TBX3基因在肿瘤中的研究进展

黄　燕(综述)，丁　罡，吴克瑾(审校)

(1．上海交通大学医学院附属新华医院崇明分院肿瘤科,上海 202150; 2．上海交通大学医学院附属新华医院普外科,上海 200092)



TBX3基因在肿瘤中的研究进展

黄燕1△(综述)，丁罡1，吴克瑾2※(审校)

(1．上海交通大学医学院附属新华医院崇明分院肿瘤科,上海 202150; 2．上海交通大学医学院附属新华医院普外科,上海 200092)

摘要：TBX3基因是调控生长发育相关的关键基因之一，它广泛地存在胚胎组织中， 在胚胎干细胞、心脏传导系统的发育中起重要作用，它的缺失或突变会引起尺骨-乳腺综合征。TBX3与肿瘤的发生、发展关系密切，它在肿瘤形成的信号网络系统中起重要的作用，在乳腺癌、肝癌、肺癌、恶性黑色素瘤等多种肿瘤中高表达。

关键词：肿瘤;TBX3；基因

TBX基因家族也称T-box，是调控发育相关转录因子基因家族，第一次在鼠短尾变体表型的小鼠中发现[1]。TBX3(T-box3)基因是TBX基因家族成员之一，它广泛地存在于胚胎组织中，其表达产物在胚胎发育与疾病中起重要作用。TBX3突变或缺失将导致心脏及其传导系统、乳腺及四肢等发育障碍，典型的疾病，如尺骨-乳腺综合征(ulnar-mammary syndrome，UMS)是由于TBX3突变或缺失引起的一种严重的家族性显性遗传病，主要表现为乳腺、四肢发育障碍伴心脏畸形等先天性缺陷[2-4]。TBX3基因在细胞恶变及肿瘤的形成过程中发挥重要的作用[5]。现就TBX3基因在肿瘤方面的研究进展进行综述。

1TBX3基因的结构及表达蛋白

TBX基因家族具有高度保守的DNA结合区——T区，T区具有回文结构的双链DNA的两个位点，其中一个位点与靶基因的启动子特点序列相结合形成半位结合体，这个半位结合体通过与不同的转录因子结合发挥不同的作用[6]。小鼠的TBX基因家族有17个成员，根据结构的相似性分为5个亚类，TBX2亚类包括TBX2、TBX3、TBX4和TBX5，其中TBX2与TBX3的结构相似度高达90%[7]。人TBX3基因位于染色体12q24.1，长12 895个碱基，目前已知TBX3基因有两个亚型：TBX3 和TBX3+2a，后者在蛋白质的DNA结合域上有20个额外的氨基酸[8]。TBX3基因编码的肽链由743个氨基酸残基组成，该基因的表达具有时间特异性及空间特异性[9]，在小鼠生长发育的过程中，TBX3表达开始于胚囊的内细胞团，在原肠胚形成过程出现在中胚层，在器官形成过程中,TBX3于神经系统、骨骼、眼、心、肾、肺、胰腺、乳腺表达[10]。

2TBX3基因的功能

2.1UMSTBX3基因在器官生长发育中起的作用是在对UMS的研究中被发现的。UMS是一种常染色体显性遗传病，它的病因是TBX3基因的突变，导致乳腺、肢体、毛发、牙齿、生殖器等发育缺陷，临床表现为乳腺不发育或发育不良、乳头缺如或数目及位置异常、四肢发育异常、指(趾)骨变形及数目异常、腕骨融合等[3]。UMS的病因是由于TBX3基因发生点突变，引起所表达的TBX3蛋白碳端的抑制区缺失，导致TBX3功能障碍，TBX3基因在乳腺、肢体、毛发、牙齿、生殖器等器官的发育和成熟过程中发挥重要作用[11-12]。

