毛发-鼻-指 (趾)综合征-1基因在乳腺发育及乳腺癌中的研究进展

鲍 轶，钟征翔，崔 戈，郭 丽，王兆丰

浙江省嘉兴市第二医院中心实验室，浙江 嘉兴 314000

乳腺癌是女性发病率最高的肿瘤，尽管经过长期深入研究，早期诊断和治疗乳腺癌有了长足的进步，但其仍是导致女性死亡的最常见恶性肿瘤之一［1］。乳腺癌是一种异源性疾病，根据病理分型，大部份乳腺癌为雌激素受体 (estrogen receptor，ER)阳性的浸润性导管癌 (约占70%)［1］。总体而言，浸润性导管癌ER阳性的患者受益于抗雌激素靶向治疗，如使用三苯氧胺可明显降低远处转移发生率，延长生存率，是预后相对较好的病理亚型［2-3］。其他临床病理分型还有人类表皮生长因子2受体 (epidermal growth factor receptor 2，HER2)/neu+/ERlo/-，这一类型发病率约占20%～25%，表现为HER2阳性，靶向药物曲妥珠单抗临床治疗此类型乳腺癌有一定疗效［4］。另外一类较为少见的病理亚型是ER、孕激素受体 (progesterone receptor，PR)和HER2三受体阴性基础型乳腺癌，这一亚型乳腺癌约占10%～15%［5］，由于这一类型的肿瘤细胞多抵抗凋亡，且早期易复发及转移，预后不佳。虽然ER阳性的乳腺癌更受益于阻断ER的内分泌治疗，但临床上仍有30%或以上的女性患者最终失去对抗雌激素治疗敏感性而导致肿瘤复发［6］。若能阐明乳腺导管上皮细胞分化的调节过程及ER在整个癌细胞分化的作用机制，对于了解雌激素抵抗，发现新型抗肿瘤治疗方法将会起到重要作用。发现调控乳腺导管正常发育及ER阳性导管癌分化的转录因子，是解决上述问题的关键。随着研究深入，GATA转录因子家族，特别是GATA-3在调控乳腺导管上皮细胞分化中的重要性逐渐显现出来［7］。此外最近新发现，另一GATA家族成员—毛发-鼻-指 (趾)综合征1基因 (trichorhinophalangeal syndrome-1，TRPS-1)可特异性表达在正常乳腺组织导管上皮细胞［8-9］。根据现有证据显示，TRPS-1极有可能是正常乳腺导管细胞分化过程的重要转录因子，同时其表达高度也影响着乳腺导管细胞由上皮样细胞向间充质样细胞转化。

目前已知GATA转录因子家族的6名成员 (转录因子GATA-1～6)，其共同蛋白结构是在羧基端区域有两个典型的锌指结构，其特点是可以识别靶基因启动子区域的核苷酸序列(T/A)GATA(A/G)［10］。GATA-1、GATA-2 和 GATA-3 主要在造血细胞中表达，而GATA-4、GATA-5和GATA-6则主要在心血管系统及包括肝、肺、胰腺和肠道在内的内胚层来源组织中表达［10］;随着研究深入，GATA-3也被发现是重要的乳腺上皮细胞调控因子。GATA-3在脊椎动物中呈现高度保守性，人类和啮齿鼠类GATA-3有97%的氨基酸序列相似性［11］。GATA-3不但表达在血液细胞 (如T细胞)，还可表达在许多其他组织中，如:肾脏、皮肤、中枢神经系统和乳腺组织［12-13］。GATA-3基因在正常青春期乳腺腺体中有着极高表达，主要存在于乳腺上皮层细胞，而其周围基底层的肌上皮细胞不表达GATA-3。在乳腺组织微阵列分析研究中，与基质相比，GATA-3是上皮细胞中基因表达水平的最高转录因子之一。GATA-3可诱导许多导管上皮细胞分化基因的表达，在小鼠中特异性针对乳腺组织敲除GATA-3基因，可使正常导管发育分化停止［14］。GATA-3除了在正常乳腺组织生长发展中起重要的调节生长、促进分化作用外，GATA-3还与乳腺癌发生发展密切相关［14-16］。现有证据表明，转录因子GATA-3与ER的协同作用是推动管腔乳腺导管上皮分化的重要因素［15］。目前尚不清楚转录因子GATA-3是如何影响正常乳腺发育和乳腺癌发生及进展，对于 GATA-3与ER两者间的调控关系也尚未阐明。ER和GATA-3蛋白在雌激素依赖性乳腺癌上皮细胞中共同表达，具有高度相关性，提示两者之间似乎存在着一个可以相互调控的反馈循环［17］。

