RUNX3基因与胃癌的研究进展

刘宇辉(综述)，许岸高(审校)

(广东医学院，广东 湛江 524000)

胃癌是世界上第二大癌症死亡原因，是最常见的恶性肿瘤之一，发病率逐年上升并且发病年龄趋于年轻化，世界范围内有关胃癌的研究也越来越广泛和深入[1]。2002年Li等[2]首次发现Runt相关转录因子(runt-related transcription factor 3，RUNX3)基因具有调节胃上皮细胞增生与凋亡平衡的作用，该课题组在《Cell》杂志发表了题为“胃癌与RUNX3基因表达丢失相关性”的文章，将之划归为抑癌基因。此后,RUNX3基因在胃癌中的研究更是犹如雨后春笋般层出不穷。该文就RUNX3基因与胃癌关系的研究现状及进展进行综述。

1 RUNX3基因概述

RUNX3是RUNT家族成员之一，人类RUNX家族是由RUNX1、RUNX2、RUNX3成员组成，它们都是重要的转录因子。人类RUNX3基因位于染色体1p36.1，基因全长为67 kb，含有P1、P2两个启动子、6个外显子和1290 bp的开放阅读框，RUNX3 mRNA主要来自P2启动子转录的产物[3]。人类RUNX3蛋白由415个氨基酸残基构成，与RUNXl、RUNX2蛋白一样，均是由α和β亚单位构成的异二聚体[3-4]，其中α单位含有一个RD保守域，RD域位于RUNX蛋白的N端，由128个氨基酸残基组成，包含一个s型免疫球蛋折叠，介导RUNX蛋白与DNA的结合以及与核心结合因子β的相互作用；β亚单位由134个氨基酸残基构成，能增加α亚单位与DNA的结合力，对于维持其正常功能是必要的，RUNX蛋白的C端在转录调控方面起重要作用[4-6]。目前多数研究认为RUNX3的抑癌机制与具有生长抑制和凋亡诱导因子功能的转化生长因子β通路密切相关[2,7]。转化生长因子β可以诱导细胞凋亡，是多种细胞生长的抑制因子，其信号通路的紊乱，可使凋亡受到抑制，引起不同肿瘤的发生、发展。RUNX3表达的下调降低了转化生长因子β信号通路的生物活性，使其诱导正常上皮组织发生凋亡的作用大大降低，通路出现异常，则信号转导紊乱，诱导肿瘤的产生[8]。

2 RUNX3基因甲基化

表观遗传学是“没有DNA序列变化、可遗传亦可逆转的基因表达改变”，即影响基因转录活性而不涉及DNA序列改变的基因表达调控方式，是关于DNA修饰的研究[9]。近年来，表观遗传学逐渐成为研究胃癌发病的热点。DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分，其过程是在DNA甲基转移酶DNMTS(DNA methyltransferases)的介导下催化转移S-腺苷甲硫氨酸提供的甲基到胞嘧啶和鸟嘌呤(CpG)二核苷酸胞嘧啶中的第5位碳原子上。除通过基因调控区的突变、缺失和重排等方式外，CpG岛过甲基化是抑癌基因失活的另一个重要机制，进而参与肿瘤的发生、发展[10-11]。Li等[2]采用聚合酶链反应单链构象多态性分析方法检测119例胃癌组织中RUNX3的基因编码区域，结果发现仅1例胃癌组织存在RUNX3突变。Li等[2]发现联合应用DNA甲基化转移酶抑制剂5-氮唑2-脱氧胞苷、组蛋白去乙酰酶抑制剂曲古抑菌素可以使RUNX3失表达的胃癌细胞系恢复表达活性，进一步证实了是RUNX3基因启动子区甲基化导致了RUNX3基因的失表达，而不是基因本身的突变和基因杂合性缺失所致，表明RUNX3基因在胃癌中很少发生突变，RUNX3基因启动子区异常甲基化是主要失活机制。高楠等[12]用反转录聚合酶链反应法检测70例胃癌组织及其配对的正常胃黏膜组织中RUNX3 mRNA表达，westenblot法检测RUNX3蛋白表达，甲基化特异性聚合酶链反应法检测RUNX3基因启动子的甲基化状态，结果显示胃癌组织中RUNX3 mRNA表达显著低于其配对的正常胃黏膜组织，胃癌组织RUNX3蛋白表达亦显著低于其配对的正常胃黏膜组织。在RUNX3 mRNA表达下调的56例胃癌组织中，有28例呈启动子高甲基化状态，证实RUNX3基因启动子高甲基化是其基因表达下调的原因之一，可能参与胃癌的发生、发展。此外，另有研究报道称，采用甲基化特异性聚合酶链反应法检测胃癌患者组织与全血中RUNX3启动子甲基化情况显示，两者差异无统计学意义，全血RUNX3启动子区甲基化对胃癌诊断具有重要的指导意义，与胃癌的发生、发展密切相关[13]。以上研究均表明，RUNX3基因高甲基化与胃癌的发生、发展密切相关，由于DNA甲基化是一个可逆性的过程，且多项体外和动物体内研究已发现去甲基化干预可以重新恢复抑癌基因的功能[14-15]，因此针对RUNX3基因进行去甲基化干预有望成为胃癌治疗的新途径。