2.2胚胎干细胞TBX3基因在建立及维持胚胎干细胞细胞的多分化潜能上扮演重要角色。胚胎干细胞首先起源于胚囊的内细胞团并依靠白血病抑制因子(leukemia inhibitor factor,LIF)、信号转导及转录激活因子3 (signal transducer and activator of the transcription 3,STAT3)组成的LIF/STAT3信号通路维持其自我更新和分化的能力，而TBX3基因首先在胚囊的内细胞团中表达，并随后在胚胎干细胞中表达，它在胚胎干细胞未分化时表达最高，并随着胚胎干细胞的分化，其表达水平下降[13]。另外，TBX3基因具有与胚胎干细胞的标志物Oct-4和Nanog相似的功能，它们能抑制胚胎干细胞分化成外胚层和内胚层[14]。对胚胎干细胞进行抗TBX3 shRNA处理，可引起Oct-4、Nanog的表达水平下调，并使细胞出现已分化的形态及降低碱性磷酸酶活性[15]。最近研究发现，TBX3过量表达可提高胚胎干细胞的增殖，其机制可能是通过抑制细胞周期的调节器核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)、p14ARF实现[16]。

2.3心脏及其传导系统TBX3在心脏及其传导系统的发育成熟及功能稳定方面发挥重要的作用，TBX3突变的胚胎在妊娠中期往往出现心脏形态明显异常，包括右心室双流出道、室间隔缺陷和主动脉弓发育延迟等[17]。Frank等[18]研究发现,TBX3在心脏发育中的表达与心脏传导系统：窦房结、房室结以及在房室通道和流出道的心内膜垫的位置和轮廓是一致的，进一步的动物研究发现，改变心脏传导系统不同部位TBX3的表达，将产生不同类型的心律失常，而且这种心律失常通常是致死性的，这说明TBX3是心脏传导系统发育成熟及功能稳定所必需的。此外，有研究发现，TBX3可重新编码成熟的心肌细胞发展为心脏起搏样细胞，从而保持心脏传导系统的稳定[19]。

3TBX3基因与肿瘤相关的作用机制

TBX3基因的异常表达在细胞分化、增殖以及肿瘤形成、进展、转移等过程中发挥重要的作用，其信号通路非常复杂，有些作用机制尚不明确。Washkowitz等[20]在“TBX3基因与发育和疾病的不同功能网络”一文中用图解的形式描述了相关的信号通路。TBX3基因对肿瘤的调控主要可能通过以下机制实现：①TBX3阻滞INK4a/ARF基因表达抑癌因子p19ARF(人类p14ARF)，后者的减少直接引起细胞增殖，还通过对p53负调控因子Mdm2抑制的减少(Mdm2上升)，引起p53表达水平下降，最终影响细胞周期的停止及细胞凋亡[21-22]。②TBX3可直接抑制细胞周期蛋白p21Cip1/WAF1的启动子，从而抑制细胞的凋亡[9]。③TBX3与经典的肿瘤形成信号通路Wnt/Beta-catenin有关，它是该信号通路在肝癌形成过程中下游的致癌因子，并且它还可通过反馈回路上调Beta-catenin的表达[23]。另外，TBX3还可负调节作用于细胞膜表面的Beta-catenin蛋白来抑制E-钙黏蛋白的表达，从而引起癌的侵犯与转移[24]。Rodriguez 等[25]在黑色素瘤细胞珠的研究中发现，过表达的 TBX3可使钙黏蛋白表达水平下调，从而促进肿瘤细胞迁移和浸润。④TBX3可通过转录因子活化蛋白1(activator protein-1,AP-1)、Myc、Ras等致癌基因产生协同作用，引起肿瘤的发生[26-28]。⑤TBX3可通过NF-κB通路促进肿瘤的形成。Liu等[29]在转基因小鼠的研究中发现，过度表达的TBX3可通过NF-κB信号通路加速乳腺上皮细胞增殖及增加乳腺干细胞的数目，并促进乳腺的增生，最终形成肿瘤。⑥TBX3 还可通过旁分泌成纤维细胞生长因子途径等方式在细胞恶化、肿瘤发展方面起重要作用[30-31]。⑦TBX3基因也是转化生长因子β信号通路下游靶点的一个中间体，从而发挥致癌基因的作用[32]。

