高遷移率族蛋白在惡性腫瘤中的研究范文

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1HMGA2基因和蛋白與腫瘤的關系

HMGA2基因廣泛表達于胚胎發育過程中，在成熟組織中不表達或低表達。1985年，在病毒轉化的大鼠甲狀腺細胞株中發現HMGA2，首次將它與腫瘤聯系起來。而后來的相關研究表明，不論在體內或是體外，HMGA2基因在某些腫瘤細胞中均高表達。通過染色質重排的方式干擾第12號染色體的q13-15或者過表達HMGA2蛋白，可以導致諸多間葉腫瘤的發生，比如脂肪瘤、子宮平滑肌瘤、肺的軟骨錯構瘤、多形性唾液腺腺瘤和子宮內膜息肉［10］，這也進一步說明了HMGA2的表達和腫瘤的的發生、發展有著密切的關系。

2HMGA2蛋白在惡性腫瘤中的研究進展

p16基因又叫多腫瘤抑制基因(multipletumorsuppressor1，MTS1)，是一種細胞周期中的基本基因，直接參與細胞周期的調控，負向調節細胞增殖及分裂，與p53一樣，是人體抑癌基因。兩者的滅活均可不同程度上導致腫瘤的產生。然而最近的研究顯示HMGA2與兩者有著密切的聯系。Lee等［11］對手術切除的肝內膽管癌組織標本行免疫組化染色，分析HMGA2、p53、p16的表達情況，結果發現HMGA2的表達與p53的表達呈正相關(r=0.32，P=0.02)，與p16的表達呈負相關(r=－0.28，P=0.04)。單因素分析顯示HM-GA2表達與淋巴結的轉移有關(P=0.02)，多因素分析顯示HMGA2是預后的獨立危險因素之一(P=0.03)。由此可見，HMGA2在肝內膽管癌中的致癌作用部分表現在負性調節抑癌因子p16，并與p53的畸變有關。

Ki-67抗原是存在于細胞增殖周期的核抗原，而在靜止期不表達。基質金屬酶-2(MMP-2)基因位于人類染色體16q21，活化的MMP-2定位于細胞穿透基質的突出部位，在酶解細胞間基質成分及基底膜的主要成分Ⅳ型膠原中具有“鉆頭”的作用。兩者均與腫瘤細胞的活性及遷移侵襲有關。Liu等［12］通過對隨機選擇的29例神經膠質瘤患者的研究發現，Ⅳ期(P=0.007)或Ⅲ期(P=0.037)患者的HMGA2蛋白表達明顯高于Ⅱ期患者。進一步對78例神經膠質瘤樣本及7例正常對照樣本中HMGA2、Ki-67及MMP-2的表達進行分析，結果顯示HMGA2表達與Ki-67(r=0.415，P＜0.01)及MMP-2(r=0.363，P＜0.01)的表達呈明顯正相關。另外其研究還發現HMGA2表達高水平的患者比HMGA2低水平的患者無進展生存期(PFS)更短(11.2個月vs．18.8個月，P=0.021)。最終證實了HMGA2在神經膠質瘤中的作用及預后價值可能與Ki-67及MMP-2有關。甲狀腺轉錄因子-1(TTF-1)，又稱NKX2-1，是NKX2基因家族的含有同源結構域的轉錄因子，其表達于人類胚胎肺和成年肺中，有研究認為TTF-1可能是肺癌的一個驅動核心［13］。在肺癌中，TTF-1也扮演著一個雙重的角色，其過表達可以導致人肺部原發腫瘤的發生，然而在小鼠模型中，其又可以抑制原發腫瘤的轉移。Winslow等［13］通過對人肺腺癌中NKX2-1和HMGA2的表達進行分析，結果發現在高分化的腫瘤組織中大都顯示NKX2-1+、HMGA2－表型，而低分化的腫瘤組織中則以NKX2-1－、HMGA2+表型更常見。TargetScan排列分析顯示在人的HMGA2基因中存在潛在靶基因:HSA-miR-33a。Rice等［14］也證明了HMGA2的3’UTR存在與miR-33a結合的兩個位點。在NCI-H1299細胞中轉染miR-33a，化學發光法顯示細胞的活性減少了50%。當用miR-33a的miRNA抑制劑處理394T4-shLuc(TTF-1high)時，HMGA2蛋白水平增加了2倍，在人肺癌細胞NCI-H358中重復同樣的操作，HMGA2蛋白的水平增加了3倍。在敲除了TTF-1的小鼠細胞中轉染人的TTF-1cDNA，結果發現鼠HM-GA2的表達受到了明顯的抑制，而用抗-miR-33a可以遏制這種外源性的TTF-1對HMGA2表達的抑制效應。說明miR-33a是TTF-1介導的HMGA2表達抑制的一個關鍵調控者。

MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中發現的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，大約50%得到注解的miRNAs在基因組上定位于與腫瘤相關的脆性位點，這些miRNAs所起的作用類似于抑癌基因和癌基因的功能。近年來在惡性腫瘤發生發展中miRNA與HMGA2之間的相互作用也得到了一定程度的闡述。Qi等［15］通過實驗證實了在人肺腺癌細胞系H441中HMGA2是miR-365的靶點之一。Xiang等證實miR-98可以通過上調HMGA2來增敏人肺腺癌細胞對順鉑的耐受以及增加細胞的自發凋亡。Zhou等［17］發現在膽囊癌(GBC)中miR-26a的表達通常下調，證實HMGA2是miR-26a的一個直接作用靶點，并闡明了miR-26a通過靶向作用于HMGA2從而抑制GBC細胞的增殖。Let-7家族是在腫瘤中存在廣泛影響的miRNA，自從Lee等［10］在2007年通過實驗證明HMGA2的3’UTR存在10個富含AU的AUUUA序列，這是let-7結合位點，并且從HM-GA2基因中截斷3’UTR，則會失去let-7介導的調控作用。從此之后，腫瘤中let-7家族便和HMGA2結下了不解之緣。Wang等［18］在人肺癌細胞系95D中發現高水平的let-7a可以抑制HMGA2蛋白質水平的表達。實驗還進一步顯示了過量表達let-7時，K-Ras和HMGA2在mRNA水平是高表達的，而在蛋白質翻譯水平卻表現為抑制作用;相反，在抑制let-7的表達時，K-Ras和HMGA2的mRNA轉錄水平下調，而蛋白質的翻譯水平卻升高，從而說明let-7抑制95D細胞的增殖和侵襲是通過抑制K-Ras和HMGA2mRNA的翻譯過程實現的，而不是抑制mRNA自身的轉錄過程。Chen等［19］發現在肝細胞癌(HCC)中let-7g的表達減少;并證實無論在體內HCC組織中還是在體外HCC細胞系中再表達let-7g通過下調K-Ras/HMGA2A/Snail軸來阻止HCC的惡性行為。Zhang等［20］在非典型畸胎樣/橫紋肌樣腫瘤(AT/RT)組織中也發現let-7a3/let-7bmiRNA的減少可能是HMGA2過表達的一個機制，還進一步提出let-7miRNA的重建或者敲除HMGA2蛋白的表達可能成為AT/RT患者的一個治療策略。2013年的一項研究就HMGA2在轉錄后調控層面發現了一些新的見解。Kumar等［21］在實驗中通過制作一系列HMGA2的表達結構，并對let-7和HMGA2表達類型進行對比分析，結果發現HMGA2轉錄物HMGA2mRNA與let-7的相互作用是致癌的關鍵步驟，與其相比，HMGA2蛋白在肺癌進展中的作用卻微乎其微，這提示了HMGA2轉錄物可以作為一個競爭性的內源RNA(ceRNA)起作用。隨后的分析驗證了TGF-β的共受體TGFBR3是HMGA2作為ceRNA作用的真正靶點，建立TGFBR3和TGF-β信號是HMGA2致癌作用的重要途徑。進一步的實驗證實了HMGA2作為let-7的ceRNA來阻止TGF-BR3與Ago2之間的相互聯系。

