C-Myc在食管鳞状细胞癌中的研究进展

潘伟瑜 朱 婷

食管癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，位居第8位[1]。中国作为食管癌的高发及高死亡区，食管癌是中国癌症相关发生率的第6大常见原因，也是中国癌症相关病死率的第4大常见原因[2]。食管癌主要分为两种类型:食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)和食管腺癌(esophageal adenocarcinoma，EAC)，中国食管癌90%患者为ESCC。但ESCC尚无有效的分子靶向药物。C-Myc作为多条信号通路的下游靶点，其激活是肿瘤发生的起始事件之一。研究发现C-Myc在多种肿瘤中的扩增、染色体易位及异常表达与肿瘤的发生及预后密切相关，是一种有效的抗癌治疗靶点。

一、C-Myc 基因和蛋白质的结构

C-Myc基因位于人类第8号染色体上，是细胞核内癌基因，是MYC基因重要家族成员之一，是多条信号转导的下游靶基因，具有促进细胞增殖和诱导细胞凋亡的功能。其蛋白质的序列主要包括3个结构域，即氨基末端(NTD)、中间区域和羧基末端(CTD)。在氨基末端有转录激活区域(TAD)和3个MYC盒，MYC盒Ⅰ、 Ⅱ和Ⅲ(MBⅠ、MBⅡ、MBⅢ)，与C-Myc蛋白质的生物学功能密切相关[3]。MBⅠ和MBⅡ分别位于45～63和129～143，负责转录和转化的调控。在C-Myc的羧基末端则含有碱性区(basic region)、螺旋-环-螺旋区(helix-loop-helix，HLH)和亮氨酸拉链(leucine zipper，LZ)3个结构元件[4]。这3个元件与C-Myc的生物学功能密切相关，共同赋予MYC蛋白形成同源或异源二聚体的能力，使其能够特异性地与DNA结合。

二、C-Myc与肿瘤之间的关系

C-Myc是一种参与调节多种过程的癌蛋白，包括细胞凋亡、细胞生长和侵袭、血管再生和分化。C-Myc主要通过作为转录因子驱动肿瘤发生，该转录因子与众多基因组位点结合并调节大量靶基因的表达[5]。正常生理条件下，C-Myc的表达受到严格调控，当受到生长因子等细胞外刺激时表达升高。当染色体易位或信号通路基因突变等情况发生时,C-Myc会发生不依赖于生长因子刺激的扩增，导致不受控制的细胞增殖和肿瘤产生，尤其是在一些恶性、低分化的肿瘤中。C-Myc 对于不同的细胞具有不同的恶行转化作用，部分原因是C-Myc基因在不同的组织细胞中具有不同的表达活性，并且还与其他类似的癌基因之间有协同作用有关，如转移相关蛋白1(MTA1)、热刺激蛋白HSP90A。

通过抑制C-Myc的过表达，可以抑制肿瘤的发生和增殖等过程。大约70%的人类肿瘤中有C-Myc不受控制和异常表达现象。结直肠癌、乳腺癌、宫颈癌及前列腺癌，睾丸和卵巢的恶性肿瘤等都有C-Myc基因的过度扩增、异常表达和基因重组。在结直肠癌中，过度活跃的Wnt/β-catenin信号转导使C-Myc过度表达，这是肿瘤进展的关键驱动因素。但针对该基因的有效策略仍不清楚。最新研究显示，Deptor作为Wnt/β-catenin/C-Myc信号转导重要的下游靶点，可促进结直肠癌细胞的生长，预示Deptor可能是结直肠癌的潜在治疗靶点[6]。在乳腺癌中发现，Her-1、Her-2和C-Myc之间存在共扩增合作。C-Myc与侵袭、转移和EMT诱导的乳腺癌干细胞(CSC)样特性相关[7]。LINC01638在三阴性乳腺癌进展中具有重要作用，与C-Myc相互作用可防止SPOP诱导的C-Myc泛素化和降解，然后激活MTDH-Twist1信号转导以维持具有EMT和CSC样特征的间充质性状[8，9]。

