RUNX3在肿瘤中的研究进展

李 勇，孙式伟(综述)，张月峰*(审校)

(1.河北医科大学第四医院胸外五科，河北 石家庄 050011；2.河北大学附属石油物探中心医院外一科，河北 徐水 072550)

人类runt相关转录因子(human runt-related transcription factor,RUNX)是基因属RUNT家族，参与胚胎发育过程中细胞基因表达的调控，包括3个基因，分别是RUNX1、RUNX2、RUNX3。其中RUNX3是最小的，是哺乳动物RUNT家族进化的基础，对其研究也是最少的。多种肿瘤中存在RUNX3异常，包括血液系统的肿瘤和胃肠部位肿瘤、乳腺癌和前列腺癌。RUNX3转录因子能对多种肿瘤的抑癌基因p53和pRB起到补充作用，提示RUNX3基因可能对这些肿瘤的发生发展起到重要作用[1]。

1 RUNX3基因的定位和结构特点

RUNX3基因是急性髓性白血病2基因,位于人染色体1号短臂1p36.1和鼠4号染色体上，含有6个外显子，总长约67bp。RUNX3含有2个大的高度保守的CpG岛，一个位于外显子2附近，另一个位于外显子6起始部分。

RUNX3基因的编码产物RUNX3蛋白是由α、β亚单位组成的异源二聚体，α亚单位含有1个128个氨基酸的高度保守的runt区。runt区位于氨基末端，有1个S形免疫球蛋白折叠，它需要与β亚单位组成二聚体后，才能识别同源的DNA结合序列以及介导蛋白质之间的相互作用。

2 RUNX3基因在肿瘤中的研究进展

RUNX转录因子在肿瘤发展中起到重要作用。3种RUNX家族成分的活性调节失调都可以导致癌症的发生。RUNX1是造血系统必需的因子，通常在血液系统恶性肿瘤的发展中发生突变。RUNX2与骨发生关系密切，其表达水平失常出现在锁骨颅骨发育不全和骨肉瘤中。RUNX3是RUNX家族中最小的一个因子，它是CD8族T淋巴细胞及酪氨酸激酶受体C(tyrosine protein kinase C，TrkC)依赖的背根神经节成熟所必需成分之一，也是重要的肿瘤抑制因子[2]。

研究者对RUNX3在人肿瘤细胞株和在人体各种实体瘤中的表达情况研究中，对于RUNX3在胃癌中研究的最为广泛[3]。人正常胃黏膜上皮细胞中存在RUNX3基因的表达，而在多家研究报告中发现胃癌细胞株及胃癌患者的胃黏膜上皮细胞中存在RUNX3的低表达或缺失[4]。并且研究发现，胃癌细胞中RUNX3的低表达率与胃癌分期相关，分期越晚，RUNX3失活率越高。有报道[5]指出45%～60%的胃癌患者不表达RUNX3，并且早期胃癌中有约40%，晚期胃癌中有90%RUNX3无表达，在有腹膜转移的胃癌患者中，几乎100%不表达。RUNX3表达下调或者缺失与RUNX3甲基化有关，在胃癌细胞株及胃癌患者黏膜上皮细胞中可以检测出较高的RUNX3基因启动子区CpG岛甲基化水平。并且RUNX3基因5′端CpG岛出现高甲基化，而在转录起始点附近区域的CpG岛甲基化发生率反而较低，可以认为，RUNX3基因高甲基化起初发生在5′端的CpG岛，进而向转录起始点区域扩展，最终导致RUNX3 mRNA失表达[6]。有研究[7]报道，RUNX3表达与胃癌组织分化程度、浸润深度、淋巴转移、肿瘤分期明显正相关，术后3年、5年生存率低表达者明显低于高表达者。RUNX3基因与胃癌的发生和发展甚至预后都密切相关，可以认为RUNX3启动子区甲基化是胃癌中一个特异性标志，可能为胃癌的临床诊治甚至预后评估提供一个非常有价值的参考指标。在胃癌细胞株中，翻转RUNX3的甲基化状态可以活化RUNX3基因和相关的抑癌基因，下调细胞周期素D1，上调p27以及Caspases 3、Caspases 7、Caspases 8，从而引起细胞凋亡，抑制肿瘤生长和转移，提示RUNX3具有基因治疗的应用前景。

RUNX3在其他肿瘤研究中也常有报道，如在膀胱癌和结肠癌中常常发现RUNX3的低表达[8-9]；RUNX3表达缺失在胆管癌细胞中为70%，胰腺癌细胞中75%，肝癌细胞和组织中40%～80%，乳腺癌组织中50%[10-11]，喉癌中62%[12]，前列腺癌中23%，子宫内膜癌中12.5%，子宫颈癌中2.5%，肺癌中19%～50%[ 13]，几乎全是因为CpG岛超甲基化造成的RUNX3失活。可见，RUNX3基因低表达在多种肿瘤中存在，其失活与甲基化有关。

