基于SOX9的生物学研究及其在肝癌干细胞中的研究进展

王孟超， 黄 罡， 周伟平

第二军医大学东方肝胆外科医院肝外三科，上海 200433

综 述

基于SOX9的生物学研究及其在肝癌干细胞中的研究进展

王孟超， 黄 罡， 周伟平*

第二军医大学东方肝胆外科医院肝外三科，上海 200433

肿瘤干细胞是指在肿瘤组织中高度恶性的细胞亚群，具有高侵袭性、易转移性、多耐药性特点，与肿瘤复发密切相关。因此，肿瘤干细胞可能成为未来肿瘤治疗的靶点。目前发现的肿瘤干细胞标志物包括CD133、CD90、CD44等。SOX9(sex determining region Y box-9)除了参与多个器官的生长发育外，还与组织纤维化及肿瘤的发生有着密切关系，尤其在多种肿瘤干细胞中高表达。SOX9亦在肝癌干细胞中高表达，并通过相关信号通路影响肝癌干细胞的自我更新、增殖以及耐药，因此成为肝癌潜在的预后判断指标和治疗靶点。

肿瘤干细胞；肝细胞肝癌；SOX9

肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是世界上常见的恶性肿瘤之一。其恶性程度高、侵袭性强，容易发生肝内外转移，因此，其致死率在各类恶性肿瘤中名列前茅。在国内，HCC常继发于乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒感染。据研究[1]报道，病毒性肝炎患者的HCC发病率是健康人群的20倍。目前，手术治疗是HCC治疗的最佳方法，包括HCC切除术及肝移植术。但HCC手术之后的总体生存率及无瘤生存率多年来仍然未见明显提高，分析其原因，可能与肿瘤干细胞相关。SOX9(sex determining region Y box-9)基因除参与性别决定过程、躯干及器官发育之外，近年来被发现在多种实体肿瘤中上调。其促进肿瘤的增殖，并且增强细胞上皮-间质转化，促进癌细胞转移。SOX9表达阳性的细胞显示出肿瘤干细胞的特性，可促进HCC干细胞自我更新，并通过Wnt、Notch、TGF-β通路影响肿瘤的发生及分化[2-3]。癌组织高表达SOX9的HCC患者预后差；SOX9基因可通过Notch通路及Numb蛋白促进肝癌干细胞自我更新及增殖。

1 SOX9参与器官发育以及组织纤维化病理过程

SOX9基因是高度保守的性别决定基因家族中的一员。性别决定基因家族在器官发育中起着广泛且重要的作用。SOX9基因首先被发现与一类单倍体异常疾病的发生相关，如躯干发育异常(campomelic dysplasia，CD)；之后，研究[4]发现SOX9基因参与哺乳动物的软骨、心脏瓣膜形成，以及胰腺、睾丸、肝脏等多个器官的发育过程。SOX9基因突变除了会造成躯干发育不良之外，也会导致器官异常发育造成畸形甚至致死。SOX9基因参与调控细胞的增殖与分化；可通过调控细胞外基质沉积参与皮肤瘢痕瘤的形成；其在转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)的调控下激活肝星状细胞使其向肝实质迁移，并转化为增殖型成纤维细胞，分泌破坏性细胞外基质，促进肝纤维化形成[5]。此外，SOX9基因还参与肾小球硬化、血管硬化等病理过程[6]。SOX9蛋白还表达于胰腺和小肠前体细胞，对胰腺和小肠的发育起到重要作用。SOX9基因缺失的CD患者可能会发生胰腺发育不良，表现为胰岛小且发育不成熟[7]。

2 SOX9与肿瘤的发生发展

SOX9基因表达产物能够调控前体细胞的增殖，所以在其表达失去控制时，会导致肿瘤的发生与生长。此前的研究[8]发现，SOX9基因参与前列腺、乳腺、结肠及神经系统肿瘤的发生、发展。研究[9]发现，SOX9蛋白在许多前列腺癌的细胞系中高表达，使用RNAi干扰SOX9基因可以显著抑制肿瘤细胞生长，并且显著降低癌细胞在裸鼠上的成瘤能力。在神经系统肿瘤的研究[10]中亦发现相同结果。在神经胶质瘤细胞系中，使用siRNA干扰SOX9基因后，细胞增殖能力显著降低，且细胞凋亡增加。在结肠癌中，SOX9基因处于胰岛素生长因子通路的下游。Iris 1敲除小鼠中SOX9表达阳性的细胞减少，且诱导成瘤后的肿瘤数量少、体积小。此外，在基底细胞癌中，SOX9基因受到音猬因子(sonic hedgehog, SHH)和Gli2调控[11]，从而促进基底细胞癌的发生。在基底细胞癌的细胞模型中，发现SOX9表达对基底细胞癌干细胞的自我更新起到重要作用，并参与维持肿瘤干细胞对称性分裂/非对称性分裂的平衡[12]。

3 SOX9、肝干细胞及肝癌干细胞

1980 年，有研究[13]提出了肝脏细胞的“溪流假设”。研究者通过特定染色发现肝脏细胞从门静脉区向中央静脉区迁移的现象。最近研究[14]发现，SOX9可以作为肝脏受损后再生修复过程中肝干细胞的重要标志物，通过使用遗传谱系追踪系统，发现肝脏损伤后，胆管上皮的SOX9阳性细胞会缓慢地从门静脉区向中央静脉曲迁移，提示SOX9阳性的胆管上皮可能是潜在的成体肝干细胞。也有研究[15]发现，存在于门静脉周围的混合型肝细胞(SOX9弱阳性)参与肝脏损伤后的修复，且此类修复并不增加细胞癌变的风险。这都在一定程度上说明了SOX9阳性的细胞可能是潜在的肝干细胞标志物。