1.C-Myc对ESCC的作用机制:研究表明，在人类癌症中大部分肿瘤是由基因突变的积累引起。ESCC的发生、发展是由基因和蛋白质的多种改变引起的，这些遗传改变使得ESCC在早期阶段转移和侵袭周围组织的速度增加。C-Myc通过与伴侣蛋白Max二聚化而发挥转录因子的作用，随后二聚体与E盒序列元件结合以激活靶基因的转录。在正常静止期细胞中，C-Myc不表达或微量表达。C-Myc被异常激活后活化转录，使细胞脱离正常生长调节的限制而具有高度增生潜能，并开始向恶性表型转化。大量研究证明，C-Myc与食管癌的发生关系密切。Liu等[10]在实验中发现，C-Myc的转录水平受c-Jun调控，抑制c-Jun可以使C-Myc在mRNA和蛋白水平上显著降低。敲除C-Myc可以提高顺铂在ESCC中的细胞毒性作用，而上调C-Myc可以减轻这种作用。因此牛痘相关性激酶1(VRK1)可通过激活c-Jun上调C-Myc以促进顺铂耐药性，并增强ESCC中的恶性表型。p63可以通过Myc调节的基因网络调节人类鳞状上皮细胞增殖，因此Wu等[11]进一步研究 β-连环蛋白 和C-Myc是否参与p63调节ESCC细胞的转移和侵袭。最后发现p63敲低显著降低了β-连环蛋白和C-Myc的mRNA和蛋白质水平。p63过表达诱导总β-连环蛋白的增加和p-β-连环蛋白的减少。由此证明p63通过激活β-连环蛋白/C-Myc途径来调节ESCC细胞的转移和侵袭。

Le等研究发现，前列素E2(PGE2)显著增加C-Myc在mRNA和蛋白质水平的表达，C-Myc和Max之间的关联也随着PGE2治疗而增强。PGE2可增加C-Myc在丝氨酸上的磷酸化，在环己酰亚胺存在的情况下，PGE2还可以显著减慢C-Myc蛋白质降解速率。这些结果表明PGE2诱导的C-Myc表达有赖于通过激活ERK途径增强蛋白的稳定性。同时发现PGE2主要通过激活EP2受体来刺激细胞增殖，EP2受体激动剂也可使C-Myc表达增加到与PGE2相似的程度。用PKC抑制剂预处理细胞可以消除PGE2诱导的ERK磷酸化和细胞增殖。因此，PGE2主要通过EP2/PKC/ERK途径上调C-Myc，以促进ESCC细胞的增殖。肿瘤蛋白p53诱导的核蛋白1(TP53INP1)是一种应激诱导蛋白，其在细胞周期停滞和p53介导的细胞凋亡中起作用，而Weng等发现TP53INP1是ESCC中的肿瘤抑制因子，C-Myc可通过启动子甲基化抑制食管癌中TP53INP1的表达而促进ESCC的发生。

目前microRNA(miRNA)在ESCC中的研究也取得较大进展。已有研究显示miRNA在细胞分化、增殖和凋亡的调节中起重要的作用。在ESCC患者中miR-1294的表达与C-Myc表达之间存在负相关，miR-1294通过体外靶向C-Myc抑制食管癌细胞增殖、迁移和侵袭能力[12]。miR-942在ESCC中有明确的致癌作用，C-Myc可直接与miR-942启动子结合，促进miR-942的表达[13]。Juan等[14]发现在ESCC细胞中增加MYC结合蛋白水平可导致细胞生长抑制和G1期停滞。miR-26家族中miR-26a和miR-26b的过表达可降低MYC结合蛋白 mRNA和蛋白的水平，因此miR-26家族可能是通过下调MYC结合蛋白水平来抑制ESCC细胞增殖。并且发现C-Myc可转录抑制miR-26a和miR-26b的表达，miR-26也可能负调节C-Myc途径，形成C-Myc信号的负反馈回路[15]。最近更有研究发现，miR-145在食管中的双重作用。miR-145的表达在ESCC中可抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭，但在EAC中具有明显的致癌作用，miR-145的表达可以导致细胞侵袭增强，可能是通过C-Myc的下调介导的[16]。

