RUNX1在肺癌中的研究进展

陈俊慧 刘思雨 综述 贺长军 审校

肺癌是严重威胁人类生命健康的恶性肿瘤之一，2020年约有220万新发病例，占全部癌症新发病例的11.4%，死亡病例约有180万例，占全部癌症死亡病例的18%[1]。在肺癌的治疗中，放射治疗被认为是局部晚期肺癌患者的主要选择，但是由于放射抵抗，放射治疗的效果并不理想。除放射治疗外，目前比较有效的治疗是根据不同分子亚型的非小细胞肺癌(NSCLC)进行生物靶向治疗，例如，表皮生长因子(EGFR)突变的晚期NSCLC患者通过首选吉非替尼和厄洛替尼等靶向药物进行精准治疗。但靶向治疗的受益范围有限，需要寻找更多的作用靶点，达到更精准的个性化治疗。因此，深入研究其发病机制并寻找新的生物标志物，为肺癌的治疗提供关键线索已成为亟待解决的问题。

矮小相关转录因子1(Runt-related transcription factor 1，RUNX1)是哺乳动物核心结合转录因子家族的家族成员，该家族还包括RUNX2、RUNX3及其非脱氧核糖核酸结合辅助因子核心结合因子β(Cbfβ)[2-3]。RUNX因子家族在肿瘤发生发展过程中具有一定作用，RUNX1突变和易位是髓系白血病的病因之一，RUNX2最为人所知的是促进乳腺癌和前列腺癌的转移[5-6]，而RUNX3突变常与胃癌有关[7-8]。这些因子通过核心结合因子复合体与DNA结合，激活或抑制基因转录。研究发现RUNX1在上皮组织的发育和肿瘤发生中发挥了重要作用，其异常表达导致乳腺、前列腺、卵巢和皮肤等实体肿瘤的异常活动。RUNX1在乳腺癌组织中异常表达，在乳腺癌中起到抑癌作用，并可能与乳腺癌患者的预后有关[5]。RUNX1的过表达可以抑制胃癌细胞的增殖和迁移[9]。这些研究表明RUNX1在肿瘤的发展中具有重要地位，RUNX1的发现为肿瘤诊断提供了新的思路和方法。本文就RUNX1在肺癌中的研究进展进行综述。

1 RUNX1概述

RUNX1由Miyoshi等[10]最先发现，被命名为急性髓系白血病基因1(AML1)，随后，小鼠版本的RUNX1被人发现[2，11]，这为敲除RUNX1基因的小鼠模型的发展奠定了基础。这些RUNX1基因敲除小鼠模型揭示了RUNX1在胚胎发育的过程中对于造血系统的发展和完善起着至关重要的作用[12-13]。人类RUNX1基因定位在21号染色体上，包含12个外显子，总长度超过260 kb[14]。目前已知RUNX1转录因子有四种亚型，分别为RUNX1a、RUNX1b、RUNX1c和RUNX1ΔN。RUNX1b和RUNX1c可通过与Runt域结合点相互作用和招募转录因子来刺激目标基因的转录，而RUNX1a和RUNX1ΔN这两个缩短的异构体作为负调节因子，与转录因子竞争，前者与DNA相互作用，后者与反式激活因子相结合。

2 RUNX1与肺癌关系的研究进展

2.1 RUNX1与肺部疾病的发生

最近的研究发现RUNX1转录因子与肺部疾病的生物学和病理学有关。RUNX1染色体位于发育和出生后肺的间质和上皮细胞，根据RUNX1的多种功能，可以推测呼吸道上皮细胞中的RUNX1可能在肺部疾病中起一定作用[15-16]。一项研究发现RUNX1在发育中的人肺组织中高表达，该研究检测了20例从手术材料中提取的人肺组织的RUNX1表达情况，结果表明，RUNX1在人胎肺的假腺期和小管期均有高表达[17]。因此我们可以确定RUNX1与人肺部疾病的发生发展有必然联系。

2.2 RUNX1在肺癌组织中的表达

通过对比RUNX1的mRNA的表达与癌症基因组图谱(TCGA)中的总体生存数据之间的关系发现：与RUNX1高表达的肺腺癌相比，RUNX1低表达的肺腺癌的总体生存率更差[15]。因此我们猜测RUNX1的表达或缺失与肺腺癌的病因或进展有一定联系。

Kim等[15]从42例非小细胞肺癌患者中提取了RUNX1 CpG岛，发现3个CpG位点(cg04228935，cg11498607和cg05000748)在肿瘤和匹配的正常组织间甲基化水平存在显著差异(Bonferroni校正P<0.05)，肿瘤组织中CpGs的甲基化水平与RUNX1的mRNA水平呈负相关。在该研究中，30%的患者癌组织的RUNX1表达下调，RUNX1表达水平较低的肺腺癌患者总生存期较RUNX1表达高的患者差(HR=1.97，95%CI：1.16～3.44，P=0.01)。

2.3 RUNX1在肺癌诊断中的应用

虽然目前RUNX1的研究仍停留在细胞及动物实验阶段，但是已经发现了一些新的应用方向。Ishikawa等[18]为预测IA期非小细胞肺癌患者的临床结果，收集29例IA期非小细胞肺癌患者的实体瘤样本，发现了可以作为生物标志物的嵌合转录本，其中一个新的嵌合转录本RUNX1-GLRX5引起了研究者的注意。该嵌合转录本是由转录因子RUNX1和GLRX5组成。在调查的IA期非小细胞肺癌患者中，大约有一半患者体内可检测到这种嵌合体。尽管RUNX1-GLRX5阳性与阴性患者的总生存率无显著性差异，但RUNX1-GLRX5阳性患者的复发率却明显降低，有望成为IA期非小细胞肺癌患者预后良好的生物标志物。因此，检测RUNX1-GLRX5嵌合转录本可能有助于确定IA期非小细胞肺癌患者的术后治疗计划。

