RUNX1在肺癌中的研究進(jìn)展

陳俊慧 劉思雨 綜述 賀長(zhǎng)軍 審校

肺癌是嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命健康的惡性腫瘤之一，2020年約有220萬(wàn)新發(fā)病例，占全部癌癥新發(fā)病例的11.4%，死亡病例約有180萬(wàn)例，占全部癌癥死亡病例的18%[1]。在肺癌的治療中，放射治療被認(rèn)為是局部晚期肺癌患者的主要選擇，但是由于放射抵抗，放射治療的效果并不理想。除放射治療外，目前比較有效的治療是根據(jù)不同分子亞型的非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)進(jìn)行生物靶向治療，例如，表皮生長(zhǎng)因子(EGFR)突變的晚期NSCLC患者通過(guò)首選吉非替尼和厄洛替尼等靶向藥物進(jìn)行精準(zhǔn)治療。但靶向治療的受益范圍有限，需要尋找更多的作用靶點(diǎn)，達(dá)到更精準(zhǔn)的個(gè)性化治療。因此，深入研究其發(fā)病機(jī)制并尋找新的生物標(biāo)志物，為肺癌的治療提供關(guān)鍵線(xiàn)索已成為亟待解決的問(wèn)題。

矮小相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(Runt-related transcription factor 1，RUNX1)是哺乳動(dòng)物核心結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子家族的家族成員，該家族還包括RUNX2、RUNX3及其非脫氧核糖核酸結(jié)合輔助因子核心結(jié)合因子β(Cbfβ)[2-3]。RUNX因子家族在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中具有一定作用，RUNX1突變和易位是髓系白血病的病因之一，RUNX2最為人所知的是促進(jìn)乳腺癌和前列腺癌的轉(zhuǎn)移[5-6]，而RUNX3突變常與胃癌有關(guān)[7-8]。這些因子通過(guò)核心結(jié)合因子復(fù)合體與DNA結(jié)合，激活或抑制基因轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)RUNX1在上皮組織的發(fā)育和腫瘤發(fā)生中發(fā)揮了重要作用，其異常表達(dá)導(dǎo)致乳腺、前列腺、卵巢和皮膚等實(shí)體腫瘤的異?；顒?dòng)。RUNX1在乳腺癌組織中異常表達(dá)，在乳腺癌中起到抑癌作用，并可能與乳腺癌患者的預(yù)后有關(guān)[5]。RUNX1的過(guò)表達(dá)可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖和遷移[9]。這些研究表明RUNX1在腫瘤的發(fā)展中具有重要地位，RUNX1的發(fā)現(xiàn)為腫瘤診斷提供了新的思路和方法。本文就RUNX1在肺癌中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 RUNX1概述

RUNX1由Miyoshi等[10]最先發(fā)現(xiàn)，被命名為急性髓系白血病基因1(AML1)，隨后，小鼠版本的RUNX1被人發(fā)現(xiàn)[2，11]，這為敲除RUNX1基因的小鼠模型的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這些RUNX1基因敲除小鼠模型揭示了RUNX1在胚胎發(fā)育的過(guò)程中對(duì)于造血系統(tǒng)的發(fā)展和完善起著至關(guān)重要的作用[12-13]。人類(lèi)RUNX1基因定位在21號(hào)染色體上，包含12個(gè)外顯子，總長(zhǎng)度超過(guò)260 kb[14]。目前已知RUNX1轉(zhuǎn)錄因子有四種亞型，分別為RUNX1a、RUNX1b、RUNX1c和RUNX1ΔN。RUNX1b和RUNX1c可通過(guò)與Runt域結(jié)合點(diǎn)相互作用和招募轉(zhuǎn)錄因子來(lái)刺激目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄，而RUNX1a和RUNX1ΔN這兩個(gè)縮短的異構(gòu)體作為負(fù)調(diào)節(jié)因子，與轉(zhuǎn)錄因子競(jìng)爭(zhēng)，前者與DNA相互作用，后者與反式激活因子相結(jié)合。

2 RUNX1與肺癌關(guān)系的研究進(jìn)展

2.1 RUNX1與肺部疾病的發(fā)生

最近的研究發(fā)現(xiàn)RUNX1轉(zhuǎn)錄因子與肺部疾病的生物學(xué)和病理學(xué)有關(guān)。RUNX1染色體位于發(fā)育和出生后肺的間質(zhì)和上皮細(xì)胞，根據(jù)RUNX1的多種功能，可以推測(cè)呼吸道上皮細(xì)胞中的RUNX1可能在肺部疾病中起一定作用[15-16]。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)RUNX1在發(fā)育中的人肺組織中高表達(dá)，該研究檢測(cè)了20例從手術(shù)材料中提取的人肺組織的RUNX1表達(dá)情況，結(jié)果表明，RUNX1在人胎肺的假腺期和小管期均有高表達(dá)[17]。因此我們可以確定RUNX1與人肺部疾病的發(fā)生發(fā)展有必然聯(lián)系。

