RUNX3在腫瘤中的研究進(jìn)展

李 勇，孫式偉(綜述)，張?jiān)路?(審校)

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院胸外五科，河北 石家莊 050011；2.河北大學(xué)附屬石油物探中心醫(yī)院外一科，河北 徐水 072550)

人類runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(human runt-related transcription factor,RUNX)是基因?qū)賀UNT家族，參與胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞基因表達(dá)的調(diào)控，包括3個(gè)基因，分別是RUNX1、RUNX2、RUNX3。其中RUNX3是最小的，是哺乳動(dòng)物RUNT家族進(jìn)化的基礎(chǔ)，對(duì)其研究也是最少的。多種腫瘤中存在RUNX3異常，包括血液系統(tǒng)的腫瘤和胃腸部位腫瘤、乳腺癌和前列腺癌。RUNX3轉(zhuǎn)錄因子能對(duì)多種腫瘤的抑癌基因p53和pRB起到補(bǔ)充作用，提示RUNX3基因可能對(duì)這些腫瘤的發(fā)生發(fā)展起到重要作用[1]。

1 RUNX3基因的定位和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

RUNX3基因是急性髓性白血病2基因,位于人染色體1號(hào)短臂1p36.1和鼠4號(hào)染色體上，含有6個(gè)外顯子，總長(zhǎng)約67bp。RUNX3含有2個(gè)大的高度保守的CpG島，一個(gè)位于外顯子2附近，另一個(gè)位于外顯子6起始部分。

RUNX3基因的編碼產(chǎn)物RUNX3蛋白是由α、β亞單位組成的異源二聚體，α亞單位含有1個(gè)128個(gè)氨基酸的高度保守的runt區(qū)。runt區(qū)位于氨基末端，有1個(gè)S形免疫球蛋白折疊，它需要與β亞單位組成二聚體后，才能識(shí)別同源的DNA結(jié)合序列以及介導(dǎo)蛋白質(zhì)之間的相互作用。

2 RUNX3基因在腫瘤中的研究進(jìn)展

RUNX轉(zhuǎn)錄因子在腫瘤發(fā)展中起到重要作用。3種RUNX家族成分的活性調(diào)節(jié)失調(diào)都可以導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。RUNX1是造血系統(tǒng)必需的因子，通常在血液系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)展中發(fā)生突變。RUNX2與骨發(fā)生關(guān)系密切，其表達(dá)水平失常出現(xiàn)在鎖骨顱骨發(fā)育不全和骨肉瘤中。RUNX3是RUNX家族中最小的一個(gè)因子，它是CD8族T淋巴細(xì)胞及酪氨酸激酶受體C(tyrosine protein kinase C，TrkC)依賴的背根神經(jīng)節(jié)成熟所必需成分之一，也是重要的腫瘤抑制因子[2]。

研究者對(duì)RUNX3在人腫瘤細(xì)胞株和在人體各種實(shí)體瘤中的表達(dá)情況研究中，對(duì)于RUNX3在胃癌中研究的最為廣泛[3]。人正常胃黏膜上皮細(xì)胞中存在RUNX3基因的表達(dá)，而在多家研究報(bào)告中發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞株及胃癌患者的胃黏膜上皮細(xì)胞中存在RUNX3的低表達(dá)或缺失[4]。并且研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞中RUNX3的低表達(dá)率與胃癌分期相關(guān)，分期越晚，RUNX3失活率越高。有報(bào)道[5]指出45%～60%的胃癌患者不表達(dá)RUNX3，并且早期胃癌中有約40%，晚期胃癌中有90%RUNX3無表達(dá)，在有腹膜轉(zhuǎn)移的胃癌患者中，幾乎100%不表達(dá)。RUNX3表達(dá)下調(diào)或者缺失與RUNX3甲基化有關(guān)，在胃癌細(xì)胞株及胃癌患者黏膜上皮細(xì)胞中可以檢測(cè)出較高的RUNX3基因啟動(dòng)子區(qū)CpG島甲基化水平。并且RUNX3基因5′端CpG島出現(xiàn)高甲基化，而在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近區(qū)域的CpG島甲基化發(fā)生率反而較低，可以認(rèn)為，RUNX3基因高甲基化起初發(fā)生在5′端的CpG島，進(jìn)而向轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)區(qū)域擴(kuò)展，最終導(dǎo)致RUNX3 mRNA失表達(dá)[6]。有研究[7]報(bào)道，RUNX3表達(dá)與胃癌組織分化程度、浸潤(rùn)深度、淋巴轉(zhuǎn)移、腫瘤分期明顯正相關(guān)，術(shù)后3年、5年生存率低表達(dá)者明顯低于高表達(dá)者。RUNX3基因與胃癌的發(fā)生和發(fā)展甚至預(yù)后都密切相關(guān)，可以認(rèn)為RUNX3啟動(dòng)子區(qū)甲基化是胃癌中一個(gè)特異性標(biāo)志，可能為胃癌的臨床診治甚至預(yù)后評(píng)估提供一個(gè)非常有價(jià)值的參考指標(biāo)。在胃癌細(xì)胞株中，翻轉(zhuǎn)RUNX3的甲基化狀態(tài)可以活化RUNX3基因和相關(guān)的抑癌基因，下調(diào)細(xì)胞周期素D1，上調(diào)p27以及Caspases 3、Caspases 7、Caspases 8，從而引起細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，提示RUNX3具有基因治療的應(yīng)用前景。

