PLS3基因与恶性肿瘤

伍慕鑫 李婧昕 刘燕 谢伟敏

恶性肿瘤是世界范围内的公共卫生健康问题，也是造成人类死亡和疾病负担的主要原因之一，近年来每年有超过1 500万例新发恶性肿瘤［1］。恶性肿瘤的发生发展与生活方式、环境因素、遗传因素等密切相关，其中大多数肿瘤发生及演变过程中存在相关基因变异，是多基因共同作用的结果。近年来，研究者们不断探索有价值的生物标志物以指导恶性肿瘤的诊断与治疗。PLS3基因最初被发现与骨质疏松及骨质疏松型骨折发生有关［2⁃4］，越来越多的研究也表明PLS3基因是恶性肿瘤的潜在生物标志物［5⁃7］，其异常表达可能与肿瘤的发生发展、侵袭及转移等相关，在肿瘤的诊断与鉴别、疗效评估及预后预测中发挥重要作用。本文就PLS3基因在恶性肿瘤中的作用及其机制的研究进展作一综述。

1 PLS3基因概述

PLS3基因是位于染色体Xq23上的X连锁基因，由16个外显子组成，大小约为9万个碱基［8⁃9］。PLS3基因编码肌动蛋白结合蛋白plastin 3，该蛋白质约由630个氨基酸组成，可抑制cofilin介导的肌动蛋白纤维的解聚，参与肌动蛋白在细胞骨架中的结合和捆绑等过程［8，10］。目前，PLS3基因在非肿瘤性疾病中的研究多见于骨质疏松症及脊髓型肌萎缩症（spinal muscular atrophy，SMA）。既往研究［2⁃4］发现，PLS3基因突变是X连锁骨质疏松的基础，该基因正常表达在骨基质细胞矿化过程中起特殊作用；而表达缺失会引起骨基质矿化缺陷，导致严重的儿童期骨质疏松症，因此PLS3基因可能是骨质疏松症的新的潜在治疗位点。STRATHMANN等［11］在小鼠模型研究中也发现PLS3基因过表达可以改善小鼠模型神经肌肉传递，认为PLS3可能作为一种独立的保护性修饰剂在SMA病程中发挥作用。近年来，越来越多的研究也报道了PLS3与恶性肿瘤的关系，其中在Se′zary综合征（Se′zary syndrome，SS）［12］、结直肠癌［13］、乳腺癌［14⁃15］、胃癌［16］及前列腺癌［17］等恶性肿瘤组织及外周血循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）中PLS3异常表达，PLS3有可能成为CTC检测以及早期诊断、疗效评估及预后预测标志物。

2 PLS3基因与恶性肿瘤

2.1 PLS3基因与SS

SS是一种罕见的侵袭性皮肤T细胞淋巴瘤，与其他类型红皮病性型炎症性皮肤病不易鉴别，而且侵袭性更强，预后更差［18⁃19］。有研究报道，PLS3基因在60%以上的SS患者外周血细胞或SS细胞中过表达［12，20⁃21］，在SS诊断及预后评估中展现了一定前景。

BOOKEN等［20］报道PLS3基因在SS诊断中具有高灵敏度（82%）和高特异度（91%），但联合DNM3、IGFL2和CDO1等基因未能进一步提高诊断能力。但也有研究发现PLS3联合其他基因能更有效地诊断SS，如 MICHEL 等［12］报道PLS3基 因 联 合TWIST、KIR3DL2及NKp46基因可有效区分SS患者与健康个体。同样地，BOONK等［22］检测59例SS患者及19例红皮病患者外周血细胞中的基因表达，发现PLS3基因为组间差异明显的基因，特异性为100%；与STAT4、TWIST1和DNM3等基因联合检测可有效区分98%的SS患者与100%的红皮病患者。以上研究提示PLS3可能是SS有价值的诊断生物标志物。

在预后研究中，BOONK等［23］研究纳入了64例SS患者，发现在同一队列的SS患者中，PLS3过表达患者的中位总生存期较PLS3低表达患者明显延长（71个月vs33个月，P=0.002）。TANG等［24］分析SS患者与蕈样肉芽肿患者外周血细胞中PLS3的表达水平，结果SS组PLS3表达水平显著升高，且从蕈样肉芽肿进展为SS的患者外周血细胞中PLS3的表达水平随着疾病的进展而升高；同时还发现SS患者细胞中的PLS3表达水平随着全身化疗的有效进行而降低；行骨髓移植后的SS患者，细胞中PLS3的表达则下降至无法检测。由此可见，检测PLS3基因表达可能有助于判断SS疾病进展及治疗效果。在机制研究方面，WONG等［25］研究报道，相比于正常人群，SS患者的SS⁃CD4+T细胞基因组表达明显低甲基化且PLS3 mRNA表达上调，通过体外转录进一步探究DNA甲基化对PLS3基因表达的调控作用，发现基因特异性DNA低甲基化在诱导SS⁃CD4+T细胞异常转录控制及PLS3基因过表达中可能发挥一定作用。但是总体上有关PLS3在SS中作用的机制研究仍较少，有待进一步深入探索。

