PIWIL2表达对乳腺肿瘤干细胞影响的相关性研究进展

刘海鹰 刘燕 刘小玲

（河西学院生理学与病理生理学教研室，甘肃 张掖 734000）

原发性乳腺癌作为近几年导致临床女性死亡的关键病因之一，依据国际癌症研究中心（IARC）所发布全球癌症报告相关数据，全球范围内乳腺癌已作为女性群体多发疾病，国际间临床乳腺癌病发率更是逐年递增。乳腺癌作为我国女性临床死亡率最高的常见癌症，以45～55岁为病发高峰期。我国乳腺癌病发率近年来呈逐年递增态势，病发年轻化，多项报道表示：乳腺癌病发与激活癌基因与抑制癌基因失活过程密切相关，目前乳腺癌治疗、分子靶向治疗已成为临床研究热点。接下来将对近些年PIWIL2表达对乳腺肿瘤干细胞影响的相关性研究综述如下。

1 PIWIL2 表达对乳腺癌意义

随着社会发展进程的不断加快，老龄化社会与生活压力的增大，都成为癌症病发率与死亡率近年来攀升的重要因素，如今癌症已经成为对人类健康造成阻碍的关键疾病。我国女性乳腺癌的病发率与死亡率，在临床位居前列分别占比11.2%和9.2%。

女性乳腺癌病发可能所受自身生育年龄、劳力体力不足、年龄、肥胖以及等多因素影响。我国乳腺癌患者中，约70%年龄都在45岁以上，与城市女性乳腺癌病发率相较，农村的患病率与死亡率明显较低。如今临床对此癌症主要以手术、放化疗、内分泌治疗、中药辅助治疗等方法，在病发机理与调节机制方面还尚未形成统一定论，因此乳腺癌病发机理，依然作为目前肿瘤分子生物学领域的重点研究课题。最近的研究表明，PIWI家族蛋白质在胃癌、乳腺癌、肝癌、胰腺癌、胶质瘤及其他肿瘤中异常表达，其机制之一是PIWIL2的过度表达导致内源性RNAi的活化，以及各种肿瘤中起作用的信号转导途径的增强。

RNAi在RNAi机制内，双链RNA诱导同源RNA降解，与RNA诱导沉默复合体的活性密切相关，PIWIL2属于PIWI/AGO家族，处于N端的PAZ结构域、处于C末端PIWI结构域，共同组成了高度保守的PIWI基因家族结构。在PAZ结构内共计包含130个氨基酸，这可以为传递PIWIL2、siRNA提供结合位点，siRNA结构域内共计包含300个氨基酸，作为RICS的酶切割活性中心。在近年来相关报道表明，PIWIL2参与调控生物体生命发育的复杂过程。PIWIL2作为抑癌基因的同时，也作为癌基因，可以下调原癌基因与抑癌基因的活性。PIWI基因家族的表达水平过高，可能会导致干细胞过度增殖与增加细胞分裂，干细胞自我更新调节异常困难，PIWIL2指标的异常表达，会对内源性RNAi起激活作用，成为恶性肿瘤病发的关键条件之一。

2 PIWIL2 与原癌基因的研究

江宁祥等经研究发现PIWIL2对Bcl-XL表达有激活作用，Bcl-XL属于Bcl-2 基因家族，此基因家族成员对癌细胞的死亡、生长有抑制调节作用。经Bcl-XL调控，PIWIL2 表达提升Akt信号通路表达。激活STATs作为络氨酸激酶持续活化作用，包括受EGFR、Scr、Bcr-Abl等因子作用，所致络氨酸激酶活化反应异常，最终改变遗传物激活肿瘤细胞。

有报道表明，在睾丸精原细胞瘤、小鼠乳腺组织内，PIWIL2表达与Stat3，Bcl-XL，cyclin D1有明显关联，PIWIL2表达水平明显增加，这几项指标表达也相应增加。乳腺肿瘤小鼠模型PIWIL2 的表达增加，STAT3与cyclin D1有一定表达，未见Bcl-XL指标异常。有研究发现，PIWIL2指标水平与STAT3有密切关联，经STAT3上调基因编码的凋亡抑制因子与细胞分裂调控因子，如Bcl-XL刺激细胞增值并抑制凋亡，参与肿瘤的发生，在乳腺癌各时期均有表达。

