CDX2/LIN28B 與結(jié)腸癌相關(guān)性的研究進(jìn)展

趙雪，劉貴生，李夢(mèng)鴿，方世淼

(1.西安醫(yī)學(xué)院附屬陜西省人民醫(yī)院，陜西 西安 710068; 2.陜西省人民醫(yī)院消化內(nèi)一科，陜西 西安 710068)

0 引言

在中國(guó)，癌癥是最主要的死亡原因之一，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了很大的負(fù)擔(dān)。有研究顯示[1]大多數(shù)癌癥所致的死亡與消化道腫瘤相關(guān)，如結(jié)腸癌。資料顯示[2]，在全球范圍內(nèi)，結(jié)腸癌的發(fā)病率居于惡性腫瘤第3 位，死亡率居于第2 位。在我國(guó)，結(jié)腸癌的發(fā)病率呈現(xiàn)明顯的地域差異，其中，經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)發(fā)病率偏低[3]。我國(guó)結(jié)腸癌發(fā)病率近年來(lái)呈上升趨勢(shì)，居于惡性腫瘤第3 位，死亡率居于惡性腫瘤第5 位[4]。

尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子-2（Caudal type homeobox2，CDX2），編碼一種轉(zhuǎn)錄因子，在腸上皮細(xì)胞增殖和分化中起重要作用，通常從近端十二指腸到遠(yuǎn)端直腸都有表達(dá)。既往研究表明，CDX2 在腸道腫瘤的腸上皮細(xì)胞中表達(dá)，具有較高的敏感性和特異性，可作為腸源性腫瘤的組織學(xué)腫瘤標(biāo)志物之一[5]。且CDX2 蛋白在腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中表達(dá)，其功能與Wnt 信號(hào)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和通透性有關(guān)，并參與調(diào)節(jié)腸上皮中多個(gè)基因的表達(dá)[6]。LIN28B 在胚胎發(fā)生期間高表達(dá)，但在成體組織的分化細(xì)胞中無(wú)表達(dá)[7]。LIN28B 已經(jīng)被證實(shí)在多種腫瘤中過(guò)度表達(dá)，尤其是上皮來(lái)源的腫瘤，如結(jié)腸癌。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)，其能夠促進(jìn)癌細(xì)胞自我更新潛能、侵襲和轉(zhuǎn)移以及免疫逃逸。其中，結(jié)腸癌的預(yù)后不良與LIN28B 的高表達(dá)密 切 相 關(guān)[8]。CDX2 和LIN28B在結(jié)腸癌中均有異常表達(dá)，可能參與結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移、預(yù)后以及化療敏感性等，但CDX2 和LIN28B 參與結(jié)腸癌發(fā)病的分子機(jī)制目前還尚未明確，現(xiàn)就CDX2 和LIN28B 與結(jié)腸癌的研究進(jìn)展綜述如下。

1 CDX2 與結(jié)腸癌

由腸道特異基因編碼的同源蛋白CDX2 基因隸屬于同源盒基因，是腸道發(fā)育和穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子，其在腸道外的異常表達(dá)參與了結(jié)腸癌和腸上皮化生。在分子水平上， CDX2 蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子，包含一個(gè)保守的同源異型DNA 結(jié)合域，該結(jié)合域由三個(gè)排列在螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序中的α 螺旋組成，前有一個(gè)轉(zhuǎn)錄域，后有一個(gè)調(diào)節(jié)域。該蛋白與染色質(zhì)上的數(shù)千個(gè)位點(diǎn)相互作用，廣泛調(diào)節(jié)干/祖細(xì)胞以及成熟分化細(xì)胞的腸道功能[9]。此外，CDX2 還參與腸上皮細(xì)胞的發(fā)育、分化、增殖和細(xì)胞粘附，在胚胎發(fā)育和后期維持腸上皮細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著至關(guān)重要的作用。因此，CDX2 的缺失與細(xì)胞遷移和惡性轉(zhuǎn)化增加有關(guān)，通常在結(jié)腸癌中起到腫瘤抑制作用[10]。有研究顯示[11]，小鼠腸上皮CDX2 表達(dá)的缺失會(huì)導(dǎo)致H2-T3 的迅速衰竭，其編碼一種MHC Ⅰb 類蛋白，該蛋白可調(diào)節(jié)iCD8α 細(xì)胞的發(fā)育和功能，導(dǎo)致iCD8α 細(xì)胞數(shù)量減少，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)增加，炎癥反應(yīng)被激活，從而在多種疾病的發(fā)生過(guò)程中扮演重要角色，其中包括結(jié)腸癌。另有研究發(fā)現(xiàn)CDX2 誘導(dǎo)的microRNAs 通過(guò)靶向調(diào)控多種DNA 損傷反應(yīng)途徑因子促進(jìn)結(jié)腸癌發(fā)生[12]。臨床研究已經(jīng)證實(shí)CDX2 可抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖，且CDX2 的低表達(dá)與低分化和中分化腫瘤相關(guān)，提示其不良預(yù)后[13-15]。