2.2 PLS3基因与结直肠癌

远处转移是结直肠癌患者的主要死亡原因，近年来学者们不断探索标志物在结直肠癌患者复发和预后中的价值。YOKOBORI等［26］在711例结直肠癌患者的研究中，发现Dukes D期患者肿瘤细胞中PLS3表达水平显著高于Dukes A～C期患者；同时对复发患者行PLS3基因检测，发现所有复发患者的肿瘤细胞中均可检测到PLS3基因表达上调，且与未复发患者相比有显著差异。该研究进一步将711例患者分为测试集（n=381，2000—2004年）和验证集（n=330，2005—2008年），分析结直肠癌患者的预后，发现在各个Dukes分期中，外周血CTC中PLS3过表达组的总生存率显著低于PLS3低表达组，两项样本集PLS3过表达组与低表达组的5年生存率分别为40%、75%和50%、90%（均P＜0.001），说明结直肠癌中PLS3过表达与较差的总生存率有关，PLS3可能是复发及预后的预测指标。NING等［27］分析732例Ⅱ/Ⅲ期结直肠癌患者（测试集：n=234；验证集：n=498）的PLS3基因SNP位点与疾病复发的相关性，发现与非突变型相比，PLS3rs6643869突变型患者的中位肿瘤复发时间显著缩短（测试集：9.4年vs1.7年，P=0.005；验证集：13.7年vs3.3年，P=0.021），提示PLS3基因变异可能作为Ⅱ/Ⅲ期结直肠癌患者肿瘤复发的阶段特异性分子预测因子及潜在的治疗靶点。LYBEROPOULOU等［13］通过PCR限制性片段长度多态性分析结直肠癌患者浓缩CTC细胞悬液中PLS3基因的突变情况，发现CTC与相应原发肿瘤的突变状态不一致，该基因的基因型转换可能通过转移过程中的EMT机制在CTC产生中发挥重要作用，且PLS3基因过表达与原发性肿瘤CTC的拷贝数增加相关，还参与EMT调节。而CTC拷贝数增加往往提示肿瘤转移复发的概率越大，预后也更差。因此认为，PLS3基因可能作为结直肠癌CTC检测生物标志物而用于肿瘤转移及预后预测。对于PLS3基因在结直肠癌中的作用机制，WILLIS等［28］在结直肠癌细胞系SW480中发现，PLS3过表达的细胞中钙黏蛋白低表达，癌细胞侵袭能力增强；敲除PLS3基因后，细胞中钙黏蛋白表达上调。提示PLS3基因过表达可能通过下调钙黏蛋白而使癌细胞获得侵袭性，这也可能是结直肠癌发生侵袭转移的机制之一。

2.3 PLS3基因与乳腺癌

乳腺癌在肿瘤发展早期就可以发生远处播散，血液中检测出肿瘤细胞即是重要证据，及时诊断及治疗有助于改善患者预后。CTC作为一种非侵入性的新型诊断工具，近年来在乳腺癌患者的早期诊断、治疗效果和预后判断等领域表现出了良好的应用前景。MARKIEWICZ等［14］通过qRT⁃PCR技术检测83例乳腺癌不同表型CTC中PLS3基因的表达，发现PLS3在EMT过程中的CTC、双表型CTC阳性样本中均过表达；研究还发现PLS3表达具有EMT状态特征，在上皮细胞和间充质细胞中PLS3与CDH2表达呈正相关，而在上皮⁃间充质细胞中与CDH2表达呈负相关；PLS3在从上皮向上皮⁃间充质状态移动的细胞中表达上调，而在从上皮⁃间充质向间充质状态移动的细胞中表达下调。因此认为在基因表达谱的定量PCR中检测PLS3及CDH2基因，可能有助于区分早期乳腺癌富含CTC的血液成分中的不同EMT表型（如上皮细胞、上皮⁃间充质细胞和间充质细胞），PLS3基因可能是EMT的潜在标志物。UEO等［15］纳入594例乳腺癌患者进行研究，结果发现PLS3在所有亚型乳腺癌细胞中过表达；且在不同分子分型乳腺癌细胞中的表达存在明显差异，其中在HER2阴性患者乳腺癌细胞中PLS3过表达率显著高于HER2阳性患者（69.8%vs55.1%，P=0.031）；在所有患者中，PLS3过表达患者的5年生存率显著低于PLS3低表达患者（89%vs99%，P=0.0001），说明检测PLS3表达可能有助于筛查乳腺癌高危人群，而PLS3过表达可能是乳腺癌患者预后不良的因素。此外，PLS3也可能是增强乳腺癌化疗敏感性的潜在靶点。MA等［10］通过在乳腺癌MDA⁃MB⁃231细胞中沉默PLS3基因并观察其对紫杉醇敏感性的影响，结果发现沉默PLS3表达后MDA⁃MB⁃231细胞中plastin 3蛋白表达下调并激活了p38 MAPK信号途径，进而显著增强紫杉醇诱导的细胞凋亡；同时plastin 3下调还干扰或损害了MDA⁃MB⁃231细胞的内吞功能，当机体细胞暴露于白蛋白结合型紫杉醇时，该细胞的内吞功能受损可抵消PLS3沉默后由紫杉醇诱导的细胞凋亡，以上两点也可能是乳腺癌细胞增强对紫杉醇敏感性及降低对白蛋白结合型紫杉醇敏感性的原因。