RUNX3在其他腫瘤研究中也常有報(bào)道，如在膀胱癌和結(jié)腸癌中常常發(fā)現(xiàn)RUNX3的低表達(dá)[8-9]；RUNX3表達(dá)缺失在膽管癌細(xì)胞中為70%，胰腺癌細(xì)胞中75%，肝癌細(xì)胞和組織中40%～80%，乳腺癌組織中50%[10-11]，喉癌中62%[12]，前列腺癌中23%，子宮內(nèi)膜癌中12.5%，子宮頸癌中2.5%，肺癌中19%～50%[ 13]，幾乎全是因?yàn)镃pG島超甲基化造成的RUNX3失活。可見，RUNX3基因低表達(dá)在多種腫瘤中存在，其失活與甲基化有關(guān)。

除了對(duì)實(shí)體瘤組織中進(jìn)行RUNX3甲基化研究外，有學(xué)者[14]應(yīng)用甲基化特異性聚合酶鏈法對(duì)患者血清RUNX3、p16、Ras相關(guān)區(qū)域家族1A基因(Ras association domain family 1A gene，RASSF1A)和E鈣黏附素(E-cadherin，CDH1)因子的啟動(dòng)子甲基化水平進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，70例轉(zhuǎn)移性乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、胃癌、胰腺癌、結(jié)腸癌和肝癌患者的血清RUNX3啟動(dòng)子高甲基化44例，其中乳腺癌9例(47%)，非小細(xì)胞肺癌11例(55%)，胃癌4例(100%)，胰腺癌2例(100%)，結(jié)腸癌11例(65%)，肝癌7例(88%)，而選取10例健康人血清無1例甲基化，并且相對(duì)其他基因陽(yáng)性檢測(cè)率較高(p16 39/70例，RASSF1A 24/70例，CDH1 10/70例)[14]。說明RUNX3有望成為一個(gè)特異性較強(qiáng)的惡性腫瘤生物標(biāo)記。

前述已經(jīng)表明RUNX3在胃癌中與預(yù)后有關(guān)，應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)86例患者胃癌組織和15例正常胃黏膜組織的RUNX3表達(dá)，其中72例(83.7%)胃癌呈低表達(dá)或無表達(dá)，RUNX3表達(dá)缺失者平均存活454d，而表達(dá)強(qiáng)陽(yáng)性者平均存活超過10年，提示RUNX3表達(dá)水平與患者的生存期密切相關(guān)，COX比例風(fēng)險(xiǎn)模型分析表明，RUNX3表達(dá)下調(diào)是胃癌的一個(gè)獨(dú)立預(yù)后因子[15]。Yanagawa等[16]報(bào)道，在肺癌手術(shù)切除后患者中，選擇101例非小細(xì)胞肺癌的患者標(biāo)本，檢測(cè)RUNX3和RASSF1A基因的甲基化狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這2種基因的甲基化陽(yáng)性患者預(yù)后明顯低于陰性患者，并且可以作為評(píng)估預(yù)后的獨(dú)立指標(biāo)；RUNX3在101例患者腫瘤中甲基化率為25%，非腫瘤部位甲基化率只有3%。在RUNX3陽(yáng)性的患者主要是腺癌(35%)，而在鱗癌中甲基化率較低(8%)；RUNX3在患者性別、年齡、吸煙史、腫瘤外侵及TNM分期的情況中差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這提示應(yīng)用RUNX3甲基化狀態(tài)可以獨(dú)立作為非小細(xì)胞肺癌患者術(shù)后生存指標(biāo)之一。