既往研究為CDX2 作為結(jié)腸癌的分子標(biāo)志物提供了理論依據(jù)。Abouelkhair 等[16]應(yīng)用免疫組化的方法檢測(cè)了65 例腺癌中CDX2 蛋白的表達(dá)情況，其中包括35 例大腸腺癌（原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性）和30 例非大腸腺癌，結(jié)果顯示CDX2 蛋白在檢測(cè)結(jié)腸腺癌的敏感性為97.1%、特異性為53.3%。由此可見(jiàn)，CDX2 蛋白可作為大腸癌的分子標(biāo)志物。此外，Den 等[6]通過(guò)組織芯片的免疫組化染色和福爾馬林固定石蠟的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）分析，評(píng)估386 例Ⅱ期和Ⅲ期原發(fā)性結(jié)腸癌中CDX2 蛋白的表達(dá)，其中Ⅱ期226 例，Ⅲ期160例，研究發(fā)現(xiàn)Ⅱ期和Ⅲ期結(jié)腸癌中CDX2 蛋白表達(dá)水平降低與疾病特異性生存期（Disease Free Survival，DSS）相關(guān)，即CDX2 表達(dá)缺失與結(jié)腸癌低存活率相關(guān)。與免疫組化檢測(cè)相比，LC-MS/MS檢測(cè)CDX2 預(yù)后價(jià)值更顯著，同時(shí)研究分析顯示，CDX2 作為結(jié)腸癌預(yù)后生物標(biāo)志物的臨床應(yīng)用價(jià)值通過(guò)定量分析進(jìn)一步得到了肯定。Hansen 等人[17]選取1157 例Ⅱ期結(jié)腸癌手術(shù)患者，分為兩個(gè)獨(dú)立的人群隊(duì)列，通過(guò)免疫組化評(píng)估CDX2 的表達(dá)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)隊(duì)列中CDX2 表達(dá)缺失與無(wú)病生存率差之間存在顯著關(guān)系。同時(shí)根據(jù)CDX2 的表達(dá)情況將患者分為三組：CDX2 陽(yáng)性組、中度組和陰性組，與臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，在兩個(gè)隊(duì)列中，CDX2 陽(yáng)性表達(dá)者的五年生存率明顯高于CDX2 陰性表達(dá)者。對(duì)聯(lián)合隊(duì)列進(jìn)行的多重Cox回歸分析證實(shí)了CDX2 對(duì)無(wú)病生存率的獨(dú)立影響，以及CDX2 的表達(dá)與惡性程度之間存在明顯相關(guān)。進(jìn)而，有研究[18]采用免疫組化方法檢測(cè)82 例大腸癌患者CDX2 蛋白的表達(dá)，研究結(jié)果顯示，CDX2表達(dá)下調(diào)與女性、右側(cè)腫瘤、粘液性腫瘤、淋巴結(jié)受累、高級(jí)別腫瘤和晚期整體病理分期均有關(guān)，并進(jìn)一步指出CDX2 可作為結(jié)腸癌患者預(yù)后評(píng)估的可能因素。

