TSC22基因在肝癌中的应用前景

周方 宋宣

肝癌是世界上第三大癌症致死原因之一[1]。尽管肝细胞癌治疗方法有所改善，但总体存活率仍较低。对于肝癌来说，早期诊断和治疗肝癌至关重要，高危因素的监测仍是早期诊断手段之一。目前在发展中国家，病毒性肝炎是主要危险原因，在发达国家，肥胖、糖尿病和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH)是主要危险因素，无论何种高危因素，肝硬化仍是主要的发病危险因素。通过对高危患者的筛查和监测已发现一些潜在治疗基因靶点，对改善预后有较好作用，例如肝细胞癌中CDKN3基因异常表达参与肿瘤异常分化及自我更新[2]。随着对肝细胞癌基因检测技术不断发展，肝细胞癌靶向治疗存在潜在价值，研究证实转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)信号与肝癌的发生发展有关，而且TGF-β信号介导的肿瘤发生不仅与肿瘤细胞本身有关，与微环境等外在因素有关，表明肝癌发生是内外因素相互作用结果。TSC22基因作为TGF-β诱导基因分离基因，已经证实在相关肿瘤中发生发展的作用。笔者结合相关文献分析发现TSC22基因可能参与肝细胞癌发生发展，而且TSC22基因表达产物可能作为新的潜在肿瘤标志物，这为肝癌基因靶向治疗提供新的方向。

一、TSC基因概况

TSC22基因作为TGF-β诱导基因一种，它一直被认为是肿瘤抑制基因。其参与抑制肿瘤细胞生长及细胞凋亡调节[31]。TSC22基因编码具有亮氨酸拉链及TSC盒蛋白结构，它是亮氨酸拉链蛋白的一种，它没与其他的亮氨酸拉链经典DNA结合域，但它可以与其他转录因子结合参与基因转录调节。研究证实，TSC22与酵母转录因子GAL4的DNA结合域结合时，参与转录调节。由于哺乳动物遗传多样性，导致编码TSC22蛋白基因多样。目前常见基因有四种，他们分别是TSC22D1、TSC22D2、TSC22D3 和 TSC22D4，它们分别位于不同基因位点，参与不同功能调节，这些为TSC22基因研究提供难点，而且研究还发现TSC22基因在不同肿瘤细胞中表达程度不同，这可能与肿瘤发生易发性有关。综上所述TSC22基因作为一种假定抑癌基因，其转录异常可能与肝癌发生发展有关，这些都为以后肝癌治疗提供新的治疗位点。

TSC22基因的信号通路: TGF-β信号通路 早期发现TGF-β信号通路已经被证实是癌症的相关驱动因素之一。TGF-β信号通路分为经典通路及非经典通路。经典途径通过TGF-β配体与TGF-β受体II配体，TGF-β受体I两种受体相结合，导致两种受体激酶域磷酸化，这种磷酸化，启动了一个Smad信号级联偶联，导致核易位及肿瘤基因转录[4]。非经典通路未完全阐明，其可能与P38、MAPK和ERK等蛋白磷酸化有关，Giannelli G发现在肝细胞癌中存在大量细胞外基质蛋白，这种细胞外基质大多数是有TGF-β激活产生，细胞外基质蛋白大量积累导致肝硬化，最终形成肝细胞癌，这说明TGF-β介导信号通路有多种机制参与肿瘤发生，除了上述以外，TGF-β信号可能参与肿瘤细胞的侵袭及迁移，这可能与肿瘤转移有关，这些发现可能为治疗肿瘤转移提供新的思路。

(一)细胞凋亡 研究发现在胃癌细胞HSC-39株中使用TGF-β后导致细胞凋亡，作为TGF-β分离基因TSC22，转染TSC22到HSC-39细胞株中，发现其生长能力下降，这表明TSC22与细胞凋亡有关[5]。对于TSC22如何诱导细胞凋亡的机制，当用乙酰-L-天冬氨酰-L-谷氨酰-L-谷氨酰-L-天冬氨酰-1-al(ac-devd-cho，一种CPP32型蛋白酶的特异性抑制剂)处理细胞，发现染色质凝聚和DNA碎裂等细胞凋亡现象，这与TGF-β1诱导的TSC-22基因在HSC-39细胞中的表达产生类似的结果，这表明是TSC-22可能通过激活CPP32样蛋白酶来诱导细胞凋亡。除了细胞凋亡外，癌基因诱导的细胞衰老现在被认为是抑制肿瘤发生的新的机制，研究还发现在人成纤维细胞和黑色素细胞BRAF(E600)诱导的衰老细胞中，发现TSC22D1的水平增加了100倍以上，这表明TSC22D1可能参与癌基因诱导的细胞衰老[6]。

