FOXA在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的作用研究進(jìn)展

黃楊媛， 汪麗燕， 陳彩煌(綜述)， 李 濱(審校)

消化系統(tǒng)惡性腫瘤是臨床上常見的惡性腫瘤，在全球有較高的發(fā)病率及病死率，其早期癥狀不明顯且明確診斷困難，使得許多患者錯失最佳的治療時間。根據(jù)2020年世界腫瘤統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算，約有1 930萬新發(fā)現(xiàn)的腫瘤患者，且死亡患者接近100萬，其中結(jié)直腸癌、肝癌、胃癌位于所有腫瘤死亡原因的前列[1]。因早期發(fā)現(xiàn)、診斷腫瘤患者的比例少，大部分患者確診時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)疾病進(jìn)展到了中晚期，治療上非常困難。叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子A(forkhead box A,FOXA)是一類轉(zhuǎn)錄因子，在組織分化、胚胎形成中至關(guān)重要，而且在許多器官均表達(dá)，如乳腺、肝臟、腎臟、男性前列腺、消化道、肺、膀胱等，已有研究報道FOXA與腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲等密切相關(guān)[2]。消化系統(tǒng)惡性腫瘤急需探尋有效的診斷策略和治療途徑，F(xiàn)OXA及其轉(zhuǎn)錄因子在消化系統(tǒng)腫瘤的預(yù)測及治療中具有巨大的潛力，本文對FOXA轉(zhuǎn)錄因子在消化道惡性腫瘤中的作用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 FOXA

FOX蛋白家族又名為叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子，包括FOXA到FOXS 19個亞族。FOXA也叫“先鋒因子”，最開始是在大鼠肝核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，分為FOXA1、FOXA2、FOXA3[3]。其中以FOXA1為代表，存在于人的14號染色質(zhì)中，它有2個外顯子和1個含子，由2個轉(zhuǎn)錄激活域分別為n端轉(zhuǎn)錄激活域、c端組蛋白結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活域，還有1個中央FOX結(jié)構(gòu)域構(gòu)成[4]。在胚胎發(fā)育、能量代謝、細(xì)胞生長、腫瘤的形成、遷延等有廣泛的影響[5-6]。在腫瘤研究進(jìn)程中，人們發(fā)現(xiàn)FOXA可能成為腫瘤治療的一個突破口，F(xiàn)OXA成為了近幾年的研究熱點(diǎn)。E-鈣黏蛋白(E-cadherin)屬于鈣依賴性跨膜蛋白，其水平的降低是上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的重要代表之一，可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的聯(lián)系力減弱，腫瘤的完整性及極性被破壞，最終導(dǎo)致腫瘤更加容易轉(zhuǎn)移和侵襲[7-8]。EMT是許多腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的先決條件，通過調(diào)節(jié)其過程，可以干擾癌細(xì)胞發(fā)展進(jìn)程。有研究者發(fā)現(xiàn)FOXA1通過E-cadherin在EMT過程中起正相關(guān)作用[9]。FOXA1在肺癌的起始中起重要作用，F(xiàn)OXA1的結(jié)合位點(diǎn)在FOXA2的啟動子區(qū)，F(xiàn)OXA1可能通過FOXA2起作用[10]。FOXA2通過與Slug啟動子區(qū)的結(jié)合對Slug負(fù)性調(diào)節(jié)，調(diào)控E-cadherin，表明FOXA1可能是通過FOXA2調(diào)節(jié)Slug，進(jìn)而調(diào)控E-cadherin參與EMT途徑[11]。綜上認(rèn)為，F(xiàn)OXA在肺癌、鼻咽癌中均參與了EMT途徑，與腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲密切相關(guān)，說明FOXA可能會成為腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲的一個可靠的顯示指標(biāo)，并且是腫瘤一個治療的靶向目標(biāo)。

