Piwil2 異常表達(dá)促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后不良的研究進(jìn)展

曾廣平

在人類ARGONAUTE 蛋白家族中，迄今已發(fā)現(xiàn)兩個(gè)亞族：一類為類似動(dòng)物果蠅屬的PIWI 亞家族，包含Piwil1（別名Hiwi）、Piwil2（別名Hili）、Piwil3 和Piwil4（別名Hiwi2）；另一類為類似植物擬南芥屬的AGO 亞家族，包含AGO1、AGO2、AGO3、AGO4[1]。與AGO 蛋白在大多數(shù)真核生物中廣泛表達(dá)不同，PIWI蛋白主要在有性生殖生物的生殖系富集，決定配子形成，在干細(xì)胞自我更新、RNAi、轉(zhuǎn)座子沉默及轉(zhuǎn)錄調(diào)控、基因重組、表觀遺傳調(diào)節(jié)中也起著重要作用[2]。Piwil2 作為人類PIWI 家族重要成員，是生殖干細(xì)胞自我更新關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)座子活化來(lái)調(diào)控精子發(fā)生，維持生殖系的完整性，主要在生殖干細(xì)胞和精原細(xì)胞表達(dá)，在正常體細(xì)胞和成體干細(xì)胞中不表達(dá)[3-4]。與Piwil2 相應(yīng)的Mili，在小鼠早期胚胎及出生后的PGC、精原細(xì)胞、精母細(xì)胞以及圓形精子細(xì)胞等生殖細(xì)胞中均有表達(dá)，在體細(xì)胞中亦未檢測(cè)到表達(dá)[5-6]。在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，作為共識(shí)，Piwil2 蛋白被認(rèn)為僅在生殖細(xì)胞中表達(dá)。直至2006 年左右，由Lee等[7]首次報(bào)道Piwil2 蛋白在人類腫瘤組織中廣泛表達(dá)后，Piwil2 在腫瘤領(lǐng)域研究開(kāi)始迅速進(jìn)展。

1 Piwil2 啟動(dòng)腫瘤發(fā)生，是pCSC 的關(guān)鍵標(biāo)志物

惡性腫瘤是嚴(yán)重威脅人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大公共健康問(wèn)題，其轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和放化療抵抗嚴(yán)重影響病人的遠(yuǎn)期生存率，是腫瘤治療中亟待解決的難題。腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cell，CSC）是腫瘤組織中極少量具有無(wú)限增殖潛能的干細(xì)胞特征亞群，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及治療耐受密切相關(guān)[8]。隨著對(duì)CSC 研究的深入，研究發(fā)現(xiàn)部分CSC 可能起源于遷移迷路至性腺外殘留胚胎生殖細(xì)胞，生殖干細(xì)胞自我更新、增殖調(diào)控機(jī)制參與CSC發(fā)生[9]。

Piwil2 蛋白在人類腫瘤組織中表達(dá)，由Lee 等[7]于2006 年首次報(bào)道，該研究指出Piwil2 作為致癌基因，通過(guò)激活Stat3/Bcl-XL 通路抑制細(xì)胞凋亡并促進(jìn)細(xì)胞增殖，在前列腺癌、乳腺癌、胃腸道腫瘤、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌等多種腫瘤中廣泛表達(dá)。2010 年先后有文獻(xiàn)報(bào)道，Piwil2 在宮頸癌不同階段的癌前病變（非典型腺上皮細(xì)胞、輕度和重度鱗狀上皮內(nèi)病變）和惡性病變組織均有表達(dá)，是一個(gè)與P16 互補(bǔ)的潛在標(biāo)志物[10]；Piwil2 通過(guò)抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3），調(diào)節(jié)Bcl-X（L）和cyclin D1 以促進(jìn)乳腺癌干細(xì)胞增殖，在90%的浸潤(rùn)性癌和81%的乳腺癌中表達(dá)異常升高[11]。

