早期快速反應(yīng)基因5在宮頸癌放療輻射敏感性中的研究進(jìn)展

劉洋　吳玉梅

[摘要] 低輻射敏感性是造成宮頸癌復(fù)發(fā)率高的重要原因之一。如何提高放療敏感性進(jìn)而增強(qiáng)放療效果，一直以來(lái)困擾著臨床醫(yī)師。近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有關(guān)腫瘤細(xì)胞增殖、調(diào)控以及凋亡的多條分子通路，為探究宮頸癌輻射敏感性機(jī)制提供了良好的平臺(tái)。早期快速反應(yīng)基因5（IER5）作為腫瘤相關(guān)因子的一員，已有研究證實(shí)，其在多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮著抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)凋亡以及增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞輻射敏感性的作用。因此，IER5基因有可能成為宮頸癌放射治療的新靶點(diǎn)，具有潛在的臨床使用價(jià)值，值得深入研究。

[關(guān)鍵詞] 早期快速反應(yīng)基因5；宮頸癌；放射治療；輻射敏感性

[中圖分類號(hào)] R737.33 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2015）09（c）-0035-04

[Abstract] Low radiation insensitivity is one of the high recurrence factors in cervical cancer radiotherapy. How to enhance radiation sensitivity and then improve the efficacy of radiotherapy has long remained an important obstacle in clinic. In recent years， the constant evolution of molecular biology technology has led to more discoveries about the pathways of cancer cell proliferation， regulation and apoptosis from gene level， which provide a good platform for exploring radiation sensitivity mechanism of cervical cancer. Existing studies have confirmed， immediate-early response gene 5 （IER5）， as a member of tumor correlation family， can suppress proliferation， accelerate the apoptosis as well as increase the radiation sensitivity in a wide variety of tumor cells. Therefore， the potential clinical use value of cervical cancer radiotherapy-IER5-may become a new target for cervical cancer radiotherapy， which is worthy of in-depth study.

[Key words] Immediate-early response gene 5； Cervical cancer； Radiotherapy； Radiation sensitivity

最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，宮頸癌在全球非發(fā)達(dá)地區(qū)因癌癥導(dǎo)致死亡的病因中位居第二，僅次于乳腺癌，嚴(yán)重威脅著女性的生命健康[1]。據(jù)估計(jì)，全世界每年新確診的宮頸癌病例可達(dá)500 000例，而據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，其中約有75 000例來(lái)自中國(guó)。在一項(xiàng)有關(guān)中國(guó)宮頸癌全國(guó)性大樣本分析中顯示，對(duì)于晚期宮頸癌患者而言，放療仍舊是首選的治療方案[2]。近年來(lái)，已有研究發(fā)現(xiàn)某些基因及其表達(dá)產(chǎn)物可影響腫瘤細(xì)胞輻射敏感性，其中包括細(xì)胞周期調(diào)控基因[3-4]、細(xì)胞凋亡基因[5-6]和DNA損傷修復(fù)基因[7]。早期快速反應(yīng)基因5（immediate-early response gene 5，IER5）作為輻射效應(yīng)相關(guān)基因，參與細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)，有可能成為增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞輻射敏感性、提高放療效果、降低復(fù)發(fā)率的另一重要基因靶點(diǎn)，因而值得進(jìn)一步關(guān)注與研究?，F(xiàn)就IER5基因在宮頸癌放療輻射敏感性中的研究現(xiàn)狀綜述如下：

1 早期快速反應(yīng)基因5

IER5是慢動(dòng)力早期反應(yīng)基因家族成員之一，1999年最早由Williams等[8]發(fā)現(xiàn)并命名，其在眾多動(dòng)物中均有該基因的表達(dá)，人的IER5基因位于1號(hào)染色體1q25.3處，全長(zhǎng)2369 bp，編號(hào)NM_016545，編碼308個(gè)氨基酸，其蛋白質(zhì)為核內(nèi)蛋白。

