肝癌发生、发展过程中部分基因表达异常对其诊断及治疗的意义

龚由之，江应安

武汉大学人民医院感染科，湖北 武汉 430060

肝癌发生、发展过程中部分基因表达异常对其诊断及治疗的意义

龚由之，江应安

武汉大学人民医院感染科，湖北 武汉 430060

肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是最常见肿瘤之一，同时也是肿瘤致死第三大病因，全球每年死亡人数约60万。即使经过有效的局部用药或外科治疗，HCC仍易复发与转移，再加上导致HCC的病因众多，所以HCC的治疗相当困难。然而，HCC发生、发展过程中出现的基因表达的变化，为我们诊断及治疗HCC提供了新的思路。

肝癌；致癌基因；抑癌基因；表观遗传学改变

复杂的遗传和表观遗传改变，染色体变异、突变以及分子途径的改变导致了肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的发生。分析遗传和表观遗传学改变有助于我们认识新的潜在的诊断工具及制药靶点[1]。现今分子靶向治疗已成为广大研究者们研究的热点，大量证据表明，针对不同分子路径的综合治疗能增强肿瘤的治疗效果，并可能成为治愈HCC的方法[2]。虽然HCC的异质性使得研究者们在对其发生机制的研究以及制定有效的治疗方案的过程中陷入困境，但陆续有报道证实分子发病机制可能是其发生、发展的主要原因[3-4]。本文将通过介绍部分基因表达的异常来概述与HCC分子发病机制相关的新的诊断工具及治疗靶点。

1 致癌基因

病毒的感染或长期暴露于肝毒素环境中可激活致癌基因，致癌基因通过点突变、基因扩增或启动子区的改变使肝细胞基因突变，从而导致HCC的发生。致癌基因表达后，通过抑制细胞的程序性死亡及调节细胞周期，可促进癌细胞的存活。因此，对致癌基因或其上游基因的人工抑制可能成为HCC新的治疗方法。

1.1 白细胞介素-6(IL-6) 慢性肝炎与HCC的发病机制间的关系在早前的流行病学研究中已经阐明[5]，当感染肝炎病毒后，肝Kupffer细胞可激活转录因子NF-κB和包括IL-6在内的炎症细胞因子。Chang等[6]研究IL-6在HCC发生中的作用发现，高血清IL-6水平与OCT4/NANOG的高水平表达有很强的相关性，而OCT4/NANOG为多能干细胞基因。IL-6可依赖信号转录与转录激活因子(STAT3)刺激胰岛素样生长因子I(IGF1)及其受体(IGF1R)的表达，IGF1/IGF1R的表达可诱导细胞系及异种移植鼠产生干细胞相关属性。在体内外通过RNA干扰或抑制剂阻止IGF1R表达，可抑制IL-6诱导产生的干细胞相关属性，这一研究表明IL-6在HCC的发病机制中起着重要作用。

1.2 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白3(CDKN3) CDKN3属于蛋白激酶家族，可在细胞周期调控通路中发挥促进及抑制双重作用。CDKN3在细胞增殖中的作用已被研究者们广泛研究[7-8]，CDKN3能与CDK2特异性结合，并抑制其对Rb蛋白的磷酸化，从而阻止G1/S的转换，并且，CDKN3 能与Mdm2及p53蛋白形成复合体，抑制p21蛋白的诱导，从而易化细胞周期进程。有报道[9]CDKN3在乳腺癌及前列腺癌中过表达。Xing等[10]研究发现CDKN3在HCC芯片数据及细胞株中表达普遍增高，且其在HCC中的表达水平与肿瘤病理分期以及分化程度呈正相关。进一步研究发现CDKN3过表达后HCC细胞株的增殖能力增强，这一生物学功能与p21通路被抑制有关，但对肿瘤细胞的凋亡和侵袭能力无影响。因此CDKN3可作为潜在的HCC分子靶向治疗的靶点。

1.3 结肠癌转移相关基因1(MACC1) MACC1是新发现的结肠转移相关基因，可通过其编码蛋白与肝细胞生长因子受体(c-MET)基因的启动子区域结合，从而激活肝细胞生长因子(HGF)/c-MET通路[11]。Yao等[12]通过研究发现MACC1在HCC组织中表达上调并提示HCC患者不良预后。在动物实验中，MACC1能抑制细胞凋亡并促进细胞生长。敲减c-MET基因可解除MACC1抗凋亡的功能。MACC1可通过增敏HGF/c-MET通路，激活磷脂酰肌醇3’-激酶(PI3K)/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(AKT)信号通路传导，从而增强HGF驱动的BAO、Caspase9以及FKHRL1的磷酸化，抑制其在HCC细胞中的促凋亡功能，并且这一结论在体内试验中也得以证实。因此，MACC1可能在HCC中发挥抗细胞凋亡的关键作用。