PIWI表达于生殖细胞，PIWI蛋白可以参与生殖细胞增值，PIWI蛋白过表达极有可能所致生殖细胞进一步分化。PIWIL2不仅参与生殖细胞表达，也同样表达于体细胞。PIWI蛋白家族结合小RNAs，有报道发现PIWIL2表达水平，在结肠癌组织明显高于正常组织表达，PIWIL2可能对结肠癌早期诊断临床意义。依据癌症干细胞假设，PIWIL2蛋白在干细胞自我复制及RNAs结合这条路有平衡作用，一旦破坏此平衡就极有可能导致出现肿瘤。

PIWIL2在睾丸与其他多数肿瘤表达均存在特异性，有报道发现小鼠模型虽然在正常小脑及骨骼肌细胞中尚未成功检测PIWIL2，可是相应肿瘤细胞均存在高表达。证明PIWIL2在乳腺伴随不典型增生组织及乳腺癌组织中存在高水平表达，但是正常组织表达水平较低。乳腺癌组织与癌旁组织表达存在显著差异，PIWIL2在乳腺癌与乳腺伴随不典型增生组织中表达存在显著差异。PIWIL2一般归为CT抗原，在临床CT抗原代表具有肿瘤特异性共享抗原，会在正常人体组织内低水平表达，在骨骼肌肿瘤、乳腺肿瘤中均存在不同程度表达，有免疫应答作用，因此近年来在临床被认为是癌症免疫治疗中有前景的靶向分子，或将成为临床乳腺癌诊治的关键指标之一。

3 肿瘤干细胞与PIWIL2 表达的相关性

肿瘤干细胞（CSCs）指的是具有干细胞性质的癌细胞。CSCs经过自我复制和分化，新肿瘤的形成可能引起肿瘤转移和复发。与胚胎干细胞一样，CSCs在特定条件下处于静止状态，受外部刺激作用激活CSCSs，并参与肿瘤的生长和发展过程。近年来的临床研究表明，癌干细胞信息途径异常时，信号转导途径会活化，促进乳腺癌干细胞增殖和乳腺癌微球的形成。转录因子表达异常，说明对肿瘤干细胞在增殖、复制中，均产生不同程度的影响，因此表达异常密切相关及疾病治疗预后。研究表明，PIWIL2的异常表达可能与CSC在肿瘤的发生、复发、转移和治疗中起重要作用的不正常调节有关。

目前，有临床研究表明，CSC的特异性靶向清除是治疗癌症的重要策略之一，有研究表明，PIWIL2肿瘤分子疗法不仅会阻碍肿瘤干细胞的特性，会降低耐药性。有报道在研究中发现PIWIL2在肝肿瘤干细胞内表达水平较高，PIWIL2可降低肝肿瘤干细胞的克隆成型率、迁移侵袭力。需要充分利用PIWIL2与肿瘤干细胞关联性进行调节，成为肿瘤治疗极具前景的靶向用药。

研究发现，如果的表达或提供LCOR的表达，肿瘤干细胞活力大大降低并引起细胞衰老（senescence）。相反如果在癌细胞中PIWIL2 高表达，癌细胞的成瘤能力大大增强并引起向多个器官的转移，这是一项非常好的研究，将正常和恶性的免疫调节因子保护性乳腺干细胞进程在了一起。能利用免疫调节剂合理的靶向乳腺癌干细胞，这一研究指明了肿瘤干细胞与免疫系统的复杂关系与肿瘤治疗的重要。干扰素广泛用于多种癌症的治疗，如果以PIWIL2途径为靶点，能够致敏具有干扰素耐性的癌干细胞，这些治疗可能更为有效。临床发现PIWIL2表达于造血干/祖细胞，此类细胞均具备干细胞特性。研究表明，PIWIL2可以控制红细胞的分化，例如，人红系祖细胞在分化中，逐渐降低PIWIL2的指标表达水平。除此之外造血祖细胞内PIWIL2表达异常，从而诱导淋巴B细胞增殖，证明了人体造血功能中PIWIL2的重要作用。PIWIL2在机体免疫系统内，通过调控细胞生物由炎症至免疫记忆功能，对PIWIL2表达水平严格控制，避免转化形成恶性细胞。除此之外PIWIL2指标同样对B细胞抗体介导信号通路有调节作用，可以诱导机体产生B细胞抗体，在T细胞、诱导细胞因子如TNF-α、IL-4/5/13/7等，也可诱导DC细胞最终生成TNF-α、IL-12、IL-6等，诱导产生细胞因子，参与了机体免疫调节功能。这些研究都很好的证明了免疫调节异常与肿瘤干细胞之间的相关性。

