腫瘤干細(xì)胞標(biāo)志物SOX2在卵巢癌中的研究進(jìn)展

馬小茜，蔡瑜文，劉思瑩，鐘少正，賈 乾，劉 偉

(1河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,2河北省人民醫(yī)院體檢中心化驗(yàn)室,河北 石家莊050051；3河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室,河北省重大疾病免疫機(jī)制及干預(yù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北石家莊050017)

0 引言

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中常見(jiàn)的一種惡性腫瘤,并且是致死性最高的婦科腫瘤之一。因缺乏早期癥狀,卵巢癌被診斷時(shí)通常已處于晚期轉(zhuǎn)移階段,并且容易發(fā)生腹腔轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā),從而造成了卵巢癌的高致死率［1］。卵巢癌的一線(xiàn)治療方法為細(xì)胞減少性手術(shù)結(jié)合鉑類(lèi)聯(lián)合紫杉醇化療。盡管近年來(lái)已觀察到中值存活期的改善,但大多數(shù)患者最終還是由于化療耐藥性而復(fù)發(fā)［2］。目前的早期檢測(cè)方法是患者對(duì)癥狀的感知及血清標(biāo)志物CA125結(jié)合超聲波成像,但Jacobs等［3］最新研究表明,目前的早期檢測(cè)方法不能明顯降低死亡率。因此,迫切需要一種具有更高特異性和敏感性的新型腫瘤標(biāo)志物來(lái)輔助卵巢癌的早期診斷及預(yù)后。

腫瘤干細(xì)胞是指腫瘤中存在的含量極少、具有無(wú)限增殖潛能的干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞,其能自我更新、分化、遷徙,是腫瘤發(fā)生、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和治療失敗的根源［4］。卵巢癌也可能是腫瘤干細(xì)胞所致的疾病,因此,尋找卵巢癌分子標(biāo)志物是研究卵巢癌干細(xì)胞的關(guān)鍵［5］。 Weina等［6］的研究數(shù)據(jù)表明,性別決定區(qū) Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,SOX2)在乳腺癌,胃癌,肺癌和卵巢癌等多種癌癥的腫瘤干細(xì)胞中表達(dá)升高,Pham等［7］甚至認(rèn)為SOX2就是促進(jìn)腫瘤形成和增殖的原癌基因。因此,SOX2可能成為這些癌癥的預(yù)后標(biāo)記、轉(zhuǎn)移指標(biāo)、生物標(biāo)志物或潛在的治療靶點(diǎn),對(duì)SOX2的檢測(cè)可能有助于卵巢癌的早期診斷及監(jiān)測(cè)等。本文就SOX2作為卵巢癌標(biāo)志物及其在卵巢癌干細(xì)胞特性的獲得與維持中作用最新研究進(jìn)展作此綜述。

1 SOX2的生物學(xué)特性

SOX2是SOX基因家族的成員,位于人類(lèi)染色體3q26.3－q27上,其所在染色體3q26區(qū)域拷貝數(shù)的增加是人類(lèi)腫瘤中最常見(jiàn)的重復(fù)拷貝數(shù)變異,在20%以上的人類(lèi)腫瘤中發(fā)生。染色體3q26拷貝數(shù)增加的頻繁發(fā)生提示其能通過(guò)這種遺傳變異驅(qū)動(dòng)腫瘤的發(fā)生［8］。SOX2是維持胚胎干細(xì)胞自我更新能力和分化潛能以及將體細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞的重要轉(zhuǎn)錄因子,同時(shí)也在腫瘤干細(xì)胞自我更新能力的維持和腫瘤細(xì)胞生存調(diào)控方面起關(guān)鍵作用［9］。