大量研究顯示，腫瘤是一類復(fù)雜的基因疾病。腫瘤來(lái)源于組織器官的非正常生長(zhǎng)，其形成過(guò)程包含一個(gè)漫長(zhǎng)的、可逆的癌前期才能發(fā)展為成熟的腫瘤[12]。癌前組織中存在著CSC 前體細(xì)胞，即前腫瘤干細(xì)胞（pre-cancerous stem cell，pCSC），具有異質(zhì)性，即受腫瘤微環(huán)境影響及Piwil2 調(diào)控，具有同時(shí)分化為良性或惡性腫瘤潛能或者分化成不同類型腫瘤[13]。pCSC 的鑒別研究發(fā)現(xiàn)，pCSC 中穩(wěn)定高表達(dá)Piwil2，而在CSC 中Piwil2 表達(dá)水平降低，二者差異有統(tǒng)計(jì)意義[14]。這提示pCSC 與CSC 間分子信號(hào)不同，Piwil2在pCSC 穩(wěn)定高表達(dá)，是pCSC 的可靠分子標(biāo)志物[13-14]。還有研究指出，經(jīng)單個(gè)轉(zhuǎn)錄因子Piwil2 重編程人成纖維細(xì)胞可獲得CSC 樣細(xì)胞，染色體核型分析為超二倍體且具有高致瘤性[15]，其成瘤組織的分子病理研究經(jīng)驗(yàn)證為胚胎性未分化癌[16]，提示Piwil2 具有啟動(dòng)腫瘤發(fā)生潛能。

Piwil2 在癌前組織中穩(wěn)定高表達(dá)，是pCSC 的關(guān)鍵標(biāo)志物，具有啟動(dòng)腫瘤發(fā)生的潛能，可作為各類型腫瘤早期診斷的重要研究方法。

2 Piwil2 表達(dá)部位的轉(zhuǎn)變，可能是促進(jìn)腫瘤發(fā)展的重要原因

Piwil2 是生殖干細(xì)胞自我更新的關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因，在人、鼠等哺乳動(dòng)物的生殖細(xì)胞中表達(dá)，定位表達(dá)顯示為胞漿，未觀察到胞核表達(dá)或胞核、胞漿均有表達(dá)，在體細(xì)胞和成體干細(xì)胞中不表達(dá)[5-6]。然而，Piwil2在腫瘤細(xì)胞中定位表達(dá)部位發(fā)生改變。多篇文獻(xiàn)報(bào)道顯示，Piwil2 在肝細(xì)胞癌、膀胱癌、乳腺癌等腫瘤細(xì)胞中定位表達(dá)顯示為胞核，或胞核、胞漿均有表達(dá)，胞核部位的表達(dá)促進(jìn)腫瘤向更差的預(yù)后表型進(jìn)展，或提示預(yù)后不良[17-19]。

Piwil2 在生殖細(xì)胞中表現(xiàn)為僅胞漿表達(dá)，而在腫瘤細(xì)胞中卻出現(xiàn)胞核表達(dá)，這表明Piwil2 蛋白在胞漿、胞核中承擔(dān)著不同的生物學(xué)功能。在生殖細(xì)胞中，Piwil2 呈現(xiàn)胞漿表達(dá)，與分子伴侶Piwil4 協(xié)同調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)座子的活化，起著調(diào)控精子發(fā)生的作用[4，20]。P53為抑癌基因，在細(xì)胞凋亡調(diào)控中發(fā)揮重要作用；Stat3為癌基因，可以抵抗抗腫瘤治療依賴的凋亡機(jī)制，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。當(dāng)Piwil2 在腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)為胞核表達(dá)時(shí)，激活Stat3/Bcl-XL 通路，Stat3 被c-Src磷酸化后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，與P53 啟動(dòng)子結(jié)合后抑制其轉(zhuǎn)錄，從而抑制P53 介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[7，21]。

Piwil2 從胞漿轉(zhuǎn)移到胞核表達(dá)，可能是促進(jìn)腫瘤發(fā)展的重要原因。干擾Piwil2 蛋白轉(zhuǎn)移到胞核，可作為表達(dá)Piwil2 蛋白的相關(guān)惡性腫瘤靶向治療的重要研究方向。

