配对相关同源框1在消化道肿瘤上皮间质转化中的研究进展

王 尚，夏 雨，祝成楼，达明绪

(1. 甘肃中医药大学 临床医学院，甘肃 兰州 730000; 2. 兰州大学 第一临床医学院，甘肃 兰州 730000; 3. 甘肃省人民医院 肿瘤外科，甘肃 兰州 730000)

由国家癌症中心2018年发布的2014年全国最新癌症报告显示消化系统癌症，如胃癌、结直肠癌、肝癌仍然是全国各地区主要的癌症致死病因，其总发率分别为30.00/100 000、27.08/100 000、26.67/100 000，总发病例数分别位居全国的第二、三、四位[1]。消化道肿瘤是指影响整个消化系统的多个部位的肿瘤集合，其发生发展涉及一系列繁琐而又复杂的生物学过程，进展期的肿瘤由于具备侵袭和转移的恶性生物学行为，同时目前又缺乏对该行为有效的遏制措施，导致其致死率持续居高不下，因此确定有效的治疗靶点至关重要。

上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)被无数学者认定是肿瘤发生局部浸润和远处转移的关键步骤，在EMT的诱导下肿瘤细胞的表型转变为更具有侵袭力的表型[2-3]。配对相关同源框1(paired related homeobox1, RRRX1)是同源异型框蛋白家族中的一个标志性成员，编码的蛋白质与DNA相关[4]。PRRX1在胚胎早期发育过程当中扮演了重要的角色，同时也在肿瘤EMT的发生发展过程中起到关键性的作用。相关实验研究强调，PRRX1差异性表达的改变可能与消化道肿瘤的进展相关，PRRX1可以通过调控EMT过程进而影响肿瘤的侵袭和转移，是近年的研究热点之一[5]。尽管到目前为止已有研究结果，但仍需进一步的功能研究。阐明PRRX1调控消化道肿瘤进展的精确分子机制，可能会导致基于PRRX1的新型诊断方法和/或治疗方法的发展。本文将就近年来PRRX1在消化道肿瘤上皮间质转化中的研究进展作一综述。

1 PRRX1概述

PRRX1定位于染色体1q24.2区，PRRX1的选择性剪接直接导致两种表达模式不同的亚型PRRX1a和PRRX1b[6]，由该基因编码的蛋白连接于DNA，定位于细胞核，是最新报道的一个与EMT发生发展相关的转录因子。PRRX1作为转录共激活因子的主要功能是通过不断地增加血清反应因子的DNA结合活性进行转录活化。PRRX1作为转录因子可调控多种基因在机体内的表达，在机体发展的不同阶段，PRRX1具有不同的生物学功能。Bergwerff等[7]研究发现PRRX1可以促进胚胎在母体内心血管系统的早期发育，PRRX1突变可以引起实验小鼠胚胎早期心血管发育异常[8]。研究者发现PRRX1参与胚胎上颌骨及颅面骨的形态发生过程[9]，以及参与母体内胎儿皮肤的创伤愈合过程[10]。同时研究者还发现PRRX1可以通过促进脂肪中TGF-β的活性而影响肥胖者脂肪细胞的功能[11]。目前越来越多的证据表明，PRRX1在人胃癌[12]、结直肠癌[13]和胰腺导管腺癌[14-15]组织中，无论是在肿瘤上皮细胞还是与肿瘤相关的基质细胞中都有显著的上调。此外，PRRX1被报道可以通过促进调节E-cadherin, Laminin1, ZO-1, Des-moplakin, cytokeratin, Collagen Ⅳ等主要上皮标志物表达下调, N-cadherin, Alpha-smooth, muscle actin (α-SMA), Vimentin，β-catenin, Fibronectin等主要间质标志物表达下调来诱导肿瘤发生EMT过程，从而有利于肿瘤的发生、侵袭、转移、免疫抑制和血管生成[16]。

