RUNX3基因與惡性腫瘤的研究新進展

李 泳(綜述)，劉久華(審校)

(蚌埠醫(yī)學院附屬連云港市第二人民醫(yī)院泌尿外科，江蘇 連云港 222006)

Runt-related transcription factor 3(RUNX3)基因是一個腫瘤抑制基因,定位于染色體1p36，全長為67 kb，為RUNX家族中最小的一個，含P1、P2 2個啟動子及6個外顯子，其與RUNX1、RUNX2基因皆同屬于RUNX家族,基因有2個大的保守CpG島,其中1個位于外顯子6的起始位,而另1個則位于外顯子2附近[1]。RUNX3基因表達沉默與其高甲基化和雜合性缺失密切相關。甲基轉移酶抑制劑通過逆轉RUNX3基因高甲基化而恢復其基因的正常表達，起到明顯的抑制腫瘤作用。現(xiàn)就RUNX3基因與惡性腫瘤關系的研究進展予以綜述。

1 RUNX3基因的作用機制

RUNX家族基因產(chǎn)物在轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)參與介導的細胞周期中起調(diào)控作用，TGF-β在絕大多數(shù)各類細胞生長、分化中起抑制作用，在細胞周期中其信號轉導發(fā)生異常會造成各類腫瘤的產(chǎn)生及發(fā)展，且TGF-β在細胞的調(diào)控、分化與凋亡的過程中發(fā)揮著極其重要的作用[2]。研究發(fā)現(xiàn),RUNX3基因可能為TGF-β轉導通路中的一個重要環(huán)節(jié)，在細胞中重新恢復RUNX3持續(xù)較高的表達，可出現(xiàn)胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶9上調(diào)及Bcl-2下調(diào)，導致其細胞發(fā)生凋亡。RUNX3基因主要失活機制是雜合性缺失和啟動子的高甲基化,由此說明RUNX3對細胞的生長、增殖和凋亡起重要作用[3]。突變RUNX3所致的功能失活、表觀遺傳沉默及胞質(zhì)定位錯誤常被發(fā)現(xiàn)及被認為是腫瘤多樣化的起源，這表明在腫瘤發(fā)生和發(fā)展為惡性腫瘤的早期，RUNX3獨自失活是作為一個主要的風險因子而存在[4]。

2 RUNX3基因與腫瘤的關系

2.1RUNX3基因與胃癌 Sakakura等[5]用互補DNA微點陣的方法發(fā)現(xiàn)RUNX3表達下調(diào)在原發(fā)性胃癌大約為75%左右，而伴胃癌腹腔腹膜轉移為100%。實驗者將轉染有外源性RUNX3胃癌細胞系注入裸鼠腹腔內(nèi)，建立起來的胃癌腹膜轉移模型中出現(xiàn)了輕度抑制細胞增殖及TGF-β誘導的細胞凋亡抑制和黏膜增殖，抗增殖和凋亡效應均提示RUNX3基因表達沉默促進胃癌的腹腔轉移可在適度的TGF-β誘導下出現(xiàn)。由此得出結論：抑制RUNX3表達可通過刺激信號轉導因子和黏附分子等途徑提高胃癌發(fā)生腹膜轉移的風險。胃癌抑制基因RUNX3是TGF-β信號通路組合中的一部分,此通路相關基因在多種癌癥中常有改變。張春燕等[6]通過構建人RUNX3的真核細胞表達載體pcDNA3.1-RUNX3的方法研究了人低分化前胃癌細胞，結果顯示:RUNX3的表達水平在轉染pcDNA3.1-RUNX3的細胞中明顯高于轉染空載體pcDNA3.1的細胞，細胞在轉染了pcDNA3.1-RUNX3后胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶9高表達而Bcl-2未能檢測到。由此得出,在人低分化前胃癌細胞中，RUNX3可通過調(diào)控凋亡系統(tǒng)的表達從而促進人低分化前胃癌細胞的凋亡。

2.2RUNX3基因與肝癌 高鋒利等[7]用多種方法檢測RUNX3基因在人類肝細胞性肝癌和癌旁組織中的表達情況，采用的免疫組織化學、蛋白免疫印跡和反轉錄聚合酶鏈反應3種方法均顯示RUNX3在人類肝細胞性肝癌中的表達率明顯低于癌旁組織。由此看出，RUNX3的表達下調(diào)與人類肝細胞性肝癌的發(fā)生相關。張海元等[8]使用甲基化特異性聚合酶鏈反應技術檢測了5種肝癌細胞系RUNX3基因啟動子區(qū)域甲基化狀態(tài)，得出甲基化是肝癌中RUNX3基因失活的主要機制。RUNX3基因甲基化在肝癌發(fā)展中是一個相對早期事件，并且與組織分化程度、微血管浸潤和臨床分期有密切的關系。

