肺癌與TTF-1分子標(biāo)志物研究進(jìn)展

葛曉曉 姜麗巖

近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的肺癌發(fā)病率和死亡率均有明顯增高的趨勢(shì)。目前，肺癌的發(fā)病率和死亡率在世界范圍內(nèi)居癌癥之首[1-3]。據(jù)我國(guó)衛(wèi)生部和科技部第三次居民死亡原因抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，過(guò)去的30年內(nèi)，肺癌的發(fā)病率上升了46.5%，上升幅度居各類(lèi)型腫瘤之最。目前肺癌死亡人數(shù)占全部惡性腫瘤死亡人數(shù)的22.7%，已替代肝癌成為我國(guó)惡性腫瘤死亡原因之首。中國(guó)男性的肺癌發(fā)病率為63.51/10萬(wàn)人，女性的肺癌發(fā)病率為46.4/10萬(wàn)人，均分別位于惡性腫瘤發(fā)病率的首位。據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，到2025年，我國(guó)每年新增的肺癌病死例數(shù)將超過(guò)100萬(wàn)，患病人數(shù)將位于世界首位[4]。非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）是肺癌的主要組織類(lèi)型，約占已確診的原發(fā)性肺癌總體的85%[5]。多數(shù)NSCLC確診時(shí)已處于晚期，中位生存期為1年左右，5年生存率不足16%，預(yù)后極差。即使早期可以手術(shù)的患者，仍有多數(shù)患者在5年內(nèi)出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移[6]。在這種情況下，肺癌的診斷、治療及預(yù)后就不能單純依靠現(xiàn)行的肺癌組織病理分型和TNM（tumor-node-metastasis）分期。因此，分子病理學(xué)領(lǐng)域也逐漸成為肺癌的研究熱點(diǎn)。其中，部分研究致力于分析新的生物因子在致癌過(guò)程中的潛在作用。隨著研究的不斷深入，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)證明，甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子（thyroid transcription factor-1,TTF-1）在肺癌發(fā)生發(fā)展中起到致癌作用，TTF-1調(diào)控肺癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，與疾病的診斷、治療、預(yù)后亦有一定的關(guān)聯(lián)。本文就TTF-1作為肺部腫瘤的譜系特異性生存基因的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 TTF-1結(jié)構(gòu)和功能

TTF-1的研究始于1989年，Civitareale等[7]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TTF-1可以調(diào)節(jié)甲狀腺球蛋白基因的特異性表達(dá)，為甲狀腺球蛋白的特異性轉(zhuǎn)錄因子，從而命名為甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子-1。隨后接踵而至的大量研究主要集中于闡釋TTF-1在甲狀腺和肺發(fā)生發(fā)育中的作用。

TTF-1也稱(chēng)為NKX同源框-1（NK2 homeobox 1,NKX2-1），是NKX2轉(zhuǎn)錄基因家族的成員之一。TTF-1位于人類(lèi)染色體14q13.3，由三個(gè)外顯子和兩個(gè)內(nèi)含子組成的單基因編碼的含有一個(gè)同源結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子。人類(lèi)、小鼠、大鼠及其他物種的TTF-1所含氨基酸序列約98%是相同的，提示其序列高度保守。針對(duì)TTF-1基因的DNA片段分析顯示，在TTF-1的第1個(gè)外顯子和第1個(gè)內(nèi)含子中存在2個(gè)獨(dú)立區(qū)，這與調(diào)節(jié)肺組織上皮細(xì)胞基因的啟動(dòng)活性有關(guān)[8]。人類(lèi)TTF-1的三維結(jié)構(gòu)含DNA結(jié)合域及轉(zhuǎn)錄活性域。DNA結(jié)合域?yàn)镠D結(jié)構(gòu)，由60個(gè)氨基酸殘基組成3個(gè)螺旋，螺旋I、II與DNA的碳骨架結(jié)合，螺旋III在進(jìn)化上高度保守，能識(shí)別特定的DNA序列, 該序列的核心是5’-2CAAG2-3’。TTF-1啟動(dòng)子的活性是由肝細(xì)胞核因子-3（hepatocyte nuclear factor 3, HNF-3）又稱(chēng)為FOXA（forkhead box A），特異性蛋白1（specificity p rotein 1, Sp1），特異性蛋白3（specif i city p protein, Sp3），GATA轉(zhuǎn)錄因子26（GATA transcription factor 26）及HOXB3（homeobox B3）轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)節(jié)完成[9]。

