高迁移率族蛋白在恶性肿瘤中的研究范文

1HMGA2基因和蛋白与肿瘤的关系

HMGA2基因广泛表达于胚胎发育过程中，在成熟组织中不表达或低表达。1985年，在病毒转化的大鼠甲状腺细胞株中发现HMGA2，首次将它与肿瘤联系起来。而后来的相关研究表明，不论在体内或是体外，HMGA2基因在某些肿瘤细胞中均高表达。通过染色质重排的方式干扰第12号染色体的q13-15或者过表达HMGA2蛋白，可以导致诸多间叶肿瘤的发生，比如脂肪瘤、子宫平滑肌瘤、肺的软骨错构瘤、多形性唾液腺腺瘤和子宫内膜息肉［10］，这也进一步说明了HMGA2的表达和肿瘤的的发生、发展有着密切的关系。

2HMGA2蛋白在恶性肿瘤中的研究进展

p16基因又叫多肿瘤抑制基因(multipletumorsuppressor1，MTS1)，是一种细胞周期中的基本基因，直接参与细胞周期的调控，负向调节细胞增殖及分裂，与p53一样，是人体抑癌基因。两者的灭活均可不同程度上导致肿瘤的产生。然而最近的研究显示HMGA2与两者有着密切的联系。Lee等［11］对手术切除的肝内胆管癌组织标本行免疫组化染色，分析HMGA2、p53、p16的表达情况，结果发现HMGA2的表达与p53的表达呈正相关(r=0.32，P=0.02)，与p16的表达呈负相关(r=－0.28，P=0.04)。单因素分析显示HM-GA2表达与淋巴结的转移有关(P=0.02)，多因素分析显示HMGA2是预后的独立危险因素之一(P=0.03)。由此可见，HMGA2在肝内胆管癌中的致癌作用部分表现在负性调节抑癌因子p16，并与p53的畸变有关。

Ki-67抗原是存在于细胞增殖周期的核抗原，而在静止期不表达。基质金属酶-2(MMP-2)基因位于人类染色体16q21，活化的MMP-2定位于细胞穿透基质的突出部位，在酶解细胞间基质成分及基底膜的主要成分Ⅳ型胶原中具有“钻头”的作用。两者均与肿瘤细胞的活性及迁移侵袭有关。Liu等［12］通过对随机选择的29例神经胶质瘤患者的研究发现，Ⅳ期(P=0.007)或Ⅲ期(P=0.037)患者的HMGA2蛋白表达明显高于Ⅱ期患者。进一步对78例神经胶质瘤样本及7例正常对照样本中HMGA2、Ki-67及MMP-2的表达进行分析，结果显示HMGA2表达与Ki-67(r=0.415，P＜0.01)及MMP-2(r=0.363，P＜0.01)的表达呈明显正相关。另外其研究还发现HMGA2表达高水平的患者比HMGA2低水平的患者无进展生存期(PFS)更短(11.2个月vs．18.8个月，P=0.021)。最终证实了HMGA2在神经胶质瘤中的作用及预后价值可能与Ki-67及MMP-2有关。甲状腺转录因子-1(TTF-1)，又称NKX2-1，是NKX2基因家族的含有同源结构域的转录因子，其表达于人类胚胎肺和成年肺中，有研究认为TTF-1可能是肺癌的一个驱动核心［13］。在肺癌中，TTF-1也扮演着一个双重的角色，其过表达可以导致人肺部原发肿瘤的发生，然而在小鼠模型中，其又可以抑制原发肿瘤的转移。Winslow等［13］通过对人肺腺癌中NKX2-1和HMGA2的表达进行分析，结果发现在高分化的肿瘤组织中大都显示NKX2-1+、HMGA2－表型，而低分化的肿瘤组织中则以NKX2-1－、HMGA2+表型更常见。TargetScan排列分析显示在人的HMGA2基因中存在潜在靶基因:HSA-miR-33a。Rice等［14］也证明了HMGA2的3’UTR存在与miR-33a结合的两个位点。在NCI-H1299细胞中转染miR-33a，化学发光法显示细胞的活性减少了50%。当用miR-33a的miRNA抑制剂处理394T4-shLuc(TTF-1high)时，HMGA2蛋白水平增加了2倍，在人肺癌细胞NCI-H358中重复同样的操作，HMGA2蛋白的水平增加了3倍。在敲除了TTF-1的小鼠细胞中转染人的TTF-1cDNA，结果发现鼠HM-GA2的表达受到了明显的抑制，而用抗-miR-33a可以遏制这种外源性的TTF-1对HMGA2表达的抑制效应。说明miR-33a是TTF-1介导的HMGA2表达抑制的一个关键调控者。

MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，大约50%得到注解的miRNAs在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点，这些miRNAs所起的作用类似于抑癌基因和癌基因的功能。近年来在恶性肿瘤发生发展中miRNA与HMGA2之间的相互作用也得到了一定程度的阐述。Qi等［15］通过实验证实了在人肺腺癌细胞系H441中HMGA2是miR-365的靶点之一。Xiang等证实miR-98可以通过上调HMGA2来增敏人肺腺癌细胞对顺铂的耐受以及增加细胞的自发凋亡。Zhou等［17］发现在胆囊癌(GBC)中miR-26a的表达通常下调，证实HMGA2是miR-26a的一个直接作用靶点，并阐明了miR-26a通过靶向作用于HMGA2从而抑制GBC细胞的增殖。Let-7家族是在肿瘤中存在广泛影响的miRNA，自从Lee等［10］在2007年通过实验证明HMGA2的3’UTR存在10个富含AU的AUUUA序列，这是let-7结合位点，并且从HM-GA2基因中截断3’UTR，则会失去let-7介导的调控作用。从此之后，肿瘤中let-7家族便和HMGA2结下了不解之缘。Wang等［18］在人肺癌细胞系95D中发现高水平的let-7a可以抑制HMGA2蛋白质水平的表达。实验还进一步显示了过量表达let-7时，K-Ras和HMGA2在mRNA水平是高表达的，而在蛋白质翻译水平却表现为抑制作用;相反，在抑制let-7的表达时，K-Ras和HMGA2的mRNA转录水平下调，而蛋白质的翻译水平却升高，从而说明let-7抑制95D细胞的增殖和侵袭是通过抑制K-Ras和HMGA2mRNA的翻译过程实现的，而不是抑制mRNA自身的转录过程。Chen等［19］发现在肝细胞癌(HCC)中let-7g的表达减少;并证实无论在体内HCC组织中还是在体外HCC细胞系中再表达let-7g通过下调K-Ras/HMGA2A/Snail轴来阻止HCC的恶性行为。Zhang等［20］在非典型畸胎样/横纹肌样肿瘤(AT/RT)组织中也发现let-7a3/let-7bmiRNA的减少可能是HMGA2过表达的一个机制，还进一步提出let-7miRNA的重建或者敲除HMGA2蛋白的表达可能成为AT/RT患者的一个治疗策略。2013年的一项研究就HMGA2在转录后调控层面发现了一些新的见解。Kumar等［21］在实验中通过制作一系列HMGA2的表达结构，并对let-7和HMGA2表达类型进行对比分析，结果发现HMGA2转录物HMGA2mRNA与let-7的相互作用是致癌的关键步骤，与其相比，HMGA2蛋白在肺癌进展中的作用却微乎其微，这提示了HMGA2转录物可以作为一个竞争性的内源RNA(ceRNA)起作用。随后的分析验证了TGF-β的共受体TGFBR3是HMGA2作为ceRNA作用的真正靶点，建立TGFBR3和TGF-β信号是HMGA2致癌作用的重要途径。进一步的实验证实了HMGA2作为let-7的ceRNA来阻止TGF-BR3与Ago2之间的相互联系。