(二)细胞高渗胁迫机制 在哺乳动物的肾脏中，通过基因检索发现9个不同的TSC22D转录物，他们参与维持全身盐和水平衡，不同TSC22转录物表达不同，这可能与高渗压有关。众所周知，高渗压可能会导致细胞收缩、细胞膜变化、跨细胞膜的水运动方向改变以及细胞骨架的压力改变，研究表明TSC22D3可能通过醛固酮来调节高渗应激诱导，除了TSC22D3以外，作为高渗透压胁迫转录因子 1( osmotic stress transcription factor 1，OSTF1)的同源物TSC22D2，高渗透压胁迫转录因1参与了细胞渗透应激反应[7]，它的mRNA和蛋白质水平在高渗应激的反应中短期内增加，这可能是TSC22等参与高渗胁迫的机制。综上所述TSC22结构域转录物被高渗诱导或者被渗透应激反应保护肾细胞。

(三)DNA甲基化 表观遗传调控是指在不改变基因序列，通过在分子水平修饰基因活性及表达而改变基因的遗传性。这是目前癌症发展机制中最为热点机制之一，而在表观遗传调控中，最常见是DNA甲基化，它是指通过甲基转移酶将甲基修饰到第五位的胞嘧啶基内的 CpG二核苷酸，这种甲基化可能导致基因沉默，TSC22基因是通过甲基CpG结合域与DNA甲基化结合，抑制基因转录[8.9]，研究证实在L1210 T细胞淋巴瘤细胞系及非肿瘤细胞的DNA中通过亚硫酸氢盐限制性联合分析得出存在TSC22启动子甲基化的证据[10]，这种甲基化可以通过去甲基化来逆转。

二、TSC22基因在各种癌症中的研究进展

(一)TSC22基因在结直肠癌的研究 结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是来源于肠上皮干细胞的恶性肿瘤。结肠癌干细胞的恶性转化可能与肿瘤化疗、抗辐射和复发有关。目前分子生物学研究发现，结直肠癌的发展主要有环境与遗传因素共同决定，研究证实结直肠癌的发生与kras、nras和braf异常激活有关[11]，以及多功能基因产物失配修复(mutations in mismatch repair,MMR)基因启动子甲基化导致MMR蛋白遗传沉默可能参与结肠癌的发生，研究还发现增加TSC22的水平可以抑制肠上皮细胞的生长水平[12]，从而抑制结肠癌的发生，Qin S等从310个(55.48%)结直肠癌组织中的发现TSC22表达低于正常结肠直肠或邻近的非肿瘤组织，并且证实TSC22的表达与肿瘤大小相关，而且通过多变量分析表明，TSC22的表达、年龄、淋巴结转移和肝转移是结直肠癌患者预后的独立危险因素[13]。这些结果表明TSC22可能作为结直肠癌患者的新型预后标志物，从而为结肠癌诊断以及治疗新的方向。

(二)TSC22基因在宫颈癌的研究 宫颈癌是女性常见恶性肿瘤之一，其可能与HPV，MIR，ABl2基因有关，随着宫颈癌分子生物学的研究，一些分子通路越来越受到关注，如CKAP2基因通过Fak-erk2通路导致宫颈癌细胞增殖，CKAP2的敲除后，宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭受到影响[14]，最新研究证实，宫颈癌可能与TSC22基因有关，TSC-22与集落刺激因子1受体(Colony stimulating factor 1 receptor,CSF-1R)的特异结合区结合，通过ERK途径和AKT途径，降低了erk和akt的磷酸化，并解除了下游信号的调控，从而调节细胞的增殖、分化[15]。而且TSC-22降低了CSF-1R和集落刺激因子1(Colony stimulating factor 1,CSF-1)的表达，可能是通过作为CSF-1R转录因子的NF-κB来实现，Western blot分析表明，TSC-22降低了NF-κB蛋白的表达，这种TSC22与CSF-1结合可能为宫颈癌分子靶向治疗提供新的思路。

