婆罗双树样基因4在肺癌中的研究进展

佘志远 江刚

湖南省人民医院呼吸内科,长沙 410005

人类婆罗双树样基因 (Sal-like 4,Sall4)是参与果蝇多种器官发育的Spalt基因的同源基因。Sall4是人类婆罗双树样基因家族 (包括Sall1～Sall4)成员之一,在维持胚胎干细胞的性能和自我更新时的稳定性起着重要作用,而出生后Sall4在大多数的成熟组织中低表达或不再表达。近来有越来越多的研究发现Sall4在人类多种恶性肿瘤细胞、组织中再次高度表达,并诱导恶性肿瘤发生、发展、转移和化疗药物耐药潜能,是肿瘤不良预后因子。

1 Sall4的基因结构

Sall4是一种新发现的原癌基因,位于染色体20q13.2,由3 162个碱基编码序列构成,包含4 个外显子,编码Sall4A 和Sall4B 2种异构体蛋白。Sall4A 亚型包含4个外显子,Sall4B亚型与Sall4A 亚型相比,缺少第二外显子的C端的部分序列。像大多数婆罗双树样编码蛋白一样,Sall4基因转录翻译后的蛋白质内分散有多个C2H2锌指结构域,其中近氨基端的片段能够编码1个C2 H2锌指结构域 (ZF1),中段能编码出2 个C2 H2 锌指结构域 (ZF2～ZF3),近羧基端的片段编码1 个C2H2 锌指结构域(ZF4)[1]。除此之外,Sall4还包含一段专门编码谷氨酰胺的区域,而Sall4A 和Sall4B 2种异构体蛋白可能正是通过这个区域形成同源二聚体和异源二聚体[2]。

2 Sall4的产生和分布

在幼鼠的生长发育中,Sall4编码的蛋白最早可在受精卵第一次分裂后被观察到,而此时Sall4编码的蛋白来源于母体,直到在受精卵第三至四次分裂后形成的胚胎细胞中才开始进行自我编码[3]。在幼鼠晚期胚胎阶段,Sall4 RNA和Sall4蛋白大量存在于胚胎内细胞团和滋养层细胞中。而在成鼠中,Sall4表达通常局限于生殖细胞中,在未分化的精原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞以及次级卵泡中高度表达[4-5]。与之相似的是,Sall4 在成人组织中表达也局限于睾丸和卵巢[6],除此之外还包括CD34+造血干细胞[7]。

3 Sall4的表达

近来越来越多的学者发现,Sall4的过度表达与人类多种恶性肿瘤均有明显相关性。Yong等[8]发现部分不良预后的肝癌患者Sall4再次高表达,Yue等[9]发现在乳腺浸润性导管癌中Sall4的表达情况与其恶性程度和预后明显相关。除此之外,Sall4还被认为是神经胶质瘤、子宫内膜癌、食管鳞状细胞癌等恶性肿瘤的致癌基因[10-12]。

4 Sall4介导的信号通路

Lu等[13]发现PTEN 是一个Sall4 关键的下游目标基因,Sall4能直接作用于核小体改构复合体影响PTEN/ATK 通路,下调PTEN 表达,最终导致AKT 通路的激活。而Yang等[14]发现Sall4能够影响凋亡诱导基因 (包括TNF、TP3、CARD9、CARD11、CYCS、LTA 等)和凋亡抑制基因 (包括BMI-1、BCL2、XIAP、DAD1、TEGT等),成为癌细胞的存活因素之一。此外,Yang等[15]还发现Sall4能够结合自己的启动区域产生负调节的作用,成为Sall4/OCT4正反馈回路的分子开关。

4.1 Sall4 参与肺癌的发生 Kobayashi等[16]发现Sall4 mRNA 在肺癌临床组织样本中表达明显增高,高于非肿瘤组织2倍余,即使在肺癌的早期阶段,Sall4 mRNA 也同样的高度表达。同样,Gautam 等[17]通过PCR 技术对比135个肺癌组织标本、5个正常组织标本以及5 个肺炎组织标本中Sall4基因的表达情况后发现,Sall4 基因在正常肺组织和肺炎组织标本中均未表达,而在肺癌组织中表达率为88%,其中在小细胞肺癌中呈低至中程度表达,肺腺癌中呈中至高程度表达,肺鳞状细胞癌中呈低至高程度表达。Jia等[18]通过PCR 技术测定450例肺癌患者以及10例非肺癌患者Sall4表达情况和各驱动因子的突变率,探讨Sall4的表达与肺癌驱动因子 [表皮生长因子受体 (epidermal growth factor receptor,EGFR)、KRAS、EML4-ALK]突变之间的联系,其结果显示EGFR 基因突变率为47.7%,KRAS和EML4-ALK 的突变率大约为5%,而驱动因子突变阳性的肺癌患者其Sall4 表达更高,其中EGFR 突变与Sall4表达之间具有统计学意义。为了更进一步研究Sall4与EGFR 突变之间的联系,将EGFR 阳性患者按L858R 突变、19-del突变、以及两者均突变进行亚组分析后显示,其分组结果均有统计学意义,提示Sall4基因表达情况与驱动因子EGFR 突变呈明显相关性,而EGFR 在细胞传导通路中起着重要作用,一旦被激活,可导致肿瘤细胞内酪氨酸蛋白激酶活化和自身磷酸化,从而促使细胞增生、分化、转移、血管形成及凋亡抑制[19],最终导致癌症的发生与发展。以上研究结果提示Sall4参与肺癌的发生。

