TSC22基因在肝癌中的應(yīng)用前景

周方 宋宣

肝癌是世界上第三大癌癥致死原因之一[1]。盡管肝細(xì)胞癌治療方法有所改善，但總體存活率仍較低。對(duì)于肝癌來(lái)說(shuō)，早期診斷和治療肝癌至關(guān)重要，高危因素的監(jiān)測(cè)仍是早期診斷手段之一。目前在發(fā)展中國(guó)家，病毒性肝炎是主要危險(xiǎn)原因，在發(fā)達(dá)國(guó)家，肥胖、糖尿病和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH)是主要危險(xiǎn)因素，無(wú)論何種高危因素，肝硬化仍是主要的發(fā)病危險(xiǎn)因素。通過(guò)對(duì)高危患者的篩查和監(jiān)測(cè)已發(fā)現(xiàn)一些潛在治療基因靶點(diǎn)，對(duì)改善預(yù)后有較好作用，例如肝細(xì)胞癌中CDKN3基因異常表達(dá)參與腫瘤異常分化及自我更新[2]。隨著對(duì)肝細(xì)胞癌基因檢測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，肝細(xì)胞癌靶向治療存在潛在價(jià)值，研究證實(shí)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)信號(hào)與肝癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，而且TGF-β信號(hào)介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生不僅與腫瘤細(xì)胞本身有關(guān)，與微環(huán)境等外在因素有關(guān)，表明肝癌發(fā)生是內(nèi)外因素相互作用結(jié)果。TSC22基因作為T(mén)GF-β誘導(dǎo)基因分離基因，已經(jīng)證實(shí)在相關(guān)腫瘤中發(fā)生發(fā)展的作用。筆者結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)TSC22基因可能參與肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展，而且TSC22基因表達(dá)產(chǎn)物可能作為新的潛在腫瘤標(biāo)志物，這為肝癌基因靶向治療提供新的方向。

一、TSC基因概況

TSC22基因作為T(mén)GF-β誘導(dǎo)基因一種，它一直被認(rèn)為是腫瘤抑制基因。其參與抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)及細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)[31]。TSC22基因編碼具有亮氨酸拉鏈及TSC盒蛋白結(jié)構(gòu)，它是亮氨酸拉鏈蛋白的一種，它沒(méi)與其他的亮氨酸拉鏈經(jīng)典DNA結(jié)合域，但它可以與其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。研究證實(shí)，TSC22與酵母轉(zhuǎn)錄因子GAL4的DNA結(jié)合域結(jié)合時(shí)，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。由于哺乳動(dòng)物遺傳多樣性，導(dǎo)致編碼TSC22蛋白基因多樣。目前常見(jiàn)基因有四種，他們分別是TSC22D1、TSC22D2、TSC22D3 和 TSC22D4，它們分別位于不同基因位點(diǎn)，參與不同功能調(diào)節(jié)，這些為T(mén)SC22基因研究提供難點(diǎn)，而且研究還發(fā)現(xiàn)TSC22基因在不同腫瘤細(xì)胞中表達(dá)程度不同，這可能與腫瘤發(fā)生易發(fā)性有關(guān)。綜上所述TSC22基因作為一種假定抑癌基因，其轉(zhuǎn)錄異?？赡芘c肝癌發(fā)生發(fā)展有關(guān)，這些都為以后肝癌治療提供新的治療位點(diǎn)。

TSC22基因的信號(hào)通路: TGF-β信號(hào)通路 早期發(fā)現(xiàn)TGF-β信號(hào)通路已經(jīng)被證實(shí)是癌癥的相關(guān)驅(qū)動(dòng)因素之一。TGF-β信號(hào)通路分為經(jīng)典通路及非經(jīng)典通路。經(jīng)典途徑通過(guò)TGF-β配體與TGF-β受體II配體，TGF-β受體I兩種受體相結(jié)合，導(dǎo)致兩種受體激酶域磷酸化，這種磷酸化，啟動(dòng)了一個(gè)Smad信號(hào)級(jí)聯(lián)偶聯(lián)，導(dǎo)致核易位及腫瘤基因轉(zhuǎn)錄[4]。非經(jīng)典通路未完全闡明，其可能與P38、MAPK和ERK等蛋白磷酸化有關(guān)，Giannelli G發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞癌中存在大量細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，這種細(xì)胞外基質(zhì)大多數(shù)是有TGF-β激活產(chǎn)生，細(xì)胞外基質(zhì)蛋白大量積累導(dǎo)致肝硬化，最終形成肝細(xì)胞癌，這說(shuō)明TGF-β介導(dǎo)信號(hào)通路有多種機(jī)制參與腫瘤發(fā)生，除了上述以外，TGF-β信號(hào)可能參與腫瘤細(xì)胞的侵襲及遷移，這可能與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)可能為治療腫瘤轉(zhuǎn)移提供新的思路。