TTF-1編碼的蛋白含有371個(gè)氨基酸，是相對(duì)分子量為38 kDa的核蛋白，生理情況分布于甲狀腺、呼吸道上皮的II型Clara細(xì)胞及部分大腦前腹側(cè)核等，調(diào)控甲狀腺、肺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中基因的選擇性表達(dá)[10]。人類(lèi)單純性缺乏TTF-1可導(dǎo)致甲狀腺功能低下、呼吸功能不良，易引起肺部的反復(fù)感染，這提示最佳表達(dá)水平的TTF-1表達(dá)對(duì)維持甲狀腺和肺正常功能的重要性。此外，研究[11]表明TTF-1參與調(diào)節(jié)多種基因表達(dá)，在肺上皮組織的形態(tài)發(fā)生發(fā)育及分化過(guò)程中起到重大作用。

2 TTF-1在肺組織的表達(dá)及功能

2.1 正常肺組織TTF-1的表達(dá)及功能 TTF-1生理狀態(tài)下主要分布于胎肺、甲狀腺及部分大腦前腹側(cè)核。出生后，TTF-1在一些特殊的上皮細(xì)胞中表達(dá)，如肺泡的II型細(xì)胞、Clara細(xì)胞和支氣管基地細(xì)胞，然而肺I型上皮細(xì)胞無(wú)TTF-1的表達(dá)。在胚胎發(fā)育過(guò)程中，TTF-1是受?chē)?yán)格時(shí)空調(diào)控進(jìn)行表達(dá)，最早可檢測(cè)到TTF-1表達(dá)是在大腦的前腹側(cè)內(nèi)胚層細(xì)胞，此后，TTF-1在由肺原始細(xì)胞產(chǎn)生的氣管的祖細(xì)胞上廣泛表達(dá)，最終TTF-1表達(dá)多限制于肺外周的終末呼吸單元（terminal respiratory unit, TRU）[12,13]。在正常的肺上皮細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，TTF-1首先是在胞漿中合成，然后被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核中。TTF-1在TRU的表達(dá)與其調(diào)節(jié)肺泡的發(fā)育和肺表面活性蛋白的作用一致[14,15]，TTF-1調(diào)控肺泡表面活性蛋白A（surfactant protein A, SP-A）、肺泡表面活性蛋白B（surfactant protein B, SP-B）、肺泡表面活性蛋白C（surfactant protein C, SP-C）及Clara細(xì)胞分泌蛋白（Clara cell secretion protein, CCSP）的表達(dá)[16]。研究發(fā)現(xiàn)，利用基因敲除手段使得小鼠上的TTF-1基因表達(dá)沉默，從而發(fā)現(xiàn)小鼠的肺、甲狀腺等組織器官發(fā)育畸形，同時(shí)伴隨調(diào)節(jié)甲狀腺和肺的特異性基因作用失調(diào)。另一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，夾閉小鼠的支氣管，在肺泡塌陷或感染的區(qū)域內(nèi)，TTF-1幾乎不表達(dá)，然而去除這些不良的因素，這些肺泡又重新呈現(xiàn)TTF-1的表達(dá)，這提示TTF-1與肺泡上皮細(xì)胞的形成及肺泡表面蛋白的形成有潛在的調(diào)節(jié)作用。