TRPS-1是近年来新发现的GATA转录因子家族新成员，与一种罕见的常染色体遗传疾病有关，临床表现为特征性的颅面部骨发育障碍和智力障碍［18］。该蛋白质结构含有7个C2H2锌指区域、单个GATA锌指区域和两个与C2H2相类似的IKAROS锌指区域［19］。与其他已发现的 GATA转录因子不同，TRPS-1只有1个GATA锌指区域，而不是常规的2个GATA锌指区域。TRPS-1的GATA锌指区域与其他家族成员有77%的高度保守性，且被证实能识别并结合在靶基因的GATA启动子区域核苷酸序列 (T/A)GATA(A/G)上［19］。在不同种属间，TRPS-1基因序列有着极高保守性，其氨基酸序列在爪蛙、大鼠和小鼠间有93%或更高的相似性［18-19］。TRPS-1基因位于人类8号染色体上，该区域还存在一些与乳腺癌相关癌基因 (如Myc)。研究人员利用TRPS-1ΔGT纯合子小鼠试图阐明TRPS-1在体内的作用机制，在TRPS-1ΔGT小鼠中 TRPS-1失去与相对应的DNA序列结合能力，小鼠出生后不久即发生呼吸衰竭而死亡［20］，提示TRPS-1在胚胎发育及在调控细胞分化和存活上起着关键的作用［20］。

TRPS-1在正常乳腺组织及乳腺癌中的表达

研究发现，TRPS-1在乳腺癌组织中表达水平高于正常乳腺组织的3.8倍，且在ER+和ER-的乳腺癌中都有表达［9］。另有报道观察到在雄激素依赖前列腺癌细胞系中也表达 TRPS-1基因［21］，但前尚无TRPS-1蛋白在乳腺癌及前列腺癌发生发展过程中明确作用机制的报道。目前认为TRPS-1只表达在乳腺导管上皮细胞，而在肌上皮细胞、基底细胞和基质组织中都无表达，这与 GATA-3表达极其相似［8］。同时，TRPS-1在上皮细胞的基因表达水平与ER和GATA-3也有着高度相关性。这些研究支持TRPS-1是除GATA-3外另一重要的参与导管上皮细胞生长及分化的GATA家族成员。TRPS-1蛋白可能在调节细胞生长和识别雌激素中发挥作用。对van de Vijver等［22］研究中数据的分析显示，ER+乳腺癌患者TRPS-1基因的表达明显高于ER－乳腺癌患者。有研究采用定量免疫组织化学法检测了152例临床Ⅱ、Ⅲ期乳腺癌患者的TRPS-1表达，并分析了其Kaplan-Meier生存曲线，结果发现TRPS-1基因高表达与低表达之间生存率有显著差异性，TRPS-1蛋白表达高的患者预后相对良好，该研究提出TRPS-1也许可以作为除ER外的另一独立预后指标［8］。

TRPS-1在正常乳腺发育及乳腺癌上皮细胞向间质细胞转化过程中的作用

乳腺发育是一个极为复杂的过程，对小鼠的研究发现，其乳腺发育早期形成简单的乳腺导管树，出生后直至青春期这一阶段，乳腺发育始终保持静止。在青春期开始后，乳腺导管树开始从导管树的顶端长出终末芽胚 (terminal end buds，TEBs)，标志着乳腺进入发育阶段。目前认为GATA-3是乳腺导管细胞正常分化发育所必须的转录因子之一［14］。Kouros-Mehr等［14］通过运用Cre/loxP重组系统，构建条件性GATA-3基因敲除小鼠模型，结果显示短期急性去除GATA-3后，发现未分化导管上皮细胞明显扩增;若长期去除GATA-3，乳腺导管上皮细胞发生凋亡。此外他们还发现，在乳腺TEB及成熟的导管中，TRPS-1和GATA-3一样，是22个极高表达的转录因子之一，这一结果提示TRPS-1同样在乳腺导管细胞分化中可发挥举足轻重的作用。

Stinson等［23］报道，在乳腺癌中，miR-221/222可通过调控TRPS-1的3'非翻译区 (3'UTR)降低E-cadherin表达，降低锌指E盒结合同源盒蛋白2(zinc finger E-box-binding homeobox 2，ZEB2)表达，抑制上皮细胞向间质细胞转化 (epithelial to mesenchymal transformation，EMT)［23］，这一研究提示 TRPS-1 低表达可能是基础型乳腺癌的重要分子表现之一，并可能涉及EMT过程。另一项令人关注的研究发现TRPS-1可能是调节诱导肾小管上皮细胞分化的关键转录因子之一［24］。在小鼠胚胎肾脏早期发育过程中，TRPS-1被观察到与骨形态发生蛋白7(bone morphogenetic protein 7，BMP-7)共同表达在肾脏组织中，BMP-7分子是一个诱导肾间质细胞分化为肾小管上皮细胞的关键蛋白［24］。在肾小管分化过程中，BMP-7通过对p38MAPK信号通路激活，作用于下游关键靶基因TRPS-1［24］。该研究提示TRPS-1在肾脏发育从间质细胞到上皮细胞的分化过程中 (mesenchymal to epithelial transformation，MET)起着重要作用。

对其他组织的研究显示，在或缺失转录因子Runx2情况下，TRPS-1被认为可以直接或间接结合在骨钙素转录的启动区域，进而影响成骨细胞分化［25］。还有研究观察到TRPS-1可以通过调控India hedgehog/Gli3信号通路参与柱状软骨细胞分化和增殖［26］。

综上，GATA家族转录因子新成员TRPS-1可影响正常乳腺组织的导管细胞分化及乳腺癌的发生发展。TRPS-1在不同亚型乳腺癌表达水平有所不同，在ER阳性乳腺癌中呈高度表达，与ER及GATA-3都存在正相关性。目前对GATA-3和TRPS-1的确切作用机制及二者之间的关系尚不明确，这也将是深入研究的热点之一。

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