4.2 Sall4 参与肺癌的侵袭、转移 微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是一种含有20～25 个核苷酸的非编码RNA,它能够通过结合目标基因3'端非翻译区域影响m RNA 降解抑制基因在转录后的表达水平。miRNA 已经被发现参与许多生物学进程,包括细胞复制、分化、凋亡以及运动等[20]。miRNA-98是let-7家族的重要成员之一,也被认为参与许多疾病的发生与发展。Wang 等[21]发现miRNA-98能够通过调节胶原三股螺旋重复蛋白1基因抑制肝癌细胞的增殖、转移和侵袭,Du等[22]发现miRNA-98能够通过抑制胰岛素样生长因子1受体表达来抑制口腔鳞状细胞癌的生长和转移,Li等[23]发现miRNA-98能够通过负反馈调节IL-6来抑制黑色素瘤细胞的转移,Ni等[24]发现miRNA-98通过调节干扰整合素β3 基因抑制非小细胞肺癌细胞的增殖、转移和侵袭。Liu等[25]通过实时定量PCR技术测定88个非小细胞肺癌组织以及非小细胞肺癌细胞系(A549、HCC827、H1229 和 SKMES-1)内 miRNA-98 表达情况,分别以非肿瘤肺组织以及正常肺上皮组织细胞系BEAS-2B作为对照,发现非小细胞肺癌组织以及细胞系内miRNA-98表达明显下降。通过细胞转染发现miRNA-98高表达能够抑制非小细胞肺癌的增殖。而该研究将miRNA-98高表达组和对照组在体外进行创伤修复试验和穿膜试验后发现miRNA-98高表达组细胞系转移和侵袭能力明显低于对照组,证实miRNA-98高表达在体外能降低非小细胞肺癌细胞的增殖、转移与侵袭。此外,他们将肺癌细胞系用 miRNA 抑制剂降低 miRNA-98 表达后发现Sall4表达增多。而通过质粒转染将带有Sall4 基因的质粒转染至非小细胞肺癌细胞系后发现转染后的细胞系复制增殖能力明显高于对照组,提示miRNA-98调控非小细胞肺癌细胞增殖、侵袭、转移可能正是通过调控Sall4的表达实现,miRNA-98可能是Sall4 的上游基因,Sall4 可能参与肺癌的侵袭、转移[25]。

4.3 Sall4参与肺癌的耐药 Chen等[26]发现Sall4在乳腺癌MCF-7/ADR 细胞系中明显高表达,而抑制Sall4表达能明显抑制乳腺癌MCF-7/ADR 细胞系的增殖和减弱MCF-7/ADR 细胞系对抗肿瘤药物多柔比星的耐药性。Li等[27]发现敲弱Sall4表达能抑制子宫内膜癌的发展和肿瘤细胞的生长,增加子宫内膜癌细胞对抗肿瘤药物卡铂的敏感性。Yanagihara等[28]通过Sall4小干扰RNA 分别转染A549和SBC-3肺癌细胞系,发现转染后的肺癌细胞对卡铂、顺铂、紫杉醇等抗癌药物敏感度明显增高。此外,他们将31例肺癌患者组织标本 (13 个腺癌、14 个鳞癌以及4 个小细胞癌)进行PCR 定量后发现,化疗后复发的标本Sall4表达明显高于未复发组,复发组Sall4 m RNA 平均表达水平是未复发组的34 倍,分别为 (125.0±318.5)和 (3.7±9.2),当剔除4个小细胞肺癌组织标本后再次进行比较后,复发组的标本Sall4 表达仍明显高于未复发组 (P＜0.05),分别为 (139.8±341.4)和 (1.1±2.9)。他们还发现Sall4表达阳性的患者肺癌复发时间明显短于阴性患者[28]。Jeong等[29]发现Sall4 能够调节三磷酸腺苷结核盒转运蛋白表达,汪庆和赵洪文[30]发现三磷酸腺苷结核盒转运蛋白表达可能与非小细胞肺癌顺铂耐药相关。以上研究提示Sall4的过度表达可能成为肺癌出现耐药的重要因素,但目前Sall4调控肺癌细胞组织耐药具体机制仍未清晰,有待进一步研究和证实。

5 Sall4相关的靶向治疗

Zeng等[31]发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂SBHA 能抑制Sall4在人类肝细胞性肝癌中的表达,并抑制Sall4阳性肝癌细胞的增殖,提示组蛋白去乙酰化酶抑制剂SBHA 通过抑制目标基因Sall4的表达来抑制Sall4阳性肝癌细胞的增殖。Gao等[32]发现敲弱Sall4 基因表达后再联合B 淋巴细胞瘤2基因抑制剂能增加急性髓系白血病细胞2～3倍凋亡速度,提示联合Sall4靶向治疗可能成为急性髓性白血病一个新的治疗方案。

6 展望

肺癌目前是全球发病率 (11.6%)和病死率 (18.4%)双第一的恶性肿瘤疾病[33]。基于铂类的双药一线化疗方案是目前肺癌的主要治疗手段之一,但其整体预后水平仍然不理想,化疗药物的获得性耐药问题已成为肺癌治疗的关注焦点。而根据上述内容提示,Sall4参与肺癌的发生、发展,并可能与肺癌细胞耐药相关,但Sall4调控肺癌细胞耐药机制仍未清晰,还有待进一步研究和探索。进一步研究Sall4在肺癌发展中的机制及在调控肺癌细胞出现耐药性的机制,可能为肺癌的治疗提供新的方向。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突