2.2 肺癌組織中TTF-1的表達(dá)及功能 研究[12,17]證明，TTF-1與多種轉(zhuǎn)錄因子互相作用從而以特異性的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞或組織的多種分化和發(fā)育功能。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，在肺癌中，TTF-1在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化和形態(tài)發(fā)育中起到關(guān)鍵作用。

首先，在TTF-1蛋白的表達(dá)譜中，研究發(fā)現(xiàn)在不同類(lèi)型的肺癌組織中，TTF-1的表達(dá)也各有不同。例如，在肺腺癌和小細(xì)胞型肺癌中，TTF-1高表達(dá)；然而在大細(xì)胞性肺癌和肺鱗癌中，TTF-1高表達(dá)較為少見(jiàn)。2003年Tan等[18]報(bào)道了126例I期-III期NSCLC患者組織中不同病理亞型的TTF-1表達(dá)狀況，結(jié)果顯示，68%（51/75）的腺癌呈現(xiàn)TTF-1高表達(dá)，然而僅僅只有21%（9/43）的鱗癌患者存在TTF-1表達(dá)。Yatabe等[12]研究顯示，TTF-1陽(yáng)性表達(dá)多于女性、非吸煙患者。Pelosi等[19]發(fā)現(xiàn)，TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)與肺腺癌的直徑相關(guān)，在直徑小于3 cm的腺癌組織中，其表達(dá)陽(yáng)性率較高（P=0.08）。此外，還有研究[20]提示，存在p53和KRAS突變的肺癌組織中罕見(jiàn)TTF-1的表達(dá)；粘液性腺癌組織存在KRAS突變，則無(wú)EGFR突變及TTF-1蛋白陽(yáng)性表達(dá)。Kaufmann等[21]從138例原發(fā)性肺癌患者的組織亞型中發(fā)現(xiàn)，75%的非粘液性肺癌組織存在TTF-1表達(dá)，與之呈鮮明對(duì)比的是，僅有10%的粘液性腺癌樣本中有TTF-1表達(dá)。Winslow等[22]2011年在《Nature》雜志上發(fā)表的文章顯示，低分化的肺癌中TTF-1的表達(dá)多為陰性；在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤來(lái)源的肺癌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行TTF-1的功能擴(kuò)大和失效實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TTF-1可以控制腫瘤的分化程度及限制惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)移的潛能；在觀察TTF-1下調(diào)至腫瘤分化程度降低時(shí)發(fā)現(xiàn)此時(shí)的腫瘤細(xì)胞的播種能力增強(qiáng)，惡性轉(zhuǎn)移傾向增加。因此，即使在同一類(lèi)型的腫瘤中，對(duì)細(xì)胞的致癌性及抑癌性功能證明TTF-1起到雙重調(diào)節(jié)作用。

其次，在TTF-1基因研究領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)，肺腺癌中存在TTF-1的表達(dá)及基因的拷貝[17,23,24]，研究提示，干擾TTF-1的表達(dá)，可導(dǎo)致肺腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)受抑和凋亡。Weir[25]的研究發(fā)現(xiàn)，肺腺癌中常見(jiàn)的遺傳學(xué)改變之一是12%的肺腺癌中存在TTF-1基因的高水平擴(kuò)增。Bai等[26]在92例肺癌及癌旁組織中，通過(guò)PCR比對(duì)發(fā)現(xiàn)16%肺癌組織中存在TTF-1基因的錯(cuò)義和同義突變，提示檢測(cè)TTF-1基因突變?cè)谶M(jìn)一步探索肺癌的發(fā)病機(jī)制中具有重要意義?，F(xiàn)有研究[27]發(fā)現(xiàn)TTF-1是肺癌的譜系特異性致癌基因，調(diào)節(jié)肺癌的發(fā)生發(fā)展，與肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活密切相關(guān)。

適量的TTF-1表達(dá)在維持肺等重要器官的發(fā)育上起到調(diào)節(jié)作用，過(guò)量的TTF-1的擴(kuò)增及表達(dá)則參與肺癌的發(fā)生、發(fā)展，與肺癌的診斷、治療及預(yù)后存在一定的關(guān)系。