3 RUNX3基因与幽门螺杆菌感染

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori，Hp)是寄居于胃黏膜的人类最常见的病原菌之一，Hp感染与慢性胃炎、消化性溃疡乃至胃癌、胃黏膜相关淋巴样组织、淋巴瘤等多种消化系统疾病有密切的关系。世界卫生组织国际癌症研究机构于1994年将Hp列为第一类胃癌的致病因子。临床研究发现，在对合并Hp感染的胃溃疡患者进行早期Hp根治后，可以明显降低胃癌的发病风险[16]。Hp的致癌机制复杂多样，包括诱导增殖学说、上皮细胞伸长极性丢失学说以及细胞连接退化学说在内的多种学说均被证明与其有关。最新的研究提出，Hp感染在RUNX3基因蛋白表达缺失和促甲基化方面的作用，可能为Hp的另一个致病机制[17]。Katayama等[18]的研究结果显示，Hp可诱导巨噬细胞生产NO，引起上皮细胞的RUNX3基因甲基化，使RUNX3基因结构与功能发生改变，影响其抑癌作用的发挥，导致胃癌的发生。Tsang等[19]指出，Hp可通过CagA依赖途径使RUNX3失活，CagA的WW结构域可直接与RUNX3的PY区结合，从而使RUNX3基因失活。此外，另一项研究也表明，RUNX3基因的失表达与CagA的另一结构域WT同样有密切关联[20]。

4 RUNX3基因与胃癌病理及预后

早期发现、综合治疗、降低胃癌病死率一直是临床工作者长期以来努力的方向。胃癌的临床病理分期对判断胃癌病程、选择合理的治疗方案、判断疗效和评估预后均有十分重要的作用。长期以来，寻找一种能简单而有效地反映肿瘤病因、病理的实验指标是现实临床工作中的需要。唐国华等[21]采用焦磷酸测序法检测150例胃癌患者胃切除标本及50例无癌变胃黏膜标本的RUNX3启动子的甲基化程度，结果分析发现，早期胃癌RUNX3蛋白表达异常的49例患者中有41例(83.7%)甲基化；进展期胃癌中RUNX3蛋白表达异常的62例患者中有57例(92.0%)甲基化；在39例胃癌RUNX3蛋白表达正常标本中，有16例(41.0%)甲基化；RUNX3启动子甲基化与肿瘤大小、Lauren分型、浸润程度、淋巴结转移以及TNM分期等临床病理特征紧密相关；RUNX3启动子甲基化，TNM分期中的Ⅳ期比Ⅰ期常见；发生淋巴结转移比未发生淋巴结转移的常见；Kaplan-Meier存活曲线进行存活分析发现，RUNX3甲基化的患者存活率低于RUNX3未甲基化的患者。另有研究报道称，肠型胃癌RUNX3基因表达缺失比弥漫浸润型和混合型胃癌更为常见,RUNX3基因表达缺失的胃癌患者更易发生淋巴结转移，且术后存活率更低[22]。以上研究都表明，RUNX3基因是胃癌最常见的分子改变之一，并且参与胃癌形成的早期阶段，因此RUNX3基因本身可以作为肿瘤早期诊断的分子标志物，其终极目标是为了预防癌症的进展和降低患者病死率。

5 小 结

RUNX3作为抑癌基因参与调控胃黏膜正常细胞的生长、凋亡以及细胞信号转导，与胃癌的发生、发展密切相关。然而，对RUNX3基因的研究仍存在许多未知领域。例如，RUNX3基因如何与其他因子相互作用促进胃癌的发生？导致RUNX3基因高甲基化的始动因素是什么？逆转RUNX3基因的甲基化能否让其重新表达？RUNX3基因在正常细胞中的表达还有何新的生物学意义？相信随着对这些疑问的进一步探讨，RUNX3基因在胃癌分子靶向治疗当中的应用将为临床科研工作者提供新的思路。

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