CDX2/LIN28B 与结肠癌相关性的研究进展

2022-11-19赵雪刘贵生李梦鸽方世淼

世界最新医学信息文摘 2022年38期

赵雪，刘贵生，李梦鸽，方世淼

(1.西安医学院附属陕西省人民医院，陕西西安 710068; 2.陕西省人民医院消化内一科，陕西西安 710068)

0 引言

在中国，癌症是最主要的死亡原因之一，为国民经济带来了很大的负担。有研究显示[1]大多数癌症所致的死亡与消化道肿瘤相关，如结肠癌。资料显示[2]，在全球范围内，结肠癌的发病率居于恶性肿瘤第3 位，死亡率居于第2 位。在我国，结肠癌的发病率呈现明显的地域差异，其中，经济落后地区发病率偏低[3]。我国结肠癌发病率近年来呈上升趋势，居于恶性肿瘤第3 位，死亡率居于恶性肿瘤第5 位[4]。

尾型同源盒转录因子-2（Caudal type homeobox2，CDX2），编码一种转录因子，在肠上皮细胞增殖和分化中起重要作用，通常从近端十二指肠到远端直肠都有表达。既往研究表明，CDX2 在肠道肿瘤的肠上皮细胞中表达，具有较高的敏感性和特异性，可作为肠源性肿瘤的组织学肿瘤标志物之一[5]。且CDX2 蛋白在肠上皮细胞的细胞核中表达，其功能与Wnt 信号、内环境稳定和通透性有关，并参与调节肠上皮中多个基因的表达[6]。LIN28B 在胚胎发生期间高表达，但在成体组织的分化细胞中无表达[7]。LIN28B 已经被证实在多种肿瘤中过度表达，尤其是上皮来源的肿瘤，如结肠癌。同时，有研究发现，其能够促进癌细胞自我更新潜能、侵袭和转移以及免疫逃逸。其中，结肠癌的预后不良与LIN28B 的高表达密切相关[8]。CDX2 和LIN28B在结肠癌中均有异常表达，可能参与结肠癌的发生发展、转移、预后以及化疗敏感性等，但CDX2 和LIN28B 参与结肠癌发病的分子机制目前还尚未明确，现就CDX2 和LIN28B 与结肠癌的研究进展综述如下。

1 CDX2 与结肠癌

由肠道特异基因编码的同源蛋白CDX2 基因隶属于同源盒基因，是肠道发育和稳态的主要调节因子，其在肠道外的异常表达参与了结肠癌和肠上皮化生。在分子水平上， CDX2 蛋白是一种转录因子，包含一个保守的同源异型DNA 结合域，该结合域由三个排列在螺旋-转角-螺旋基序中的α 螺旋组成，前有一个转录域，后有一个调节域。该蛋白与染色质上的数千个位点相互作用，广泛调节干/祖细胞以及成熟分化细胞的肠道功能[9]。此外，CDX2 还参与肠上皮细胞的发育、分化、增殖和细胞粘附，在胚胎发育和后期维持肠上皮细胞的内环境稳定中起着至关重要的作用。因此，CDX2 的缺失与细胞迁移和恶性转化增加有关，通常在结肠癌中起到肿瘤抑制作用[10]。有研究显示[11]，小鼠肠上皮CDX2 表达的缺失会导致H2-T3 的迅速衰竭，其编码一种MHC Ⅰb 类蛋白，该蛋白可调节iCD8α 细胞的发育和功能，导致iCD8α 细胞数量减少，巨噬细胞浸润增加，炎症反应被激活，从而在多种疾病的发生过程中扮演重要角色，其中包括结肠癌。另有研究发现CDX2 诱导的microRNAs 通过靶向调控多种DNA 损伤反应途径因子促进结肠癌发生[12]。临床研究已经证实CDX2 可抑制结肠癌细胞的增殖，且CDX2 的低表达与低分化和中分化肿瘤相关，提示其不良预后[13-15]。

