Piwil2 异常表达促进肿瘤发生、发展及预后不良的研究进展

曾广平

在人类ARGONAUTE 蛋白家族中，迄今已发现两个亚族：一类为类似动物果蝇属的PIWI 亚家族，包含Piwil1（别名Hiwi）、Piwil2（别名Hili）、Piwil3 和Piwil4（别名Hiwi2）；另一类为类似植物拟南芥属的AGO 亚家族，包含AGO1、AGO2、AGO3、AGO4[1]。与AGO 蛋白在大多数真核生物中广泛表达不同，PIWI蛋白主要在有性生殖生物的生殖系富集，决定配子形成，在干细胞自我更新、RNAi、转座子沉默及转录调控、基因重组、表观遗传调节中也起着重要作用[2]。Piwil2 作为人类PIWI 家族重要成员，是生殖干细胞自我更新关键调节基因，通过调节转座子活化来调控精子发生，维持生殖系的完整性，主要在生殖干细胞和精原细胞表达，在正常体细胞和成体干细胞中不表达[3-4]。与Piwil2 相应的Mili，在小鼠早期胚胎及出生后的PGC、精原细胞、精母细胞以及圆形精子细胞等生殖细胞中均有表达，在体细胞中亦未检测到表达[5-6]。在相当长一段时间，作为共识，Piwil2 蛋白被认为仅在生殖细胞中表达。直至2006 年左右，由Lee等[7]首次报道Piwil2 蛋白在人类肿瘤组织中广泛表达后，Piwil2 在肿瘤领域研究开始迅速进展。

1 Piwil2 启动肿瘤发生，是pCSC 的关键标志物

恶性肿瘤是严重威胁人类健康和社会经济发展的重大公共健康问题，其转移、复发和放化疗抵抗严重影响病人的远期生存率，是肿瘤治疗中亟待解决的难题。肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）是肿瘤组织中极少量具有无限增殖潜能的干细胞特征亚群，与肿瘤的发生、发展、浸润、复发、转移及治疗耐受密切相关[8]。随着对CSC 研究的深入，研究发现部分CSC 可能起源于迁移迷路至性腺外残留胚胎生殖细胞，生殖干细胞自我更新、增殖调控机制参与CSC发生[9]。

Piwil2 蛋白在人类肿瘤组织中表达，由Lee 等[7]于2006 年首次报道，该研究指出Piwil2 作为致癌基因，通过激活Stat3/Bcl-XL 通路抑制细胞凋亡并促进细胞增殖，在前列腺癌、乳腺癌、胃肠道肿瘤、卵巢癌和子宫内膜癌等多种肿瘤中广泛表达。2010 年先后有文献报道，Piwil2 在宫颈癌不同阶段的癌前病变（非典型腺上皮细胞、轻度和重度鳞状上皮内病变）和恶性病变组织均有表达，是一个与P16 互补的潜在标志物[10]；Piwil2 通过抑制信号转导和转录激活因子3（STAT3），调节Bcl-X（L）和cyclin D1 以促进乳腺癌干细胞增殖，在90%的浸润性癌和81%的乳腺癌中表达异常升高[11]。

大量研究显示，肿瘤是一类复杂的基因疾病。肿瘤来源于组织器官的非正常生长，其形成过程包含一个漫长的、可逆的癌前期才能发展为成熟的肿瘤[12]。癌前组织中存在着CSC 前体细胞，即前肿瘤干细胞（pre-cancerous stem cell，pCSC），具有异质性，即受肿瘤微环境影响及Piwil2 调控，具有同时分化为良性或恶性肿瘤潜能或者分化成不同类型肿瘤[13]。pCSC 的鉴别研究发现，pCSC 中稳定高表达Piwil2，而在CSC 中Piwil2 表达水平降低，二者差异有统计意义[14]。这提示pCSC 与CSC 间分子信号不同，Piwil2在pCSC 稳定高表达，是pCSC 的可靠分子标志物[13-14]。还有研究指出，经单个转录因子Piwil2 重编程人成纤维细胞可获得CSC 样细胞，染色体核型分析为超二倍体且具有高致瘤性[15]，其成瘤组织的分子病理研究经验证为胚胎性未分化癌[16]，提示Piwil2 具有启动肿瘤发生潜能。

Piwil2 在癌前组织中稳定高表达，是pCSC 的关键标志物，具有启动肿瘤发生的潜能，可作为各类型肿瘤早期诊断的重要研究方法。

2 Piwil2 表达部位的转变，可能是促进肿瘤发展的重要原因

Piwil2 是生殖干细胞自我更新的关键调节基因，在人、鼠等哺乳动物的生殖细胞中表达，定位表达显示为胞浆，未观察到胞核表达或胞核、胞浆均有表达，在体细胞和成体干细胞中不表达[5-6]。然而，Piwil2在肿瘤细胞中定位表达部位发生改变。多篇文献报道显示，Piwil2 在肝细胞癌、膀胱癌、乳腺癌等肿瘤细胞中定位表达显示为胞核，或胞核、胞浆均有表达，胞核部位的表达促进肿瘤向更差的预后表型进展，或提示预后不良[17-19]。