3 肺癌中TTF-1的診斷價(jià)值

TTF-1是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新的腫瘤分子標(biāo)記物，是肺腺癌高敏感性及特異性的分子標(biāo)記物，目前已證實(shí)其在肺癌的診斷和鑒別診斷方面具有非常明顯的應(yīng)用價(jià)值。Stenhouse等[28]的研究中確立了TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)主要在于外周型的肺泡等終末端氣道，研究發(fā)現(xiàn)，106例非肺腺癌的腺癌組織中TTF-1基本不表達(dá)；73%的肺腺癌中出現(xiàn)TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)；粘液性肺癌或分化程度較低的肺癌中TTF-1的表達(dá)較低。Wu等[29]研究提示，在80例原發(fā)性肺癌組織中，89.7%肺腺癌存在TTF-1表達(dá)，具有較高的敏感性和特異性，在臨床病理學(xué)診斷，尤其是小標(biāo)本病理診斷時(shí)，TTF-1可作為肺腺癌的一個(gè)比較敏感和特異的免疫組化標(biāo)記。一項(xiàng)針對(duì)轉(zhuǎn)移性腺癌及原發(fā)性肺腺癌特異性標(biāo)記物的研究[30]發(fā)現(xiàn)，腺癌細(xì)胞中TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)率極高，聯(lián)合Napsin A和TTF-1免疫組化指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)，120例肺腺癌中有95例（79.2%）呈現(xiàn)Napsin A及TTF-1雙陽(yáng)性表達(dá)。這些研究提示TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)是肺腺癌特異的免疫組化診斷標(biāo)志物，有助于轉(zhuǎn)移性腺癌和原發(fā)性肺腺癌的鑒別。

4 肺癌中TTF-1的治療作用

2009年，Hsu等[31]研究發(fā)現(xiàn)，TTF-1和NKX2-8基因共活化的肺癌細(xì)胞株顯示對(duì)以順鉑為主NSCLC標(biāo)準(zhǔn)治療顯示耐藥。迄今為止，罕有研究發(fā)現(xiàn)TTF-1和患者對(duì)EGFR-TKI藥物之間的敏感性。Wislez[32]2010年的研究證明在細(xì)支氣管肺泡癌中發(fā)現(xiàn)，95%的非粘液肺癌中存在TTF-1高表達(dá)，然而27%的粘液性肺癌中無(wú)表達(dá)；此外，他的研究顯示非粘液肺癌對(duì)EGFR-TKI藥物表現(xiàn)的更敏感。Somaiah等[33]報(bào)道了TTF-1與肺癌的相關(guān)研究結(jié)果，TTF-1表達(dá)陰性的患者罕見(jiàn)EGFR突變，TTF-1的特異性及靈敏度分別為36.4%和99.1%。這也意味著肺癌族中TTF-1高表達(dá)可能是預(yù)測(cè)肺癌EGFR基因突變的一個(gè)良好的免疫組化指標(biāo)，可以推測(cè)TTF-1高表達(dá)則EGFR突變率高，可能是肺癌患者服用EGFR-TKI類(lèi)藥物的優(yōu)勢(shì)人群特征之一。然而TTF-1高表達(dá)是否表示對(duì)EGFR-TKI類(lèi)藥物更敏感有待后續(xù)機(jī)制研究證明?；谶@些數(shù)據(jù)，有理由相信根據(jù)TTF-1表達(dá)、NSCLC的組織亞型和EGFR突變狀態(tài)等分子病理學(xué)及組織病理學(xué)特征，從而制定出合理的治療策略。