近年來(lái)，有相關(guān)研究表明腫瘤的發(fā)生與表觀遺傳學(xué)之間有密切的聯(lián)系。Graule 等人[19]對(duì)637 例結(jié)腸癌患者的微陣列組織芯片進(jìn)行CDX2 免疫組織化學(xué)檢測(cè)，結(jié)果顯示：CDX2 表達(dá)缺失與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、不良預(yù)后呈明顯相關(guān)，其中表觀遺傳修飾參與了CDX2 基因表達(dá)的缺失，特別是HDAC4 和HDAC5 引起的啟動(dòng)子甲基化和組蛋白去乙?；４送?，上皮- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition， EMT）是 結(jié) 腸 癌 發(fā) 生 發(fā)展中重要的一環(huán)。Yu 等人[13]研究證明CDX2 可以直接反式激活PTEN 表達(dá)，從而抑制PI3K/Akt/GSK-3β 信號(hào)，并破壞 β-catenin 的穩(wěn)定性，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移和EMT，并且CDX2 基因敲除在體外促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞侵襲，在體內(nèi)促進(jìn)肝轉(zhuǎn)移。鄭見(jiàn)寶等人[20]研究進(jìn)一步表明CDX2 表達(dá)的缺失可誘導(dǎo)EMT 的發(fā)生，從而進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)腸癌的侵襲、轉(zhuǎn)移能力。因此，有可能可以通過(guò)抑制CDX2 的表達(dá)來(lái)減緩結(jié)腸癌的疾病進(jìn)展，這為結(jié)腸癌的生物治療提供新的思路。但是有關(guān)下調(diào)CDX2 誘導(dǎo)EMT 相關(guān)指標(biāo)的具體信號(hào)傳導(dǎo)通路仍不明確。

2 LIN28B 與結(jié)腸癌

2.1 LIN28B 的分子生物學(xué)特征

LIN28 基因最初是在秀麗隱桿線蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)的，作為幼蟲(chóng)和外陰發(fā)育的調(diào)節(jié)因子。它編碼兩種同源RNA 結(jié)合蛋白，分別是LIN28A 和LIN28B[8]。LIN28B 有兩種亞型：LIN28B 長(zhǎng)亞型和短亞型，分別表達(dá)于結(jié)腸癌組織和鄰近正常結(jié)腸粘膜[21]。LIN28B 長(zhǎng)亞型由250 個(gè)氨基酸組成，含有保守的RNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域，分別為冷休克結(jié)構(gòu)域（Cold Shock Domain，CSD）和兩個(gè)Cys-Cys-His-Cys 鋅指結(jié)構(gòu)域（CCHCZn Finger Domain ），通過(guò)這些結(jié)構(gòu)域，它可以調(diào)節(jié)腫瘤抑制因子micor-RNA let-7家族的轉(zhuǎn)錄并下調(diào)，最終抑制其分化[22]。LIN28B短亞型可能在正常結(jié)腸上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起到拮抗LIN28B 長(zhǎng)亞型的作用，在結(jié)腸腫瘤發(fā)生過(guò)程中，表現(xiàn)為L(zhǎng)IN28B 長(zhǎng)亞型的上調(diào)和LIN28B 短亞型的下調(diào)[21]。

2.2 LIN28B 與腫瘤

Ackermann 等[7]通過(guò)全基因組轉(zhuǎn)錄組和全細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析顯示，LIN28B 是脂類控制代謝調(diào)節(jié)的必要介質(zhì)。有證據(jù)表明LIP(Liver-enriched inhibitory protein，LIP) 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 錄 抑 制let-7 來(lái) 控制LIN28B 的表達(dá)。此外，通過(guò)構(gòu)建小鼠模型證實(shí)了LIP-let-7-Lin28B 在體內(nèi)的調(diào)節(jié)，即LIP 需要RNA 結(jié)合蛋白LIN28B 來(lái)實(shí)現(xiàn)其代謝重編程功能，并且LIP 通過(guò)下調(diào)已知靶向LIN28B mRNA 的let-7micro RNA 的轉(zhuǎn)錄來(lái)上調(diào)LIN28B。進(jìn)一步有研究表明LIP-let-7-LIN28B 通路的異常調(diào)節(jié)在細(xì)胞代謝和可能誘導(dǎo)腫瘤易感狀態(tài)中起著重要作用，并且與原始細(xì)胞的代謝重編程、未成熟細(xì)胞的增加有關(guān)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)let-7 和Lin28B 可形成一雙向負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)路，其中l(wèi)et-7 抑制Lin28B-mRNA的合成，而Lin28B 抑制let-7 家族的成熟，這一環(huán)路在腫瘤進(jìn)展轉(zhuǎn)移、生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)等方面起著重要作用。LIN28B 作為一種RNA 結(jié)合蛋白，參與細(xì)胞生長(zhǎng)和重編程，以及組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和癌癥發(fā)展[23]。在進(jìn)化上，由于LIN28B 在促進(jìn)干細(xì)胞自我更新方面的效力，因此，如果調(diào)控失調(diào)，則會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[24]。相關(guān)研究表明，代謝和酸性微環(huán)境的改變?cè)诖龠M(jìn)腫瘤惡性特征方面起著重要作用。通過(guò)構(gòu)建LIN28B 表達(dá)的癌細(xì)胞系，研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外酸化、葡萄糖攝取和乳酸分泌的速率在體外和體內(nèi)均受到LIN28B 基因敲除的抑制[25]。既往研究表明LIN28B 在許多癌癥中的高表達(dá)，并且與癌癥患者的不良預(yù)后相關(guān)[26]。有研究稱LIN28B 的靶向表達(dá)不但會(huì)導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞肥大、隱窩擴(kuò)張，還可促進(jìn)腸息肉和腺癌的形成[27]。

