GOLPH3基因过表达与消化道肿瘤关系的研究进展

石磊，贾秋红

(广西医科大学第八附属医院，广西贵港537100)

高尔基体磷蛋白3(GOLPH3)基因作为一个新发现的癌基因，是高尔基体蛋白家族的成员之一。近年来研究表明，GOLPH3过表达与消化道肿瘤的发生、发展、预后密切相关[1]，甚至有望成为肿瘤基因治疗的新靶点。现就GOLPH3的生物学功能、与消化道肿瘤的关系及其相关分子机制的研究进展综述如下。

1 GOLPH3基因的结构

高尔基体磷蛋白3又称GMx33、GPP34、MIDAS，基因定位于人类染色体的5p13.3。GOLPH3编码蛋白的相对分子质量约为34 kD，是一种定位在高尔基体的基质蛋白，GOLPH3蛋白主要富集在高尔基体囊泡反面的膜外围，亦存在于小管、囊泡、内涵体小室及质膜中，负责高尔基体的贩运和高尔基体结构的维持[2]。GOLPH3基因最初是在大鼠肝脏高尔基体进行蛋白质组学分析中被发现。GOLPH3在高尔基体和胞内小体之间运动，参与多种细胞过程，诸如转运、受体循环和蛋白糖基化。随后Scott等[3]对多种实体癌进行基因组分析时发现，癌细胞基因组上的5p13区域常发生拷贝数突变，进一步对基因组的该区域进行系统性分析和体内外实验发现了一个新的癌基因GOLPH3。并首次讨论了GOLPH3的致癌作用，揭示了GOLPH3在诸多实体癌症中的分化和增殖活性及其存在的作用。

近年研究表明，GOLPH3在正常组织中无表达或低表达，而在乳腺癌、食管癌、神经胶质瘤等多种组织中存在GOLPH3表达明显上调，GOLPH3表达增加与前列腺癌、肺癌、卵巢癌和胃癌等癌症的临床病理特征密切相关[4]。进一步研究发现，GOLPH3定位于Golgi网络，并能与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路上的靶位相互作用。遗传技术和生物学技术分析表明，GOLPH3的肿瘤发生与mTOR信号通路密不可分，过表达GOLPH3通过磷酸化mTOR复合体1(mTORC1)和mTOR复合体2(mTORC2)特定的底物激活mTOR信号传导，GOLPH3的过表达使得与mTOR通路相关的蛋白水平明显升高，同时GOLPH3蛋白表达增加了肿瘤细胞对mTOR抑制剂敏感性，从而能促进人类多种癌细胞增殖[5]。

2 GOLPH3基因在消化道肿瘤中的表达及其可能机制

2.1 GOLPH3与食管癌 根据流行病学调查显示，食管癌是全世界威胁生命的第6位肿瘤[6]，我国是食管癌的高发国家，亦是世界上食管癌高病死率的国家之一，年平均病死率1.3～90.9/10万，在我国90%以上的食管癌为鳞状细胞癌。早期食管癌临床症状不明显，食管癌患者5年生存率不足25%。当前缺乏食管癌的有效治疗，预后较差，提高食管癌患者生存率的关键在于早期诊断，寻找有效的肿瘤标志物是研究的重点领域。Wang等[7]通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、蛋白印迹和免疫组化的方法分别检测食管鳞状细胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表达，发现在食管鳞状细胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表达均明显升高，进一步发现GOLPH3高表达与食管癌临床分期、TNM分期、组织分化程度及预后相关，实验证明GOLPH3可能参与食管鳞癌的发生、分化和发展，认为GOLPH3是食管癌患者一个独立的预后因素，可作为食管鳞癌诊断和预后的评判指标。另有研究发现[8]通过慢病毒介导的GOLPH3基因沉默对食管鳞癌有明显的抑制作用，体内外均能抑制癌细胞的增殖、运动和侵袭。在体内，GOLPH3的缺失导致肿瘤生长受到抑制，而GOLPH3在移植瘤中的表达稳定下降。实验提示GOLPH3可能作为食管鳞癌治疗的有效分子靶点。

