LASS2基因对恶性肿瘤作用机制研究进展

王侨 栾婷 王剑松 王海峰

昆明医科大学第二附属医院泌尿外科/云南省泌尿外科研究所（昆明650101）

相关调查［1］发现，2018年全球将新增病例1 810 万，癌症死亡960 万例，其中有一半的癌症死亡病例将发生在亚洲。癌症成为亟待解决的问题。抵抗细胞死亡和持续增殖被认为是癌症的基本特征。细胞周期进程的失调破坏了细胞增殖和细胞死亡的动态平衡，从而导致癌症的发生。在对肿瘤的研究中逐渐发现肿瘤的发生、发展过程中部分基因发生了改变，因此最近几年通过基因治疗癌症成为了研究热点。新发现的肿瘤转移抑制基因—人源性长寿保障基因Ⅱ型（homo sapiens longevity assurance homologue2，LASS2）又名肿瘤转移抑制基因-1（tumor metastasis suppressor gene-1，TMSG1），在肝癌［2］、肺癌［3］、膀胱癌［4］、乳腺癌［5］、胃癌［6］、前列腺癌［7］等多种肿瘤中LASS2 均呈低表达，进一步研究证实其可以抑制以上多种肿瘤的增殖能力和转移能力。本文就LASS2 对各种肿瘤的作用及其机制作一综述。

1 LASS2

LASS2 基因是由刘宇欣等［7］于1999年引用mRNA 差异显示技术从前列腺癌不同转移潜能亚系中克隆出来得到的一种新的cDNA 序列，在GenBank 中的登录记号为AFl89062。其后PAN 等［8］于2001年从人肝cDNA 文库中克隆出一种与酵母长寿保障基因LAGl 高度同源的新基因，命名为LASS2 基因。因其与TMSG1 高度同源，所以TMSG1 基 因也叫做LASS2 基因。ZOU 等［9］于2008年研究发现LASS2/TMSGl 具有利用长链脂肪酰辅酶A 合成神经酰胺的功能，故将其更名为神经酰胺合成酶2（ceramidesynthase 2，CerS2）。LASS2 是一种广泛分布于多种组织的管家基因，其中在肝、肾中高表达，LASS2 定位于1q11，含10 个外显子。陈玉锦等［10］研究发现膀胱癌细胞中LASS2 的rs8444 区的C 等位基因和CC 基因型明显低于正常组织，推测以上两种基因型可减少膀胱癌发病风险。LASS2 编码的蛋白定位于细胞膜和细胞质中，具有HOX 和TLC 两个功能域。HOX 是一种序列特异性DNA 结合转录调节因子，对基因的转录调控起着不可忽视的作用，同时能诱导神经酰胺合成酶的活性。根据目前的研究TLC 功能域可能参与神经酰胺的合成后，参与细胞功能。

2 LASS2 作用机制

2.1 LASS2 与液泡型ATP 酶 液泡型ATP 酶（vacuolar ATPase，V-ATPase）广泛分布于真核细胞中，在细胞膜、溶酶体、分泌泡上均有分布，在高转移潜能的肿瘤细胞中高表达。V-ATPase 通过跨膜将细胞内的H+排出胞外，使细胞外pH 降低［11］。细胞外H+增多时可以促进肿瘤细胞分泌的基质金属蛋白酶-2（MMP2）与MMP9 等酶激活、破坏肿瘤细胞周围的细胞外基质，为肿瘤细胞的迁移开辟道路［12］。V-ATP 的C 亚基又称VTP6L，是将H+排出胞外的关键部分，实验证实LASS2 能直接与VTP6L 结合，从而抑制肿瘤细胞的转移、扩散［13］。肿瘤细胞主要以糖酵解的形式产生能量，这使得肿瘤细胞内H+浓度较 高［14］。LASS2 与VTP6L 结 合后可抑 制V-ATPase 向 细胞外泵H+能力，细胞外H+浓度降低，细胞内的H+浓度升高可以使细胞处于应激状态，激活JNK 信号通路释放线粒体中的细胞色素C，当细胞色素C 进入细胞质内时使caspase-3 被激活产生线粒体途径凋亡。因此LASS2 可以促进肿瘤细胞的凋亡抑制其生长［15］。综上，LASS2 可以通过与液泡型ATP 酶结合促进肿瘤细胞的凋亡并抑制其转移。

2.2 LASS2 与神经酰胺 神经酰胺是可以调节细胞生长、分化和凋亡的生物活性物质，它能通过多条途径使线粒体内的细胞色素C 释放入胞质内进而激活caspase引发线粒体凋亡。而LASS2 能诱导神经酰胺合成酶的活性，增加神经酰胺的合成，更多的神经酰胺的下游分子如磷酸化的c-jun、bcl-2 家族和JNK 等进入线粒体内，线粒体内外膜之间的巨大渗透性通道PT 孔开放释放细胞色素C，细胞色素C 进入细胞质后与Apaf1 结合形成寡聚体再与procaspase9 相互作用激活caspase3 进而激活下游caspases 引发细胞凋亡［2］。因此LASS2 可以通过神经酰胺途径诱导肿瘤细胞的凋亡。上述反应概括见图1。