3 RUNX3抗癌作用機(jī)制研究

Subramaniam等[5]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，RUNX3敲除的小鼠呈現(xiàn)以下特征：①由于細(xì)胞增殖增加和凋亡減少，胃組織細(xì)胞出現(xiàn)增生；②胃上皮細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)反應(yīng)不敏感，裸鼠中出現(xiàn)腫瘤。提示RUNX3是一個(gè)明確的胃癌相關(guān)的種類抑制因子，也提示可能是通過促進(jìn)凋亡抑制增殖實(shí)現(xiàn)其抑瘤作用的。RUNX3是TGF信號(hào)通路的一個(gè)下游因子，并與細(xì)胞增殖和凋亡有關(guān)，它在血管的發(fā)生和細(xì)胞黏附侵襲中發(fā)揮作用。TGF通過細(xì)胞周期依賴性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKS)的失活使細(xì)胞周期阻滯在G1早期和中期，而這一步往往是p21基因表達(dá)所致[17]。在TGF信號(hào)通路中，RUNX3可以促進(jìn)p21表達(dá)，從而參與對(duì)細(xì)胞的調(diào)節(jié)[18]。有學(xué)者[19]認(rèn)為RUNX3與細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)子啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合因子結(jié)合，可以促進(jìn)細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)子表達(dá)，從而誘發(fā)凋亡。在MKN-1胃癌細(xì)胞株的研究中還發(fā)現(xiàn)，RUNX3可以上調(diào)15種凋亡相關(guān)基因，可以下調(diào)135種凋亡相關(guān)基因，進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)RUNX3通過線粒體途徑即死亡受體途徑誘導(dǎo)凋亡[20]。另外，有學(xué)者[21]通過RUNX3轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)，可以證實(shí)在胃癌細(xì)胞株中，RUNX3可以調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附因子、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子、凋亡相關(guān)因子和免疫相關(guān)因子，并可調(diào)節(jié)血管上皮生長(zhǎng)因子VEGF的表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)抗胃癌轉(zhuǎn)移作用和抗血管發(fā)生作用。還有學(xué)者研究[22]發(fā)現(xiàn)，p53蛋白和RUNX3蛋白都由相同的鼠雙微蛋白(mouse double minute 2，MDM2)通路調(diào)節(jié)。正常情況下，MDM2通過蛋白作用和RUNX3的泛蛋白化作用使RUNX3轉(zhuǎn)出核外降解，最終使RUNX3失活。RUNX3可以與MDM2酸性結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使MDM2發(fā)揮抑制RUNX3的轉(zhuǎn)錄活性；同時(shí)這個(gè)區(qū)域靠近MDM2的氨基末端，也可以結(jié)合p53和pRB而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)論與展望

RUNX3在腫瘤組織中失活具有一定特異性，從而使其具有診斷和指導(dǎo)預(yù)后作用。RUNX3與多種腫瘤的預(yù)后有關(guān)，除胃癌外，還有食管癌、腸癌等腫瘤，如果存在RUNX3失活，預(yù)后較差[23]。腫瘤是多基因因素致病的，雖然不可能通過某特定基因揭示某種腫瘤的全貌，但是通過特定基因的深入研究，會(huì)帶給研究者更多的提示。RUNX3在腫瘤中的低表達(dá)具有特異性和獨(dú)立性，對(duì)其有深入研究的必要和意義，并且其在多家報(bào)道中存在不一致性，也為進(jìn)一步研究提供了更多的視角。

[1] BLYTH K,CAMERON ER,NEIL JC.The RUNX genes:gain or loss of function in cancer[J].Nat Rev Cancer,2005,5(5):376-387.

[2] PARK BY,SAINT-JEANNET JP.Expression analysis of Runx3 and other Runx family members during Xenopus development[J].Gene Expr Patterns,2010,10(4/5):159-166.

[3] ITO K,CHUANG LS,ITO T,et al.Loss of Runx3 is a key event in inducing precancerous state of the stomach[J].Gastroenterology,2011,140(5):1536-1546.