微小RNA(miRNA)是一类非编码的内源性单链小分子RNA，可通过对靶基因的转录后调控参与生命过程中一系列重要过程，目前发现在人类多种恶性肿瘤中存在miRNA异常表达，说明miRNA在肿瘤发生发展过程中有重要作用。Li等[9]研究发现GOLPH3在食管鳞癌中高表达，与肿瘤浸润深度、淋巴结转移及TNM分期有关。实验表明，在食管鳞癌中，miR-126通过靶向负调控GOLPH3促进癌细胞的增殖、分化和侵袭。最近Wang等[10]研究发现，GOLPH3通过激活mTOR和Wnt/β-catenin信号通路，促进食管鳞癌的成瘤性。

2.2 GOLPH3与胃癌 胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，近年来，随着早期胃癌内镜检查的开展，早期胃癌的诊断率有所升高，但5年病死率仍较高，尤其是进展期胃癌。导致胃癌患者治疗效果欠佳乃至死亡的主要原因是肿瘤转移，而癌细胞的侵袭和迁移是肿瘤转移的关键环节。

Hu等[11]采用免疫组织化学和RT-PCR方法分别对40例胃癌组织和正常胃黏膜组织中GOLPH3表达进行检测，结果发现GOLPH3过表达与胃癌的大小、组织学分级、浸润深度、淋巴结转移、远处转移、TNM分期呈正相关。Kaplan-Meier生存分析表明，胃癌患者GOLPH3高表达与不良预后有显著相关性。研究表明，GOLPH3表达是影响胃癌根治术后患者预后的独立因素，GOLPH3过表达可作为胃癌预后不良的独立预测指标。Peng等[12]亦有类似发现，研究显示胃癌组织中GOLPH3、mTOR的蛋白表达高于癌旁及正常胃黏膜组织，差异有统计学意义，GOPLH3在胃癌组织中的表达与Akt/mTOR信号密切相关。GOLPH3联合Akt/mTOR信号转导可能在胃癌的发生、分化、侵袭和转移中起重要作用。Liu等[13]研究发现，GOLPH3是miR-134的直接靶基因。GOLPH3过表达阻断了miR-134对胃癌细胞的抗增殖作用。实验提示miR-134可能通过下调GOLPH3基因来调控胃癌细胞的增殖，从而在胃癌的发病机制中发挥潜在抑癌作用。

2.3 GOLPH3与结直肠癌 在世界范围内，结直肠癌是男性第3、女性第2常见的恶性肿瘤，中国是全球结直肠癌每年新发病例数最多的国家，其中城市明显高于农村，且结直肠癌的发病率上升明显。多数患者发现时已属于中晚期。目前公认在结直肠癌诊断和术后监测有意义的肿瘤标志物，如癌胚抗原和CA19-9等，缺乏在早期大肠癌中的诊断价值，因此开发更敏感和特异性的标志物检测大肠癌至关重要。Guo等[14]应用免疫组化法检测62例大肠癌组织和正常大肠黏膜组织中GOLPH3表达，结果发现大肠癌组织中GOLPH3蛋白表达高于正常大肠黏膜组织，差异有统计学意义。GOLPH3阳性表达与肿瘤浸润深度、TNM分期、淋巴结转移密切相关，实验认为GOLPH3表达可能是判断结直肠癌预后的新指标。Wang等[15]通过qRT-PCR和免疫组化法检测氟尿嘧啶(5-FU)辅助化疗后结直肠癌组织中GOLPH3表达。结果发现，结直肠癌组织中GOLPH3表达高于癌旁组织，GOLPH3表达是5-FU基础化疗对大肠癌患者预后的独立影响因素。在体外，GOLPH3过表达促进了结肠癌细胞对5-FU的敏感性，而siRNA介导的GOLPH3基因敲除则降低了结肠癌细胞对5-FU诱导的凋亡敏感性。结果提示，GOLPH3与术后5-FU辅助化疗的预后有关，可作为预测5-FU化疗敏感性的潜在指标。Wang等[16]发现，通过GOLPH3基因有效沉默，5-FU处理后，结肠癌细胞株HT29中磷酸化糖蛋白和GOLPH3表达增加，导致耐药性的发生。沉默GOLPH3可提高HT29细胞对5-FU的敏感性，降低其致瘤性，部分逆转对5-FU的耐药性。因此推测，GOLPH3可能是逆转结肠癌化疗耐药的新靶点。Qiu等[17]研究发现，GOLPH3基因的过表达激活了人结肠癌细胞的Wnt信号通路，增加了β-catenin表达，促进了肿瘤细胞增殖，抑制了细胞凋亡。其作用机制可能是GOLPH 3基因过度表达激活了Akt，进一步通过GSK-3β激活了Wnt信号通路，促进了结肠癌细胞的增殖。