上皮細胞在形態學上發生向間質細胞表型轉變并獲得遷移的能力，又稱上皮間質轉化(EMT)，是胚胎發育過程中的一個基本過程。但是發生在腫瘤細胞中時則會促進腫瘤的侵襲和轉移，當存在EMT時E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達會減少，而波形蛋白的表達會增加。Ding等［22］通過對5673個膀胱癌細胞系中基因表達進行分析，結果發現HM-GA2的過表達與E-cadherin的下調及波形蛋白的上調具有相關性，這一結果在49例石蠟包埋的膀胱移行上皮癌組織中得到了驗證，說明HMGA2過表達可誘導E-cadherin表達的缺失及波形蛋白的上調從而導致EMT的形成，從而增加膀胱癌的遷移和侵襲。Xi等通過在卵巢癌細胞系中轉染siRNA-HMGA2和shRNA-HMGA2來觀察細胞的遷移能力，發現在穩定表達HMGA2后，細胞系在形態學上有了EMT的改變。進而在卵巢癌中證實HMGA2可以促進卵巢癌細胞的惡性轉化能力，增強細胞的侵襲和轉移，并促進癌細胞的生長和增殖。LIN28B→let-7通路在EMT和干細胞的自我更新方面有重要的作用，跨膜蛋白MUC1-C在肺癌和其他惡性腫瘤中通常表現為異常的高表達，但兩者之間的關系尚不明確。Alam等［24］在非小細胞肺癌(NSCLC)中沉默MUC1-C后發現下調了RNA結合蛋白LIN28B，并相同程度的增加了let-7表達。用多肽抑制劑或表達陰性的MUC1-C靶向抑制MUC1-C的作用，證實了MUC1-C可誘導LIN28B→let-7的信號傳導。同樣，MUC1-C促進LIN28B的第一個內含子NF-kappaBp65的染色質占據并激活LIN28B的轉錄，這也抑制let-7的表達。與let-7介導的抑制HMGA2的轉錄是一致的，MUC1-C也能減少HMGA2的表達。HMGA2已經和多能性聯系在一起了，并且已經證實可以作為一個內源競爭性的RNA(ceRNA)參與let-7介導的TGFβ的共受體TGFBR3的調控［21］。因此，MUC1-C可以抑制HMGA2mRNA和蛋白質的表達，從而減少TGFBR3，逆轉EMT的轉化和抑制自我更新能力。這顯示了在NSCLC中MUC1-C激活LIN28B→let-7→HMGA2軸，從而促進EMT的形成及多能性，定義了NSCLC中一個新的途徑，即:MUC1-C驅動LIN28B→let-7→HMGA2，從而參與EMT的形成和維持干細胞的自我更新能力。

3小結與展望

HMGA2蛋白作為一個可以結合染色質的非組蛋白，近年來逐漸引起了人們的關注，在其研究領域已經取得了一定的研究進展。更多的證據表明，HMGA2蛋白已成為多種腫瘤發生發展的一個新型的生物標志物。近期還有研究表明HMGA2與腫瘤的TNM分期也存在相關性［25-26］，這進一步奠定了HMGA2在腫瘤預后方面的價值。然而關于HMGA2蛋白的研究仍存在諸多的問題:(1)HMGA2蛋白在腫瘤組織中的增加與腫瘤形成的先后順序。(2)HMGA2蛋白在腫瘤的發生發展中可以發揮致癌或抑癌的雙向調節作用，那么在什么樣的背景下才能充分發揮其抑癌機制?(3)HMGA2蛋白在誘導腫瘤細胞發生、發展過程中可以和多種細胞因子相互作用，是否存在獨立的細胞信號轉導通路或者HMGA2在腫瘤的信號轉導網中是否處在節點位置?(4)HMGA2基因抑制劑能否靶向治療HMGA2基因陽性的腫瘤?目前已知的EGFR、ALK等基因是NSCLC常規檢測的基因，并有相應的靶向藥物為基因突變患者提供更多的治療方案。那么，HM-GA2基因檢測能否為相關腫瘤的治療提供另一個新的選擇呢?隨著對HMGA2更進一步的研究，可能為包括肺癌在內的腫瘤的發生、發展機制的闡明開創一個新的領域，為腫瘤的早期診斷、治療及預后提供一個新的、更為有效的指標，在腫瘤的靶向治療領域將提供較好的理論依據。

作者：劉亞芳，劉紅兵  宋勇 單位：天津中醫藥大學第一附屬醫院腫瘤科天津中醫藥大學