图1 LASS2通过神经酰胺途径诱导肿瘤细胞凋亡示意图Fig.1 Schematic diagram of LASS2 inducing tumor cell apoptosis through the ceramide pathway

2.3 LASS2 与细胞周期 细胞周期是由复杂的周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶组成的蛋白激酶系统控制。在G1阶段d 型细胞周期蛋白与CDK4 和CDK6 结合通过关键检查点控制细胞的转变，之后细胞周期可以自主进行［16］。既往研究发现转录因子细胞肿瘤抗原p53 调控细胞周期中涉及众多基因的表达，并诱导细胞周期阻滞［17-19］。P21 是一种通用的G1 期细胞周期抑制剂，是第一个p53 效应基因［20］。ZENG 等［21］证明LASS2 导致细胞 周期蛋白D1 和CDK4 下调，诱导p21 表达，增加p-p53 表达，但未明显影响p53 的表达。综上，这些结果表明LASS2 过表达通过p53依赖途径造成G0/G1 细胞阻滞。然而p21 也被认为由p53独立的信号通路调控。磷脂合成过程中，二酰基甘油和磷脂1-磷酸的生成是细胞周期G1-S 转变的必要条件。鞘磷脂途径调节着NF-κB 的活性。NICOLAE 等［22］已经发现一种新的不依赖p53 的NF-κB 调控P21 的活性。既往研究表明NF-κB 通 过 细 胞 周 期 蛋 白D1 调控 细 胞 周 期［23-24］。SCHUMM 等［25］发现NF-κb 刺激细胞周期蛋白D1 的表达抑制p21 的表达，揭示了NF-κB 是细胞周期调控物质。因此，可能不仅p53 而且NF-κB 也调和这些监管效果。LASS2 过表达是否可以通过NF-κB 途径调控细胞周期，还是仅通过p53 途径调控细胞周期仍待进一步研究。

2.4 其他 LASS2 可以阻止ERK 的磷酸化，而激活的ERK能磷酸化Drp1。Drp1 的磷酸化程度决定了线粒体的动态变化，决定线粒体是融合还是分裂［26］。LASS2 过表达时减少线粒体的分裂增加线粒体融合，导致线粒体外形狭长［27］。线粒体分裂时可以增加肿瘤细胞的转移和浸润能力［28］。因此LASS2 可以通过控制ERK/Drp1 途径决定线粒体的动态变化从而抑制肿瘤细胞的转移、浸润［21］。

3 影响LASS2 基因表达的因素

微小RNA（microRNAs，miRNAs）是一类在真核生物中普遍存在含19～25 个碱基的非编码性小RNA 分子，它能与mRNA 的3′-非编码区结合而调控其表达。因此miRNA 在细胞的增殖、分化、凋亡、代谢和肿瘤的发生发展过程中有举足轻重的作用。WANG 等［29］研究发现miRNA-9 在膀胱癌组织中的表达水平高于正常组织，模仿转染miRNA-9 的细胞中LASS2 基因的表达水平下降，同时通过荧光素酶报告基因实验发现miRNA-9 可以与LASS2的3′-UTR直接结合从而抑制LASS2基因的表达。后续实验相继证明miRNA-20a［30］、miRNA-3658［31］、miRNA-3622a［32］、miRNA-93［33］均可与LASS2 的3′-UTR 直接结合，抑 制 肿瘤细胞内的LASS2 基因表达从而增加肿瘤细胞的增殖、扩散和转移能力。FAN 等［34］通过RTCA 增殖实验发现LASS2 基因表达下调的AGPAT9 转染细胞和AGPAT9 转染细胞相比细胞的增殖能力明显增强，RTCA 迁徙实验表明LASS2 基因表达下调的AGPAT9 转染细胞和AGPAT9 转染细胞相比细胞的迁徙能力明显增强。实时定量RT-PCR检测和免疫印迹分析均显示上调AGPAT9 的表达将导致KLF4 和LASS2 的表达增加。综上推测，AGPAT9 可通过上调LASS2 基因的表达抑制肿瘤细胞的增殖和迁移能力。ZOU 等［9］利用实时RT-PCR 和蛋白印迹实验均发现转染siRNA ATP6V0C 的细胞和对照组相比LASS2 的表达明显受到抑制，进一步利用激光共聚焦显微镜观察LASS2 蛋白和ATP6V0C 的共定位信号明显减弱。从而据此推测下调ATP6V0C 表达后抑制LASS2 基因表达是通过某种途径激活了与LASS2 上游抑制性调控区域结合的转录因子，但其具体转录调控机制尚不清楚，有待进一步实验研究。GU 等［35］ASGR1 在肝癌细胞中低表达，而上调ASGR1 的表达能抑制肝癌细胞降低V-ATP 酶的活性同时能抑制肝癌细胞转移、侵袭的能力。下调ASGR1 高表达的肝癌细胞的LASS2 基因能减少上述影响，进一步实验证实ASGR1 能直接与LASS2 基因反应，据此推测ASGR1能调控LASS2 的表达。