2 食管癌

食管癌在我國是常見的疾病，發(fā)病率和病死率較高，但是其發(fā)病機(jī)制未能完全明確[12]。Sano等[13]的研究中發(fā)現(xiàn)角蛋白7(keratin 7,KR7)與食管鱗癌的廣泛淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后密切相關(guān)，F(xiàn)OXA1不僅可以誘導(dǎo)KR7，也可以誘導(dǎo)調(diào)控賴氨酰氧化酶樣蛋白2(lysyl oxidase-like protein 2,LOXL2)。Hedgehog(Hh)信號通路是與細(xì)胞生長發(fā)育、損傷修復(fù)和致癌作用有關(guān)的信號通路，F(xiàn)OXA2是Hh的靶基因，在Barrett食管、食管異性增生以及食管癌中上調(diào)，提示FOXA2與食管柱狀上皮化生相關(guān)[14]。同樣，Chen等[15]的研究報道了FOXA3在食道癌和Barrett食管都升高，下調(diào)FOXA3后發(fā)現(xiàn)FOXA1、FOXA2呈低表達(dá)。在食管癌的發(fā)生中，特別是管柱狀上皮化生過程中致癌，F(xiàn)OXA3可能通過FOXA1、FOXA2的調(diào)控來參與腫瘤進(jìn)程。相反，張偲昂[16]的研究發(fā)現(xiàn)FOXA3被認(rèn)為是一個抑癌基因，通過對93例患者進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色分析，發(fā)現(xiàn)FOXA3的表達(dá)高低與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移存在相關(guān)性。通過生存分析提示，F(xiàn)OXA3越低患者的生存時間越短，通過上調(diào)FOXA3可以有效抑制食管癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，考慮FOXA的水平可能是預(yù)測患者預(yù)后的一個指標(biāo)。由此可見，F(xiàn)OXA1、FOXA2、FOXA3均參與了食管癌的發(fā)展，可能主要參與食管柱狀上皮化生調(diào)控食管癌形成，提示FOXA有望成為一個阻止食管癌形成的靶點(diǎn)。

3 胃癌

胃癌在我國的發(fā)病率居高不下，并且許多胃癌患者確診時已有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[17]。Hippo-Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein,YAP)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)已被證實在胃癌的發(fā)病機(jī)制中起重要作用,有學(xué)者研究FOXA1和YAP在胃癌組織上的表達(dá)情況呈明顯升高趨勢，并且它們的高表達(dá)水平可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長，起到抑制腫瘤細(xì)胞凋亡的作用，通過下調(diào)FOXA1可引起YAP下降[18-19]。彭俊文等[20]的研究中胃癌組織FOXA2 mRNA和蛋白均是降低的，F(xiàn)OXA2越低，患者的惡性程度越高并且預(yù)后越差。FOXA2與胃癌惡性臨床病理特征及不良預(yù)后有關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn)胃癌組織和細(xì)胞中FOXA1 mRNA增高但蛋白水平低，F(xiàn)OXA1過表達(dá)可顯著影響胃癌細(xì)胞的增殖、凋亡和腫瘤侵襲，這可能是通過逆轉(zhuǎn)EMT引起的[21]。同時，Yamamura等[22]檢測了在胃腺癌分泌甲胎蛋白(alpha fetoprotein,AFP)的FOXA2的作用，發(fā)現(xiàn)FOXA2結(jié)合了AFP增強(qiáng)子，抑制FOXA2降低了AFP和其他肝臟特異性蛋白(如白蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白)的表達(dá)，說明FOXA2在產(chǎn)生AFP的腺癌的肝臟表型表達(dá)中起關(guān)鍵作用。FOXA不同分型通過不同途徑參與胃癌發(fā)展，包括Hippo-YAP信號通路、EMT途徑、調(diào)節(jié)胃腺癌分泌AFP等，對胃癌的發(fā)病機(jī)制仍需要全面、系統(tǒng)地深入研究。

4 肝癌

原發(fā)性肝細(xì)胞癌在癌癥中占有重要的一席之地。由乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)介導(dǎo)的慢性肝病與原發(fā)性肝細(xì)胞癌的發(fā)展緊密相連，病毒的不斷轉(zhuǎn)錄、復(fù)制可以引起肝炎的持續(xù)進(jìn)程。FOXA1轉(zhuǎn)錄因子在HBV生物合成的重要性，其通過阻斷HBV的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有效地降低由HBV引發(fā)的肝癌[23]。Yu等[24]的研究中提示肝癌細(xì)胞中長鏈非編碼核糖核酸(lncRNA)的金屬硫蛋1D、假基因下調(diào)，增加FOXA1蛋白的合成而對AFP起負(fù)性調(diào)節(jié)作用。有文獻(xiàn)報道原發(fā)性肝細(xì)胞癌組織中FOXA2升高，且與腫瘤數(shù)目、血管侵犯和TNM分期有關(guān)。此外，F(xiàn)OXA2升高的同時，E-cadherin表達(dá)也升高[25]。說明在FOXA2在肝癌的轉(zhuǎn)移過程中是通過EMT途徑起作用。在肝的膽管細(xì)胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)[26]，F(xiàn)OXA1的降低可以對膽管細(xì)胞癌起到抑制作用，而上調(diào)的FOXA3對膽管細(xì)胞癌起到促進(jìn)作用。也有研究提示FOXA3在肝癌中低表達(dá),甲基化轉(zhuǎn)移酶14介導(dǎo)的m6A甲基化修飾所調(diào)控促進(jìn)FOXA3 mRNA的降解增加引起其表達(dá)下調(diào)[27]。與女性相比，原發(fā)性肝細(xì)胞癌在男性中更常見且更具侵襲性，這與性激素水平有關(guān)[28-29]。有研究在肝癌小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXA1、FOXA2促進(jìn)雄性小鼠的肝癌，而在雌性小鼠中，可通過調(diào)節(jié)MYC蛋白保護(hù)雌性小鼠免受肝癌的侵襲[30]。綜合以上，F(xiàn)OXA在肝癌的進(jìn)程中同樣參與了AFP分泌、EMT途徑、m6A甲基化修飾、性激素的影響等，為肝癌的發(fā)生、轉(zhuǎn)移、腫瘤檢測上提供思路，值得后續(xù)深入研究。