上皮细胞在形态学上发生向间质细胞表型转变并获得迁移的能力，又称上皮间质转化(EMT)，是胚胎发育过程中的一个基本过程。但是发生在肿瘤细胞中时则会促进肿瘤的侵袭和转移，当存在EMT时E-钙黏蛋白(E-cadherin)的表达会减少，而波形蛋白的表达会增加。Ding等［22］通过对5673个膀胱癌细胞系中基因表达进行分析，结果发现HM-GA2的过表达与E-cadherin的下调及波形蛋白的上调具有相关性，这一结果在49例石蜡包埋的膀胱移行上皮癌组织中得到了验证，说明HMGA2过表达可诱导E-cadherin表达的缺失及波形蛋白的上调从而导致EMT的形成，从而增加膀胱癌的迁移和侵袭。Xi等通过在卵巢癌细胞系中转染siRNA-HMGA2和shRNA-HMGA2来观察细胞的迁移能力，发现在稳定表达HMGA2后，细胞系在形态学上有了EMT的改变。进而在卵巢癌中证实HMGA2可以促进卵巢癌细胞的恶性转化能力，增强细胞的侵袭和转移，并促进癌细胞的生长和增殖。LIN28B→let-7通路在EMT和干细胞的自我更新方面有重要的作用，跨膜蛋白MUC1-C在肺癌和其他恶性肿瘤中通常表现为异常的高表达，但两者之间的关系尚不明确。Alam等［24］在非小细胞肺癌(NSCLC)中沉默MUC1-C后发现下调了RNA结合蛋白LIN28B，并相同程度的增加了let-7表达。用多肽抑制剂或表达阴性的MUC1-C靶向抑制MUC1-C的作用，证实了MUC1-C可诱导LIN28B→let-7的信号传导。同样，MUC1-C促进LIN28B的第一个内含子NF-kappaBp65的染色质占据并激活LIN28B的转录，这也抑制let-7的表达。与let-7介导的抑制HMGA2的转录是一致的，MUC1-C也能减少HMGA2的表达。HMGA2已经和多能性联系在一起了，并且已经证实可以作为一个内源竞争性的RNA(ceRNA)参与let-7介导的TGFβ的共受体TGFBR3的调控［21］。因此，MUC1-C可以抑制HMGA2mRNA和蛋白质的表达，从而减少TGFBR3，逆转EMT的转化和抑制自我更新能力。这显示了在NSCLC中MUC1-C激活LIN28B→let-7→HMGA2轴，从而促进EMT的形成及多能性，定义了NSCLC中一个新的途径，即:MUC1-C驱动LIN28B→let-7→HMGA2，从而参与EMT的形成和维持干细胞的自我更新能力。

3小结与展望

HMGA2蛋白作为一个可以结合染色质的非组蛋白，近年来逐渐引起了人们的关注，在其研究领域已经取得了一定的研究进展。更多的证据表明，HMGA2蛋白已成为多种肿瘤发生发展的一个新型的生物标志物。近期还有研究表明HMGA2与肿瘤的TNM分期也存在相关性［25-26］，这进一步奠定了HMGA2在肿瘤预后方面的价值。然而关于HMGA2蛋白的研究仍存在诸多的问题:(1)HMGA2蛋白在肿瘤组织中的增加与肿瘤形成的先后顺序。(2)HMGA2蛋白在肿瘤的发生发展中可以发挥致癌或抑癌的双向调节作用，那么在什么样的背景下才能充分发挥其抑癌机制?(3)HMGA2蛋白在诱导肿瘤细胞发生、发展过程中可以和多种细胞因子相互作用，是否存在独立的细胞信号转导通路或者HMGA2在肿瘤的信号转导网中是否处在节点位置?(4)HMGA2基因抑制剂能否靶向治疗HMGA2基因阳性的肿瘤?目前已知的EGFR、ALK等基因是NSCLC常规检测的基因，并有相应的靶向药物为基因突变患者提供更多的治疗方案。那么，HM-GA2基因检测能否为相关肿瘤的治疗提供另一个新的选择呢?随着对HMGA2更进一步的研究，可能为包括肺癌在内的肿瘤的发生、发展机制的阐明开创一个新的领域，为肿瘤的早期诊断、治疗及预后提供一个新的、更为有效的指标，在肿瘤的靶向治疗领域将提供较好的理论依据。

作者：刘亚芳，刘红兵  宋勇 单位：天津中医药大学第一附属医院肿瘤科天津中医药大学