2.3 LIN28B 與結(jié)腸癌

有研究通過(guò)對(duì)正常和結(jié)腸癌組織中的免疫組化和原位雜交分析發(fā)現(xiàn)，與正常結(jié)腸組織相比，結(jié)腸癌組織中的LIN28B 蛋白表達(dá)上調(diào)，而let-7a 下調(diào)。最近有研究發(fā)現(xiàn)，LIN28 B 對(duì)let-7 的抑制不僅依賴于Zcchc11 途徑， 還可通過(guò)隔離初級(jí)let-7轉(zhuǎn)錄物并抑制微處理器對(duì)其的處理并僅在細(xì)胞核中起作用，這一功能獨(dú)立于Zcchc11/TUT4 末端尿苷酶[28]。此外，LIN28B/let-7 軸還可通過(guò)增強(qiáng)胰島素-PI3K-mTOR 信號(hào)調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)有氧糖酵解以促進(jìn)癌細(xì)胞進(jìn)展[29]。Balzeau 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，LIN28B 通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB 活化來(lái)促進(jìn)炎癥和癌癥的發(fā)生，即: NF-κB 可以誘導(dǎo)LIN28B的表達(dá)，LIN28B 通過(guò)抑制let-7 的成熟來(lái)解除let-7 對(duì)IL-6 表達(dá)的抑制，而IL-6 的表達(dá)又可以激活NF-κB 的表達(dá)，從而形成環(huán)路。Pang 等[31]研究發(fā)現(xiàn)LIN28B-let-7-c-Myc/LIN28B 反饋環(huán)可加速結(jié)腸癌的發(fā)生。然而，需要進(jìn)一步的研究來(lái)驗(yàn)證這種反饋回路在癌癥發(fā)生中的作用，即：let-7 對(duì)c-Myc 的抑制可通過(guò)LIN28B 抑制let-7 的成熟來(lái)解除，而c-Myc 的表達(dá)又可以增強(qiáng)LIN28B 的轉(zhuǎn)錄。此外，還發(fā)現(xiàn)LIN28B 可上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞BCL-2 的蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)并抑制細(xì)胞凋亡[32]。Chatterji 等人[33]通過(guò)核糖體分析和RNA 測(cè)序明確了IMP1 是LIN28B 下游基因表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵點(diǎn)。同時(shí)體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)表明，上皮中IMP1 缺失增加了WNT 靶基因的表達(dá)，并增強(qiáng)了LIN28B 介導(dǎo)的腸道腫瘤的發(fā)生。此研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)LIN28B/IMP1 信號(hào)軸是腸上皮正常內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、輻射介導(dǎo)損傷和腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)子，并強(qiáng)調(diào)了闡明體內(nèi)主要致癌途徑轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要性。此外，Tang 等研究表明[34]，胰島素受體底物1（Insulin receptor substrate 1 ，IRS1）作為一種潛在的癌基因在癌癥中發(fā)揮作用，且結(jié)腸癌細(xì)胞中高表達(dá)的LIN28B 可增強(qiáng)IRS1 的穩(wěn)定性。同時(shí)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了miR-30a-5p/LIN28B/IRS1 軸在大腸癌中的功能作用。即： miR-30a-5p 以LIN28B 為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，來(lái)破壞IRS1 mRNA 不穩(wěn)定從而抑制IRS1 表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)miR-30a-5p 在大腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)中的抑制作用。由此可見(jiàn)，miR-30a-5p 與IRS1 和LIN28B 存在競(jìng)爭(zhēng)性地相互作用。然而具體相關(guān)機(jī)制和通路還有待進(jìn)一步探究。