1.1 IER5基因與細(xì)胞周期的關(guān)系

國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究組，通過(guò)外部刺激或施加化學(xué)物質(zhì)后檢測(cè)IER5基因表達(dá)水平的變化后發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中IER5基因表達(dá)均有增高，提示IER5基因參與了細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)，影響細(xì)胞分裂與凋亡。Wu等[9]研究發(fā)現(xiàn)切除大鼠卵巢后，其子宮中的IER5基因表達(dá)降低，但對(duì)去勢(shì)后大鼠注射雌二醇后，其子宮內(nèi)的IER5基因表達(dá)水平出現(xiàn)再次升高。Okada等[10]在丙戊酸誘導(dǎo)神經(jīng)管畸形的小鼠胚胎中，發(fā)現(xiàn)IER5基因表達(dá)升高。Ahn等[11]利用cDNA芯片技術(shù)對(duì)采集到的11例宮頸癌患者的腫瘤組織標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有33個(gè)基因發(fā)生了2倍以上的上調(diào)，其中IER5基因上調(diào)倍數(shù)最高。Savitz等[12]在研究抑郁伴情緒障礙患者炎癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)基因差異表達(dá)中發(fā)現(xiàn)，其患者的血液中IER5基因表達(dá)水平上調(diào)。

基于以上結(jié)論，研究者們進(jìn)一步圍繞IER5基因在細(xì)胞增殖與凋亡的調(diào)控機(jī)制中所發(fā)揮的作用進(jìn)行了假設(shè)與探究。Zeng等[13]在研究PSP誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞的凋亡機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，其凋亡過(guò)程可能是由上調(diào)IER5等早期轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的。Nakamura等[14]在研究IER5對(duì)抑制急性髓系白血病細(xì)胞增殖機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，IER5過(guò)表達(dá)可使CDC25B表達(dá)減少，致使白血病祖細(xì)胞停滯于G2/M期。與此同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，IER5降低CDC25B表達(dá)是通過(guò)其與CDC25B啟動(dòng)子結(jié)合后抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-YB、p300來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Ishikawa等[15]利用HeLa細(xì)胞系研究HSF1轉(zhuǎn)錄過(guò)程的影響因子時(shí)，其結(jié)果顯示HSF1的轉(zhuǎn)錄激活需要IER5、PP2A/B的參與，且其過(guò)程為正反饋。該實(shí)驗(yàn)還提出，生長(zhǎng)因子、熱休克因子、電離輻射、化療、細(xì)胞毒性和DNA損傷刺激誘導(dǎo)IER5的表達(dá)，是通過(guò)該基因?qū)SF1進(jìn)行調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但由于各研究實(shí)驗(yàn)間所研究對(duì)象和實(shí)驗(yàn)方法的不統(tǒng)一，IER5在不同類型細(xì)胞凋亡中的作用機(jī)制也不盡相同。對(duì)于IER5基因在宮頸癌細(xì)胞凋亡中的作用機(jī)制仍有待于進(jìn)一步的探究。

1.2 IER5基因與輻射效應(yīng)的關(guān)系

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者們已證實(shí)，IER5基因在多種惡性腫瘤細(xì)胞中與輻射效應(yīng)關(guān)系密切。國(guó)內(nèi)的Ding等[16-17]以及國(guó)外的Kis等[18]利用基因芯片篩選輻射敏感基因，雙方均獨(dú)立篩選到了同一個(gè)輻射誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)基因：IER5。其中Kis等[18]利用基因芯片篩查技術(shù)對(duì)人纖維原細(xì)胞進(jìn)行了IER5基因輻射效應(yīng)關(guān)系的研究。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)給予人纖維原細(xì)胞γ射線照射時(shí)，IER5基因表達(dá)出現(xiàn)上調(diào)，并且其表達(dá)與輻射劑量和時(shí)間之間具有時(shí)效和量效關(guān)系。由于IER5基因可能通過(guò)磷酸化和/或降解來(lái)發(fā)揮快速調(diào)節(jié)作用，所以把它歸為DNA損傷反應(yīng)組，表明其在細(xì)胞對(duì)有絲分裂信號(hào)和輻射做出反應(yīng)的機(jī)制中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