2.3RUNX3基因與胰腺癌 Wada等[9]為了研究胰腺癌與RUNX3基因異常的關系，對12例胰腺癌細胞株進行研究實驗，75%(9/12)胰腺癌細胞株由于發(fā)生了RUNX3基因啟動子區(qū)域的甲基化，經(jīng)過反轉錄聚合酶鏈反應和蛋白免疫印跡分析證實沒有RUNX3表達；而用去甲基化抑制藥物進行處理后，這9例細胞株的RUNX3基因均重新恢復表達。Nomoto等[10]研究了32例原發(fā)性胰腺癌組織，其中62.5%出現(xiàn)RUNX3基因啟動子高甲基化,34.3%有等位基因缺失，經(jīng)去甲基化藥物處理后的胰腺癌細胞株Parle-1的RUNX3蛋白表達增強，實驗裸鼠的致癌性明顯降低。以上研究說明RUNX3基因可能是胰腺癌相關的一個重要的腫瘤抑制基因，且RUNX3基因在胰腺癌形成中發(fā)揮了重要作用。一般認為，高甲基化與等位基因的缺失是RUNX3基因失活的常見機制，腫瘤預后較差與RUNX3的高甲基化有明顯的相關性。

2.4RUNX3基因與結腸癌 Ku等[11]收集了32例結腸癌組織標本進行分析，采用反轉錄聚合酶鏈反應及甲基化特異性聚合酶鏈反應等方法進行分析,其中16例細胞系發(fā)現(xiàn)RUNX3基因表達水平較低或無表達，12例存在RUNX3基因啟動子CpG島的過度甲基化，其余4例細胞株既無表達也無甲基化。給予抗甲基化藥物治療后,部分RUNX3基因再度重新表達,提示RUNX3基因啟動子區(qū)域的過度甲基化與結腸癌的發(fā)生密切相關。陳秀娟等[12]收集檢測86例大腸癌標本，采用免疫組織化學方法，結果顯示：RUNX3的陽性表達率在大腸癌中明顯偏低，低于大腸腺瘤和不典型增生的表達率。

2.5RUNX3基因與肺癌 Tan等[13]研究了20例非小細胞肺癌患者,其中55.0%肺癌組織出現(xiàn)RUNX3基因甲基化；RUNX3基因在非小細胞肺癌細胞系有50.0%(10/20)、肺腺癌細胞系有50.0%(8/16)及鱗癌細胞系有33.3%(1/3)出現(xiàn)了表達缺失。Araki等[14]發(fā)現(xiàn),肺腺癌中RUNX3高表達病例(79.9%)相比低表達者(57.5%)的5年生存率明顯偏高，且甲基化程度隨腫瘤侵犯進展而增加。提示RUNX3基因在肺癌的發(fā)病過程中起著重要的作用,甲基化是其失活的主要方式，而RUNX3可能作為一個預后診斷因素和一個分子治療靶目標。

2.6RUNX3基因與乳腺癌 Hwang等[15]報道，在乳腺癌中RUNX3信使RNA表達水平與RUNX3蛋白水平相一致。RUNX3也可通過啟動子高甲基化機制而失活。52%的乳腺癌組織出現(xiàn)明顯甲基化，RUNX3蛋白水平較低，而鄰近正常乳腺組織中不能檢測到明顯甲基化。除了高甲基化，雜和性缺失也參與了RUNX3基因表達下調(diào)的失活。

2.7RUNX3基因與膀胱癌 Kim等[16]研究124例膀胱癌病例和7個膀胱癌細胞系，其中DNA甲基化率分別為73%(90/124)和86%(6/7)，與之相匹配的正常膀胱黏膜未見明顯甲基化，研究提示，RUNX3甲基化與淺表性膀胱癌復發(fā)以及腫瘤發(fā)生、發(fā)展呈明顯正相關。溫機靈等[17]通過實驗發(fā)現(xiàn)，RUNX3蛋白有促進T24細胞凋亡的作用，指出RUNX3基因可作為膀胱癌基因治療的新靶點。楊娜等[18]報道，在33例膀胱癌患者中21例(63.6%)RUNX3基因甲基化,與之相匹配的3例正常膀胱組織未發(fā)現(xiàn)其甲基化。Wolff等[19]報道與楊娜類似，指出檢測RUNX3基因CpG島的甲基化，可以作為早期篩查高危人群是否發(fā)病的生物學標志。

2.8RUNX3基因與皮膚癌 Salto-Tellez等[20]研究了75例基底細胞癌組織標本，用組織微點陣技術檢測了RUNX3蛋白表達情況，并給予DNA測序分析，結果顯示所有標本RUNX3蛋白均高表達，且所有過度表達RUNX3蛋白都是正常的無任何突變。他們認為RUNX3在許多腫瘤中是抑癌基因，在某些腫瘤中甚至還是原癌基因。Zhang等[21]用免疫組織化學法研究了440例黑色素瘤和88例皮膚良性痣，結果顯示，RUNX3基因在正常痣的表達為56%、混合痣為54%、原位黑色素瘤為33%、轉移性黑色素瘤為24%，經(jīng)統(tǒng)計學分析，RUNX3基因在發(fā)育不良痣與初發(fā)黑色素瘤和進展期黑色素瘤中，以及原發(fā)性黑色素瘤和進展期黑色素瘤中的表達有統(tǒng)計學意義。RUNX3的失表達與黑色素瘤患者5年生存率呈正相關，有望成為評估黑色素瘤預后的重要獨立標志。

