GATA3在乳腺癌中的研究進展*

吳開良，時倩倩，楊壹羚，李帥，付麗

[天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院（國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心），天津300060]

GATA3 屬于轉錄因子GATA 家族成員之一，其基因定位于染色體10p14，由6 個外顯子組成，包括2 個轉錄激活區(qū)（transactivation domains, TADs）和2 個高度保守的鋅指結構域（zinc fingers,ZnFns），橫跨20 kb 基因組DNA，編碼444 個氨基酸，其鋅指結構域可與靶基因啟動子上的5'-（A/T）GATA（A/G）-3'結構單元結合（見圖1），進而直接激活或抑制靶基因的表達。人類GATA 家族成員GATA1-6 在調控細胞生長和促進細胞分化生物行為中具有廣泛作用，GATA3 在Luminal 型乳腺癌的低表達與臨床預后不良有關[1]。人體內GATA3 不足會導致Barakat 綜合征，表現(xiàn)為感覺神經性耳聾和腎發(fā)育不良[2-4]。除乳腺癌外，GATA3 還在其他器官腫瘤組織中表達，包括腎臟[5-6]、皮膚[7]、胃[8]、膀胱[9]、尿路上皮癌[10-11]和神經系統(tǒng)[12-13]。經檢索，PubMed 上有關乳腺癌GATA3 的文章有305 篇左右，主要涉及乳腺癌細胞增殖與分化、侵襲與轉移、GATA3 突變、臨床病理特征等方面。

圖1 GATA3的結構

1 GATA3與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的關系

1.1 GATA3與乳腺癌細胞增殖

在乳腺癌中GATA3 參與乳腺導管標志物的分化和形成，與乳腺癌細胞的增殖密切相關。研究[14]發(fā)現(xiàn)在MMTV-PyMT 鼠模型中GATA3 是一種抑癌基因，上調GATA3 可靶向Caspase-14 促進細胞分化，降低腫瘤血管生成，抑制腫瘤的增殖。然而，SHAN 等[15]發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細胞中GATA3 可協(xié)同多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（Poly-ADP ribose polymerase-1, PARP1）正向調控細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）的轉錄過程，促進G1/S 轉變來誘導細胞增殖和腫瘤發(fā)生。有文獻報道[15]，克隆形成實驗表明，在MCF-7 細胞中GATA3 的缺失抑制細胞增殖；在裸鼠成瘤實驗中，下調GATA3 能顯著減小荷瘤小鼠腫瘤體積。還有研究表明ER 陽性乳腺癌患者GATA3 高表達，GATA3 與叉頭框蛋白A1（forkhead box protein A1, FOXA1）共同激活ER 表達，使得ER驅動細胞增殖[16]。

1.2 GATA3與乳腺癌侵襲和轉移

上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）是腫瘤細胞侵襲轉移的一種形式，是指上皮細胞通過特定程序轉化為具有間質表型的生物學過程。間質細胞雖然與上皮細胞相鄰，但組織松散、缺乏細胞極性和細胞緊密連接，容易發(fā)生轉移和侵襲。既往研究表明E-cadherin 在EMT 中發(fā)揮著重要作用，GATA3 可以結合E-cadherin 啟動子并激活轉錄，上調GATA3 可抑制乳腺癌細胞的轉移；在下調GATA3 的MCF-7 細胞系中會引發(fā)組織纖維化轉變和細胞浸潤，導致遠處轉移[17]。在乳腺癌進展過程中，GATA3 可通過GATA3/G9A/NuRD（MTA3）復合物的形式抑制乳腺癌細胞的侵襲和轉移，研究發(fā)現(xiàn)GATA3 和ZEB2 介導的負反饋循環(huán)回路對乳腺癌侵襲和轉移發(fā)揮重要作用[18]。GATA3、G9A 或MTA3 缺陷的細胞形態(tài)學上表現(xiàn)為細胞極性消失，間質細胞松散，易發(fā)生擴散和轉移。除此之外，KIM 等[19]發(fā)現(xiàn)ELK3-GATA3 信號軸可通過調節(jié)細胞黏附分子影響乳腺癌細胞的轉移，在MDA-MB-231細胞中敲低ELK3 可減弱其轉移能力，但在敲低ELK3/GATA3 的MDA-MB-231 細胞中可恢復這種轉移能力；在ELK3/GATA3 敲低的MDA-MB-231 細胞系中，E-cadherin 和緊密連接蛋白的表達均被抑制，包 括Occludin、Claudin 和Zo-1。CHOU 等[20]發(fā) 現(xiàn)miR-29b 是GATA3 下游的重要靶點，下調miR-29b可控制細胞分化和抑制腫瘤微環(huán)境中轉移相關基因的表達。miR-29b 可以調控血管生成、膠原重塑和蛋白水解相關的轉移調節(jié)網絡（包括VEGFA、ANGPTL4、PDGF、LOX 和MMP9）， 靶 向ITGA6、ITGB1 和TGFB 抑制細胞轉移，因此GATA3-miR-29b信號軸間接抑制乳腺癌細胞轉移。