2 IER5基因與宮頸癌輻射敏感性的關(guān)系

雖然宮頸癌被認(rèn)為是輻射敏感腫瘤，但是不同個(gè)體間的輻射敏感性卻仍舊存在很大差異。因此，尋求影響宮頸癌輻射敏感性的作用機(jī)制成為了研究熱點(diǎn)[19]。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的共同努力，對(duì)于輻射誘導(dǎo)IER5的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制已初步明朗。國(guó)內(nèi)對(duì)于IER5基因增強(qiáng)輻射敏感性的研究主要集中于宮頸癌與肝癌，但其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性仍有待于更多中心提供的RCT實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步的驗(yàn)證?，F(xiàn)主要圍繞IER5基因?qū)m頸癌輻射敏感性的影響介紹如下：

丁庫(kù)克等[20]用Real-time PCR技術(shù)分析60Co γ射線照射正常人淋巴母細(xì)胞（AHH1）、宮頸癌細(xì)胞（HeLa）后IER5基因表達(dá)的影響。該實(shí)驗(yàn)分別從量效和時(shí)效的角度進(jìn)行研究，從量效的角度看，兩種細(xì)胞中IER5基因的相對(duì)表達(dá)量都隨著劑量的增大表現(xiàn)出先增加后下降再上升的變化；從時(shí)效的角度看，AHH1細(xì)胞，對(duì)2 Gy的照射反應(yīng)比10 Gy要快，而HeLa細(xì)胞，在兩種照射劑量下的反應(yīng)沒(méi)有太大差異，且兩種細(xì)胞都在接受照射2 h后出現(xiàn)基因表達(dá)的上升。該結(jié)果與之前Kis等[18]所得出的結(jié)果一致（即人纖維原細(xì)胞在經(jīng)2 Gy輻射照射2 h后出現(xiàn)IER5基因表達(dá)的上升）。因此，筆者預(yù)測(cè)IER5基因有可能成為宮頸癌輻射損傷另一重要的分子生物學(xué)標(biāo)志物，其對(duì)宮頸癌放療的潛在應(yīng)用價(jià)值不容忽視。

基于以上研究成果，有學(xué)者進(jìn)一步利用小干擾RNA（siRNA）轉(zhuǎn)染HeLa細(xì)胞和Real-time PCR測(cè)定IER5基因的抑制效果的方法，成功構(gòu)建了特異性抑制IER5基因的IER5-siRNA-HeLa細(xì)胞系[21]。此后，Ding等[17]借助于IER5-siRNA-HeLa細(xì)胞系，進(jìn)一步對(duì)IER5基因受輻射后影響細(xì)胞周期的機(jī)制進(jìn)行了研究。對(duì)IER5敲低的IER5-siRNA-HeLa細(xì)胞系進(jìn)行輻射結(jié)束后4 h，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞開始于G2/M期發(fā)生阻滯，致使停留在S期的細(xì)胞比例增高。而S期細(xì)胞的輻射敏感性最低，因此，這一細(xì)胞周期的再分布使HeLa細(xì)胞對(duì)輻射的敏感性降低。反之，筆者推測(cè)提高IER5基因可增加宮頸癌細(xì)胞的輻射敏感性。