2 EMT概述

EMT最初是在研究者研究胚胎上皮细胞发生上皮表型到间质表型的转变过程时而被发现。EMT是胚胎发育、创伤愈合和纤维化疾病发生发展的重要基础过程[17-18]，同样也是上皮细胞转化为间充质细胞的过程，包括细胞黏附的丧失、细胞极性的丧失、迁移性和侵袭性的获得等深刻的表型改变。在EMT过程中表现出的共同特征是上皮细胞接触的丢失，细胞骨架成分的重组以促进运动表型，以及周围细胞外基质的重塑以允许入侵[19]。EMT的发生和调控均涉及一系列信号转导途径和复杂的分子机制，可能与转录调控、表观遗传修饰和肿瘤干细胞有关。此外，许多生长因子、转录因子和microRNA分子也可能参与这一过程。EMT的异常活化在包括胃癌[20]、乳腺癌[21]、肝癌[22]、胰腺癌[23]、鼻咽癌[24]、宫颈癌[25]、卵巢癌[26]、前列腺癌[27]在内的多种肿瘤的发生、侵袭和转移中也起着重要作用。因此，系统地探讨EMT在消化道肿瘤中的作用，可以加深对消化道肿瘤发生发展的认识，有助于早期诊断和有效治疗。

3 PRRX1、EMT与消化道肿瘤

PRRX1 诱发肿瘤细胞启动EMT 过程，PRRX1在器官和组织中的差异表达可引起上皮、间质标志物表达的明显变化，进而形成消化道肿瘤的局部浸润和远处转移。

3.1胃癌 胃癌是全世界范围内最为常见的恶性肿瘤，据统计平均每年近95万新发胃癌病例被报告，其中有一半发生在东亚地区，这使得胃癌成为在全球癌症中死亡率排行第二的癌种[28]。由于缺乏对胃癌的早期诊断，缺乏对胃癌的有效治疗药物，因此胃癌患者的治愈率低，预后较差[29]。就目前而言，胃癌的综合性治疗越来越成熟，但是其效果仍然不尽如人意，其主要原因在于肿瘤具有转移和复发的特性[30-31]。

PRRX1目前已被确立为新的EMT诱导因子。Guo等[12]通过实验观察到胃癌细胞中PRRX1出现差异性的表达上调，并与EMT分子标志物的差异表达相关。PRRX1过表达导致上皮型分子标志物E-cadherin出现表达下调，间质型分子标志物N-cadhein和Vimentin的表达下调，以及核内β-连环蛋白和Wnt /β-连环蛋白靶标c-Myc的表达水平发生变化。此外研究还发现XAV939对Wnt /β-连环蛋白途径的抑制抵消了PRRX1过表达的作用。这些发现表明，PRRX1通过激活Wnt /β-catenin信号促进胃癌细胞EMT，PRRX1表达上调与胃癌侵袭和转移密切相关。

3.2胰腺癌 胰腺癌是消化系统中的一种高致死性癌种，据统计其5年生存率仅有5%，针对胰腺癌，目前仍缺乏有效的诊疗措施。因此，针对胰腺癌的发病机制进行详尽的阐述，才能探寻到更好的诊断和治疗措施，最终造福于广大胰腺癌患者。

Reichert等[32]研究发现PRRX1作为胰腺癌变过程中的高度调控基因，能够使阳性表达的细胞具备自我更新和扩张的能力，同时研究还发现PRRX1的两种剪接亚型PRRX1a和PRRX1b差异性的调控胰腺癌细胞的侵袭和迁移，诱导的PRRX1b亚型能够与Sox9启动子结合，并正向调控Sox9的表达，进而影响胰腺导管化生的发生和再生。邹晨等[14]研究发现PRRX1在胰腺癌组织中的阳性表达率明显高于正常的腺组织，同时发现PRRXl上调表达与肿瘤TNM分期、有无淋巴结转移、及患者的生存率明显相关。Takano等[15]研究发现PRRX1a和PRRX1b差异性调节EMT过程，与PRRX1b表达相比，原发性肿瘤细胞中PRRX1a和PRRX1b之间的平衡向转移细胞中更高的PRRX1a表达转移。因此，与配对的原发性肿瘤细胞相比，转移细胞显示PRRX1a / PRRX1b比例的增加以及球状囊肿形成能力和上皮特征的相对增加。Marchan等[33]研究发现转录因子FOXM1作为PRRX1在胰腺癌细胞中的一个关键下游靶点，证明了PRRX1在调控参与DNA修复途径的基因方面的新作用，同时还发现PRRX1亚型的表达可能限制胰腺癌细胞中DNA损伤的诱导。

