結直腸癌中MCL-1基因的研究進展

羅靈芝，張雨濤

髓樣細胞白血病-1(myeloid cell leukemia-1, MCL-1)是BCL-2家族中的重要抗凋亡基因，在調節(jié)細胞分化和凋亡中起重要作用。在腫瘤性疾病及其癌前病變中有MCL-1基因重排現(xiàn)象[1]。研究表明，MCL-1在腫瘤細胞生存和耐藥方面具有重要作用[2]。結直腸癌(colorectal cancer, CRC)是消化道常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和病死率均較高。MCL-1在CRC組織中較正常腸黏膜和腺瘤組織高表達，提示其在CRC的發(fā)生、發(fā)展中可能起一定的作用，其表達可能與治療、預后密切相關。本文現(xiàn)就MCL-1在CRC中的研究現(xiàn)狀及進展進行綜述。

1 MCL-1的結構及功能

MCL-1基因定位于人染色體1q21，全長6 502 bp，含有3個外顯子和2個內含子，具有結構特異性，并廣泛分布于線粒體和細胞質中。MCL-1含有三段BCL-2基因同源區(qū)域(BCL-2 homology regions, BHR)BH1、BH2、BH3和C末端跨膜結構域(transmembrane domain, TMD)，可使MCL-1與細胞內膜結合；以及一段潛在的PEST(富含脯氨酸P、谷氨酸E、絲氨酸S、蘇氨酸T)序列，可介導蛋白質快速降解[3]。MCL-1基因在轉錄過程中存在短拼接變異，可轉錄生成2種mRNA，并翻譯為2種不同的蛋白。(1)MCL-1L蛋白：由3個外顯子翻譯而來，含有350個氨基酸殘基，該蛋白含有BHR和TMD，主要功能為抑制細胞凋亡；(2)MCL-1S蛋白：丟失外顯子2，僅由外顯子l和外顯子3翻譯而來，含有271個氨基酸殘基，與MCL-1L相比，缺失BH1、BH2結構域和TMD，功能與BH3-only蛋白相似，作為死亡配體，促進細胞凋亡[4]。

MCL-1主要通過兩種方式調控細胞凋亡：(1)MCL-1通過線粒體介導的內源性凋亡通路調控凋亡，與促凋亡蛋白Bak結合并維持其在線粒體膜表面的活性，保持對Bak活化的抑制作用，阻止Bak與Bax形成二聚體，進而抑制細胞色素C釋放，抑制細胞凋亡。(2)MCL-1通過與具有激活作用的BH3-only蛋白(Bid、Bim和Puma)結合發(fā)揮抗凋亡作用，且MCL-1在肺、前列腺、乳腺、卵巢、腎臟和膠質瘤等癌細胞系中具有較高的mRNA水平[5]，提示MCL-1可能通過抑制凋亡促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，具體機制有待進一步分析。

MCL-1廣泛表達于人類正常組織，在上皮組織(如乳腺、胃、前列腺、小腸、結腸及呼吸道等)、淋巴結生發(fā)中心B細胞區(qū)域和神經(jīng)內分泌細胞(如腎上腺皮質、交感神經(jīng)元、部分胰島細胞及睪丸生精細胞等)均有表達，在調節(jié)細胞存活和凋亡中起關鍵作用[2,6]。MCL-1蛋白定位于細胞內膜系統(tǒng)，主要存在于線粒體外膜，但MCL-1在細胞核內也有表達[7]。MCL-1的主要功能是維持線粒體膜穩(wěn)定，抑制細胞色素C釋放，從而阻止凋亡發(fā)生，促進細胞生存。因此，即使在各種誘導細胞凋亡的刺激條件下，MCL-1也能延長造血細胞的生存能力，同時亦是腫瘤細胞生存的關鍵因子。另外，MCL-1的裂解產(chǎn)物也可以促進細胞凋亡，其裂解產(chǎn)生的細胞死亡促進蛋白可參與形成正反饋回路，誘導更多的Caspase活化。MCL-1除具有抗凋亡功能外，也可直接調控細胞分化和細胞周期[8]。MCL-1可以與PCNA、CDK-1、CHK-1相互作用，引起細胞周期阻滯[9-10]。MCL-1在一些惡性腫瘤中過表達，提示其與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關，并且可以誘導腫瘤細胞對化療藥物產(chǎn)生抵抗作用；而下調MCL-1蛋白表達可促進腫瘤細胞凋亡，提示MCL-1是腫瘤治療的潛在靶點[11]。