2 SOX2在組織中的表達(dá)機(jī)制

許多研究數(shù)據(jù)［6－7,9］已表明,SOX2在卵巢癌中高表達(dá)。Hellner等［10］在鑒定卵巢癌細(xì)胞的早期突變時(shí),發(fā)現(xiàn)SOX2遠(yuǎn)端阻遏物的一個(gè)40 kb區(qū)域發(fā)生頻繁突變。通過(guò)全基因組序列檢測(cè)及對(duì)突變基因最近的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)進(jìn)行通路富集分析,檢測(cè)到附近發(fā)生了6個(gè)突變的SOX2基因座。對(duì)高級(jí)漿液性卵巢癌患者SOX2基因座側(cè)翼的2 Mb區(qū)域以及BB1-BB6進(jìn)行靶向深度測(cè)序,顯示BB5核苷酸側(cè)翼的一個(gè)40 kb區(qū)域顯著富含單核苷酸多態(tài)性。CRISPR-Cas9介導(dǎo)的基因組缺失導(dǎo)致SOX2表達(dá)的顯著增加。這證實(shí)了BB5區(qū)域(chr3:182,189,714－182,229,714)在人類(lèi)細(xì)胞模型中作為SOX2表達(dá)的阻遏物,以調(diào)控SOX2在組織中的表達(dá)［10］。目前,關(guān)于 SOX2在卵巢癌中表達(dá)機(jī)制的研究還相對(duì)缺乏,對(duì)SOX2表達(dá)機(jī)制的理解將有助于SOX2在臨床研究中的應(yīng)用,因此,更多圍繞SOX2表達(dá)機(jī)制的研究亟待被開(kāi)展。

3 SOX2與卵巢癌腫瘤干細(xì)胞特性的獲得與維持

SOX2在調(diào)節(jié)卵巢癌的腫瘤干細(xì)胞特性方面起著重要的作用［11－14］。 腫瘤干細(xì)胞在無(wú)血清培養(yǎng)基中具有錨定非依賴(lài)性生長(zhǎng)和球形成的能力。從SKOV3,PA-1和A2780三種卵巢癌細(xì)胞系的培養(yǎng)細(xì)胞中分離出具有球形成能力的細(xì)胞,通過(guò)RT-PCR和免疫細(xì)胞化學(xué)法檢測(cè)SOX2的表達(dá),結(jié)果顯示成球細(xì)胞中SOX2的表達(dá)高于這些相應(yīng)細(xì)胞系培養(yǎng)的貼壁細(xì)胞。通過(guò)shRNA抑制卵巢癌細(xì)胞系A(chǔ)2780和SKOV3的SOX2表達(dá),發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的球形成能力降低,隨之而來(lái)的是細(xì)胞遷移能力的降低［11］。這些結(jié)果都表明SOX2的表達(dá)增強(qiáng)了卵巢癌細(xì)胞的球形成能力,也意味著其與卵巢癌的干細(xì)胞特性有著潛在的關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步通過(guò)細(xì)胞連續(xù)傳代試驗(yàn)揭示了SOX2表達(dá)陽(yáng)性的細(xì)胞在連續(xù)傳代培養(yǎng)中保持球形成能力,而SOX2表達(dá)陰性的細(xì)胞則失去這種能力［12］。也就是說(shuō),SOX2刺激干細(xì)胞狀態(tài)的轉(zhuǎn)化只發(fā)生在部分癌細(xì)胞中,即SOX2高表達(dá)的細(xì)胞中。SOX2通過(guò)促進(jìn)漿液性卵巢癌細(xì)胞向增強(qiáng)腫瘤啟動(dòng)特性的腫瘤干細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生。Wen等［13］應(yīng)用qPCR方法分析在shSOX2或?qū)φ战M轉(zhuǎn)染的成球細(xì)胞中干細(xì)胞或腫瘤干細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá),發(fā)現(xiàn)SOX2的敲低導(dǎo)致包括 BMI-1、b-連環(huán)蛋白、KLF4、OCT4、NANOG和ALDH1A1在內(nèi)的一些相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)。SOX2表達(dá)與卵巢癌細(xì)胞中干細(xì)胞特性相關(guān)基因的表達(dá)呈正相關(guān),進(jìn)一步論證了SOX2對(duì)卵巢癌干細(xì)胞特性的影響,Wen等還提出SOX2對(duì)于卵巢癌干細(xì)胞特性的維持起到重要作用。