1.4 沉默信息调节因子(SIRT1) SIRT1是哺乳动物去乙酰化酶家族中的一员，其在细胞生长、凋亡及肿瘤的发生、发展中发挥重要的作用。SIRT1通过与p53、PGC-1a等组蛋白及非组蛋白相互作用参与细胞的新陈代谢，并且在不同的肿瘤组织中表达不同。SIRT1通过对p53基因末端去乙酰化作用，使p53失活，从而抑制p53促细胞凋亡的作用[13]。SIRT1还可与p53、FOXO、DBC1等多种抑癌基因形成复合物，调节抑癌基因表达，发挥癌基因作用。Hao等[14]研究发现SIRT1在HCC细胞及组织中过表达，并通过介导上皮和间质间的相互作用促进肿瘤的侵袭和转移，这一致癌作用在体内试验中也得到了证实。

1.5 靶向Xklp2靶蛋白(TPX2) TPX2是一种微管相关蛋白，可影响人类细胞纺锤体的组装，在多种肿瘤类型中表达上调[15-16]。Liu等[17]发现TPX2在HCC细胞及组织中表达上调,并且临床试验也证实TPX2与HCC肿瘤阶段、个数、分化程度以及患者的生存率有明显相关性。TPX2的表达与基质金属蛋白酶(MMP)2和MMP9有关，使用小型干扰RNA抑制TPX2表达可显著减少细胞的侵袭及转移，并能降低AKT、MMP2及MMP9的磷酸化。TPX2通过激活PI3K/AKT信号传导通路、MMP2、极光激酶A(Aurora A)等作用促进HCC的发生、发展。Huang等[18]通过对86例HCC患者的细胞及组织进行试验分析也发现TPX2表达上调，并且其上调与HCC的血管侵袭、肿瘤分期进展及生存率的缩短密切相关。动物实验中敲减异种移植鼠TPX2基因可削弱细胞的增殖及生存能力，抑制肿瘤的进展。由此可知，TPX2可促进HCC的发生、发展，并且可以成为判断HCC预后的生物学标志。

2 抑癌基因

抑癌基因(TSGs)因发生突变、缺失、启动子甲基化等因素而处于失活状态，是癌基因活化、HCC发生的重要原因。激活HCC抑癌基因的表达可能成为未来预防HCC发生及抑制其进展的研究方向。

2.1 B细胞易位基因1(BTG1) BTG1在慢性B淋巴细胞性白血病中是c-myc基因的易位伴侣，发挥抗细胞增殖的作用[19]。BTG1在静止细胞中持续表达，而当细胞进入细胞周期时其表达下调。在乳腺癌和卵巢癌中人工表达的BTG1可终止Bcl-2调节的抗细胞凋亡作用，并抑制肿瘤细胞的增殖[20]。研究者们发现BTG1在没有发生点突变或启动子甲基化的情况下在HCC细胞及组织中表达下调，并且其下调与肝切除术后生存率下降有关[21]。因此，BTG1可能成为HCC复发预测的工具，但具体的调控机制仍有待进一步研究。

2.2 谷胱甘肽过氧化物酶3(GPX3) GPX3作为抗氧化物在出现急性损伤时，通过清除过氧化物及其他氧自由基，保护器官免受氧化损伤[22]。Qi等[23]发现GPX3在HCC组织中表达下调，并与肿瘤的血管侵袭、生存率低有关，而且，其血浆水平与肿瘤的大小、结节的数量及复发有明显的相关性，在体内外实验中，人工表达的GPX3可抑制HCC的增殖与侵袭，故GPX3在HCC中发挥抑癌基因作用。

2.3 细胞外基质蛋白Fibulin-5(FBLN5) FBLN5是Fibulin家族中的一员，含有6个与钙离子结合的表皮生长因子样区域，可调节细胞外基质结构，参与纤维、血管及肿瘤的生成[24]。Tu等[25]发现FBLN5在HCC细胞及组织中表达下调，并与肿瘤的多发、血管侵袭及肿瘤的进展有关，增加FBLN5的表达可抑制HCC的转移和侵袭。进一步研究发现，敲减MMP7基因可抑制HCC转移和侵袭，而恢复其表达可解除FBLN5的肿瘤抑制作用。由此可见，FBLN5通过抑制MMP7的表达从而在HCC中起抑癌基因的作用。

3 表观遗传学改变

表观遗传学DNA甲基化同样是HCC发生的分子基础。不同的肿瘤类型有不同的表观遗传学改变，表现为特定区域的甲基化。HCC相关基因的甲基化在癌前病变就已经出现，并且贯穿于肿瘤的每一个阶段，其频率也随着HCC进展逐渐增加。发生在癌前病变或肿瘤早期阶段的表观遗传学改变可作为预测HCC发生风险的生物学标准。