[4] LIU Z,XU X,CHEN L,et al.Helicobacter pylori CagA inhibits the expression of Runx3 via Src/MEK/ERK and p38 MAPK pathways in gastric epithelial cell[J].J Cell Biochem,2012,113(3):1080-1086.

[5] SUBRAMANIAM MM,CHAN JY,YEOH KG，et al.Molecular pathology of RUNX3 in human carcinogenesis[J].Biochim Biophys Acta,2009,1796(2):315-331.

[6] LAI KW,KOH KX,LOH M，et al.MicroRNA-130b regulates the tumour suppressor RUNX3 in gastric cancer[J].Eur J Cancer,2010,46(8):1456-1463.

[7] 程智勇，韓猛，門曉彥，等.抑癌基因RUNX3在胃癌中的表達(dá)及臨床意義[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32(10)：1135-1137.

[8] ITO K,LIM AC,SALTO-TELLEZ M,et al.RUNX3 Attenuates beta-catenin/T cell factors in intestinal tumorigenesis[J].Cancer Cell,2008,14(3):226-237.

[9] YAN C,KIM YW,HA YS,et al.RUNX3 methylation as a predictor for disease progression in patients with non-muscle-invasive bladder cancer[J].J Surg Oncol,2012,105(4):425-430.

[10] LAU QC,RAJA E,SALTO-TELLEZ M,et al.RUNX3 is frequently inactivated by dual mechanisms of protein mislocalization and promoter hypermethylation in breast cancer[J].Cancer Res,2006,66(13):6512-6520.

[11] HUANG B,QU Z,ONG CW,et al.RUNX3 acts as a tumor suppressor in breast cancer by targeting estrogen receptor α[J].Oncogene,2012,31(4):527-534.

[12] KUDO Y,TSUNEMATSU T,TAKATA T.Oncogenic role of RUNX3 in head and neck cancer[J].J Cell Biochem，2011,112(2):387-393.

[13] LEE KS,LEE YS,LEE JM,et al.Runx3 is required for the differentiation of lung epithelial cells and suppression of lung cancer[J].Oncogene,2010,29(23):3349-3361.

[14] TAN SH,IDA H,LAU QC,et al.Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methylation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3[J].Oncol Rep,2007,18(5):1225-1230.

[15] WEI D,GONG W,OH SC,et al.Loss of RUNX3 expression significantly affects the clinical outcome of gastric cancer pateitns and its restoration causes drastric suppression of tumor growth and metastasis[J].Cancer Res,2005,65(11):4809-4816.

[16] YANAGAWA N,TAMURA G,OIZUMI H,et al.Promoter hypermethylation of RASSF1A and RUNX3 genes as an independent prognostic prediction marker in surgically resected non-small cell lung cancers[J].Lung Cancer,2007,58(1):131-138.

[17] ITO K.RUNX3 in oncogenic and anti-oncogenic signaling in gastrointestinal cancers[J].J Cell Biochem,2011,112(5):1243-1249.

[18] SUN X,LAN C,AN Y,et al.Colonic expression of Runx3 protein and TGF-β(1) and their correlation in patients with irritable bowel syndrome[J].Asian Pac J Trop Med,2011,4(7):547-549.

[19] YANO T,ITO K,FUKAMACHI H,et al.The RUNX3 tumor suppressor upregulates Bim in gastric epithelial cells undergoing transforming growth factor beta-induced apoptosis[J].Mol Cell Biol,2006,26(12):4474-4488.

[20] NAGAHAMA Y,ISHIMARU M,OSAKI M,et al.Apoptotic pathway induced by transduction of RUNX3 in the human gastric carcinoma cell line MKN-1[J].Cancer Sci,2008,99(1):23-30.

[21] PENG Z,WEI D,WANG L,et al.RUNX3 inhibits the expression of vascular endothelial growth factor and reduces the angiogenesis,growth,and metastasis of human gastric cancer[J].Clin Cancer Res,2006,12(21):6386-6394.

[22] CHI XZ,KIM J,LEE YH,et al.Runt-related transcription factor RUNX3 is a target of MDM2-mediated ubiquitination[J].Cancer Res,2009,69(20):8111-8119.

[23] ZHANG Z,CHEN G,CHENG Y,et al.Prognostic significance of RUNX3 expression in human melanoma[J].Cancer,2011,117(12):2719-2727.