3 RUNX1在肺癌发生发展中的作用机制

3.1 RUNX1与Ras结合蛋白1

目前RUNX1在肺癌的病因与进展中的具体机制是RUNX1领域研究的热门方向，当下有很多实验研究表明，RUNX1与肺癌的病因、进展以及预后有着密不可分的联系。Ras结合蛋白1(Ras-interacting protein 1，Rasip1)是一个潜在的致癌基因，是血管形成的必要条件，Rasip1在非小细胞肺癌细胞系中普遍表达，并促进细胞迁移。而Chen等[19]通过实验发现Rasip1是RUNX1的一个下游靶基因，对非小细胞肺癌的细胞迁移至关重要。RUNX1能够直接与Rasip1启动子内的特定DNA序列结合并调控其转录，因此RUNX1的异常表达或敲除会导致Rasip1的表达明显增加或减少，这可能是RUNX1调控肺癌发生与进展的作用机制之一。

3.2 RUNX1与耐酒石酸磷酸酶5(ACP5)

与RUNX1和Rasip1结合调控非小细胞肺癌细胞增殖和迁移不同的是，He等[20]发现RUNX1可以与ACP5特异性结合并促进其表达从而促进肿瘤细胞的生长。ACP5在肺癌患者的细胞中高表达，并且ACP5在癌组织中的表达与肿瘤的高分期、低分化和淋巴结转移有关，该研究通过小鼠实验得出结论：RUNX1沉默可以通过下调ERK/MAPK信号通路并与ACP5结合来阻止肺癌进展，另外研究人员还发现敲除RUNX1基因可以抑制肺癌细胞的生长并诱导其凋亡，表现为Bax、PUMA和裂解的PARP水平升高。

3.3 RUNX1与E2F1通路

对维尔蒙特大学医学中心切除的85例手术标本进行进一步的免疫组织化学检查发现，体积较大的肿瘤与RUNX1的低表达密切相关。研究人员还对同一亚组的TCGA病例进行基因表达网络分析。分析结果表明RUNX1水平的降低与E2F转录因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)的上调密切相关。研究人员将有RUNX1高表达的肺癌细胞系中的RUNX1敲除，发现RUNX1基因缺失导致细胞增殖、迁移和侵袭增强，同时RUNX1的缺失还导致E2F1和多个E2F1靶基因mRNA表达增加。这些数据表明RUNX1基因缺失可能是通过解除了对E2F1通路的调控而成为肺腺癌侵袭的驱动因素[21]。通过这些研究结果发现RUNX1在肺癌的进展中可表现为多重作用，其无论是高表达水平、低表达水平抑或是缺失都可以对肺癌的发生发展产生影响，而影响其作用的主要原因或许是与结合位点及上下游调节机制的不同有关，这值得进一步去探索。

4 小结与展望

在全球所有癌症中，肺癌的发病第二死亡率最高。近年来关于RUNX1基因与肿瘤关系的研究已逐渐被大家广泛关注。首先在肺癌预后方面，有研究表明RUNX1基因CpG岛的异常甲基化可能是检测非小细胞肺癌的有价值的生物标志物。RUNX1高表达的肺腺癌较低表达的肺腺癌的总体生存率高[15]。以及拥有RUNX1-GLRX5嵌合体阳性患者的复发率明显降低，在未来可能成为IA期非小细胞肺癌患者预后良好的生物标志物[18]。因此检测该嵌合体转录本更有助于患者术后进一步治疗。其次在肺癌发生与进展机制方面，Rasip1是一个新发现的RUNX1b靶基因,在NSCLC细胞迁移中发挥重要作用。并且实验发现RUNX1可以特异性结合ACP5启动子，并促进其表达从而促进肿瘤细胞的生长，沉默RUNX1后可以降低ACP5的表达。沉默的RUNX1与ACP5结合通过ERK/MAPK信号通路可以抑制肺癌的进程。在其他肿瘤方面RUNX1通过在不同实体肿瘤中激活或抑制相关基因或信号通道，从而起着促癌或抑癌的作用，其作用随不同来源肿瘤而变化：RUNX1在食管癌、乳腺癌、结肠癌和小肠癌等肿瘤组织中低表达，起着抑癌作用；当EB病毒EBNA-2使B细胞永生化后使RUNX3表达增加，RUNX1表达降低。随着RUNX3的耗尽细胞停止生长，同时RUNX1的增加，这表明RUNX3可能通过调节RUNX1而发挥重要的生物学作用[22]。前列腺癌组织中RUNX1的表达与预后不良呈负相关[23]。乳腺癌中RUNX1的低表达与淋巴结转移和生存率低有关[24-25]，而在包括卵巢癌、子宫内膜癌、皮肤癌和头颈部鳞癌等多种上皮性肿瘤中往往高表达，起着促癌基因作用。RUNX1通过直接或间接调节其介导的信号通路及相关的靶基因而在肿瘤发生过程中起着重要的作用。在疾病的分子机制研究方面，RUNX1在肺癌发生中的机制作用值得进一步探索，并且仍需要进行更透彻的研究以及大量的临床加以验证，从而在肺癌治疗过程中做到有效杀死癌细胞、延迟或预防肺癌的复发。

综上所述，RUNX1在肺癌的发生发展中扮演重要的角色，了解RUNX1及其介导的信号通路在肺癌发生过程中的作用，对进一步阐明肺癌的发生机制并指导其临床治疗具有重要意义。未来对RUNX1在肺癌发生发展的不同阶段发挥作用的复杂机制的研究可能会转化为靶向治疗，为肺癌的预防和筛查带来益处。