(一)細(xì)胞凋亡 研究發(fā)現(xiàn)在胃癌細(xì)胞HSC-39株中使用TGF-β后導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，作為T(mén)GF-β分離基因TSC22，轉(zhuǎn)染TSC22到HSC-39細(xì)胞株中，發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)能力下降，這表明TSC22與細(xì)胞凋亡有關(guān)[5]。對(duì)于TSC22如何誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制，當(dāng)用乙酰-L-天冬氨酰-L-谷氨酰-L-谷氨酰-L-天冬氨酰-1-al(ac-devd-cho，一種CPP32型蛋白酶的特異性抑制劑)處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)凝聚和DNA碎裂等細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，這與TGF-β1誘導(dǎo)的TSC-22基因在HSC-39細(xì)胞中的表達(dá)產(chǎn)生類(lèi)似的結(jié)果，這表明是TSC-22可能通過(guò)激活CPP32樣蛋白酶來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。除了細(xì)胞凋亡外，癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老現(xiàn)在被認(rèn)為是抑制腫瘤發(fā)生的新的機(jī)制，研究還發(fā)現(xiàn)在人成纖維細(xì)胞和黑色素細(xì)胞BRAF(E600)誘導(dǎo)的衰老細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)TSC22D1的水平增加了100倍以上，這表明TSC22D1可能參與癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老[6]。

(二)細(xì)胞高滲脅迫機(jī)制 在哺乳動(dòng)物的腎臟中，通過(guò)基因檢索發(fā)現(xiàn)9個(gè)不同的TSC22D轉(zhuǎn)錄物，他們參與維持全身鹽和水平衡，不同TSC22轉(zhuǎn)錄物表達(dá)不同，這可能與高滲壓有關(guān)。眾所周知，高滲壓可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞收縮、細(xì)胞膜變化、跨細(xì)胞膜的水運(yùn)動(dòng)方向改變以及細(xì)胞骨架的壓力改變，研究表明TSC22D3可能通過(guò)醛固酮來(lái)調(diào)節(jié)高滲應(yīng)激誘導(dǎo)，除了TSC22D3以外，作為高滲透壓脅迫轉(zhuǎn)錄因子 1( osmotic stress transcription factor 1，OSTF1)的同源物TSC22D2，高滲透壓脅迫轉(zhuǎn)錄因1參與了細(xì)胞滲透應(yīng)激反應(yīng)[7]，它的mRNA和蛋白質(zhì)水平在高滲應(yīng)激的反應(yīng)中短期內(nèi)增加，這可能是TSC22等參與高滲脅迫的機(jī)制。綜上所述TSC22結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄物被高滲誘導(dǎo)或者被滲透應(yīng)激反應(yīng)保護(hù)腎細(xì)胞。

(三)DNA甲基化 表觀遺傳調(diào)控是指在不改變基因序列，通過(guò)在分子水平修飾基因活性及表達(dá)而改變基因的遺傳性。這是目前癌癥發(fā)展機(jī)制中最為熱點(diǎn)機(jī)制之一，而在表觀遺傳調(diào)控中，最常見(jiàn)是DNA甲基化，它是指通過(guò)甲基轉(zhuǎn)移酶將甲基修飾到第五位的胞嘧啶基內(nèi)的 CpG二核苷酸，這種甲基化可能導(dǎo)致基因沉默，TSC22基因是通過(guò)甲基CpG結(jié)合域與DNA甲基化結(jié)合，抑制基因轉(zhuǎn)錄[8.9]，研究證實(shí)在L1210 T細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞系及非腫瘤細(xì)胞的DNA中通過(guò)亞硫酸氫鹽限制性聯(lián)合分析得出存在TSC22啟動(dòng)子甲基化的證據(jù)[10]，這種甲基化可以通過(guò)去甲基化來(lái)逆轉(zhuǎn)。