(三)TSC22基因在白血病的研究 靶向治疗可能成为其中重要一环，研究表明，在原发性小鼠T或自然杀伤(NK)大颗粒淋巴细胞(Large granular lymphoma，LGL)白血病中发现TSC-22启动子甲基化，这也证实TSC-22作为假定的肿瘤抑制基因，其低表达与启动子甲基化以及T或NK LGL白血病的发生有关[10,16]，而TSC-22启动子甲基化导致沉默可以5-氮杂-2’-脱氧胞苷(5-aza-2'-deoxycytidine，5-AZA)治疗，还发现TSC-22通过抗炎细胞因子TGF-β诱导的信号传导，来抑制肿瘤发生，这些都是药物治疗淋巴瘤的分子基础，为淋巴瘤确诊提供新的治疗方向。

(四)TSC22基因在唾液腺癌中的研究 唾液腺癌是起源于唾液腺癌的罕见肿瘤，其类型多种多样，研究证实其病理组织多样性导致其诊断及治疗效果欠佳，而决定其预后主要因素在于组织分化程度，当前关于唾液腺癌治疗仍较为困难，其主要因素在于我们对唾液腺癌的关键分子机制仍未阐明，研究证实Kawamata H等在唾液腺癌诱导细胞凋亡细胞系中发现TSC22基因过度表达，还通过荧光素酶分析出TSC22启动子区强化的几种诱导物[17]，而且通过在抗癌药物维斯纳里酮对TSC22诱导，发现其TSC22的mRNA水平减低，从而细胞增殖停止[18]，这些都说明TSC22可能通过激活TSC22启动子转录物活性来调节唾液腺癌的表达，作为唾液腺癌中的关键因子，其可能成为治疗唾液腺癌的潜在分子靶点，

(五)TSC22基因在其他癌症方面的研究 TSC22作为一种假定抑癌基因，它参与多种癌症的形成发展过程。据相关文献表明，TSC-22在乳腺癌、前列腺肿瘤等肿瘤中被下调[19-20]，但对于其具体机制目前仍然没有研究清楚，目前最为常见两种机制一种是TSC22启动子甲基化以及诱导TSC-22表达的信号通路抑制，虽然两种机制都可能导致TSC22基因表达沉默，但两种机制可能在不同肿瘤由于自身诱导因子不同所占有的比重不同，需要我们进一步细致研究。而对于其他几种机制，其可能作为一种辅助机制参与各种肿瘤的表达中，细致研究TSC22基因中的各种生物学功能，以便于研究不同肿瘤细胞中TSC22发展机制，为肿瘤治疗提供新的治疗靶点。

(六)TSC22基因在肝癌方面的研究 虽然TSC22在结肠癌及宫颈癌等癌症方面取得进展，但对于TSC22在肝癌方面研究较少，研究表明肝脏TSC22D4的表达水平与癌症恶病质的体重减轻程度和极低密度脂蛋白(Very low density lipoprotein，VLDL)低分泌有关[21]，而且证实TSC22D4的破坏导致肝脏能量失衡，这与肝癌发生有关，因此TSC22D4可能作为肝衰竭分子标记物参与肝癌的发生发展，同时hoshida等证明在肝癌发生发展中存在可重复的基因表达谱，这可能为肝癌基因治疗提供新的思路[22]，研究还发现TSC22D3在早期复发肝癌组织中高表达，这为早期肝癌复发提供分子免疫标记物[23]，综上所述，TSC22基因大的表达异常可能与肝癌发生有关，对于TSC22基因如何导致肝癌发生的机制需要进一步研究证实。

三、发展前景

癌症的发展是一个多元化的过程，其涉及各种各样的突变事件，其包括：基因突变，转录异常，表达修饰变化以及外部环境改变等各个方面。任何一方面改变都有可能导致癌症发生，TSC22基因作为假定抑癌转录因子，虽然TSC22基因在肝癌中研究较少，但对于TSC22基因在其他肿瘤发生发展中已经证实。目前对于TSC22基因研究来说，其抑制癌症确切机制仍是一个挑战，这也是TSC22基因在临床基因治疗难点。了解TSC22作为转录因子如何参与细胞调控，尚需大量工作要我们做，但是部分实验已证明，TSC22部分产物参与信号传送以及肿瘤调控。这些研究结果表明，其表达产物可能作为肝癌诊断的肿瘤标志物，参与肿瘤早期诊断，而且这种新的基因不断探索，可能为肿瘤靶向治疗拓宽新的思路，为研制新的肿瘤化疗药物指明新的方向，这些积累也为肝细胞癌未来多元化治疗提供新的治疗策略。