1.3 GATA3突變與乳腺癌

乳腺癌中GATA3 突變基因主要發(fā)生在C 端，即DNA 結構域所在區(qū)域[21]，提示高頻GATA3 突變可能是乳腺癌的“驅動因素”。GATA3 突變主要發(fā)生在外顯子5 和外顯子6，包括5 種形式：①ZnFn2突變；②剪接位點突變；③截斷突變；④延伸突變；⑤錯義突變。DESMEDT 等[22]研究630 例浸潤性小葉癌時發(fā)現(xiàn)有7.3%的GATA3 發(fā)生突變，突變類型以截斷突變?yōu)橹?。CIRIELLO 等[21]通過研究127 例浸潤性小葉癌發(fā)現(xiàn)其存在豐富的FOXA1 突變，卻很少發(fā)生GATA3 突變，兩者互不支持；而GATA3的突變主要發(fā)生在Luminal 型乳腺癌和浸潤性導管癌中，F(xiàn)OXA1 和GATA3 同樣如此。TAKAKU 等[23]發(fā)現(xiàn)ZnFn2 突變與精氨酸330（R330fs）的移碼突變有關，R330fs 移碼突變使GATA3 與DNA 結合區(qū)域的結構改變，也有文獻報道ZnFn2 突變可使GATA3 與DNA 結合能力下降或喪失[24-25]。ZnFn2 突變型的乳腺癌預后比GATA3 野生型差，動物實驗證實ZnFn2突變可誘導的轉錄重編程并促進乳腺癌細胞生長，GATA3突變的上調基因包括TWIST1、SLUG和SNAIL等，提示GATA3 突變與EMT 過程密切相關[26]。

2 GATA3在乳腺癌組織中的表達及其臨床意義

2.1 GATA3與乳腺癌臨床病理

正常乳腺是由導管上皮組織和基質細胞所組成的，導管上皮組織包含導管腺上皮細胞和肌上皮細胞兩種類型，正常乳腺組織中GATA3 只在導管腺上皮細胞中表達，而在肌上皮細胞中不表達[27]。MEHRA 等[28]研究發(fā)現(xiàn)不僅GATA3 與乳腺癌組織學分級、ER 相關，而且是重要的預后預測因子。JENSSEN 等[29]發(fā)現(xiàn)乳腺癌中GATA3 低表達與高組織學分級、高淋巴結轉移、較大的腫瘤、ER 和PR 低表達及HER-2 過表達密切相關。目前，GATA3 已經用于乳腺癌疾病中的輔助診斷，特別是在未知原發(fā)灶的轉移性乳腺癌輔助診斷中，由于GATA3 對乳腺組織的特異性強，其對原發(fā)灶的鑒別診斷有望超過傳統(tǒng)的腫瘤標志物。

2.2 GATA3與乳腺癌分型

GATA3 在乳腺癌不同分子分型中有表達差異，在Luminal A型乳腺癌的陽性率為99.51%，Luminal B型為97.70%，HER-2 型為68.50%，三陰性為20.16%，然而GATA3 在除乳腺癌以外的組織學類型中多見于尿路上皮癌[30]。WILSON 等[31]通過Meta 分析發(fā)現(xiàn)GATA3 的表達與Luminal 型乳腺癌發(fā)生有關，GATA3 高表達與ER 陽性呈正相關。三陰性乳腺癌是一類特殊類型乳腺癌，ER、PR 和HER-2 均為陰性，約占所有乳腺癌病理類型的15%[32]。由于缺少有特異性的標志物，很難辨別轉移性三陰性乳腺癌的原發(fā)灶，TOZBIKIAN 等[33]發(fā)現(xiàn)在三陰性乳腺癌轉移灶中，雄激素受體陰性的患者可以用GATA3和SOX10 來確定乳腺癌來源。BYRNE 等[34]發(fā)現(xiàn)GATA3 的表達在原發(fā)性三陰性乳腺癌中很常見，這有助于區(qū)分原發(fā)性和轉移性的乳腺癌。KIM 等[35]發(fā)現(xiàn)雄激素受體和GATA3 共表達是大汗腺型三陰性乳腺癌的一個特征，可用于未知原發(fā)灶腫瘤的輔助診斷。