Piwil2 在生殖细胞中表现为仅胞浆表达，而在肿瘤细胞中却出现胞核表达，这表明Piwil2 蛋白在胞浆、胞核中承担着不同的生物学功能。在生殖细胞中，Piwil2 呈现胞浆表达，与分子伴侣Piwil4 协同调节转座子的活化，起着调控精子发生的作用[4，20]。P53为抑癌基因，在细胞凋亡调控中发挥重要作用；Stat3为癌基因，可以抵抗抗肿瘤治疗依赖的凋亡机制，并促进肿瘤细胞的生长。当Piwil2 在肿瘤细胞表现为胞核表达时，激活Stat3/Bcl-XL 通路，Stat3 被c-Src磷酸化后转移到细胞核，与P53 启动子结合后抑制其转录，从而抑制P53 介导的细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖[7，21]。

Piwil2 从胞浆转移到胞核表达，可能是促进肿瘤发展的重要原因。干扰Piwil2 蛋白转移到胞核，可作为表达Piwil2 蛋白的相关恶性肿瘤靶向治疗的重要研究方向。

3 Piwil2 与肿瘤预后不良相关，可能是各类型肿瘤预后判断的通用标志物

外科手术根治性切除是目前治疗恶性肿瘤的最主要方法，但术后存在转移复发，严重影响患者长期生存。尽管已有大量应用于临床的肿瘤生物学标志物，迄今尚无适用于各种类型肿瘤的通用标志物，尤其是肿瘤发展早期阶段。例如，HER2、雌激素受体、孕激素受体或Ki-67 已经作为标志物用于乳腺癌诊断，但这些肿瘤生物学标志物对乳腺癌早期诊断均缺乏敏感性和特异性[22]。此外，这些标志物并不仅仅在恶性肿瘤表达，也在良性肿瘤甚至于正常组织中表达。

多项临床研究显示，Piwil2 在肿瘤细胞中异常表达提示预后不良。在肝细胞癌中，Piwil2 与Piwil4 在胞核部位共表达，其生存率、总生存期明显低于无共表达者[17]。低中度分化胆管癌组织中Piwil2 表达水平高于分化良好型组织，胆管癌根治性切除术后患者中Piwil2 高表达者预后不良且为预后独立指标[23]。Piwli2 在胶质瘤组织中表达水平与人胶质瘤的WHO分级及Ki-67 表达水平显著相关，Kaplan-Meier 曲线提示PIWIL2 是胶质瘤患者生存的预后因素，其高表达与预后不良相关，可能成为胶质瘤潜在的诊断标志物和治疗靶点[24]。PIWIL2 高表达具有较高的发生口腔鳞癌的风险，在口腔癌肿瘤样干细胞具有重建肿瘤异质性的能力[25]。在胰腺癌患者中，Piwil2 在mRNA 和蛋白表达水平上与胰腺癌前体细胞分子亚型呈正相关，与无进展生存期、总生存期均有相关性，可能胰腺癌的一种潜在的预后标志物，并可能指导后续的辅助治疗[26]。

Piwil2 在多种不同类型肿瘤中异常表达提示预后不良，可能适用于作为各类型肿瘤预后判断的通用标志物。

4 结语

尽管越来越多研究报道Piwil2 在肿瘤中表达与肿瘤发生、发展、预后相关，但在临床工作的实际应用尚不成熟。通过免疫荧光或组化检测检测Piwil2在组织中的定位表达情况，需要侵袭性检查获得组织标本，难以推广应用。目前尚未见可用于检测血液、尿液等体液中Piwil2 表达量的商用试剂抗体。近年来研究发现肿瘤来源的外泌体，广泛分布于多种体液中，与肿瘤存在密切关系[27]。有研究报道，Piwil2蛋白可在外泌体中稳定表达[28]。因此，进一步探索Piwil2 在人体血液、尿液等体液外泌体中的表达情况，避免了侵袭性检查，可能是Piwil2 作为肿瘤标志物在临床应用研究的重要方向。

综上，Piwil2 在pCSC、CSC 及多种不同类型肿瘤细胞中表达，有望作为各类型肿瘤早期诊断及预后判断的通用标志物；Piwil2 胞核表达可能是促进肿瘤发展的重要原因，靶向干扰Piwil2 蛋白转移到胞核可作为相关肿瘤治疗的重要研究方向。