4 LASS2 对不同肿瘤的作用

4.1 LASS2 与前列腺癌 MA 等［7］通过mRNA 差异显示技术发现高转移潜能的前列腺癌细胞系中LASS2 表达程度下降，而在无转移潜能的前列腺癌细胞系中LASS2 表达程度升高。这种差异性的表达说明前列腺癌细胞的转移潜能与LASS2 的表达程度有关。研究［36-37］证实运用shRNA靶向沉默LASS2 的表达能增加V-ATPase 的活性而增加前列腺癌细胞的转移、增殖能力。YU 等［38］构建了4 种含有不同功能域LASS2/TMSG1 的变异体，并将其稳定转染到具有高转移潜能的人前列腺癌细胞系PC-3M-1E8 细胞中，运用免疫沉淀、免疫荧光和免疫电镜显示LASS2/TMSG1 的同源域能与ATP6L 直接相互作用。结果证实LASS2 可以直接和V-ATPase 的C 亚基直接相互作用调节V-ATPase 酶的活性，在前列腺肿瘤细胞增殖、转移的过程中发挥重要作用。

4.2 LASS2 与肝癌 游海燕等［39］研究发现高转移潜能的肝癌细胞系HCCLM3 高表达LASS2 后其细胞的迁移能力受到明显的抑制。唐宁等［40］利用构建好的pCMV-HA2-LASS2 质粒转染入HCCLM3 细胞中，结果测得细胞的生长受抑制且细胞的凋亡率明显高于空白对照组，证实LASS2能抑制肿瘤细胞的增长。LU 等［41］研究发现敲除LASS2 的小鼠更容易被诱导形成肝癌，并发现在LASS2 缺失的小鼠体内miR-694 下调和靶基因Tnfaip3 上调，推导其与肝癌发生的高风险有关。RUAN 等［42］研究发现LASS2 和TGF-β1低表达促进肝肿瘤细胞的侵略性和不良预后，可能可以作为一种新的肝癌病人预后生物标记物。

4.3 LASS2 与膀胱癌 WANG 等［43］对80 例膀胱肿瘤样本通过免疫组织化学染色和实时定量PCR 方法检测发现LASS2 的表达水平和膀胱癌的临床和组织病理学参数有关，LASS2 基因表达的缺失与膀胱肿瘤的增殖和转移和显著的相关性。通过对这80 例患者的生存状态信息的收集发现LASS2 阴性组的生存率明显低于LASS2 阳性组。同时发现LASS2 在晚期膀胱癌中表达下调且与膀胱癌的分期有关，且在肿瘤浸润深度和肿瘤复发方面，差异有统计学意义。在Ⅰ、Ⅱ级病人中LASS2 阳性组的存活率明显高于LASS2 阴性组。WANG 等［15］认为LASS2 是膀胱癌患者的潜在预后因素，尤其是早期膀胱癌病人。同时该研究发现在RT4 细胞中利用siRNA 沉默LASS2 基因的表达能明显上调V-ATP 酶的活性，同时细胞外H+将显著升高。因此推测沉默LASS2 可以通过上调V-ATP 酶的活性促进膀胱癌活动。同时通过流式细胞检测分析发现阿霉素能诱导RT4 细胞的凋亡，但是转染si-LASS2 的RT4 细胞凋亡明显受到抑制，据此推测LASS2 基因能增加膀胱癌细胞的化疗敏感性。有研究［44］发现敲除LASS2 的人膀胱细胞癌EJM3 细胞系在裸鼠中的生长情况明显好于对照组。敲除LASS2 后细胞表现出明显的多态性且MMP2、MMP9 的活性显著增高，因此推测出敲除LASS2 更有利于膀胱肿瘤的发生、发展。HUANG 等［27］通过基底膜基质侵入实验发现LASS2 过表达的BIU87 膀胱癌细胞系和J82 膀胱癌细胞系侵袭能力下降，而LASS2 沉默的5637 膀胱癌细胞系侵袭能力增强。通过CCK-8 分析发现过表达LASS2 后将损伤膀胱癌细胞在阿霉素治疗后的生存能力，沉默LASS2 基因后将提升膀胱癌细胞在阿霉素治疗后的生存能力。同时采用流式细胞术进行JC-1 染色发现LASS2 是线粒体膜电位负性调控因素，进一步实验发现过表达LASS2 基因可以下调线粒体分裂蛋白p-Drp1、Drp、Fis1 等的表达。综上，HUANG 等［27］推测LASS2 能通过调控ERK-Drp1 途径诱导线粒体动态变化抑制膀胱肿瘤细胞的浸润和化疗耐受。目前许多研究证实LASS2 是miRNA-20a［29］、miRNA-3658［30］、miRNA-3622a［31］、miRNA-93［32］、miRNA-9［21］等miRNA 的靶基因，这些miRNA 可以通过调控LASS2 的表达影响膀胱肿瘤细胞的发生、发展。