3.1 二氢嘧啶酶样蛋白3(DPYSL3) DPYSL3是一种细胞黏附分子，其在包括心肌细胞、大脑、松果体等正常组织中表达活跃，而在肝脏组织中呈中等程度表达[26]。有报道DPYSL3参与前列腺癌和胰腺癌肿瘤细胞远处转移的过程[27-28]。研究者们发现[29]在HCC细胞系中DPYSL3发生启动子甲基化时，其表达下调，而去甲基化后表达恢复，并且，表达水平与血管表皮生长因子(VEGP)和黏着斑激酶(FAK)呈负相关，敲减DPYSL3基因可促进HCC的侵袭和转移，进一步研究发现，肝外复发的HCC患者组织中DPYSL3 mRNA表达水平明显低于未复发者。由此可知，DPYSL3是受启动子甲基化调节的抑癌基因。

3.2 皮肤桥蛋白(DPT) DPT是富含酪氨酸的细胞外基质蛋白，在细胞黏附过程中能与整合素α3β1及蛋白多糖受体结合，通过促进胶原纤维蛋白的生成及调节饰胶蛋白与TGF-β间的相互作用，在细胞的病理生理过程中发挥重要的生物学效应[30]。Fu等[31]发现DPT在肝癌组织中表达下调，并与其远处转移及不良预后关系密切。在体外实验中，DPT过表达可抑制HCC细胞远处转移，而在体内实验中，其过表达可抑制HCC肝内转移。进一步研究发现，DPT表达沉默主要由于启动子甲基化导致，抑制DPT表达可致黏着斑组装异常，并通过整合素信号通路抑制Ras同源基因家族成员1、FAK及酪氨酸激酶的磷酸化。因此，DPT通过抑制HCC的远处转移而发挥抑癌基因的作用。

3.3 异戊二烯二磷酸合酶亚基2(PDSS2) PDSS2在2005年首次被报道[32]，其编码异戊二烯二磷酸合酶的第二亚基，是辅酶Q10(CoQ10)生物合成的关键酶，PDSS决定哺乳动物泛醌的侧链长短，CoQ10由甲羟戊酸在肝脏中合成，参与线粒体的氧化呼吸过程，研究者们[33]发现PDSS2 mRNA在肝组织中表达下调，其表达与肝细胞核因子4α密切相关，在HCC中高甲基化的PDSS2可抑制其自身表达，这种抑制作用可被甲基化抑制剂所解除。PDSS2的抑制与肝切除术后预后差相关，因此，PDSS2表达下调或是高甲基化可作为HCC发生新的生物学标志。

4 结语

HCC是一种由多种致病因素引起的，有多种潜在致病机制的疾病，诊断及评估HCC预后的生物学标志物的缺乏一直以来都是亟待解决的医学问题。miRNA及lncRNA的异常表达与肿瘤的发展及分化程度之间的关系被发现以来，全基因组表达谱表达式分析研究已经在癌症中广泛应用。miRNA表达的失调已被确定为肝癌的一个共同特征，先前的研究表明miR-221/222、miR-21、miR-224 和miR-34a在肝癌中持续表达上调，这些miRNA通过影响癌症相关生物过程促进癌症的进展。有文献报道一些miRNA子集在HCC中表达下调，从miRNA测定中筛查证实miR-122、miR-125a/b、miR-26、miR-199 和miR-375为抑制HCC发生的miRNAs。虽然完全攻克HCC还有很长的路要走，但是遗传及表观遗传学的改变为我们诊断治疗HCC提供了理论支持。

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(责任编辑：王全楚)

Abnormal expression of some genes in the occurrence and development of hepatocellular carcinoma and their significance for the diagnosis and treatment of hepatocellular carcinoma

GONG Youzhi, JIANG Ying’an

Department of Infectious Diseases, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common tumors and is the third leading cause of cancer death, accounting for approximately 600 000 deaths annually. With so many pathgenesis leading to HCC, controlling HCC is difficult, as recurrence or metastasis is quite common in patients, even after the application of successful topical therapies or curative hepatectomy. However, abnormal expression of some genes in the occurrence and development of HCC paves new way to the diagnosis and treatment of HCC.

Hepatocellular carcinoma; Oncogene; Anti-oncogene; Epigenetic alterations

简价：龚由之，硕士研究生，研究方向：医院感染的基础和临床研究。E-mail：121029279@qq.com

江应安，博士，教授，研究方向：医院感染的基础和临床研究。E-mail：jiangya_cn@aliyun.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.08.002

专题·肝癌

R735.7

A

1006-5709(2016)08-0848-04

2015-12-28