5 胰腺癌

胰腺癌是嚴(yán)重威脅著人類生命健康的惡性腫瘤，它除了遺傳和年齡因素，還有慢性胰腺炎、吸煙、肥胖和2型糖尿病等其他因素。FOXA家族在人體生長的過程中是不可缺少的，特別是在內(nèi)胚層的發(fā)育、上皮分化中。Bailey等[31]對胰腺癌的基因變異形式進(jìn)行研究，確定了32個突變位點(diǎn)和相關(guān)的10種通路機(jī)制，發(fā)現(xiàn)FOXA2和FOXA3基因不僅影響早期胰腺發(fā)育，也在胰腺腫瘤組織呈高表達(dá)。Royston等[32]發(fā)現(xiàn)FOXA1和FOXA2對胰腺癌的EMT起著抑制作用，沉默F(xiàn)OXA1、FOXA2可以誘導(dǎo)EMT發(fā)生。綜上研究，表明了在胰腺癌惡性進(jìn)展過程中，F(xiàn)OXA對胰腺癌的抑制作用是通過EMT實現(xiàn)的。

6 結(jié)腸癌

我國結(jié)腸癌較高發(fā)，由于早期難以察覺，許多患者出現(xiàn)明顯癥狀時已經(jīng)到了晚期，整體上患者治療效果差。結(jié)直腸癌的發(fā)病原因與飲食、腸道菌群、基因異常等相關(guān)[32]，但它的發(fā)生發(fā)展機(jī)制仍不完全明確。目前對于結(jié)腸癌的治療，特別是晚期結(jié)腸癌的治療效果仍不滿意，大部分研究者把關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向靶向治療[33-34]。有學(xué)者指出FOXA1促進(jìn)了大腸癌的進(jìn)展，其敲除上調(diào)了凋亡調(diào)控因子p53的表達(dá)從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并且敲除FOXA1基因增加了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活蛋白3的磷酸化，從而抑制大腸癌細(xì)胞侵襲和細(xì)胞周期阻滯[35]。陳剛等[36]研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞中的FOXA1可增加E-cadherin，進(jìn)一步抑制腫瘤細(xì)胞EMT的進(jìn)程。同樣，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)FOXA2 mRNA與E-cadherin mRNA在腫瘤中同步減少，F(xiàn)OXA2在結(jié)腸癌的發(fā)展過程起到促進(jìn)作用是通過影響EMT的進(jìn)程實現(xiàn)[37]。因此，E-cadherin減少是腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲的重要標(biāo)志，EMT進(jìn)程是腸癌轉(zhuǎn)移的經(jīng)典途徑。FOXA1、FOXA2均參與了EMT的進(jìn)程，值得進(jìn)一步深入探討。

7 小結(jié)

FOXA與胚胎發(fā)育、能量代謝、分化生長、腫瘤發(fā)展等有著千絲萬縷的聯(lián)系。在腫瘤的進(jìn)展中，許多研究提示FOXA是通過調(diào)節(jié)E-cadherin參與EMT進(jìn)程，如肺癌、鼻咽癌。在消化系統(tǒng)惡性腫瘤研究中，F(xiàn)OXA參與了很多通路，包括EMT進(jìn)程、Hippo-YAP信號通路、調(diào)節(jié)AFP分泌、基因突變、m6A甲基化修飾等?，F(xiàn)階段FOXA對消化系統(tǒng)惡性腫瘤的作用研究仍未全面展開，機(jī)制未能完全明確，需要加大力度去尋找。其中FOXA在EMT進(jìn)程的報道尤為明顯。E-cadherin可促使腫瘤細(xì)胞的聯(lián)系力減弱，腫瘤的完整性、極性被破壞，使得腫瘤更加容易轉(zhuǎn)移和侵襲，其水平是研究EMT可靠的指標(biāo)。FOXA通過E-cadherin實現(xiàn)對EMT進(jìn)程的調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲。通過針對性研究，不斷探索FOXA的上游、下游靶點(diǎn)，分析它們的聯(lián)系，可能會是FOXA對消化系統(tǒng)惡性腫瘤調(diào)節(jié)的一個重要途徑。隨著研究不斷的進(jìn)步，F(xiàn)OXA有望為腫瘤的診斷、治療帶來新的治療策略。