除了对实体瘤组织中进行RUNX3甲基化研究外，有学者[14]应用甲基化特异性聚合酶链法对患者血清RUNX3、p16、Ras相关区域家族1A基因(Ras association domain family 1A gene，RASSF1A)和E钙黏附素(E-cadherin，CDH1)因子的启动子甲基化水平进行了检测。结果发现，70例转移性乳腺癌、非小细胞肺癌、胃癌、胰腺癌、结肠癌和肝癌患者的血清RUNX3启动子高甲基化44例，其中乳腺癌9例(47%)，非小细胞肺癌11例(55%)，胃癌4例(100%)，胰腺癌2例(100%)，结肠癌11例(65%)，肝癌7例(88%)，而选取10例健康人血清无1例甲基化，并且相对其他基因阳性检测率较高(p16 39/70例，RASSF1A 24/70例，CDH1 10/70例)[14]。说明RUNX3有望成为一个特异性较强的恶性肿瘤生物标记。

前述已经表明RUNX3在胃癌中与预后有关，应用免疫组织化学方法检测86例患者胃癌组织和15例正常胃黏膜组织的RUNX3表达，其中72例(83.7%)胃癌呈低表达或无表达，RUNX3表达缺失者平均存活454d，而表达强阳性者平均存活超过10年，提示RUNX3表达水平与患者的生存期密切相关，COX比例风险模型分析表明，RUNX3表达下调是胃癌的一个独立预后因子[15]。Yanagawa等[16]报道，在肺癌手术切除后患者中，选择101例非小细胞肺癌的患者标本，检测RUNX3和RASSF1A基因的甲基化状态。结果发现，这2种基因的甲基化阳性患者预后明显低于阴性患者，并且可以作为评估预后的独立指标；RUNX3在101例患者肿瘤中甲基化率为25%，非肿瘤部位甲基化率只有3%。在RUNX3阳性的患者主要是腺癌(35%)，而在鳞癌中甲基化率较低(8%)；RUNX3在患者性别、年龄、吸烟史、肿瘤外侵及TNM分期的情况中差异无统计学意义。这提示应用RUNX3甲基化状态可以独立作为非小细胞肺癌患者术后生存指标之一。

3 RUNX3抗癌作用机制研究

Subramaniam等[5]通过动物实验表明，RUNX3敲除的小鼠呈现以下特征：①由于细胞增殖增加和凋亡减少，胃组织细胞出现增生；②胃上皮细胞对转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)反应不敏感，裸鼠中出现肿瘤。提示RUNX3是一个明确的胃癌相关的种类抑制因子，也提示可能是通过促进凋亡抑制增殖实现其抑瘤作用的。RUNX3是TGF信号通路的一个下游因子，并与细胞增殖和凋亡有关，它在血管的发生和细胞黏附侵袭中发挥作用。TGF通过细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKS)的失活使细胞周期阻滞在G1早期和中期，而这一步往往是p21基因表达所致[17]。在TGF信号通路中，RUNX3可以促进p21表达，从而参与对细胞的调节[18]。有学者[19]认为RUNX3与细胞死亡调节子启动子区结合因子结合，可以促进细胞死亡调节子表达，从而诱发凋亡。在MKN-1胃癌细胞株的研究中还发现，RUNX3可以上调15种凋亡相关基因，可以下调135种凋亡相关基因，进一步分析可以发现RUNX3通过线粒体途径即死亡受体途径诱导凋亡[20]。另外，有学者[21]通过RUNX3转染实验，可以证实在胃癌细胞株中，RUNX3可以调节细胞黏附因子、信号转导因子、凋亡相关因子和免疫相关因子，并可调节血管上皮生长因子VEGF的表达，从而实现抗胃癌转移作用和抗血管发生作用。还有学者研究[22]发现，p53蛋白和RUNX3蛋白都由相同的鼠双微蛋白(mouse double minute 2，MDM2)通路调节。正常情况下，MDM2通过蛋白作用和RUNX3的泛蛋白化作用使RUNX3转出核外降解，最终使RUNX3失活。RUNX3可以与MDM2酸性结构域结合，使MDM2发挥抑制RUNX3的转录活性；同时这个区域靠近MDM2的氨基末端，也可以结合p53和pRB而发挥调节作用。

4 结论与展望

RUNX3在肿瘤组织中失活具有一定特异性，从而使其具有诊断和指导预后作用。RUNX3与多种肿瘤的预后有关，除胃癌外，还有食管癌、肠癌等肿瘤，如果存在RUNX3失活，预后较差[23]。肿瘤是多基因因素致病的，虽然不可能通过某特定基因揭示某种肿瘤的全貌，但是通过特定基因的深入研究，会带给研究者更多的提示。RUNX3在肿瘤中的低表达具有特异性和独立性，对其有深入研究的必要和意义，并且其在多家报道中存在不一致性，也为进一步研究提供了更多的视角。

[1] BLYTH K,CAMERON ER,NEIL JC.The RUNX genes:gain or loss of function in cancer[J].Nat Rev Cancer,2005,5(5):376-387.

