PLS3基因與惡性腫瘤

伍慕鑫 李婧昕 劉燕 謝偉敏

惡性腫瘤是世界范圍內的公共衛(wèi)生健康問題，也是造成人類死亡和疾病負擔的主要原因之一，近年來每年有超過1 500萬例新發(fā)惡性腫瘤［1］。惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展與生活方式、環(huán)境因素、遺傳因素等密切相關，其中大多數(shù)腫瘤發(fā)生及演變過程中存在相關基因變異，是多基因共同作用的結果。近年來，研究者們不斷探索有價值的生物標志物以指導惡性腫瘤的診斷與治療。PLS3基因最初被發(fā)現(xiàn)與骨質疏松及骨質疏松型骨折發(fā)生有關［2?4］，越來越多的研究也表明PLS3基因是惡性腫瘤的潛在生物標志物［5?7］，其異常表達可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲及轉移等相關，在腫瘤的診斷與鑒別、療效評估及預后預測中發(fā)揮重要作用。本文就PLS3基因在惡性腫瘤中的作用及其機制的研究進展作一綜述。

1 PLS3基因概述

PLS3基因是位于染色體Xq23上的X連鎖基因，由16個外顯子組成，大小約為9萬個堿基［8?9］。PLS3基因編碼肌動蛋白結合蛋白plastin 3，該蛋白質約由630個氨基酸組成，可抑制cofilin介導的肌動蛋白纖維的解聚，參與肌動蛋白在細胞骨架中的結合和捆綁等過程［8，10］。目前，PLS3基因在非腫瘤性疾病中的研究多見于骨質疏松癥及脊髓型肌萎縮癥（spinal muscular atrophy，SMA）。既往研究［2?4］發(fā)現(xiàn)，PLS3基因突變是X連鎖骨質疏松的基礎，該基因正常表達在骨基質細胞礦化過程中起特殊作用；而表達缺失會引起骨基質礦化缺陷，導致嚴重的兒童期骨質疏松癥，因此PLS3基因可能是骨質疏松癥的新的潛在治療位點。STRATHMANN等［11］在小鼠模型研究中也發(fā)現(xiàn)PLS3基因過表達可以改善小鼠模型神經(jīng)肌肉傳遞，認為PLS3可能作為一種獨立的保護性修飾劑在SMA病程中發(fā)揮作用。近年來，越來越多的研究也報道了PLS3與惡性腫瘤的關系，其中在Se′zary綜合征（Se′zary syndrome，SS）［12］、結直腸癌［13］、乳腺癌［14?15］、胃癌［16］及前列腺癌［17］等惡性腫瘤組織及外周血循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）中PLS3異常表達，PLS3有可能成為CTC檢測以及早期診斷、療效評估及預后預測標志物。

2 PLS3基因與惡性腫瘤

2.1 PLS3基因與SS

SS是一種罕見的侵襲性皮膚T細胞淋巴瘤，與其他類型紅皮病性型炎癥性皮膚病不易鑒別，而且侵襲性更強，預后更差［18?19］。有研究報道，PLS3基因在60%以上的SS患者外周血細胞或SS細胞中過表達［12，20?21］，在SS診斷及預后評估中展現(xiàn)了一定前景。

BOOKEN等［20］報道PLS3基因在SS診斷中具有高靈敏度（82%）和高特異度（91%），但聯(lián)合DNM3、IGFL2和CDO1等基因未能進一步提高診斷能力。但也有研究發(fā)現(xiàn)PLS3聯(lián)合其他基因能更有效地診斷SS，如 MICHEL 等［12］報道PLS3基 因 聯(lián) 合TWIST、KIR3DL2及NKp46基因可有效區(qū)分SS患者與健康個體。同樣地，BOONK等［22］檢測59例SS患者及19例紅皮病患者外周血細胞中的基因表達，發(fā)現(xiàn)PLS3基因為組間差異明顯的基因，特異性為100%；與STAT4、TWIST1和DNM3等基因聯(lián)合檢測可有效區(qū)分98%的SS患者與100%的紅皮病患者。以上研究提示PLS3可能是SS有價值的診斷生物標志物。

在預后研究中，BOONK等［23］研究納入了64例SS患者，發(fā)現(xiàn)在同一隊列的SS患者中，PLS3過表達患者的中位總生存期較PLS3低表達患者明顯延長（71個月vs33個月，P=0.002）。TANG等［24］分析SS患者與蕈樣肉芽腫患者外周血細胞中PLS3的表達水平，結果SS組PLS3表達水平顯著升高，且從蕈樣肉芽腫進展為SS的患者外周血細胞中PLS3的表達水平隨著疾病的進展而升高；同時還發(fā)現(xiàn)SS患者細胞中的PLS3表達水平隨著全身化療的有效進行而降低；行骨髓移植后的SS患者，細胞中PLS3的表達則下降至無法檢測。由此可見，檢測PLS3基因表達可能有助于判斷SS疾病進展及治療效果。在機制研究方面，WONG等［25］研究報道，相比于正常人群，SS患者的SS?CD4+T細胞基因組表達明顯低甲基化且PLS3 mRNA表達上調，通過體外轉錄進一步探究DNA甲基化對PLS3基因表達的調控作用，發(fā)現(xiàn)基因特異性DNA低甲基化在誘導SS?CD4+T細胞異常轉錄控制及PLS3基因過表達中可能發(fā)揮一定作用。但是總體上有關PLS3在SS中作用的機制研究仍較少，有待進一步深入探索。