Wang等［14］分析了6個(gè)卵巢癌細(xì)胞系中的SOX2表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)SOX2蛋白水平在不同細(xì)胞系中有很大差異:在高轉(zhuǎn)移的細(xì)胞系中SOX2表達(dá)水平較高,而在低轉(zhuǎn)移的卵巢漿液性癌細(xì)胞系中相對(duì)較低。細(xì)胞遷移侵襲試驗(yàn)和細(xì)胞黏附試驗(yàn)顯示當(dāng)SOX2蛋白被破壞,細(xì)胞增殖也隨之減弱；抑制SOX2蛋白表達(dá)可減弱癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力,增強(qiáng)其對(duì)培養(yǎng)基的黏附能力。當(dāng)抑制Src激酶時(shí),癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲也被抑制,細(xì)胞黏附作用提高,因此推測(cè)Src激酶可能對(duì)于SOX2調(diào)節(jié)漿液性卵巢癌細(xì)胞的黏附和遷移至關(guān)重要。與此研究不同的是,Bareiss等［12］的研究中通過(guò)分析SOX2蛋白表達(dá)和Ki67染色,認(rèn)為SOX2表達(dá)并未影響細(xì)胞增殖,但增強(qiáng)了漿液性卵巢癌細(xì)胞對(duì)凋亡的抵抗。Li等［15］的研究結(jié)果則顯示SOX2的沉默既能降低細(xì)胞增殖也能增強(qiáng)以紫杉醇誘導(dǎo)的凋亡。SOX2作用于卵巢癌的機(jī)制尚未完全清晰,但這些發(fā)現(xiàn)提示著一些潛在通路的存在,并且和卵巢癌的干細(xì)胞特性具有極大相關(guān)性,需要深入探究,通過(guò)更有力的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

4 SOX2作為卵巢癌腫瘤標(biāo)志物的臨床應(yīng)用潛力

4.1 SOX2與卵巢癌的早期檢測(cè)通過(guò)免疫熒光染色對(duì)SOX2進(jìn)行評(píng)估,發(fā)現(xiàn)在正常輸卵管上皮細(xì)胞、卵巢癌腫瘤細(xì)胞和良性的輸卵管上皮細(xì)胞中,高級(jí)漿液性卵巢癌細(xì)胞中SOX2有較強(qiáng)的陽(yáng)性染色［16］。然而,在少數(shù)惡性的卵巢癌組織中SOX2表達(dá)顯著降低［10］。此外,進(jìn)行p53染色的28例高級(jí)漿液性卵巢癌患者的輸卵管上皮中僅有8例也顯示出p53特征,提示SOX2過(guò)表達(dá)可能在p53失調(diào)之前發(fā)生［10］,因此SOX2將更有助于卵巢癌的早期檢測(cè)。通過(guò)在整個(gè)數(shù)據(jù)集上擬合二項(xiàng)式一般線(xiàn)性模型,發(fā)現(xiàn)SOX2的表達(dá)能精確地預(yù)測(cè)輸卵管來(lái)自高級(jí)漿液性卵巢癌患者還是良性患者［10］,提示著SOX2作為卵巢癌標(biāo)志物具有獨(dú)特的潛力［17］,可輔助現(xiàn)有卵巢癌標(biāo)志物提高早期檢測(cè)的精準(zhǔn)度。

4.2 SOX2與卵巢癌化療耐藥性Seo等［11］研究發(fā)現(xiàn),成球細(xì)胞比貼壁細(xì)胞具有更強(qiáng)的抗藥性。用RTPCR和蛋白質(zhì)印跡法評(píng)估藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá),顯示成球細(xì)胞較貼壁細(xì)胞具有更高的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器表達(dá)。抑制SOX2表達(dá)會(huì)降低ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器的表達(dá),同時(shí)降低對(duì)阿霉素和紫杉醇的抗藥性。SOX2通過(guò)激活卵巢癌細(xì)胞中ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器的表達(dá)提高化療耐藥性。蛋白質(zhì)印跡法分析結(jié)果及Notch1信號(hào)通路的DNA結(jié)合配偶體HIF-1α和CSL的敲除建模試驗(yàn)顯示,SOX2可作為缺氧誘導(dǎo)的Notch1信號(hào)通路下游的關(guān)鍵效應(yīng)物以維持卵巢癌干細(xì)胞的化療耐藥性。通過(guò)RT-PCR分析不同的卵巢癌細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)SOX2表達(dá)在紫杉醇抗性細(xì)胞系(SKOV3/TAX細(xì)胞系)中較SKOV3細(xì)胞系顯著升高,且SOX2在紫杉醇敏感性細(xì)胞系中弱檢測(cè)［15,18］。隨著紫杉醇處理時(shí)間的增加,SKOV3細(xì)胞系中SOX2表達(dá)下降,而SKOV3/TAX細(xì)胞系中SOX2表達(dá)保持相對(duì)恒定的高水平［15］,這表明SOX2過(guò)表達(dá)與紫杉醇抗性有重要聯(lián)系。通過(guò)蛋白質(zhì)印跡法分析發(fā)現(xiàn)SOX2可通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K/Akt信號(hào)通路增強(qiáng)卵巢癌耐藥性。Wen等［13］通過(guò)MTT比色法及qPCR發(fā)現(xiàn)SOX2能促進(jìn)卵巢癌的順鉑耐藥性。Wei等［19］則通過(guò)生物信息學(xué)方法發(fā)現(xiàn)SOX2與卵巢癌抗藥性顯著相關(guān)。因此,檢測(cè)SOX2表達(dá)或許可輔助預(yù)測(cè)化療耐藥性,從而對(duì)進(jìn)一步治療作出預(yù)見(jiàn)性的決策。