[2] PARK BY,SAINT-JEANNET JP.Expression analysis of Runx3 and other Runx family members during Xenopus development[J].Gene Expr Patterns,2010,10(4/5):159-166.

[3] ITO K,CHUANG LS,ITO T,et al.Loss of Runx3 is a key event in inducing precancerous state of the stomach[J].Gastroenterology,2011,140(5):1536-1546.

[4] LIU Z,XU X,CHEN L,et al.Helicobacter pylori CagA inhibits the expression of Runx3 via Src/MEK/ERK and p38 MAPK pathways in gastric epithelial cell[J].J Cell Biochem,2012,113(3):1080-1086.

[5] SUBRAMANIAM MM,CHAN JY,YEOH KG，et al.Molecular pathology of RUNX3 in human carcinogenesis[J].Biochim Biophys Acta,2009,1796(2):315-331.

[6] LAI KW,KOH KX,LOH M，et al.MicroRNA-130b regulates the tumour suppressor RUNX3 in gastric cancer[J].Eur J Cancer,2010,46(8):1456-1463.

[7] 程智勇，韩猛，门晓彦，等.抑癌基因RUNX3在胃癌中的表达及临床意义[J].河北医科大学学报，2011，32(10)：1135-1137.

[8] ITO K,LIM AC,SALTO-TELLEZ M,et al.RUNX3 Attenuates beta-catenin/T cell factors in intestinal tumorigenesis[J].Cancer Cell,2008,14(3):226-237.

[9] YAN C,KIM YW,HA YS,et al.RUNX3 methylation as a predictor for disease progression in patients with non-muscle-invasive bladder cancer[J].J Surg Oncol,2012,105(4):425-430.

[10] LAU QC,RAJA E,SALTO-TELLEZ M,et al.RUNX3 is frequently inactivated by dual mechanisms of protein mislocalization and promoter hypermethylation in breast cancer[J].Cancer Res,2006,66(13):6512-6520.

[11] HUANG B,QU Z,ONG CW,et al.RUNX3 acts as a tumor suppressor in breast cancer by targeting estrogen receptor α[J].Oncogene,2012,31(4):527-534.

[12] KUDO Y,TSUNEMATSU T,TAKATA T.Oncogenic role of RUNX3 in head and neck cancer[J].J Cell Biochem，2011,112(2):387-393.

[13] LEE KS,LEE YS,LEE JM,et al.Runx3 is required for the differentiation of lung epithelial cells and suppression of lung cancer[J].Oncogene,2010,29(23):3349-3361.

[14] TAN SH,IDA H,LAU QC,et al.Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methylation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3[J].Oncol Rep,2007,18(5):1225-1230.

[15] WEI D,GONG W,OH SC,et al.Loss of RUNX3 expression significantly affects the clinical outcome of gastric cancer pateitns and its restoration causes drastric suppression of tumor growth and metastasis[J].Cancer Res,2005,65(11):4809-4816.

[16] YANAGAWA N,TAMURA G,OIZUMI H,et al.Promoter hypermethylation of RASSF1A and RUNX3 genes as an independent prognostic prediction marker in surgically resected non-small cell lung cancers[J].Lung Cancer,2007,58(1):131-138.

[17] ITO K.RUNX3 in oncogenic and anti-oncogenic signaling in gastrointestinal cancers[J].J Cell Biochem,2011,112(5):1243-1249.

[18] SUN X,LAN C,AN Y,et al.Colonic expression of Runx3 protein and TGF-β(1) and their correlation in patients with irritable bowel syndrome[J].Asian Pac J Trop Med,2011,4(7):547-549.

[19] YANO T,ITO K,FUKAMACHI H,et al.The RUNX3 tumor suppressor upregulates Bim in gastric epithelial cells undergoing transforming growth factor beta-induced apoptosis[J].Mol Cell Biol,2006,26(12):4474-4488.

[20] NAGAHAMA Y,ISHIMARU M,OSAKI M,et al.Apoptotic pathway induced by transduction of RUNX3 in the human gastric carcinoma cell line MKN-1[J].Cancer Sci,2008,99(1):23-30.

[21] PENG Z,WEI D,WANG L,et al.RUNX3 inhibits the expression of vascular endothelial growth factor and reduces the angiogenesis,growth,and metastasis of human gastric cancer[J].Clin Cancer Res,2006,12(21):6386-6394.

[22] CHI XZ,KIM J,LEE YH,et al.Runt-related transcription factor RUNX3 is a target of MDM2-mediated ubiquitination[J].Cancer Res,2009,69(20):8111-8119.

[23] ZHANG Z,CHEN G,CHENG Y,et al.Prognostic significance of RUNX3 expression in human melanoma[J].Cancer,2011,117(12):2719-2727.