2.2 PLS3基因與結直腸癌

遠處轉移是結直腸癌患者的主要死亡原因，近年來學者們不斷探索標志物在結直腸癌患者復發(fā)和預后中的價值。YOKOBORI等［26］在711例結直腸癌患者的研究中，發(fā)現(xiàn)Dukes D期患者腫瘤細胞中PLS3表達水平顯著高于Dukes A～C期患者；同時對復發(fā)患者行PLS3基因檢測，發(fā)現(xiàn)所有復發(fā)患者的腫瘤細胞中均可檢測到PLS3基因表達上調，且與未復發(fā)患者相比有顯著差異。該研究進一步將711例患者分為測試集（n=381，2000—2004年）和驗證集（n=330，2005—2008年），分析結直腸癌患者的預后，發(fā)現(xiàn)在各個Dukes分期中，外周血CTC中PLS3過表達組的總生存率顯著低于PLS3低表達組，兩項樣本集PLS3過表達組與低表達組的5年生存率分別為40%、75%和50%、90%（均P＜0.001），說明結直腸癌中PLS3過表達與較差的總生存率有關，PLS3可能是復發(fā)及預后的預測指標。NING等［27］分析732例Ⅱ/Ⅲ期結直腸癌患者（測試集：n=234；驗證集：n=498）的PLS3基因SNP位點與疾病復發(fā)的相關性，發(fā)現(xiàn)與非突變型相比，PLS3rs6643869突變型患者的中位腫瘤復發(fā)時間顯著縮短（測試集：9.4年vs1.7年，P=0.005；驗證集：13.7年vs3.3年，P=0.021），提示PLS3基因變異可能作為Ⅱ/Ⅲ期結直腸癌患者腫瘤復發(fā)的階段特異性分子預測因子及潛在的治療靶點。LYBEROPOULOU等［13］通過PCR限制性片段長度多態(tài)性分析結直腸癌患者濃縮CTC細胞懸液中PLS3基因的突變情況，發(fā)現(xiàn)CTC與相應原發(fā)腫瘤的突變狀態(tài)不一致，該基因的基因型轉換可能通過轉移過程中的EMT機制在CTC產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用，且PLS3基因過表達與原發(fā)性腫瘤CTC的拷貝數(shù)增加相關，還參與EMT調節(jié)。而CTC拷貝數(shù)增加往往提示腫瘤轉移復發(fā)的概率越大，預后也更差。因此認為，PLS3基因可能作為結直腸癌CTC檢測生物標志物而用于腫瘤轉移及預后預測。對于PLS3基因在結直腸癌中的作用機制，WILLIS等［28］在結直腸癌細胞系SW480中發(fā)現(xiàn)，PLS3過表達的細胞中鈣黏蛋白低表達，癌細胞侵襲能力增強；敲除PLS3基因后，細胞中鈣黏蛋白表達上調。提示PLS3基因過表達可能通過下調鈣黏蛋白而使癌細胞獲得侵襲性，這也可能是結直腸癌發(fā)生侵襲轉移的機制之一。

2.3 PLS3基因與乳腺癌

乳腺癌在腫瘤發(fā)展早期就可以發(fā)生遠處播散，血液中檢測出腫瘤細胞即是重要證據(jù)，及時診斷及治療有助于改善患者預后。CTC作為一種非侵入性的新型診斷工具，近年來在乳腺癌患者的早期診斷、治療效果和預后判斷等領域表現(xiàn)出了良好的應用前景。MARKIEWICZ等［14］通過qRT?PCR技術檢測83例乳腺癌不同表型CTC中PLS3基因的表達，發(fā)現(xiàn)PLS3在EMT過程中的CTC、雙表型CTC陽性樣本中均過表達；研究還發(fā)現(xiàn)PLS3表達具有EMT狀態(tài)特征，在上皮細胞和間充質細胞中PLS3與CDH2表達呈正相關，而在上皮?間充質細胞中與CDH2表達呈負相關；PLS3在從上皮向上皮?間充質狀態(tài)移動的細胞中表達上調，而在從上皮?間充質向間充質狀態(tài)移動的細胞中表達下調。因此認為在基因表達譜的定量PCR中檢測PLS3及CDH2基因，可能有助于區(qū)分早期乳腺癌富含CTC的血液成分中的不同EMT表型（如上皮細胞、上皮?間充質細胞和間充質細胞），PLS3基因可能是EMT的潛在標志物。UEO等［15］納入594例乳腺癌患者進行研究，結果發(fā)現(xiàn)PLS3在所有亞型乳腺癌細胞中過表達；且在不同分子分型乳腺癌細胞中的表達存在明顯差異，其中在HER2陰性患者乳腺癌細胞中PLS3過表達率顯著高于HER2陽性患者（69.8%vs55.1%，P=0.031）；在所有患者中，PLS3過表達患者的5年生存率顯著低于PLS3低表達患者（89%vs99%，P=0.0001），說明檢測PLS3表達可能有助于篩查乳腺癌高危人群，而PLS3過表達可能是乳腺癌患者預后不良的因素。此外，PLS3也可能是增強乳腺癌化療敏感性的潛在靶點。MA等［10］通過在乳腺癌MDA?MB?231細胞中沉默PLS3基因并觀察其對紫杉醇敏感性的影響，結果發(fā)現(xiàn)沉默PLS3表達后MDA?MB?231細胞中plastin 3蛋白表達下調并激活了p38 MAPK信號途徑，進而顯著增強紫杉醇誘導的細胞凋亡；同時plastin 3下調還干擾或損害了MDA?MB?231細胞的內吞功能，當機體細胞暴露于白蛋白結合型紫杉醇時，該細胞的內吞功能受損可抵消PLS3沉默后由紫杉醇誘導的細胞凋亡，以上兩點也可能是乳腺癌細胞增強對紫杉醇敏感性及降低對白蛋白結合型紫杉醇敏感性的原因。