2.4 PLS3基因与胃癌

胃癌的早期诊断、以及及时评判和监测治疗效果具有重要的临床意义，近年来学者们不断探索标志物对胃癌诊断及提示不良预后的价值。KURASHIGE等［16］研究显示PLS3基因在胃癌患者中过表达，且PLS3过表达组患者与PLS3低表达组相比，肿瘤分期更晚、分化程度更低、浸润程度更高，远处转移发生率也更高；而在人胃癌细胞株NUGC3、NUGC4、MKN7、MKN45、MKN74中敲除PLS3基因后，细胞侵袭和迁移能力明显受抑制。由此可见，PLS3与胃癌患者的恶性表型密切相关，未来针对PLS3基因的靶向治疗可能有助于阻断胃癌远处转移。该研究同时也检测胃癌患者外周血CTC中PLS3基因的表达，但是未能证实PLS3基因在CTC中的意义，提示PLS3可能不是有效的CTC检测标志物。分析其原因可能是目前胃癌外周血CTC相关研究较少，而且胃癌的远处转移方式以淋巴转移和腹盆腔种植转移为主，其次才是血行转移。而最常见的血行转移部位是肝脏，胃癌细胞进入体循环的数量相对较少，所以从外周血中检测CTC阳性率可能较低，因此需进一步探究PLS3基因在胃癌CTC中的作用。关于PLS3基因在胃癌中的作用机制，目前仅CAO等［29］研究报道，胃肿瘤抑制因子锌指蛋白471在胃癌细胞系AGS、BGC823和MKN74中的异位表达可显著抑制胃癌细胞增殖、迁移和侵袭，同时诱导细胞凋亡；而PLS3是锌指蛋白471的重要下游靶点，锌指蛋白471直接与PLS3基因启动子结合并转录抑制其表达，提示PLS3基因可能是胃癌细胞的致癌靶点。

2.5 PLS3基因与其他恶性肿瘤

除上述肿瘤外，近年研究还发现PLS3基因与胰腺癌、急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）等发生发展也有关。XIN等［30］在207例胰腺癌组织标本及人PACA细胞系（PANC⁃1、BXPC⁃3、CFPAC⁃1和MIA⁃PACA2）的研究中发现，PLS3基因在胰腺癌组织和细胞系中过表达，且其表达程度与临床病理分期相关；PLS3过表达可导致PI3K/AKT信号增强，PLS3可能作为一种癌基因促进胰腺癌细胞增殖和侵袭。在AML中，VELTHAUS等［31］通过分析共培养AML细胞和内皮细胞的基因表达，发现敲除PLS3基因的AML细胞体外增殖数量明显减少；相反，存在PLS3基因过表达变异的AML细胞体外增殖数量明显增加，提示PLS3基因可能是AML潜在的治疗靶点。

3 小结

综上所述，PLS3基因在多种恶性肿瘤组织及外周血循环肿瘤细胞中异常表达，可能通过多种途径参与肿瘤的发生发展及侵袭转移过程。PLS3基因可能作为一个新的标志物和潜在治疗靶点，在CTC检测，肿瘤诊断、治疗及预测预后等方面中发挥重要作用，但目前关于PLS3基因与恶性肿瘤的研究较少，其调控恶性肿瘤疾病进程所涉及的作用靶点、分子信号通路等有待进一步研究，治疗靶点方面的研究也仅涉及体外基因敲除实验。PLS3基因的深入研究将有助于进一步明确其与恶性肿瘤的关联，有望为恶性肿瘤的早期诊断、疗效评估及预后预测提供新的生物标志物及治疗靶点。