4.3 SOX2與卵巢癌的預(yù)后利用癌癥基因組學(xué)門(mén)戶(hù),對(duì)SOX2進(jìn)行Kaplan-Meier分析,發(fā)現(xiàn)SOX2的擴(kuò)增顯示中值總生存期的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［18］。因此,SOX2或許可作為卵巢癌患者生存結(jié)果的預(yù)測(cè)因子。SOX2陽(yáng)性的卵巢癌患者與陰性患者相比生存期較短［20］,這表明SOX2可能成為卵巢癌預(yù)后的標(biāo)志物。但Du等［18］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,SOX2對(duì)生存結(jié)果的預(yù)測(cè)與癌癥階段有關(guān),因此不能作為總生存的預(yù)測(cè)因子。通過(guò)免疫組織化學(xué)染色分析卵巢癌組織樣本中的SOX2表達(dá)發(fā)現(xiàn)在原發(fā)性卵巢癌和相應(yīng)的轉(zhuǎn)移性病變中SOX2高表達(dá)的病例占多數(shù),且卵巢癌轉(zhuǎn)移性癌中SOX2高表達(dá)的病例更多；SOX2表達(dá)與組織學(xué)分級(jí)顯著相關(guān),在低分化的腫瘤中相對(duì)高表達(dá)；SOX2蛋白隨漿液性卵巢癌的進(jìn)展增加；SOX2高表達(dá)縮短了總生存區(qū)間［14］。 Wen 等［13］則通過(guò)免疫組織化學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)SOX2的高表達(dá)與診斷年齡、FIGO分期、化療耐藥性、復(fù)發(fā)以及生存期都顯著相關(guān),SOX2高表達(dá)患者的生存期明顯縮短。劃痕實(shí)驗(yàn)表明,SOX2過(guò)表達(dá)細(xì)胞的遷移能力明顯提高,說(shuō)明SOX2過(guò)表達(dá)與卵巢上皮性癌轉(zhuǎn)移相關(guān)。通過(guò)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染建立SOX2基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的卵巢上皮癌細(xì)胞株,檢測(cè)SOX2及YAP1的表達(dá),結(jié)果證實(shí)SOX2過(guò)表達(dá)細(xì)胞中YAP1表達(dá)也明顯增加,說(shuō)明在卵巢上皮性癌中SOX2可正向調(diào)控YAP1的表達(dá),但具體調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究［21］。 FN1可激活MMP2、MMP9等基質(zhì)金屬蛋白酶的活性,促進(jìn)腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。Lou等［22］通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)SOX2能誘導(dǎo)FN1啟動(dòng)子活性,直接以FN1為靶點(diǎn)誘導(dǎo)MMP2及MMP9蛋白水解能力的增加,并且FN1基因敲除可以逆轉(zhuǎn)SOX2促進(jìn)侵襲轉(zhuǎn)移的能力。SOX2-FN1-MMP通路在促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中可能發(fā)揮著重要的作用。綜上所述,SOX2的表達(dá)可輔助卵巢癌轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)及預(yù)后。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),隨著對(duì)卵巢癌研究的逐漸深入,越來(lái)越多的卵巢癌標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于臨床實(shí)踐。卵巢癌干細(xì)胞起源的學(xué)說(shuō)也逐漸進(jìn)入研究者的視野。大量研究表明,SOX2在卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中起到潛在的重要作用。在卵巢癌中,SOX2通過(guò)促進(jìn)漿液性卵巢癌細(xì)胞向增強(qiáng)腫瘤啟動(dòng)特性的腫瘤干細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生,同時(shí)對(duì)卵巢癌腫瘤干細(xì)胞特性的維持有著重要的影響。SOX2對(duì)卵巢癌發(fā)生發(fā)展及耐藥性的潛在作用提示著SOX2應(yīng)用于臨床卵巢癌早期檢測(cè)、耐藥性預(yù)測(cè)及預(yù)后中的可能性。然而,SOX2的作用機(jī)制尚未完全清晰,仍需進(jìn)一步的研究與討論。

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