2.4 PLS3基因與胃癌

胃癌的早期診斷、以及及時評判和監(jiān)測治療效果具有重要的臨床意義，近年來學者們不斷探索標志物對胃癌診斷及提示不良預后的價值。KURASHIGE等［16］研究顯示PLS3基因在胃癌患者中過表達，且PLS3過表達組患者與PLS3低表達組相比，腫瘤分期更晚、分化程度更低、浸潤程度更高，遠處轉移發(fā)生率也更高；而在人胃癌細胞株NUGC3、NUGC4、MKN7、MKN45、MKN74中敲除PLS3基因后，細胞侵襲和遷移能力明顯受抑制。由此可見，PLS3與胃癌患者的惡性表型密切相關，未來針對PLS3基因的靶向治療可能有助于阻斷胃癌遠處轉移。該研究同時也檢測胃癌患者外周血CTC中PLS3基因的表達，但是未能證實PLS3基因在CTC中的意義，提示PLS3可能不是有效的CTC檢測標志物。分析其原因可能是目前胃癌外周血CTC相關研究較少，而且胃癌的遠處轉移方式以淋巴轉移和腹盆腔種植轉移為主，其次才是血行轉移。而最常見的血行轉移部位是肝臟，胃癌細胞進入體循環(huán)的數(shù)量相對較少，所以從外周血中檢測CTC陽性率可能較低，因此需進一步探究PLS3基因在胃癌CTC中的作用。關于PLS3基因在胃癌中的作用機制，目前僅CAO等［29］研究報道，胃腫瘤抑制因子鋅指蛋白471在胃癌細胞系AGS、BGC823和MKN74中的異位表達可顯著抑制胃癌細胞增殖、遷移和侵襲，同時誘導細胞凋亡；而PLS3是鋅指蛋白471的重要下游靶點，鋅指蛋白471直接與PLS3基因啟動子結合并轉錄抑制其表達，提示PLS3基因可能是胃癌細胞的致癌靶點。

2.5 PLS3基因與其他惡性腫瘤

除上述腫瘤外，近年研究還發(fā)現(xiàn)PLS3基因與胰腺癌、急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）等發(fā)生發(fā)展也有關。XIN等［30］在207例胰腺癌組織標本及人PACA細胞系（PANC?1、BXPC?3、CFPAC?1和MIA?PACA2）的研究中發(fā)現(xiàn)，PLS3基因在胰腺癌組織和細胞系中過表達，且其表達程度與臨床病理分期相關；PLS3過表達可導致PI3K/AKT信號增強，PLS3可能作為一種癌基因促進胰腺癌細胞增殖和侵襲。在AML中，VELTHAUS等［31］通過分析共培養(yǎng)AML細胞和內皮細胞的基因表達，發(fā)現(xiàn)敲除PLS3基因的AML細胞體外增殖數(shù)量明顯減少；相反，存在PLS3基因過表達變異的AML細胞體外增殖數(shù)量明顯增加，提示PLS3基因可能是AML潛在的治療靶點。

3 小結

綜上所述，PLS3基因在多種惡性腫瘤組織及外周血循環(huán)腫瘤細胞中異常表達，可能通過多種途徑參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉移過程。PLS3基因可能作為一個新的標志物和潛在治療靶點，在CTC檢測，腫瘤診斷、治療及預測預后等方面中發(fā)揮重要作用，但目前關于PLS3基因與惡性腫瘤的研究較少，其調控惡性腫瘤疾病進程所涉及的作用靶點、分子信號通路等有待進一步研究，治療靶點方面的研究也僅涉及體外基因敲除實驗。PLS3基因的深入研究將有助于進一步明確其與惡性腫瘤的關聯(lián)，有望為惡性腫瘤的早期診斷、療效評估及預后預測提供新的生物標志物及治療靶點。