3.3结直肠癌 结直肠癌被认为是全世界范围内导致人类死亡的重要原因，其发病率和病死率正在逐年攀升。由于大多数患者发现时多为进展期，且手术治疗的根治率较小，探索新的诊断和治疗方式近年来受到越来越多的研究者的关注。

Takahashi等[13]实验研究发现在结肠癌组织中PRRX1表达上调与肿瘤侵袭转移和预后密切相关，PRRX1过表达会诱导结直肠癌细胞启动EMT程序，并上调肿瘤细胞出现干细胞特性。研究发现PRRX1敲低可以使结直肠癌细胞对电离辐射(IR)敏感，类似于小分子RNA(MicroRNAs，miR-124)的作用[34-36]。PRRX1在稳定过表达的miR-124细胞株中过表达，可以降低miR-124带来的放射敏感性增强效应。Zheng等[37]研究表明PRRX1是miR-106b的直接靶点，TGF-beta1可以下调miR-106b的表达，同时miR-106b也影响了TGF-beta1的表达，建立了一个负反馈回路，共同调控PRRX1的表达。

3.4肝癌 随着诊疗技术的不断发展进步，肝癌的治疗体系越来越完善，但由于肝炎病毒在全国范围内特别是西部边陲地区的肆意蔓延，肝癌的发病率及致死率仍然居高不下，因此有必要对肝癌的演变机制进行深入的探讨。

Hirata等[38]研究发现PRRX1表达上调能够削弱肝癌细胞对五氟尿嘧啶和辐射的抵抗力，PRRX1表达下调可通过获得癌症干细胞样特性而导致肝细胞癌患者预后不良。Fan等[39]研究观察到在肝细胞癌标本中，PRRX1表达与p53表达呈正相关，PRRX1的缺失抑制肝细胞癌(HCC)细胞凋亡，使得抗凋亡表达谱上调，同时下调p53表达，导致患者总体生存期和无病生存期均明显缩短。研究结果证实PRRX1通过p53依赖的信号通路在HCC细胞的转移和凋亡中发挥重要作用，有望成为一种与患者预后和生存相关的新型生物标志物。

近年来的研究发现，消化道肿瘤患者高致死率的原因在于肿瘤细胞出现局部浸润和远处转移现象。目前普遍认为EMT是肿瘤发生浸润和转移的关键步骤，其在胃癌、肝癌、结直肠癌、胰腺癌中的生物学角色已经被大量的实验研究所证实，而新近发现的转录因子PRRX1被观察到与EMT过程的启动相关，因此深入的探讨PRRX1对EMT的调控机制能够为控制消化道肿瘤的恶性生物学行为提供新的思路。尽管PRRX1对EMT的作用已被研究者广泛关注，但其具体的作用机制有待进一步的研究发展，特别是PRRX1亚型基因差异性调控EMT过程方面，目前针对PRRX1亚型基因的研究还处于比较浅显的层面，其调控EMT过程的相关机制尚未完全阐明。此外，通过阅读大量的文献发现不同组织来源的肿瘤组织中PRRX1的表达存在差异性，其介导EMT的作用机制也不尽相同，这就要求我们全面系统的研究该基因的生物学效应，以期寻找逆转EMT过程的关键步骤和关键靶点，更进一步的为消化道肿瘤的治疗提供一个新的思路和方向。