3 Piwil2 與腫瘤預(yù)后不良相關(guān)，可能是各類型腫瘤預(yù)后判斷的通用標(biāo)志物

外科手術(shù)根治性切除是目前治療惡性腫瘤的最主要方法，但術(shù)后存在轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)，嚴(yán)重影響患者長(zhǎng)期生存。盡管已有大量應(yīng)用于臨床的腫瘤生物學(xué)標(biāo)志物，迄今尚無(wú)適用于各種類型腫瘤的通用標(biāo)志物，尤其是腫瘤發(fā)展早期階段。例如，HER2、雌激素受體、孕激素受體或Ki-67 已經(jīng)作為標(biāo)志物用于乳腺癌診斷，但這些腫瘤生物學(xué)標(biāo)志物對(duì)乳腺癌早期診斷均缺乏敏感性和特異性[22]。此外，這些標(biāo)志物并不僅僅在惡性腫瘤表達(dá)，也在良性腫瘤甚至于正常組織中表達(dá)。

多項(xiàng)臨床研究顯示，Piwil2 在腫瘤細(xì)胞中異常表達(dá)提示預(yù)后不良。在肝細(xì)胞癌中，Piwil2 與Piwil4 在胞核部位共表達(dá)，其生存率、總生存期明顯低于無(wú)共表達(dá)者[17]。低中度分化膽管癌組織中Piwil2 表達(dá)水平高于分化良好型組織，膽管癌根治性切除術(shù)后患者中Piwil2 高表達(dá)者預(yù)后不良且為預(yù)后獨(dú)立指標(biāo)[23]。Piwli2 在膠質(zhì)瘤組織中表達(dá)水平與人膠質(zhì)瘤的WHO分級(jí)及Ki-67 表達(dá)水平顯著相關(guān)，Kaplan-Meier 曲線提示PIWIL2 是膠質(zhì)瘤患者生存的預(yù)后因素，其高表達(dá)與預(yù)后不良相關(guān)，可能成為膠質(zhì)瘤潛在的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)[24]。PIWIL2 高表達(dá)具有較高的發(fā)生口腔鱗癌的風(fēng)險(xiǎn)，在口腔癌腫瘤樣干細(xì)胞具有重建腫瘤異質(zhì)性的能力[25]。在胰腺癌患者中，Piwil2 在mRNA 和蛋白表達(dá)水平上與胰腺癌前體細(xì)胞分子亞型呈正相關(guān)，與無(wú)進(jìn)展生存期、總生存期均有相關(guān)性，可能胰腺癌的一種潛在的預(yù)后標(biāo)志物，并可能指導(dǎo)后續(xù)的輔助治療[26]。

Piwil2 在多種不同類型腫瘤中異常表達(dá)提示預(yù)后不良，可能適用于作為各類型腫瘤預(yù)后判斷的通用標(biāo)志物。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管越來(lái)越多研究報(bào)道Piwil2 在腫瘤中表達(dá)與腫瘤發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后相關(guān)，但在臨床工作的實(shí)際應(yīng)用尚不成熟。通過(guò)免疫熒光或組化檢測(cè)檢測(cè)Piwil2在組織中的定位表達(dá)情況，需要侵襲性檢查獲得組織標(biāo)本，難以推廣應(yīng)用。目前尚未見(jiàn)可用于檢測(cè)血液、尿液等體液中Piwil2 表達(dá)量的商用試劑抗體。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)腫瘤來(lái)源的外泌體，廣泛分布于多種體液中，與腫瘤存在密切關(guān)系[27]。有研究報(bào)道，Piwil2蛋白可在外泌體中穩(wěn)定表達(dá)[28]。因此，進(jìn)一步探索Piwil2 在人體血液、尿液等體液外泌體中的表達(dá)情況，避免了侵襲性檢查，可能是Piwil2 作為腫瘤標(biāo)志物在臨床應(yīng)用研究的重要方向。

綜上，Piwil2 在pCSC、CSC 及多種不同類型腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，有望作為各類型腫瘤早期診斷及預(yù)后判斷的通用標(biāo)志物；Piwil2 胞核表達(dá)可能是促進(jìn)腫瘤發(fā)展的重要原因，靶向干擾Piwil2 蛋白轉(zhuǎn)移到胞核可作為相關(guān)腫瘤治療的重要研究方向。