2 MCL-1在CRC中的研究進展

2.1 CRC的流行病學特征2019年1月，國家癌癥中心發(fā)布了最新全國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由于全國腫瘤登記中心的統(tǒng)計數(shù)據(jù)一般滯后發(fā)布時間3年，故本次公布的數(shù)據(jù)系2015年全國惡性腫瘤的發(fā)病和死亡情況。該數(shù)據(jù)顯示CRC總發(fā)病率位居中國惡性腫瘤的第4位，病死率位居第5位；在男性患者中發(fā)病率位居第4位，病死率位居第5位；而在女性患者中發(fā)病率位居第3位，病死率位居第4位；在西部、中部和東部地區(qū)中，CRC的發(fā)病率均位居前5位。由此可見，CRC是危害中國人群健康的危險腫瘤[12]，如何提高CRC治療效果，降低病死率等問題急需解決。

2.2 MCL-1與CRC抗癌作用機制CRC的進展是由一系列明確的遺傳基因改變所驅動的，包括APC、BRAF、KRAS、PIK3CA、p53、FBW7等基因突變[13-14]。MCL-1可通過抑制腫瘤細胞凋亡和增強CRC的血管生成導致腫瘤進展，進一步證明MCL-1在CRC的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，可以作為潛在的抗癌治療靶點[13]。

目前，外科手術仍然是CRC的首選治療方式，尤其是對處于疾病早期的患者。但大量臨床實踐表明僅靠手術切除并不能完全杜絕腫瘤復發(fā)和遠處轉移。因此，手術聯(lián)合放、化療成為提高患者預后和生存率的關鍵。天然和人工合成藥物通過多種途徑下調MCL-1在CRC中的表達，發(fā)揮抗癌作用，如多種小分子MCL-1抑制劑。體外實驗也證明，可通過多個信號通路途徑下調MCL-1的表達，抑制CRC腫瘤細胞生長[15]。大量研究結果表明，許多藥物可以通過調節(jié)CRC中STAT/MCL-1軸的表達，從而達到抗癌效果，如利用Magnolin可以阻斷LIF/STAT3/MCL-1軸，促進腫瘤細胞自噬和細胞周期停滯[16]。Furowanin A也有類似作用，可通過抑制STAT3/MCL-1軸以促進腫瘤細胞自噬，進而促進腫瘤細胞凋亡和細胞周期停滯[17]。Ruxolitinib則是通過下調JAK1/2-STAT1-MCL-1軸，促進腫瘤細胞凋亡[18]。此外，熱休克蛋白90(heat shock protein 90, HSP 90)抑制劑也可以抑制JAK2-STAT3-MCL-1軸，促進腫瘤壞死因子相關凋亡，誘導配體的腫瘤細胞凋亡[19]。Lu等[20]通過評估依維替尼抗癌特性的潛在機制，表明該藥物也是通過抑制CRC中抗凋亡分子MCL-1的表達，誘導細胞凋亡和細胞周期停滯?？拱┗钚噪?anticancer bioactive peptides, ACBP)系通過調節(jié)PARP-p53-MCL-1信號通路，抑制人CRC腫瘤細胞生長和誘導癌細胞凋亡[21]。此外，一些新的激酶抑制劑通過靶向作用于CDK9和GSK-3β信號通路，也可以降低CRC中MCL-1的表達[22]。與其他多數(shù)腫瘤一樣，CRC的腫瘤微環(huán)境存在多種免疫細胞浸潤，通過FBW7-MCL-1軸可以抑制M1和M2巨噬細胞在結腸癌的腫瘤微環(huán)境中生長[23]，而針對MCL-1的免疫治療可能是未來的發(fā)展方向。除常規(guī)抗腫瘤藥物以外，新近發(fā)現(xiàn)常用降血糖藥物二甲雙胍，也可以通過Mule降解CRC癌細胞中的MCL-1，提高腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體的表達從而導致凋亡[24]?？傊ㄟ^多種途徑降低CRC中MCL-1的表達均可起抗癌作用，未來的藥物研發(fā)方向不一定僅僅局限于特定的抗腫瘤藥，其他?？朴盟幓蛟S也有抗癌療效。