既往研究为CDX2 作为结肠癌的分子标志物提供了理论依据。Abouelkhair 等[16]应用免疫组化的方法检测了65 例腺癌中CDX2 蛋白的表达情况，其中包括35 例大肠腺癌（原发性或转移性）和30 例非大肠腺癌，结果显示CDX2 蛋白在检测结肠腺癌的敏感性为97.1%、特异性为53.3%。由此可见，CDX2 蛋白可作为大肠癌的分子标志物。此外，Den 等[6]通过组织芯片的免疫组化染色和福尔马林固定石蜡的液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析，评估386 例Ⅱ期和Ⅲ期原发性结肠癌中CDX2 蛋白的表达，其中Ⅱ期226 例，Ⅲ期160例，研究发现Ⅱ期和Ⅲ期结肠癌中CDX2 蛋白表达水平降低与疾病特异性生存期（Disease Free Survival，DSS）相关，即CDX2 表达缺失与结肠癌低存活率相关。与免疫组化检测相比，LC-MS/MS检测CDX2 预后价值更显著，同时研究分析显示，CDX2 作为结肠癌预后生物标志物的临床应用价值通过定量分析进一步得到了肯定。Hansen 等人[17]选取1157 例Ⅱ期结肠癌手术患者，分为两个独立的人群队列，通过免疫组化评估CDX2 的表达。研究结果发现两个队列中CDX2 表达缺失与无病生存率差之间存在显著关系。同时根据CDX2 的表达情况将患者分为三组：CDX2 阳性组、中度组和阴性组，与临床数据进行比较，结果显示，在两个队列中，CDX2 阳性表达者的五年生存率明显高于CDX2 阴性表达者。对联合队列进行的多重Cox回归分析证实了CDX2 对无病生存率的独立影响，以及CDX2 的表达与恶性程度之间存在明显相关。进而，有研究[18]采用免疫组化方法检测82 例大肠癌患者CDX2 蛋白的表达，研究结果显示，CDX2表达下调与女性、右侧肿瘤、粘液性肿瘤、淋巴结受累、高级别肿瘤和晚期整体病理分期均有关，并进一步指出CDX2 可作为结肠癌患者预后评估的可能因素。

近年来，有相关研究表明肿瘤的发生与表观遗传学之间有密切的联系。Graule 等人[19]对637 例结肠癌患者的微阵列组织芯片进行CDX2 免疫组织化学检测，结果显示：CDX2 表达缺失与淋巴结转移、远处转移、不良预后呈明显相关，其中表观遗传修饰参与了CDX2 基因表达的缺失，特别是HDAC4 和HDAC5 引起的启动子甲基化和组蛋白去乙酰化。此外，上皮- 间充质转化（epithelialmesenchymal transition， EMT）是结肠癌发生发展中重要的一环。Yu 等人[13]研究证明CDX2 可以直接反式激活PTEN 表达，从而抑制PI3K/Akt/GSK-3β 信号，并破坏 β-catenin 的稳定性，进而抑制结肠癌转移和EMT，并且CDX2 基因敲除在体外促进结肠癌细胞侵袭，在体内促进肝转移。郑见宝等人[20]研究进一步表明CDX2 表达的缺失可诱导EMT 的发生，从而进一步增强结肠癌的侵袭、转移能力。因此，有可能可以通过抑制CDX2 的表达来减缓结肠癌的疾病进展，这为结肠癌的生物治疗提供新的思路。但是有关下调CDX2 诱导EMT 相关指标的具体信号传导通路仍不明确。

2 LIN28B 与结肠癌

2.1 LIN28B 的分子生物学特征

LIN28 基因最初是在秀丽隐杆线虫中发现的，作为幼虫和外阴发育的调节因子。它编码两种同源RNA 结合蛋白，分别是LIN28A 和LIN28B[8]。LIN28B 有两种亚型：LIN28B 长亚型和短亚型，分别表达于结肠癌组织和邻近正常结肠粘膜[21]。LIN28B 长亚型由250 个氨基酸组成，含有保守的RNA 结合结构域，分别为冷休克结构域（Cold Shock Domain，CSD）和两个Cys-Cys-His-Cys 锌指结构域（CCHCZn Finger Domain ），通过这些结构域，它可以调节肿瘤抑制因子micor-RNA let-7家族的转录并下调，最终抑制其分化[22]。LIN28B短亚型可能在正常结肠上皮内稳态中起到拮抗LIN28B 长亚型的作用，在结肠肿瘤发生过程中，表现为LIN28B 长亚型的上调和LIN28B 短亚型的下调[21]。