4TBX3基因与肿瘤的临床研究

TBX3基因在乳腺癌、肝癌、肺癌、恶性黑色素瘤等多种肿瘤中高表达[33-38]，其中TBX3基因在乳腺癌的临床研究相对较多。研究表明，TBX3不但与乳腺的发育有关，还与乳腺癌的形成和进展相关，TBX3在分期较晚、雌激素受体(+)的乳腺癌中出现异常的高表达[33]。在TBX3的表达状况与乳腺癌相关临床病理因素之间的相关性上，有研究表明,TBX3基因在乳腺癌组织中的表达显著强于癌旁乳腺组织，其表达与患者的年龄、肿瘤大小无关,但随着临床分期的进展，出现腋窝淋巴结转移、肿瘤浸润程度增加和组织学级别的增高,该基因的表达水平明显增强[34]。国内学者使用荧光定量聚合酶链反应的方法比较了51例新鲜乳腺癌及相应的癌旁组织TBX3表达的情况，发现TBX3基因在癌组织中的表达水平高于癌旁组织，并且在有转移的癌组织中表达比非转移的癌组织明显增强，提示高表达的TBX3基因可能在乳腺癌发生、发展过程中起促进作用,并可能与乳腺癌转移相关[35]。

目前，乳腺癌的分子分型在临床上广泛地应用，它对患者治疗方案的制订及预后的判断有重要意义。有临床研究使用免疫组织化学的方法检测了53例乳腺癌组织与28例正常乳腺组织标本中TBX3的表达情况，并结合患者临床病理及激素受体等情况分析，发现乳腺癌组织中TBX3基因的阳性率为73．58%(39/53)，明显高于正常乳腺组织中的阳性率14.29%(4/28)。雌激素受体阳性乳腺癌组织中TBX3基因的阳性率为84．38%(27/32)，明显高于雌激素受体阴性的阳性率57．14%(12/21)。有淋巴结转移乳腺癌组织中TBX3基因的阳性率为86．21%(25/29)，明显高于无淋巴结转移的阳性率58．33%(14/24)。Her-2阳性乳腺癌组织中TBX3基因的阳性率为93．75%(15/16)，明显高于Her-2阴性的阳性率64．86%(24/37)，这也初步证实了TBX3与乳腺癌分子标志物雌激素受体、孕激素受体、Her-2之间的相关性[36]。在TBX3与肿瘤转移的相关性研究方面，刘楠等[37]报道了TBX3在非小细胞肺癌中表达的情况，在93例非小细胞肺癌 中，71 例存在 TBX3 蛋白过表达(76.34%)，其阳性表达与肿瘤的 p-TNM 分期和淋巴结转移相关。转染 TBX3 特异性 siRNA 后，肺癌细胞的增殖与侵袭能力均受到显著抑制，结果表明TBX3在非小细胞肺癌中呈过表达，并与肺癌分期和转移显著相关，干扰TBX3表达可明显抑制肺癌细胞的增殖和侵袭能力。

Burgucu等[38]通过免疫组织化学技术及反转录-聚合酶链反应的方法检测了33例头颈部鳞癌的患者，发现头颈部鳞癌组织中TBX3水平相对于它们的正常组织明显升高，而人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因 (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)的mRNA表达水平在癌组织中显著降低。此外，TBX3蛋白在头颈部鳞癌组织切片中的表达水平也明显升高，表明TBX3能抑制PTEN诱导启动子的活性，可能是头颈部鳞癌的预测指标。

5展望

TBX3基因不但与人体的生长发育有关，还在肿瘤发生、发展过程中发挥重要作用，它与肿瘤临床参数的相关性也逐渐被人们认识，有望成为临床上肿瘤诊断及治疗的生物分子预测指标之一。另外，由于肿瘤信号通路的错综复杂，TBX3在肿瘤中形成、发展、转移等过程中的信号通路仍不十分清晰，相信随着对TBX3基因进一步深入的研究，TBX3基因将来有望成为治疗肿瘤的新靶点。

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Research Progress of TBX3 Gene in Tumor

HUANGYan1,DINGGang1，WUKe-jin2.

(1.DepartmentofOncology,ChongmingBranchofXinhuaHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai202150,China; 2.DepartmentofGeneralSurgery,XinhuaHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai200092,China)

Abstract：TBX3 gene is one of the key genes in the regulation of growth and development,which widely exists in fetal tissues,and plays an important role in the development of embryonic stem cells and cardiac conduction system.The deletion or mutation of TBX3 gene causes ulnar-mammary syndrome.There is a close correlation between TBX3 and tumor,since it plays an important role in the signal network system of tumor formation,and is highly expressed in breast cancer,liver cancer,lung cancer,malignant melanoma and other tumors.

Key words:Tumor; TBX3； Gene

收稿日期：2014-06-23修回日期：2014-09-04编辑：楼立理

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.024

中图分类号：R730.2

文献标识码:A

文章编号：1006-2084(2015)07-1214-03