2.4 GOLPH3与胰腺癌 胰腺癌是一种高度侵袭性癌症，病死率高且预后极差。其发病率呈逐年增高趋势。胰腺癌的发生发展与遗传、吸烟、高脂饮食、慢性胰腺炎、亚硝酸化合物等因素密切相关。虽然目前影像学及内镜学检查的发展，如CT、磁共振成像、内镜下逆行胰胆管造影、超声内镜引导下细针穿刺等，极大提高了胰腺癌的诊断率，但由于其在腹腔中位置深，起病隐匿，因此对胰腺癌的早期诊断仍较困难。多数患者起病隐匿，确诊时即有远处转移，手术切除风险高，寻找有效预测性的生物标志物迫在眉睫。目前GOLPH3与胰腺癌的相关研究较少，Zhang等[18]采用qRT-PCR和蛋白印迹技术，分析成对胰腺导管腺癌(PDAC)及癌旁组织中GOLPH3 mRNA和蛋白表达。应用免疫组化法检测109例PDAC石蜡包埋组织中GOLPH3蛋白表达。结果显示，PDAC病变组织中GOLPH3 mRNA和蛋白表达较癌旁成对非癌组织明显升高。GOLPH3表达与临床分期、TNM分期、肝转移有关。GOLPH3高表达组总生存期短于GOLPH3低表达组。多因素分析显示GOLPH3过表达是PDAC的独立预后因素。上述研究提示GOLPH3表达可能是PCAC潜在的预后生物标志物和治疗靶点。

2.5 GOLPH3与肝癌 原发性肝癌指由原发于肝细胞或肝内胆管上皮细胞发生的恶性肿瘤，是我国第4位常见的恶性肿瘤及第3位的肿瘤致死原因，我国每年新发肝癌患者约46.6万[19]。在原发性肝癌中，超过90%为肝细胞癌(HCC)，手术切除和肝脏移植是目前治疗肝癌较为有效的方法，由于原发性肝癌早期症状不明显，发现较晚，从而导致进展期患者失去手术机会。因此，寻找HCC有效的分子标志物及关键生物治疗靶点，对于提高肝细胞癌的疗效有重要意义。Li等[20]研究发现，GOLPH3在肝癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织。GOLPH3表达与Edmondson Steiner分级、血管侵犯和血清αfeto蛋白水平呈正相关。GOLPH3表达是预测HCC患者整体生存不良的独立因素。此外，GOLPH3沉默还可抑制肝癌细胞增殖、侵袭和迁移。研究表明，高水平的GOLPH3可能是HCC患者预后不良的潜在生物标志物。Dai等[21]研究发现GOLPH3表达与临床分期、生存期相关。GOLPH3在肝癌细胞体外和体内均过表达，对顺铂诱导的肝癌细胞凋亡有保护作用，促进血管生成和增殖，增强了肝癌细胞的侵袭性，而抑制GOLPH3表达则可降低肝癌细胞的侵袭性。GOLPH3是肝癌患者的预后和/或潜在治疗性生物标志物。Jian等[22]采用qRT-PCR和蛋白印迹法检测肝癌细胞株和新鲜组织中GOLPH3 mRNA和蛋白表达，结果显示GOLPH3高表达与血清AFP水平、肿瘤复发或转移呈正相关。高表达GOLPH3的肝癌患者总生存率和无病生存率明显低于低表达的肝癌患者。GOLPH3表达、肿瘤大小和肿瘤多样性是HCC患者预后的独立预测因素。GOLPH3在肝癌中的mRNA和蛋白均过表达，推测GOLPH3的高表达可作为肝癌患者预后的新指标。Hu等[23]亦有类似发现，GOLPH3高表达可作为HCC患者的一种潜在预后标志物。

综上所述，GOLPH3基因作为一种新的癌基因，在细胞内过表达，可促进多种恶性肿瘤的生长和转移，与肿瘤密切相关。但GOLPH3如何促进这些癌症的侵袭和转移尚不明确。在消化道肿瘤中，GOLPH3癌基因功能的研究尚处于起步阶段，此外，GOLPH3亦可能作为消化道肿瘤早期诊断的分子标志物或预后评价指标。