2．C-Myc对ESCC的临床意义：ESCC是一种以预后不良为特征的恶性消化道肿瘤，临床上迫切需要分子标志物以帮助改善ESCC患者的预后。已有研究证明，C-Myc是食管癌发生、发展中一个重要的调控靶点，并且可以作为预测ESCC预后不良的标志物。C-Myc的表达增加加速了ESCC的进展，导致预后不良。而C-Myc阳性表达与浸润深度和淋巴结转移相关，与组织学分级无关。免疫组织化学结果显示，C-Myc与ESCC的癌症分期和随访无关[17]。通过在ESCC组织的23个细胞系中分析基因扩增和过表达情况，发现C-Myc的扩增与食管癌高分化亚型相关。在ESCC组织中，C-Myc表达与NS1结合蛋白(NS1-BP)水平呈负相关，并且与较短的DSS相关[18]。

3.C-Myc与EAC的相关研究：虽然我国食管癌的组织类型以食管鳞癌为主，但是随着世界范围胃食管反流病的增加，我国Barrett食管(Barrett′s esophagus)/食管下段柱状上皮化生和食管腺癌(esophageal adenocarcinoma，EAC)的发生率也在增加，同样威胁着人们的生命。有报道显示，在EAC中80%与Barrett食管密切相关，Barrett食管被公认是EAC的癌前病变。Stairs等[19]发现，在Barrett食管中，C-Myc和Cdx1的联合表达可导致杯状细胞中黏蛋白的产生。并且在胃肠化生中，有观察到类似于Barrett食管的C-Myc过表达。结合C-Myc在食管角化细胞的表达，认为C-Myc和Cdx1在Barrett食管的起始阶段即发挥作用。Mathieu等[16]发现在EAC中C-Myc和整联蛋白α5和β3的表达呈负相关，整联蛋白α5控制纤连蛋白的黏附，整联蛋白β3控制部分SK-GT-4细胞的失巢凋亡抗性和细胞侵袭。SK-GT-4中的miR-145表达导致NOD/SCID小鼠中产生更大，更具侵袭性的肿瘤，并且还增加了肺部的转移。因此miR-145的致癌能力可能需要下调miR-145的靶标C-Myc，以使整联蛋白α5和β3的表达增加。

三、C-Myc在肿瘤治疗中的应用

靶向C-Myc的治疗策略包括干扰C-Myc的合成、稳定性和转录活性。但由于C-Myc在细胞核的定位以及没有确定的配体结合位点，筛选合适的小分子化学物质和靶向Myc的有效生物抑制剂仍是十分困难[20]。目前有关研究表明在体内和体外都有针对C-Myc mRNA和蛋白的潜在治疗策略。如Shan等[21]发现，NM23-H2作为C-Myc的转录因子，通过干扰NM23-H2与C-Myc启动子的结合，可使C-Myc转录下调。以及Omomyc作为Myc衍生的bHLH-Zip结构域，可与野生型C-Myc形成异二聚体，通过Myc/Max抑制E盒启动子元件的活化并抑制肿瘤细胞的增殖。另一方面，小分子抑制剂JQ1和THZ1可以通过抑制C-Myc转录过程中的关键因子CDK7和BRD4，下调C-Myc蛋白的表达水平。JQ1可选择性地针对和抑制溴结构域，在恶性胶质瘤及其他恶性肿瘤的预临床模型中已取得成功。而在ESCC中已有研究表明，JQ1可通过抑制细胞周期和PI3K/AKT途径发挥其显著的肿瘤抑制作用，特别是在具有C-Myc高表达或扩增的ESCC中。另外发现，表观遗传标记DPY30可促进内源C-Myc的表达，C-Myc可通过影响H3K4甲基化途径促进肿瘤生成，并产生表观遗传易感性。因此DPY30和H3K4甲基化途径可作为治疗某些C-Myc驱动的癌症的表观遗传靶标[22]。

尽管分子靶向在癌症治疗中有效，但由于癌细胞其基因组不稳定性和异质性，未能观察到通过单一药剂实现长期疗效。因此开发联合癌症疗法，将比单药疗法有更好的疗效。ESCC的发生、发展是一个十分复杂的生物学过程，涉及众多信号通路中基因的多种变异。通过最新研究可发现，C-Myc有望成为治疗ESCC的有效靶点。深入研究C-Myc在ESCC中的作用，对了解ESCC的发病机制和开发有效的分子靶向药物具有重要意义。