這項(xiàng)鼓舞人心的結(jié)果使得將IER5基因應(yīng)用于增強(qiáng)宮頸癌放療輻射敏感性成為可能，促使研究者們對(duì)宮頸癌細(xì)胞中輻射誘導(dǎo)IER5的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制做出進(jìn)一步的探究，尋找轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的基因啟動(dòng)位點(diǎn)及作用通路。崔巍等[22]運(yùn)用缺失體構(gòu)建、定點(diǎn)突變、電泳遷移率實(shí)驗(yàn)（EMSA）及染色質(zhì)免疫共沉淀（CHIP）等技術(shù)，以宮頸癌HeLa細(xì)胞為載體，對(duì)輻射誘導(dǎo)IER5的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了研究，確定了IER5基因啟動(dòng)子區(qū)域、轉(zhuǎn)錄因子和結(jié)合位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)IER5基因啟動(dòng)子最可能的范圍為-408～-238 bp，其具有GCF和NFI兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。其中GCF的2個(gè)結(jié)合位點(diǎn)分別位于IER5基因啟動(dòng)子的-388～-382 bp和-274～-270 bp處；NFI的結(jié)合位點(diǎn)位于IER5基因啟動(dòng)子的-362～-357 bp。GCF對(duì)順式作用元件起負(fù)性調(diào)節(jié)作用，NFI對(duì)順式作用元件起正性調(diào)節(jié)作用。

輻射誘導(dǎo)IER5的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制已經(jīng)初步得到證實(shí)，接下來(lái)，筆者將進(jìn)一步研究如何通過(guò)給予宮頸癌放療患者外源性特異性結(jié)合物，激活I(lǐng)ER5基因轉(zhuǎn)錄通路，從而使癌細(xì)胞盡可能多地阻滯于輻射敏感期，即G2/M期，增強(qiáng)輻射敏感性，真正實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用的飛躍。

3 IER5聯(lián)合宮頸癌放療的研究前景與展望

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)領(lǐng)域趨于成熟，放射生物學(xué)現(xiàn)已從細(xì)胞水平進(jìn)入到大分子水平，從純實(shí)驗(yàn)室過(guò)渡到臨床初步應(yīng)用階段。對(duì)于治療惡性腫瘤的研究也逐漸開始轉(zhuǎn)向基因水平?；蛑委煟òㄐ迯?fù)替代體內(nèi)細(xì)胞基因缺陷或通過(guò)導(dǎo)入某種基因使其過(guò)量表達(dá)而實(shí)現(xiàn)治療疾病的目的）應(yīng)運(yùn)而生，并將可能成為繼外科手術(shù)、放療、化療之后另一治療惡性腫瘤新武器。目前，基因放療（genetic radiotherapy）[23]的治療模式（即先以基因治療的方法靶向處理腫瘤細(xì)胞，增強(qiáng)其輻射敏感性后再聯(lián)合放療）已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)，并且越來(lái)越多的基因增敏劑逐漸進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段[24]。

很多學(xué)者在不斷地探索，應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)，試圖找到提高宮頸癌放療敏感性、特異性的基因。特異性的基因標(biāo)志對(duì)于宮頸癌放療的作用機(jī)制、早期診斷放療敏感性、決定放療及綜合治療方案、監(jiān)測(cè)復(fù)發(fā)情況和預(yù)測(cè)放療預(yù)后、為靶向治療提供新的靶點(diǎn)以及基因放療都有重要的意義。然而，放療對(duì)宮頸癌的作用涉及大量的相關(guān)基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)調(diào)控的改變，任何單一基因和腫瘤標(biāo)志的檢測(cè)都有其局限性[25-26]。對(duì)于IER5基因在增強(qiáng)宮頸癌放療敏感性中的研究仍需逐步完善與深入。目前，研究者們已經(jīng)明確證實(shí)了輻射誘導(dǎo)IER5基因在宮頸癌細(xì)胞凋亡中的作用，在體外成功構(gòu)建了IER5沉默的HeLa細(xì)胞系，并初步證實(shí)了輻射誘導(dǎo)IER5的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。接下來(lái)，IER5基因在增強(qiáng)宮頸癌放療敏感性中的應(yīng)用需要進(jìn)一步進(jìn)行臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

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（收稿日期：2015-06-02 本文編輯：張瑜杰）