2.4 LIN28B 表達(dá)與結(jié)腸癌預(yù)后評(píng)估

Yuan 等人[32]通過(guò)RT-PCR、Western 印跡和免疫組化方法檢測(cè)22 對(duì)結(jié)腸癌組織和正常組織中LIN28B 的表達(dá)，結(jié)果顯示LIN28B 在結(jié)腸癌組織高表達(dá)，且LIN28B 的高表達(dá)提示腫瘤分期晚、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，明確了LIN28B 的高表達(dá)與癌癥復(fù)發(fā)及不良預(yù)后相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與正常細(xì)胞系相比，LIN28B 過(guò)表達(dá)的SW620 結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡被抑制，這一發(fā)現(xiàn)表明LIN28B 作為癌基因發(fā)揮作用。Wang 等人[35]采用免疫組化方法綜合分析發(fā)現(xiàn)Lin28B 主要位于結(jié)腸癌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，且LIN28B 高表達(dá)與結(jié)腸癌患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、疾病進(jìn)展及不良預(yù)后明顯相關(guān)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，Lin28B可通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞分裂間期的轉(zhuǎn)變從而促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。董延琥等人[36]采用免疫組化法檢測(cè)80 例結(jié)腸癌組織和20 例癌旁正常結(jié)腸組織中 LIN28B 表達(dá)，結(jié)果顯示LIN28B 低表達(dá)提示腫瘤分化程度高。Ma 等人[37]采用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)92 例結(jié)腸癌組織和11 例癌旁結(jié)腸組織中LIN28B 的表達(dá)，結(jié)果顯示，Lin28B 在所有結(jié)腸癌組織中均有表達(dá)，而在相鄰結(jié)腸癌組織中表達(dá)不足10%，且 Lin28B 主要表達(dá)于癌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Lin28B 的表達(dá)與結(jié)腸癌的增殖和轉(zhuǎn)移無(wú)明顯相關(guān)，這與之前的大部分研究不一致。Pretzsch等[38]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移患者和間隔五年內(nèi)未發(fā)生轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌患者在LIN28 B 表達(dá)方面無(wú)顯著差異。重要的是，在成熟腫瘤中逆轉(zhuǎn)LIN28B表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞分化并降低腫瘤侵襲性。因此，拮抗LIN28B 的表達(dá)可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化，進(jìn)而減少腫瘤復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移[39]。

3 CDX2/LIN28B 與結(jié)腸癌

Suzuki 等 人[40]發(fā) 現(xiàn)LIN28B 通 過(guò)CDX2-AMACR 軸促進(jìn)結(jié)腸癌分化，由于存在大量的mRNA 靶點(diǎn)，mRNA 結(jié)合蛋白LIN28B 在發(fā)育、代謝、組織再生和腫瘤發(fā)生中具有多種功能。同時(shí)RIP（RNA Binding Protein Immunoprecipitation，RNA 結(jié)合蛋白免疫沉淀）分析顯示LIN28B 直接結(jié)合CDX2 mRNA。同時(shí)，LIN28B 過(guò)表達(dá)導(dǎo)致CDX2表達(dá)增強(qiáng)，從而促進(jìn)結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞的分化，這一發(fā)現(xiàn)為研究CDX2/LIN28B 參與結(jié)腸癌的分子機(jī)制及結(jié)腸癌治療提供了新的思路。

4 小結(jié)

綜上所述，結(jié)腸癌的發(fā)展及預(yù)后與CDX2、LIN28B 密切相關(guān)，因此，通過(guò)進(jìn)一步研究來(lái)闡明這兩者參與結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制及通路的是極為重要的。