3 結 語

關于RUNX3的失活機制、抑癌機制、突變機制及其與惡性腫瘤關系的研究正在不斷深入,這些對機體的正常生長發(fā)育和多種疾病的發(fā)生、發(fā)展都有極其重要的作用。目前仍有很多問題尚不清楚，需要進一步確定。去甲基化藥物可以逆轉RUNX3表達,新的研究進展使RUNX3有望成為腫瘤診斷新標志及腫瘤基因治療的新靶點。但目前RUNX3基因表達調(diào)控機制及RUNX3與TGF-β信號轉導通路間的作用機制以及網(wǎng)絡調(diào)控關系尚未完全明確,其可能成為RUNX3基因的熱門研究方向。

[1] Bangsow C,Rubins N,Glusman G,etal.The RUNX3 gene-sequence,structure and regulated expression[J].Gene,2001,279(2):221-232.

[2] Ito Y,Miyazono K.RUNX transcription factors as key targets of TGF-beta superfamily signaling[J].Curr Opin Genet Dev,2003,13(1):43-47.

[3] 高楠,陳衛(wèi)昌，岑建農(nóng).胃癌組織runt相關轉錄因子3基因表達與其甲基化狀態(tài)的關系[J].中華腫瘤雜志，2008,30(5):361-364.

[4] Miyazono K,Suzuki H,Imamura T.Regulation of TGF-beta signaling and its roles in progression of tumors[J].Cancer Sci,2003,94(3):230-234.

[5] Sakakura C,Hasegawa K,Miyagawa K,etal.Possible involvement of RUNX3 silencing in the peritoneal metastases of gastric cancers[J].Clin Cancer Res,2005,11(18):6479-6488.

[6] 張春燕，劉志芳，徐 霞，等.腫瘤抑制因子RUNX3對人胃癌細胞中凋亡相關基因表達的影響[J].中國病理生理學雜志,2009，25(7)：l249-1253.

[7] 高鋒利,王海泉,劉瑞,等.RUNX3 在人類原發(fā)性肝細胞癌中的表達[J].寧夏醫(yī)學雜志,2010,32(6):488-491.

[8] 張海元,云鵬.肝癌細胞系中 Runx3 基因表達及啟動子區(qū)異常甲基化分析[J].長江大學學報：自科版醫(yī)學卷,2009,6(1)：1-3.

[9] Wada M,Yazumi S,Takaishi S,etal.Frequent loss of RUNX3 gene expression in human bile duct and pancreatic cancer cell lines[J].Oncogene,2004,23(13):2401-2407.

[10] Nomoto S,Kinoshita T,Mori T,etal.Adverse prognosis of epigenetic inactivation in RUNX3 gene at 1p36 in human pancreatic cancer[J].Br J Cancer,2008,98(10):1690-1695.

[11] Ku JL,Kang SB,Shin YK,etal.Promoter hypermethylation downregulates RUNX3 gene expression in colorectal cancer cell lines[J].Oncogene,2004,23(40):6736-6742.

[12] 陳秀娟,鄧濤,羅和生.RUNX3,Bcl-2和bax蛋白在大腸癌中的表達及其意義[J].胃腸病學和肝病學雜志,2009,18(3):247-249.

[13] Tan SH,Ida H,Lau QC,etal.Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methylation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3[J].Oncology Reports,2007,18(5):1225-1230.

[14] Araki K,Osaki M,Nagahama Y,etal.Expression of RUNX3 protein in human lung adenocarcinoma:implications for tumor progression and prognosis[J].Cancer Sci,2005,96(4):227-231.

[15] Hwang KT,Han W,Bae JY,etal.Downregulation of the RUNX3 gene by promoter hypermethylation and hemizygous deletion in breast cancer[J].J Korean Med Sci,2007,22(Suppl 22):24-31.

[16] Kim EJ,Kim YJ,Jeong P,etal.Methylation of the RUNX3 promoter as a potential prognostic marker for bladder tumor[J].J Urol,2008,180(3):1141-1145.

[17] 溫機靈,周祥福,溫機智,等.抑癌基因 RUNX3 在膀胱癌 T24 細胞株中的表達以及對凋亡的影響[J/CD].中華腔鏡泌尿外科雜志：電子版,2008,2(4):51-55.

[18] 楊娜,李智,段建敏,等.膀胱癌組織 RUNX3 基因的甲基化改變[J].腫瘤,2008,28(8):702-704.

[19] Wolff EM,Liang G,Cortez CC,etal.RUNX3 methylation reveals that bladder tumors are older in patients with a history of smoking[J].Cancer Res,2008,68(15):6208-6214.

[20] Salto-Tellez M,Peh BK,Ito K,etal.RUNX3 protein is overexpressed in human basal cell carcinomas[J].Oncogene,2006,25(58):7646-7649.

[21] Zhang Z,Chen G,Cheng Y,etal.Prognostic significance of RUNX3 expression in human melanoma[J].Cancer,2011,117(12):2719-2727.