4.4 LASS2 与乳腺癌 FAN 等［34］研究发现LASS2 的表达在药物耐受的乳腺癌细胞MCF-7/ADR 中明显低于药物敏感的乳腺癌细胞MCF-7。上调MCF-7/ADR 细胞LASS2 基因的表达可增加其对包括阿霉素在内的多种药物的敏感性，下调MCF-7 细胞LASS2 基因的表达可降低其化疗敏感性。进一步研究证实LASS2 过表达可以通过显著增加细胞外pH 和溶酶体的pH 使更多的阿霉素进入细胞并停留在细胞核内，而增加乳腺肿瘤细胞对DOX 细胞毒性的敏感性。LASS2 表达下调可能预测化疗耐受。MEI 等［44］通过lipofectin 转染方法将构建好的LASS2 过表达质粒转染入人乳腺癌细胞系MCF-7 中，通过将其与对照组比较发现，MCF-7 细胞中的V-ATP 酶活性明显下降，细胞外H+浓度显著降低，MMP-2 的活性下降。因此推测LASS2可以通过降低V-ATPase 活性和细胞外氢离子浓度，使分泌的MMP-2 失活，从而抑制乳腺癌细胞体外的生长和侵袭。可能为乳腺癌转移的诊断和治疗提供了一个新的靶点。

4.5 LASS2 与肺癌 徐海芹等［3］研究发现高转移潜能、增值能力强的肺癌亚系95D 中LASS2 的表达显著低于低转移潜能、增殖能力弱的肺癌亚系95C。因此，认为LASS2基因可能参与抑制肺癌细胞的增殖、侵袭及转移过程。徐晓燕等［45］将构建好的PcDNA3-TMSG-1 质粒转染如95D 细胞中发现LASS2 的表达上调，VATP6L 的表达水平下降，其V-ATPase 活性下降及细胞外H+浓度下降。推测出LASS2可通过与ATP6L 结合抑制V-ATPase 活性进而改变肺癌细胞体外侵袭能力。

4.6 LASS2 与甲状腺癌 甲状腺癌是内分泌系统的常见病和多发病，研究证实大部分甲状腺癌存在至少一种分子遗传学改变，这些分子遗传学改变可作为潜在的分子标志物［46］。ZENG 等［21］研究发现LASS2 基因在乳头状甲状腺癌的表达程度比相邻甲状腺组织或结节性甲状腺肿组织中相对较低。实验中还发现LASS2 的过表达显著增加了p21的表达，抑制了cyclin D1 和cyclin 依赖性激酶4 的表达，增加了p-p53 的表达。据此，推测LASS2 的过表达通过p53依赖通路导致G0/G1 细胞周期阻滞抑制PTC 细胞增殖，促进细胞凋亡。因此，LASS2 可以作为乳头状甲状腺癌中的一种新的生物标志物。

5 结语

综上所述，LASS2 在多种肿瘤组织中表达下调，被认为是一种新的肿瘤转移抑制基因，同时具有促进恶性肿瘤细胞凋亡和抑制转移的作用。LASS2 在肿瘤中的低表达使其具有成为新型肿瘤标记物的潜能，但在肿瘤的早期LASS2 不易被检测，用其作为肿瘤的早期诊断具有敏感性较低的缺点。后续研究提升该筛查的敏感性有望帮助早期诊断改善患者预后。原发性肿瘤可以通过手术和放射治疗，但转移是恶性肿瘤的基本生物学特征，对于已经播散的肿瘤往往难以通过上述方法获得令人满意的治疗效果。肿瘤的转移是个复杂的多步骤的过程，关于LASS2 靶向治疗干预肿瘤进展的研究逐渐成为新的研究热点。目前有大量研究确定LASS2 在多种恶性肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用。但对于LASS2 发挥其生物效应的具体分子机制和其上游事件任不明确，仍需要投入更多精力做进一步的探索研究。随着探索研究的深入，LASS2 有望为多种肿瘤的诊断、治疗和评估预后提供新的思路，提高患者的生存率和生存质量。