Guo 等[16]发现，HCC患者癌组织中的SOX9基因表达显著高于癌旁组织，且SOX9高表达的患者的无瘤生存时间和总体生存时间均低于SOX9低表达组；SOX9表达也与肿瘤的病理分级相关，SOX9高表达的肿瘤分化低。多因素分析[20]发现，除了被普遍认可的影响预后的危险因素，如肿瘤大小、癌栓、子灶等因素外，SOX9表达水平也是影响术后无瘤生存时间和总生存时间的独立危险因素。此外，表达芯片检测结果发现，SOX9表达与CD90、CD133、EpCAM等肝癌干细胞标志物表达的一致程度较高。

悬浮培养的肝癌细胞常常表现出干细胞的特性，其增殖、转移能力均较普通培养的细胞更强，在这些细胞中常可以检测到SOX9及Notch蛋白的表达增高。Notch通路可以调控干细胞对称性分裂(母代细胞分裂成两个和母代细胞相同的干细胞)/非对称性分裂(母代细胞分裂成一个和母代细胞相同的干细胞和另一个分化的子代细胞)的平衡。在下调Notch或者干扰SOX9表达后可以观察到细胞对称性分裂减少[17]。由此可见，SOX9基因在肝癌干细胞的自我更新中起到重要作用，其通过促进肝癌干细胞的对称性分裂从而增加肝癌干细胞群体的数量。进一步的研究[18]发现，SOX9蛋白亦可以通过调控NUMB的表达而调控对称性/非对称性分裂的平衡。NUMB蛋白是Notch通路的调节因子，NUMB的表达缺失可以激活Notch通路，从而促进细胞对称性分裂。但是，SOX9并非在转录水平对NUMB进行调控。生物信息学预测[17]发现，SOX9蛋白的经典结合域不能与NUMB的启动子区结合，SOX9的CHIP-SEQ数据也未发现SOX9蛋白对NUMB进行直接调控。这都说明SOX9蛋白对于NUMB表达调控可能在转录后水平，具体机制有待进一步的研究。此外，在肝癌干细胞中使用siRNA干扰SOX9表达后，其增殖能力及体内成瘤能力均显著下降；而在肝癌细胞中过表达SOX9基因后，其增殖能力及体内成瘤能力会显著上升。由此可见，SOX9通过促进肝癌干细胞对称性分裂并且增强其增殖能力，导致肝癌中恶性程度更高的肝癌干细胞数量增加，从而减弱肝癌的治疗效果，影响患者的预后。

4 展 望

随着对肿瘤干细胞研究的不断深入，发现SOX9极有可能是众多肿瘤干细胞表面的标志分子，对肿瘤干细胞的多种特性产生影响。已有研究[19]发现，SOX家族对肿瘤干细胞的耐药性也发挥重要的作用，上调SOX4基因可以提高ABCG2(一类跨膜转运蛋白，可将化疗药物排出细胞外)的表达，从而使得宫颈癌对顺铂的耐药性增加；而干扰SOX4则可会提高宫颈癌细胞对顺铂的敏感性。之前的实验[20]亦发现，在HCC癌组织中下调SOX9基因后，ABCG2的表达也显著下调，但具体机制还有待研究。由此可见，SOX9在肝癌干细胞的耐药性中亦起到重要的作用。对该潜在通路的靶向治疗有可能改善HCC多耐药的生物特性，为失去手术机会的HCC患者提供更多的治疗机会，并为HCC的综合治疗提供新的方法。

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[本文编辑] 叶 婷， 晓 璐

Research progress of SOX9 in cancer stem cell of hepatocellular carcinoma

WANG Meng-chao, HUANG Gang, ZHOU Wei-ping*

Department of Hepatobiliary Surgery Ⅲ, Eastern Hepatobiliary Surgery Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Tumor stem cells point to the malignant subgroup of tumor tissue which have high invasiveness, multi-drug resistance and are more likely to migrate, which was considered closely related to tumor recurrence.Hence, cancer stem cells may become the target of chemical therapy in the near future.CD133, CD90, CD44 were reported as the signature of cancer stem cells in several kinds of tumors.Besides being involved into the development of several organs, SOX9 (sex determining region Y box-9) was reported to be closely engaged into tumor genesis and tissue fibrosis.Especially, its high expression can be found in many sorts of tumor stem cells.SOX9 is highly expressed in hepatocellular carcinoma and it has influence on the refresh, growth and drug resistance of the cancer stem cells through certain pathways.Therefore, SOX9 is a potential marker to evaluate the prognosis of HCC patients and therapy target.

cancer stem cell; hepatocellular carcinoma; SOX9

2016-04-07[接受日期]2016-09-06

国家自然科学基金(81572941).Supported by National Natural Science Foundation of China (81572941).

王孟超，硕士生.E-mail: 547432024@qq.com

*通信作者(Corresponding author).Tel: 021-81875521, E-mail: ehbhwp@126.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2016.20160438

R 735.7

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