二、TSC22基因在各種癌癥中的研究進(jìn)展

(一)TSC22基因在結(jié)直腸癌的研究 結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是來(lái)源于腸上皮干細(xì)胞的惡性腫瘤。結(jié)腸癌干細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化可能與腫瘤化療、抗輻射和復(fù)發(fā)有關(guān)。目前分子生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌的發(fā)展主要有環(huán)境與遺傳因素共同決定，研究證實(shí)結(jié)直腸癌的發(fā)生與kras、nras和braf異常激活有關(guān)[11]，以及多功能基因產(chǎn)物失配修復(fù)(mutations in mismatch repair,MMR)基因啟動(dòng)子甲基化導(dǎo)致MMR蛋白遺傳沉默可能參與結(jié)腸癌的發(fā)生，研究還發(fā)現(xiàn)增加TSC22的水平可以抑制腸上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)水平[12]，從而抑制結(jié)腸癌的發(fā)生，Qin S等從310個(gè)(55.48%)結(jié)直腸癌組織中的發(fā)現(xiàn)TSC22表達(dá)低于正常結(jié)腸直腸或鄰近的非腫瘤組織，并且證實(shí)TSC22的表達(dá)與腫瘤大小相關(guān)，而且通過(guò)多變量分析表明，TSC22的表達(dá)、年齡、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和肝轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[13]。這些結(jié)果表明TSC22可能作為結(jié)直腸癌患者的新型預(yù)后標(biāo)志物，從而為結(jié)腸癌診斷以及治療新的方向。

(二)TSC22基因在宮頸癌的研究 宮頸癌是女性常見(jiàn)惡性腫瘤之一，其可能與HPV，MIR，ABl2基因有關(guān)，隨著宮頸癌分子生物學(xué)的研究，一些分子通路越來(lái)越受到關(guān)注，如CKAP2基因通過(guò)Fak-erk2通路導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞增殖，CKAP2的敲除后，宮頸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲受到影響[14]，最新研究證實(shí)，宮頸癌可能與TSC22基因有關(guān)，TSC-22與集落刺激因子1受體(Colony stimulating factor 1 receptor,CSF-1R)的特異結(jié)合區(qū)結(jié)合，通過(guò)ERK途徑和AKT途徑，降低了erk和akt的磷酸化，并解除了下游信號(hào)的調(diào)控，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化[15]。而且TSC-22降低了CSF-1R和集落刺激因子1(Colony stimulating factor 1,CSF-1)的表達(dá)，可能是通過(guò)作為CSF-1R轉(zhuǎn)錄因子的NF-κB來(lái)實(shí)現(xiàn)，Western blot分析表明，TSC-22降低了NF-κB蛋白的表達(dá)，這種TSC22與CSF-1結(jié)合可能為宮頸癌分子靶向治療提供新的思路。

(三)TSC22基因在白血病的研究 靶向治療可能成為其中重要一環(huán)，研究表明，在原發(fā)性小鼠T或自然殺傷(NK)大顆粒淋巴細(xì)胞(Large granular lymphoma，LGL)白血病中發(fā)現(xiàn)TSC-22啟動(dòng)子甲基化，這也證實(shí)TSC-22作為假定的腫瘤抑制基因，其低表達(dá)與啟動(dòng)子甲基化以及T或NK LGL白血病的發(fā)生有關(guān)[10,16]，而TSC-22啟動(dòng)子甲基化導(dǎo)致沉默可以5-氮雜-2’-脫氧胞苷(5-aza-2'-deoxycytidine，5-AZA)治療，還發(fā)現(xiàn)TSC-22通過(guò)抗炎細(xì)胞因子TGF-β誘導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)，來(lái)抑制腫瘤發(fā)生，這些都是藥物治療淋巴瘤的分子基礎(chǔ)，為淋巴瘤確診提供新的治療方向。

(四)TSC22基因在唾液腺癌中的研究 唾液腺癌是起源于唾液腺癌的罕見(jiàn)腫瘤，其類(lèi)型多種多樣，研究證實(shí)其病理組織多樣性導(dǎo)致其診斷及治療效果欠佳，而決定其預(yù)后主要因素在于組織分化程度，當(dāng)前關(guān)于唾液腺癌治療仍較為困難，其主要因素在于我們對(duì)唾液腺癌的關(guān)鍵分子機(jī)制仍未闡明，研究證實(shí)Kawamata H等在唾液腺癌誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)TSC22基因過(guò)度表達(dá)，還通過(guò)熒光素酶分析出TSC22啟動(dòng)子區(qū)強(qiáng)化的幾種誘導(dǎo)物[17]，而且通過(guò)在抗癌藥物維斯納里酮對(duì)TSC22誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)其TSC22的mRNA水平減低，從而細(xì)胞增殖停止[18]，這些都說(shuō)明TSC22可能通過(guò)激活TSC22啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄物活性來(lái)調(diào)節(jié)唾液腺癌的表達(dá)，作為唾液腺癌中的關(guān)鍵因子，其可能成為治療唾液腺癌的潛在分子靶點(diǎn)，