2.2 LIN28B 与肿瘤

Ackermann 等[7]通过全基因组转录组和全细胞蛋白质组分析显示，LIN28B 是脂类控制代谢调节的必要介质。有证据表明LIP(Liver-enriched inhibitory protein，LIP) 通过转录抑制let-7 来控制LIN28B 的表达。此外，通过构建小鼠模型证实了LIP-let-7-Lin28B 在体内的调节，即LIP 需要RNA 结合蛋白LIN28B 来实现其代谢重编程功能，并且LIP 通过下调已知靶向LIN28B mRNA 的let-7micro RNA 的转录来上调LIN28B。进一步有研究表明LIP-let-7-LIN28B 通路的异常调节在细胞代谢和可能诱导肿瘤易感状态中起着重要作用，并且与原始细胞的代谢重编程、未成熟细胞的增加有关。同时研究发现let-7 和Lin28B 可形成一双向负反馈调节环路，其中let-7 抑制Lin28B-mRNA的合成，而Lin28B 抑制let-7 家族的成熟，这一环路在肿瘤进展转移、生长发育的调节等方面起着重要作用。LIN28B 作为一种RNA 结合蛋白，参与细胞生长和重编程，以及组织内环境稳定和癌症发展[23]。在进化上，由于LIN28B 在促进干细胞自我更新方面的效力，因此，如果调控失调，则会导致肿瘤的发生[24]。相关研究表明，代谢和酸性微环境的改变在促进肿瘤恶性特征方面起着重要作用。通过构建LIN28B 表达的癌细胞系，研究发现细胞外酸化、葡萄糖摄取和乳酸分泌的速率在体外和体内均受到LIN28B 基因敲除的抑制[25]。既往研究表明LIN28B 在许多癌症中的高表达，并且与癌症患者的不良预后相关[26]。有研究称LIN28B 的靶向表达不但会导致肠上皮细胞肥大、隐窝扩张，还可促进肠息肉和腺癌的形成[27]。

2.3 LIN28B 与结肠癌

有研究通过对正常和结肠癌组织中的免疫组化和原位杂交分析发现，与正常结肠组织相比，结肠癌组织中的LIN28B 蛋白表达上调，而let-7a 下调。最近有研究发现，LIN28 B 对let-7 的抑制不仅依赖于Zcchc11 途径，还可通过隔离初级let-7转录物并抑制微处理器对其的处理并仅在细胞核中起作用，这一功能独立于Zcchc11/TUT4 末端尿苷酶[28]。此外，LIN28B/let-7 轴还可通过增强胰岛素-PI3K-mTOR 信号调节葡萄糖稳态，进而调节有氧糖酵解以促进癌细胞进展[29]。Balzeau 等[30]研究发现，LIN28B 通过调节NF-κB 活化来促进炎症和癌症的发生，即: NF-κB 可以诱导LIN28B的表达，LIN28B 通过抑制let-7 的成熟来解除let-7 对IL-6 表达的抑制，而IL-6 的表达又可以激活NF-κB 的表达，从而形成环路。Pang 等[31]研究发现LIN28B-let-7-c-Myc/LIN28B 反馈环可加速结肠癌的发生。然而，需要进一步的研究来验证这种反馈回路在癌症发生中的作用，即：let-7 对c-Myc 的抑制可通过LIN28B 抑制let-7 的成熟来解除，而c-Myc 的表达又可以增强LIN28B 的转录。此外，还发现LIN28B 可上调结肠癌细胞BCL-2 的蛋白表达水平，进而促进结肠癌细胞生长并抑制细胞凋亡[32]。Chatterji 等人[33]通过核糖体分析和RNA 测序明确了IMP1 是LIN28B 下游基因表达调控的关键点。同时体外和体内数据表明，上皮中IMP1 缺失增加了WNT 靶基因的表达，并增强了LIN28B 介导的肠道肿瘤的发生。此研究结果强调LIN28B/IMP1 信号轴是肠上皮正常内环境稳定、辐射介导损伤和肿瘤发生的关键调节子，并强调了阐明体内主要致癌途径转录后调控的重要性。此外，Tang 等研究表明[34]，胰岛素受体底物1（Insulin receptor substrate 1 ，IRS1）作为一种潜在的癌基因在癌症中发挥作用，且结肠癌细胞中高表达的LIN28B 可增强IRS1 的稳定性。同时，进一步发现了miR-30a-5p/LIN28B/IRS1 轴在大肠癌中的功能作用。即： miR-30a-5p 以LIN28B 为转折点，来破坏IRS1 mRNA 不稳定从而抑制IRS1 表达，从而实现miR-30a-5p 在大肠癌细胞生长中的抑制作用。由此可见，miR-30a-5p 与IRS1 和LIN28B 存在竞争性地相互作用。然而具体相关机制和通路还有待进一步探究。