2.2 RUNX1在肺癌組織中的表達(dá)

通過(guò)對(duì)比RUNX1的mRNA的表達(dá)與癌癥基因組圖譜(TCGA)中的總體生存數(shù)據(jù)之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：與RUNX1高表達(dá)的肺腺癌相比，RUNX1低表達(dá)的肺腺癌的總體生存率更差[15]。因此我們猜測(cè)RUNX1的表達(dá)或缺失與肺腺癌的病因或進(jìn)展有一定聯(lián)系。

Kim等[15]從42例非小細(xì)胞肺癌患者中提取了RUNX1 CpG島，發(fā)現(xiàn)3個(gè)CpG位點(diǎn)(cg04228935，cg11498607和cg05000748)在腫瘤和匹配的正常組織間甲基化水平存在顯著差異(Bonferroni校正P<0.05)，腫瘤組織中CpGs的甲基化水平與RUNX1的mRNA水平呈負(fù)相關(guān)。在該研究中，30%的患者癌組織的RUNX1表達(dá)下調(diào)，RUNX1表達(dá)水平較低的肺腺癌患者總生存期較RUNX1表達(dá)高的患者差(HR=1.97，95%CI：1.16～3.44，P=0.01)。

2.3 RUNX1在肺癌診斷中的應(yīng)用

雖然目前RUNX1的研究仍停留在細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些新的應(yīng)用方向。Ishikawa等[18]為預(yù)測(cè)IA期非小細(xì)胞肺癌患者的臨床結(jié)果，收集29例IA期非小細(xì)胞肺癌患者的實(shí)體瘤樣本，發(fā)現(xiàn)了可以作為生物標(biāo)志物的嵌合轉(zhuǎn)錄本，其中一個(gè)新的嵌合轉(zhuǎn)錄本RUNX1-GLRX5引起了研究者的注意。該嵌合轉(zhuǎn)錄本是由轉(zhuǎn)錄因子RUNX1和GLRX5組成。在調(diào)查的IA期非小細(xì)胞肺癌患者中，大約有一半患者體內(nèi)可檢測(cè)到這種嵌合體。盡管RUNX1-GLRX5陽(yáng)性與陰性患者的總生存率無(wú)顯著性差異，但RUNX1-GLRX5陽(yáng)性患者的復(fù)發(fā)率卻明顯降低，有望成為IA期非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后良好的生物標(biāo)志物。因此，檢測(cè)RUNX1-GLRX5嵌合轉(zhuǎn)錄本可能有助于確定IA期非小細(xì)胞肺癌患者的術(shù)后治療計(jì)劃。

3 RUNX1在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

3.1 RUNX1與Ras結(jié)合蛋白1

目前RUNX1在肺癌的病因與進(jìn)展中的具體機(jī)制是RUNX1領(lǐng)域研究的熱門(mén)方向，當(dāng)下有很多實(shí)驗(yàn)研究表明，RUNX1與肺癌的病因、進(jìn)展以及預(yù)后有著密不可分的聯(lián)系。Ras結(jié)合蛋白1(Ras-interacting protein 1，Rasip1)是一個(gè)潛在的致癌基因，是血管形成的必要條件，Rasip1在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中普遍表達(dá)，并促進(jìn)細(xì)胞遷移。而Chen等[19]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Rasip1是RUNX1的一個(gè)下游靶基因，對(duì)非小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞遷移至關(guān)重要。RUNX1能夠直接與Rasip1啟動(dòng)子內(nèi)的特定DNA序列結(jié)合并調(diào)控其轉(zhuǎn)錄，因此RUNX1的異常表達(dá)或敲除會(huì)導(dǎo)致Rasip1的表達(dá)明顯增加或減少，這可能是RUNX1調(diào)控肺癌發(fā)生與進(jìn)展的作用機(jī)制之一。

3.2 RUNX1與耐酒石酸磷酸酶5(ACP5)

與RUNX1和Rasip1結(jié)合調(diào)控非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞增殖和遷移不同的是，He等[20]發(fā)現(xiàn)RUNX1可以與ACP5特異性結(jié)合并促進(jìn)其表達(dá)從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。ACP5在肺癌患者的細(xì)胞中高表達(dá)，并且ACP5在癌組織中的表達(dá)與腫瘤的高分期、低分化和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，該研究通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：RUNX1沉默可以通過(guò)下調(diào)ERK/MAPK信號(hào)通路并與ACP5結(jié)合來(lái)阻止肺癌進(jìn)展，另外研究人員還發(fā)現(xiàn)敲除RUNX1基因可以抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)其凋亡，表現(xiàn)為Bax、PUMA和裂解的PARP水平升高。