在临床肺癌、乳腺癌、结肠癌、肝癌等恶性肿瘤中，PIWIL2表达水平都表现为明显增强。大量研究表明，PIWIL2不仅存在于肿瘤细胞内，还在心血管类、感染类、自身免疫疾病等患者机体内高表达。PIWIL2在肿瘤患者体内细胞与血液、体液内含量均明显增加。目前有多项研究结果表明，PIWIL2在人体如同多功能基因，在转录前后都负责不同靶向基因调节作用，从而促使或抑制肿瘤发生、发展。曾广平等在研究中认为PIWIL2可在人体内抑制C/EBPβ，这样的话肿瘤干细胞可以不再受生长因子-β影响的前提下，作为肿瘤病灶转移浸润病理过程的促进因子。报道发现，三阴性乳腺癌患者的RAD51因子表达水平，所受PIWIL2影响异常降低，意味着机体细胞同源修复效率明显降低，改变了临床放疗过程中肿瘤干细胞的敏感性。这些不同研究结果表明，可以将PIWIL2作为肿瘤靶向治疗的新思路。

近年来，越来越多的研究表明，癌干细胞支持在肿瘤转移和耐药性方面起着重要作用，但癌干细胞的耐药性机制比较复杂，各种癌干细胞对耐药性都有所提高，抗药性可能是由多种因素在分子调节中的全面参与引起的信号转导途径的调节引起的。现有耐药机制的研究表明，ABC转运体P-gp可能与药物结合后，被输送到细胞外发挥经典耐药性。此外，信号转导途径在肿瘤干细胞生长和自我复制之间被激活，然后启动DNA损伤修复机制，减少细胞凋亡并抑制DNA修复，进一步促进肿瘤病发。近年来也有研究表明PIWIL2参与肿瘤干细胞生成，与干细胞调控过程。还有研究表明，PIWIL2 在乳腺肿瘤干细胞中作用不同，所以可以将乳腺肿瘤干细胞作为突破重点，对高效PIWIL2筛选视为乳腺癌治疗分子靶向点，这就可能为治疗乳腺癌寻找新策略。多数研究表示乳腺癌病发过程中，PIWIL2可以发挥癌基因作用，从不同信号通路实现。

人的血液细胞来源于造血干细胞，通过骨髓祖细胞（CMP）和淋巴细胞祖细胞（CLP）的自我复制和分化，维持与血液细胞的平衡。PIWIL2原来在未分化B淋巴瘤细胞中发现，后来在造血干细胞/祖细胞中表达，具有干细胞特性。并且PIWIL2在造血中起着重要的作用。研究发现，PIWIL2的表达水平在精制人红细胞前体细胞分化成成熟红细胞的过程中逐渐降低。此外，PIWIL2 在造血祖细胞中的异常表达诱导 B 淋巴细胞增殖。有研究表明 PIWIL2 在造血过程中发挥重要作用，包括骨髓、红细胞和淋巴细胞的生成，以及早期高表达诱导的多能造血干细胞的分化和成熟。

近年来临床相关研究表示，PIWIL2 属于Argonaute家族的PIWI亚家族，位于染色体8 p21.3，约有23 个外显子编码，973 个氨基酸。有研究表明，PIWIL2的表达增加可以提高stat3和Bcl基因的表达，抑制P53蛋白质的表达，并在核内与核因子κB（NFκB）共同表达，促进恶性肿瘤的增殖，但PIWIL2的抑制有助于表达恢复P53水平，减少G2/M期的肿瘤细胞，从而有效地抑制肿瘤增殖。也有学者发现，PIWIL2在促进DNA修复方面起着重要作用，能够参与DNA修复，可以作为肿瘤抑制基因发挥作用。目前，关于PIWIL2在许多恶性肿瘤中呈阳性表达的研究报告很多，但在三阴性乳腺癌中呈阳性表达尚不清楚。有研究认为，PIWIL2在三阴性乳腺癌中的阳性表达率为82.50%，明显高于非乳腺癌患者，三阴性乳腺癌的病期越高，阳性表达率越高。Pearson相关分析结果表示，PIWIL2与三阴性乳腺癌的病期呈正相关。由此可见，PIWIL2表达水平对评价三阴性乳腺癌恶性程度可能存在参考价值，其可能成为分子水平治疗三阴性乳腺癌的靶点。