2.3 GATA3與乳腺癌預后

GATA3 作為乳腺癌臨床預后的分子標志物存在爭議。研究表明[29，36]，GATA3 的表達與良好預后相關，提示GATA3 可作為乳腺癌的一種新的預后因子。JENSSEN 等[29]分析與乳腺癌患者生存相關的8 024 個基因的微陣列，確定GATA3 是與乳腺癌患者生存相關的第二重要的相關基因。有研究[37]對526 例乳腺癌患者微陣列的Meta 分析也證實了GATA3 與患者生存相關，GATA3 表達水平越高，總體生存率和無病生存率就越高。但GATA3 并未被證實可作為一個獨立的預后因子。VODUC 等[38]對3 119 例乳腺癌患者的隊列研究發(fā)現(xiàn)GATA3 和ER 表達相關，而在對ER 陽性亞組分析時發(fā)現(xiàn)GATA3 沒有獨立預后價值。在另一項研究中[39]，通過多因素分析發(fā)現(xiàn)ER-/GATA3+的乳腺癌患者預后更差，當平衡ER 因素后，發(fā)現(xiàn)GATA3 陽性與GATA3 陰性的患者生存無差異。多數(shù)研究表明GATA3 高表達是預后良好的分子標志物，如WARRICK 等[40]發(fā)現(xiàn)GATA3 高表達同時fascin 陰性的患者有更好的臨床預后，SHAHI 等[41]發(fā)現(xiàn)GATA3通過SEMA3B 來抑制乳腺癌生長，GATA3 高表達與良好的臨床預后相關。總的來說，GATA3 是一種提示乳腺癌預后良好的分子標志物，但由于GATA3 與ER 有相關性，目前還沒有研究表明GATA3 是乳腺癌的獨立預后因子。

2.4 GATA3與乳腺癌治療反應

研究顯示30%的ER 陽性乳腺癌患者對內分泌治療沒有反應，GATA3 影響ER 陽性乳腺癌患者的治療反應[42]。PARIKH 等[42]將臨床內分泌治療有效和無效的ER 陽性乳腺癌患者各14 例進行對比研究，發(fā)現(xiàn)在ER 陽性乳腺癌中GATA3 低表達與內分泌治療的耐藥性呈正相關。但必須指出的是，這項研究受到小樣本的限制，未來的研究應該包括更多的乳腺癌患者。CIOCCA 等[43]研究166 例ER 陽性和ER 陰性的浸潤性乳腺癌患者時，發(fā)現(xiàn)在接受他莫西芬治療的ER 陽性患者中，GATA3 明顯高表達，此類患者的復發(fā)率和病死率更低，表明GATA3 與接受他莫西芬治療的ER 陽性乳腺癌患者的預后相關，并且可作為一種獨立內分泌治療的標志物。TOMINAGA 等[44]探討GATA3 表達與新輔助化療敏感性相關性時發(fā)現(xiàn)，GATA3 是病理學完全緩解的獨立預測因素，還首次發(fā)現(xiàn)GATA3 是比ER更好的化療反應的預測因子。

3 展望

GATA3 作為轉錄因子在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展及轉移中起到重要的作用，其在ER 陽性乳腺癌中的預后價值有爭議，也是當前研究的熱點，GATA3突變體能夠降低DNA 的結合能力和轉錄活性，但尚未確定GATA3 突變體的確切作用機制。闡明GATA3 突變對乳腺癌細胞生物學行為的影響，通過GATA3 突變區(qū)分乳腺癌的特定亞型，驗證靶基因，繼續(xù)探究GATA3 突變在信號通路中的調控機制將是未來研究的方向。