3.3 RUNX1與E2F1通路

對(duì)維爾蒙特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心切除的85例手術(shù)標(biāo)本進(jìn)行進(jìn)一步的免疫組織化學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，體積較大的腫瘤與RUNX1的低表達(dá)密切相關(guān)。研究人員還對(duì)同一亞組的TCGA病例進(jìn)行基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析。分析結(jié)果表明RUNX1水平的降低與E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)的上調(diào)密切相關(guān)。研究人員將有RUNX1高表達(dá)的肺癌細(xì)胞系中的RUNX1敲除，發(fā)現(xiàn)RUNX1基因缺失導(dǎo)致細(xì)胞增殖、遷移和侵襲增強(qiáng)，同時(shí)RUNX1的缺失還導(dǎo)致E2F1和多個(gè)E2F1靶基因mRNA表達(dá)增加。這些數(shù)據(jù)表明RUNX1基因缺失可能是通過(guò)解除了對(duì)E2F1通路的調(diào)控而成為肺腺癌侵襲的驅(qū)動(dòng)因素[21]。通過(guò)這些研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)RUNX1在肺癌的進(jìn)展中可表現(xiàn)為多重作用，其無(wú)論是高表達(dá)水平、低表達(dá)水平抑或是缺失都可以對(duì)肺癌的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響，而影響其作用的主要原因或許是與結(jié)合位點(diǎn)及上下游調(diào)節(jié)機(jī)制的不同有關(guān)，這值得進(jìn)一步去探索。

4 小結(jié)與展望

在全球所有癌癥中，肺癌的發(fā)病第二死亡率最高。近年來(lái)關(guān)于RUNX1基因與腫瘤關(guān)系的研究已逐漸被大家廣泛關(guān)注。首先在肺癌預(yù)后方面，有研究表明RUNX1基因CpG島的異常甲基化可能是檢測(cè)非小細(xì)胞肺癌的有價(jià)值的生物標(biāo)志物。RUNX1高表達(dá)的肺腺癌較低表達(dá)的肺腺癌的總體生存率高[15]。以及擁有RUNX1-GLRX5嵌合體陽(yáng)性患者的復(fù)發(fā)率明顯降低，在未來(lái)可能成為IA期非小細(xì)胞肺癌患者預(yù)后良好的生物標(biāo)志物[18]。因此檢測(cè)該嵌合體轉(zhuǎn)錄本更有助于患者術(shù)后進(jìn)一步治療。其次在肺癌發(fā)生與進(jìn)展機(jī)制方面，Rasip1是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的RUNX1b靶基因,在NSCLC細(xì)胞遷移中發(fā)揮重要作用。并且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)RUNX1可以特異性結(jié)合ACP5啟動(dòng)子，并促進(jìn)其表達(dá)從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，沉默RUNX1后可以降低ACP5的表達(dá)。沉默的RUNX1與ACP5結(jié)合通過(guò)ERK/MAPK信號(hào)通路可以抑制肺癌的進(jìn)程。在其他腫瘤方面RUNX1通過(guò)在不同實(shí)體腫瘤中激活或抑制相關(guān)基因或信號(hào)通道，從而起著促癌或抑癌的作用，其作用隨不同來(lái)源腫瘤而變化：RUNX1在食管癌、乳腺癌、結(jié)腸癌和小腸癌等腫瘤組織中低表達(dá)，起著抑癌作用；當(dāng)EB病毒EBNA-2使B細(xì)胞永生化后使RUNX3表達(dá)增加，RUNX1表達(dá)降低。隨著RUNX3的耗盡細(xì)胞停止生長(zhǎng)，同時(shí)RUNX1的增加，這表明RUNX3可能通過(guò)調(diào)節(jié)RUNX1而發(fā)揮重要的生物學(xué)作用[22]。前列腺癌組織中RUNX1的表達(dá)與預(yù)后不良呈負(fù)相關(guān)[23]。乳腺癌中RUNX1的低表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和生存率低有關(guān)[24-25]，而在包括卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、皮膚癌和頭頸部鱗癌等多種上皮性腫瘤中往往高表達(dá)，起著促癌基因作用。RUNX1通過(guò)直接或間接調(diào)節(jié)其介導(dǎo)的信號(hào)通路及相關(guān)的靶基因而在腫瘤發(fā)生過(guò)程中起著重要的作用。在疾病的分子機(jī)制研究方面，RUNX1在肺癌發(fā)生中的機(jī)制作用值得進(jìn)一步探索，并且仍需要進(jìn)行更透徹的研究以及大量的臨床加以驗(yàn)證，從而在肺癌治療過(guò)程中做到有效殺死癌細(xì)胞、延遲或預(yù)防肺癌的復(fù)發(fā)。

綜上所述，RUNX1在肺癌的發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色，了解RUNX1及其介導(dǎo)的信號(hào)通路在肺癌發(fā)生過(guò)程中的作用，對(duì)進(jìn)一步闡明肺癌的發(fā)生機(jī)制并指導(dǎo)其臨床治療具有重要意義。未來(lái)對(duì)RUNX1在肺癌發(fā)生發(fā)展的不同階段發(fā)揮作用的復(fù)雜機(jī)制的研究可能會(huì)轉(zhuǎn)化為靶向治療，為肺癌的預(yù)防和篩查帶來(lái)益處。