在PIWIL2中，当前关注的是它们在免疫细胞中的作用及其调节的生理功能和潜在的信号转导机制。许多研究表明，PIWIL2在免疫应答信号转导途径中起着特定的调节作用。在B细胞中，PIWIL2 通过抗体积极调节信号。如研究表明，缺损PIWIL2基因的小鼠胚胎中心数量和抗体产生大幅度减少。同样，胶原蛋白诱发关节炎模型中，PIWIL2缺损明显损害了某些抗体的产生。PIWIL2 强力促进B细胞产生抗体。这在小鼠模型中，由于细胞凋亡活性的障碍和内源性抗体的积累而引起自身免疫疾病。在该模型中B细胞表达高度为PIWIL2，这些细胞可在基础水平上通过PIWIL2介导以激活内源性抗体的产生。在小鼠中其他生物学上相关的标记物的产生本质上与抗体的产生有关。TNF-α响应抗IgM抗体而减少，同样高表达的PIWIL2增强了Cat+的积累和抗IgM抗体的产生。另一方面，PIWIL2 抑制治疗后细胞产生的抗 IgM 抗体减少，虽然PIWIL2的正常表达水平极低，但它会诱导抗IgM抗体、LPS、CpG、CD40等分子的B细胞反应，大大增强PIWIL2在免疫系统中的调节作用，高表达导致血液细胞肿瘤的形成，而下调影响血液和免疫细胞的正常生成和分化。

4 PIWIL2 关系与EMT（上皮间质转化）的关系

乳腺癌干细胞的表型存在可塑性，可以在相对静态、浸润、间叶和增殖性类上皮状态之间转换，想要维持自身稳定，取决于各复杂细胞调控过程。有报道称肿瘤干细胞上皮间叶转化可提高PIWIL2的表达水平，PIWIL2可介导癌干细胞与肿瘤相关巨噬细胞之间的黏附，相应的，肿瘤细胞上的PIWIL2 激活Src和NF-κB途径，使肿瘤干细胞分泌IL-6和IL-8等细胞因子，从而维持提高肿瘤干细胞的活性。研究证明，上皮间质转化（EMT）在乳腺癌转移中起重要作用，研究人员在乳腺癌转移小鼠模型中，发现PIWIL2的缺乏降低了SNAIL蛋白水平，抑制了SNAIL介导的上皮间充质转化和转移。最后，研究结果显示，肿瘤发生后系统性的PIWIL2缺失可抑制乳腺癌的转移，该结果与药物治疗效果相似。

综上所述，PIWIL2对肿瘤调控作用主要表现在，癌基因与抑癌基因彼此协作机理中的抗肿瘤作用，但是PIWIL2仅仅作为肿瘤调控中的机制之一，各类癌基因与抑癌基因彼此之间互相促进牵制，这些都对癌症病发与病因机理进展有重要作用。在人体中PIWIL2主要发挥了调节免疫平衡与抑癌进展的主要作用，且PIWIL2表达水平对评价三阴性乳腺癌恶性程度可能存在参考价值，其可能成为分子水平治疗三阴性乳腺癌的靶点。并且PIWIL2作为诱导乳腺癌上皮间质转化的要因，在人体血细胞生成、免疫调节、抗感染及抗肿瘤等生理过程中有重要作用，利用免疫调节剂合理的靶向乳腺癌干细胞，这一研究指明了肿瘤干细胞与免疫系统的复杂关系与肿瘤治疗的重要性。今后临床要结合细胞生物学和分子生物学新技术，进行进一步研究，为乳腺癌的临床诊治及检测提供更加充分的实验数据。