2.4 LIN28B 表达与结肠癌预后评估

Yuan 等人[32]通过RT-PCR、Western 印迹和免疫组化方法检测22 对结肠癌组织和正常组织中LIN28B 的表达，结果显示LIN28B 在结肠癌组织高表达，且LIN28B 的高表达提示肿瘤分期晚、淋巴结转移，明确了LIN28B 的高表达与癌症复发及不良预后相关。进一步研究发现，与正常细胞系相比，LIN28B 过表达的SW620 结肠癌细胞凋亡被抑制，这一发现表明LIN28B 作为癌基因发挥作用。Wang 等人[35]采用免疫组化方法综合分析发现Lin28B 主要位于结肠癌细胞的细胞质中，且LIN28B 高表达与结肠癌患者淋巴结转移、疾病进展及不良预后明显相关。同时研究发现，Lin28B可通过促进细胞分裂间期的转变从而促进结肠癌细胞的增殖。董延琥等人[36]采用免疫组化法检测80 例结肠癌组织和20 例癌旁正常结肠组织中 LIN28B 表达，结果显示LIN28B 低表达提示肿瘤分化程度高。Ma 等人[37]采用免疫组织化学方法检测92 例结肠癌组织和11 例癌旁结肠组织中LIN28B 的表达，结果显示，Lin28B 在所有结肠癌组织中均有表达，而在相邻结肠癌组织中表达不足10%，且 Lin28B 主要表达于癌细胞的细胞质中，同时发现Lin28B 的表达与结肠癌的增殖和转移无明显相关，这与之前的大部分研究不一致。Pretzsch等[38]研究发现，结肠癌肝转移患者和间隔五年内未发生转移的结肠癌患者在LIN28 B 表达方面无显著差异。重要的是，在成熟肿瘤中逆转LIN28B表达可促进肿瘤细胞分化并降低肿瘤侵袭性。因此，拮抗LIN28B 的表达可诱导肿瘤细胞分化，进而减少肿瘤复发及转移[39]。

3 CDX2/LIN28B 与结肠癌

Suzuki 等人[40]发现LIN28B 通过CDX2-AMACR 轴促进结肠癌分化，由于存在大量的mRNA 靶点，mRNA 结合蛋白LIN28B 在发育、代谢、组织再生和肿瘤发生中具有多种功能。同时RIP（RNA Binding Protein Immunoprecipitation，RNA 结合蛋白免疫沉淀）分析显示LIN28B 直接结合CDX2 mRNA。同时，LIN28B 过表达导致CDX2表达增强，从而促进结肠癌转移瘤细胞的分化，这一发现为研究CDX2/LIN28B 参与结肠癌的分子机制及结肠癌治疗提供了新的思路。