(五)TSC22基因在其他癌癥方面的研究 TSC22作為一種假定抑癌基因，它參與多種癌癥的形成發(fā)展過(guò)程。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)表明，TSC-22在乳腺癌、前列腺腫瘤等腫瘤中被下調(diào)[19-20]，但對(duì)于其具體機(jī)制目前仍然沒(méi)有研究清楚，目前最為常見(jiàn)兩種機(jī)制一種是TSC22啟動(dòng)子甲基化以及誘導(dǎo)TSC-22表達(dá)的信號(hào)通路抑制，雖然兩種機(jī)制都可能導(dǎo)致TSC22基因表達(dá)沉默，但兩種機(jī)制可能在不同腫瘤由于自身誘導(dǎo)因子不同所占有的比重不同，需要我們進(jìn)一步細(xì)致研究。而對(duì)于其他幾種機(jī)制，其可能作為一種輔助機(jī)制參與各種腫瘤的表達(dá)中，細(xì)致研究TSC22基因中的各種生物學(xué)功能，以便于研究不同腫瘤細(xì)胞中TSC22發(fā)展機(jī)制，為腫瘤治療提供新的治療靶點(diǎn)。

(六)TSC22基因在肝癌方面的研究 雖然TSC22在結(jié)腸癌及宮頸癌等癌癥方面取得進(jìn)展，但對(duì)于TSC22在肝癌方面研究較少，研究表明肝臟TSC22D4的表達(dá)水平與癌癥惡病質(zhì)的體重減輕程度和極低密度脂蛋白(Very low density lipoprotein，VLDL)低分泌有關(guān)[21]，而且證實(shí)TSC22D4的破壞導(dǎo)致肝臟能量失衡，這與肝癌發(fā)生有關(guān)，因此TSC22D4可能作為肝衰竭分子標(biāo)記物參與肝癌的發(fā)生發(fā)展，同時(shí)hoshida等證明在肝癌發(fā)生發(fā)展中存在可重復(fù)的基因表達(dá)譜，這可能為肝癌基因治療提供新的思路[22]，研究還發(fā)現(xiàn)TSC22D3在早期復(fù)發(fā)肝癌組織中高表達(dá)，這為早期肝癌復(fù)發(fā)提供分子免疫標(biāo)記物[23]，綜上所述，TSC22基因大的表達(dá)異?？赡芘c肝癌發(fā)生有關(guān)，對(duì)于TSC22基因如何導(dǎo)致肝癌發(fā)生的機(jī)制需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

三、發(fā)展前景

癌癥的發(fā)展是一個(gè)多元化的過(guò)程，其涉及各種各樣的突變事件，其包括：基因突變，轉(zhuǎn)錄異常，表達(dá)修飾變化以及外部環(huán)境改變等各個(gè)方面。任何一方面改變都有可能導(dǎo)致癌癥發(fā)生，TSC22基因作為假定抑癌轉(zhuǎn)錄因子，雖然TSC22基因在肝癌中研究較少，但對(duì)于TSC22基因在其他腫瘤發(fā)生發(fā)展中已經(jīng)證實(shí)。目前對(duì)于TSC22基因研究來(lái)說(shuō)，其抑制癌癥確切機(jī)制仍是一個(gè)挑戰(zhàn)，這也是TSC22基因在臨床基因治療難點(diǎn)。了解TSC22作為轉(zhuǎn)錄因子如何參與細(xì)胞調(diào)控，尚需大量工作要我們做，但是部分實(shí)驗(yàn)已證明，TSC22部分產(chǎn)物參與信號(hào)傳送以及腫瘤調(diào)控。這些研究結(jié)果表明，其表達(dá)產(chǎn)物可能作為肝癌診斷的腫瘤標(biāo)志物，參與腫瘤早期診斷，而且這種新的基因不斷探索，可能為腫瘤靶向治療拓寬新的思路，為研制新的腫瘤化療藥物指明新的方向，這些積累也為肝細(xì)胞癌未來(lái)多元化治療提供新的治療策略。