨噬细胞比例显著减少。

Sézary综合征(Sézary syndrome，SS)是外周T细胞淋巴瘤的特殊亚型，其特征为伴有剧烈瘙痒的全身剥脱性皮疹，亦称红皮病，且在皮肤、血液和淋巴结中发现克隆性的CD4+细胞[16]。SS恶性肿瘤细胞可能起源于TH2细胞。在SS肿瘤细胞中，蛋白酶体活性被抑制，使GATA3发生聚泛素化(polyubiquitination)，从而其表达量与活性均增加。转录因子GATA3通过结合细胞毒T细胞抗原- 4(cytotoxic T-lymphocyte antigen- 4，CTLA- 4)基因启动子，上调CTLA- 4的表达，导致SS恶性细胞的T细胞应答功能缺失，增进其临床恶性行为[17]。

3.2 急性淋巴细胞白血病

费城染色体样急性淋巴细胞白血病(Ph-like acute lymphoblastic leukemia，Ph-like ALL)是2009年发现的ALL高危亚型，基因表达谱与Ph阳性ALL类似，但分子结构中没有BCR-ABL融合基因，预后不良[18]。对511例Ph-like ALL进行全基因组关联研究(genome-wide association study，GWAS)[19]发现，GATA3中的SNP位点rs3824662(A等位基因型)与Ph-like ALL相关，且与诱导化疗后微小残留病变水平高及早期复发相关，是此类ALL预后不良的独立危险因素。在青少年和青年ALL患者中的GWAS研究也得到了类似的结果[20]。早期T前体细胞ALL(early T-cell precursor acute lymphoblastic leukemia，ETP-ALL)是一种侵袭性极强、基因学背景尚不清晰的ALL。测序研究发现，GATA3突变为ETP-ALL的重现性基因异常，发生率为10%；而在非ETP-ALL中未检测到，最常见的突变位点为R276[21]。

3.3 其他淋巴系统肿瘤

GATA3亦参与到B淋巴细胞类恶性肿瘤的致病机制中。GATA3在霍奇金淋巴瘤(HL)中也有表达。研究发现，在经典型霍奇金淋巴瘤(cHL)中，Notch- 1 和NFκB可诱导GATA3的表达，进而影响下游细胞因子如IL- 5、IL- 13及STAT4的表达；但该研究未证实，GATA3的表达与cHL患者预后相关[22]。霍奇金淋巴瘤的肿瘤组织免疫组化研究发现，GATA3阳性率高达92%，并且能检测到GATA3调控相关的下游细胞因子[23]。另一方面，由于GATA3同时可抑制前T细胞向B细胞方向分化，小鼠体内研究发现，GATA3缺失如与p18(p18lnk4c)蛋白丢失协同，可诱导B细胞淋巴瘤发生发展，提示GATA3在B细胞淋巴瘤中为肿瘤抑制因子[24]。

4 GATA3在PTCL-NOS的预后预测价值

GATA3的mRNA与蛋白表达水平均与外周T细胞淋巴瘤-非特指型(peripheral T-cell lymphoma, not otherwise specified, PTCL-NOS)患者临床总生存期成正相关。基于基因芯片技术对121例PTCL病例标本(多中心来源)进行的回顾性基因转录水平分析发现，在基因转录水平层面，PTCL-NOS病例可依据GATA3与TBX21的表达情况划分为GATA3高表达和TBX21高表达两个亚型。GATA3高表达的预后显著差于TBX21高表达的，且GATA3与TBX21的表达水平似乎呈现互斥关系[12]。针对66例美国PTCL-NOS患者的单中心回顾性研究发现，在蛋白表达水平层面，GATA3高表达组总生存期与无病生存期均显著短于GATA3低表达组[13]。针对60例中国PCTL-NOS患者的单中心回顾研究，同样发现，GATA3高表达组总生存期显著短于GATA3低表达组[14]。这些研究结果提示，转录因子GATA3的表达水平与PTCL-NOS的肿瘤复发与进展相关，可以作为该亚型患者危险分层的预测因子。

5 存在问题和展望

大量研究结果已证实，转录因子GATA3对淋巴细胞肿瘤发生的推动作用，但目前具体病理生理机制的探讨仍集中在体外实验及统计数据水平，尚缺乏体内实验数据。从转化医学的角度，正常细胞与淋巴细胞肿瘤细胞的GATA3表达水平差异也为靶向药物带来了良好的选择性。目前，一款新概念GATA3靶向药物研发已进入III期临床试验阶段[25- 26]，其实质为一种DNAzyme，可以局部吸入，直接靶向TH2细胞中的GATA3 mRNA，并将其降解，从而减少GATA3的表达，阻止TH2在气道粘膜下募集。未来该药物是否可扩大应用至血液系统恶性肿瘤，还需要更多分子机制研究与临床药理药代动力学实验。综上，转录因子GATA3在血液系统肿瘤中的研究具有广阔的研究和应用前景。