2.3 MCL-1與CRC化療耐藥性的關系耐藥是腫瘤化療失敗的主要原因之一。在CRC耐藥患者中MCL-1出現(xiàn)過表達，提示耐藥性可能通過MCL-1的抗凋亡作用所導致的。有文獻報道，GST-π和P-gp可通過不同的機制參與腫瘤耐藥[25]。CRC患者中MCL-1的表達與GST-π無相關性，而與P-gp的表達相關[26-27]，提示MCL-1基因可能與腫瘤耐藥相關，但具體作用仍需進一步研究。因此，可以假設通過抑制MCL-1的表達或者阻斷MCL-1相關信號通路，降低CRC患者對化療藥物的耐藥性。MCL-1的降解是受到多種激酶抑制劑誘導，其中主要依賴于GSK3β磷酸化和依賴FBW7的泛素化降解[28]。在CRC中有一種新的激酶抑制劑可通過GSK3β通路下調MCL-1，促進腫瘤細胞凋亡[22]；而其他一些藥物也可以通過調節(jié)FBW7-MCL-1軸達到或加強抗腫瘤作用[29-30]。FBW7突變引起的MCL-1降解阻斷，可調節(jié)結腸癌對靶向治療藥物的抵抗力[31]。上述研究結果進一步證明多種抗腫瘤藥物可下調MCL-1的表達，解除耐藥并促進腫瘤細胞凋亡。在BRAF V600E基因突變的CRC患者中，其介導的MEK/ERK信號通路激活可通過磷酸化穩(wěn)定作用上調MCL-1，從而賦予其凋亡抗性。MCL-1拮抗劑和Cobimetinib可逆轉該凋亡抗性，提示其為新的針對性治療途徑[32]。這也與He等[33]的研究結果相似，即PI3K/MEK/ERK介導的MCL-1上調，導致BRAF V600E陽性腫瘤細胞對依維莫司耐藥，但可以通過藥理學措施進行逆轉。證實了MCL-1表達上調和BRAF V600E突變是mTOR抑制劑在CRC癌細胞中耐藥的關鍵機制，提示MCL-1與CRC耐藥有相關性。在CRC中，MCL-1抑制劑可以通過恢復凋亡路徑來克服Regorafenib的先天性和獲得性耐藥[34]，提示通過抑制MCL-1的表達，可以恢復抗腫瘤藥物的療效而拮抗耐藥，為耐藥患者的治療提供了新方向，即抗腫瘤藥物與MCL-1抑制劑聯(lián)用，可提高抗腫瘤藥物的療效并降低耐藥性。

2.4 MCL-1與CRC的預后國內文獻報道MCL-1在CRC中的陽性率為76%～79.76%，明顯高于癌旁正常腸黏膜和結直腸腺瘤。MCL-1的表達亦與CRC分化程度、TNM分期、淋巴結轉移及5年生存期相關(P<0.05)，提示其可能在CRC的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，可作為CRC治療和預后的判斷指標[26,35-36]。這與Henderson-Jackson等[37]的報道相吻合，即CRC中MCL-1的表達與腫瘤分級、分期及遠處轉移相關。本組僅有9例CRC轉移，轉移病例數(shù)較少。盡管大部分文獻報道MCL-1在CRC中的過表達與不良預后有關，但Xin等[38]分析31例伴BRAF突變和錯配修復蛋白缺陷的CRC，發(fā)現(xiàn)MCL-1的表達與低分級、淋巴管浸潤和淋巴結轉移及AJCC分期低相關，認為MCL-1表達的CRC患者有良好的預后，與文獻報道不符。由此可見，還需積累更多樣本和長期隨訪進一步分析。

遠處轉移是CRC患者預后不良及生存率低的重要原因。脯氨酰羥化酶3減弱MCL-1介導的ATP產(chǎn)生，可抑制CRC細胞的轉移潛力[39]。Lee等[13]的研究結果亦認為過表達MCL-1可能與CRC發(fā)生遠處轉移有關，但具體作用機制尚不清楚。

3 結語

正常情況下，人體通過調節(jié)細胞凋亡與抗凋亡平衡，維持其正常生長發(fā)育過程，該平衡一旦被破壞，易導致疾病的發(fā)生。MCL-1具有抗凋亡作用，其高表達可能與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關。在CRC患者腫瘤組織中MCL-1的表達明顯高于癌旁正常腸黏膜和結直腸腺瘤，提示MCL-1的過表達與CRC的發(fā)生、發(fā)展有關。

綜上所述，MCL-1在CRC中過表達與組織學分級、分期、分化程度、淋巴結和遠處轉移、化療耐藥及預后等有相關性?；熕幬锿ㄟ^下調MCL-1表達或阻斷MCL-1信號通路，可促進CRC腫瘤細胞凋亡，提示MCL-1是治療CRC的潛在靶點，而抑制MCL-1過表達也是抗腫瘤藥和解除化療藥耐藥性的重要研發(fā)方向。因此，了解MCL-1在CRC中的表達，對治療方案的選擇和患者預后評估具有指導作用。