5 肺癌中TTF-1的預(yù)后價(jià)值

盡管近幾年中，肺癌患者的5年生存率有3%-5%的提高，然而仍有許多患者并未獲益。因此，對(duì)于現(xiàn)有體系的治療，首先去特別評(píng)估NSCLC患者生存是第一位。這需要聚焦于臨床研究，期待可提供個(gè)體化治療方案。此外，利用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)，研究肺癌的分子發(fā)病機(jī)制也相當(dāng)重要，在疾病進(jìn)展時(shí)，TTF-1有可能是分子治療干預(yù)的靶向標(biāo)記物。目前關(guān)于TTF-1是否影響肺癌的預(yù)后的研究已經(jīng)開(kāi)展，但是在TTF-1陽(yáng)性表達(dá)與生存的關(guān)系存在很大的分歧。

Berghmans等[34]認(rèn)為，TTF-1陽(yáng)性表達(dá)與患者預(yù)后較高之間的關(guān)系有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，尤其是在早期局限期肺腺癌中。Nakamura等[35]認(rèn)為由于TTF-1生理狀況下參與調(diào)節(jié)肺上皮組織發(fā)育、分化，因此可以推測(cè)腫瘤中仍然保留的TTF-1表型可能代表著腫瘤尚保留一定的正常分化能力，相對(duì)來(lái)說(shuō)其侵襲力較弱。Myong[36]研究發(fā)現(xiàn)，TTF-1表達(dá)與細(xì)胞增殖抗原（Ki67）表達(dá)呈負(fù)性相關(guān)，意味著TTF-1表達(dá)水平越高，瘤細(xì)胞增殖率越低，提示患者的預(yù)后越好。這些研究提示，TTF-1陽(yáng)性表達(dá)可能代表肺癌患者的生存時(shí)間較長(zhǎng)。

同時(shí)，也有學(xué)者認(rèn)為，TTF-1陽(yáng)性表達(dá)是肺癌患者生存期的不良預(yù)后因素，如Lee等[37]分析118例術(shù)后原發(fā)性肺腺癌預(yù)后，得出EGFR或TTF-1基因擴(kuò)增是患者無(wú)疾病生存期的獨(dú)立不良預(yù)后因素。Pelosi[19]研究結(jié)果顯示，在肺腺癌中，TTF-1有可能通過(guò)增加腫瘤新生血管從而加速肺癌的進(jìn)展。Yoon等[38]利用實(shí)時(shí)PCR的方法檢測(cè)79例肺癌術(shù)后患者血液里循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cells,CTC）的TTF-1及CK19的表達(dá)，結(jié)果顯示，在NSCLC患者的CTC中，TTF-1的轉(zhuǎn)錄明顯高于CK19；TTF-1的陽(yáng)性表達(dá)較陰性表達(dá)患者的疾病無(wú)進(jìn)展生存時(shí)間更短（P=0.004）。

以上研究提示TTF-1與預(yù)后之間的結(jié)果相對(duì)不統(tǒng)一。這可能是與TTF-1在肺癌中的調(diào)控機(jī)制尚不明確，或可能與在肺癌的不同階段TTF-1的作用不同相關(guān)?？傊?，今后應(yīng)加強(qiáng)以TTF-1為中心的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的分子學(xué)研究，從而可以更為準(zhǔn)確的探討TTF-1與肺癌預(yù)后之間的關(guān)系。

6 結(jié)論

綜上所述，以往的研究重點(diǎn)側(cè)重于TTF-1在肺生理學(xué)領(lǐng)域的作用。然而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提高，新的證據(jù)更關(guān)注與TTF-1在肺癌發(fā)生發(fā)展中的調(diào)節(jié)作用。據(jù)以往文獻(xiàn)，TTF-1在肺癌的發(fā)病機(jī)制中似乎起著雙刃劍的作用，但是具體作用機(jī)制不甚明了。因此未來(lái)的研究應(yīng)該更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶綔y(cè)TTF-1基因的更多的下游分子，從而全方面的了解以TTF-1為中心的腫瘤調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。此外，研究TTF-1對(duì)不同組織亞型的肺癌，尤其是肺腺癌的預(yù)后影響因素，以及這些因素對(duì)患者化療后的療效評(píng)價(jià)及生存將有助于開(kāi)發(fā)新的治療策略。