ZIC2在恶性肿瘤中的研究进展

肖 伟，张 能

ZIC2是小脑锌指基因家族成员，属于果蝇Opa基因的脊椎动物同源物；其重要生理功能是调节神经管发育、细胞分化和增殖，发生突变可导致前脑无裂畸形[1-2]。近年研究发现，ZIC2在多种恶性肿瘤中表达异常，参与恶性肿瘤的发生、细胞增殖、侵袭、转移及肿瘤干细胞特性调节等过程。本文现总结ZIC2在恶性肿瘤中的作用、机制及其临床意义，为恶性肿瘤的诊断和预后提供参考。

1 ZIC2的结构及生理功能

人类ZIC2定位于染色体13q32.3区域，编码蛋白由532个氨基酸残基组成，包括1个参与转录调控的N末端结构域，5个C2H2锌指重复序列组成的DNA结合结构域，1个C末端结构域[3]。ZIC2可与DNA和蛋白质结合，在中枢神经系统器官发生的早期阶段起重要作用，是人类胚胎、大脑和神经系统、视觉、肌生成和左右轴建立的重要调节基因[4-5]。

2 ZIC2在恶性肿瘤中的表达及功能

正常组织中，ZIC2仅在胚胎多能细胞、成人小脑和睾丸组织中显著表达。多种恶性肿瘤组织中ZIC2呈高表达，在肿瘤发生、细胞增殖、侵袭和转移、干细胞更新中起重要作用。Oncomine和TCGA数据分析表明，与正常癌旁组织相比，ZIC2在泌尿生殖系统(子宫颈癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌等)、消化系统(结直肠癌、胰腺癌、肝癌等)、呼吸系统(肺腺癌、肺鳞状细胞癌)、头颈部肿瘤等20种肿瘤组织中表达上调[4]。临床研究表明，与正常癌旁组织相比，ZIC2在前列腺癌[6-7]、结肠癌[8-9]和肺癌[10-12]组织中的表达明显上调，敲除ZIC2后在体内抑制肿瘤的发生，并在体外减弱癌细胞的增殖、迁移、侵袭和抗凋亡能力。此外，在子宫颈癌[13-14]、乳腺癌[15]、鼻咽癌[16-18]和子宫内膜癌[19]的组织及细胞系中，ZIC2表达高于正常组织或细胞系，ZIC2基因敲除抑制癌细胞增殖、迁移和侵袭。上述研究同样证实沉默ZIC2抑制前列腺癌[6]和子宫颈癌[13]血管形成、鼻咽癌[18]淋巴管形成和淋巴结转移。文献报道[20]肾透明细胞癌中ZIC2的水平显著高于正常肾组织，敲除ZIC2抑制肿瘤细胞增殖和迁移。膀胱癌组织中ZIC2的水平显著高于癌旁组织，敲除ZIC2抑制肿瘤细胞增殖，促进细胞凋亡[21]。胰腺导管癌细胞系中ZIC2表达明显增加，促进癌细胞G1/S期转变和细胞增殖[22]。ZIC2的表达从正常肝组织到癌组织再到转移组织逐渐增加，ZIC2过表达促进体外细胞增殖和迁移，体内肿瘤生长和转移[23]。此外，有研究表明鼻咽癌[17]和肝癌[24]肿瘤干细胞中ZIC2表达水平明显高于非肿瘤干细胞，ZIC2高表达在结肠癌[8]、肺腺癌[12]、鼻咽癌[17]和肝癌[24]肿瘤干细胞特性维持中起重要作用。

目前，仅有两项研究结果显示ZIC2在肿瘤组织中表达下调。乳腺癌组织中ZIC2表达低于癌旁组织，ZIC2低表达促进体内肿瘤生长[25]；与Zhang等[15]的研究结果不符，可能与实验方法、研究使用的肿瘤细胞系和患者临床背景等因素不同有关。儿童髓母细胞瘤[26]中ZIC2基因CpG岛甲基化，并导致其表达下调，提示患者预后不良。ZIC2的抑癌作用，有待进一步研究证实。

3 恶性肿瘤中ZIC2的上游调控

MicroRNA(miRNA)调节转录后基因表达，其失调与癌症的发展有关[27]。已有研究表明在多种肿瘤中不同miRNA可与ZIC2 3’-UTR结合，靶向抑制ZIC2表达，发挥抑癌作用。在前列腺癌[6]和子宫颈癌[13]中，过表达miR-129-5p可靶向抑制ZIC2表达，减少细胞迁移、侵袭、血管生成和肿瘤发生，同时增加细胞凋亡。肺腺癌[10]中ZIC2的下调明显逆转miR-181c-5p敲除诱导的细胞活力、克隆形成、侵袭和肿瘤发生的增强。鼻咽癌中miR-873[17]过表达通过靶向下调ZIC2降低鼻咽癌细胞的干细胞特性和致瘤性，miR-129-5p[18]过表达通过下调ZIC2抑制鼻咽癌淋巴管生成和淋巴结转移。乳腺癌[15]细胞中miR-1284高表达可靶向抑制ZIC2表达，从而抑制肿瘤进展。在肝癌[23]细胞中过表达miR-1271可明显降低ZIC2表达，并减轻ZIC2高表达的促癌作用。急性髓系白血病[28]细胞中ZIC2被miR-1271-5p靶向抑制后，癌细胞增殖能力减弱、凋亡增加。miRNA-ZIC2轴在肿瘤进展中起重要作用，深入研究可能为肿瘤治疗提供新的思路。

此外，Shen等[16]报道HOXA10和ZIC2在头颈部癌组织中表达均上调，且两者表达呈正相关；HOXA10通过与启动子结合诱导鼻咽癌细胞ZIC2表达，促进细胞增殖和侵袭。

4 恶性肿瘤中ZIC2的下游调控

Hedgehog通路异常激活可诱发肿瘤，已经成为肿瘤靶向治疗的研究热点。ZIC基因家族成员与Hedgehog通路GLI转录因子GLI1～3具有显著同源性；可与相似DNA序列结合，在下游靶基因调控中两者关系密切[3]。子宫颈癌中ZIC2呈高表达，通过与GLI1相互作用使其停留在细胞核内，增强Hedgehog信号、促进细胞增殖和增强非锚定依赖性生长能力[14]；抑制ZIC2表达可导致Hedgehog信号通路失活，从而抑制子宫颈癌的血管生成、细胞迁移和侵袭[13]。在鼻咽癌、胰腺导管癌和结直肠癌中可观察到相似现象。鼻咽癌[18]中ZIC2表达下调后，降低了鼻咽癌细胞中Hedgehog信号通路相关基因Smo、GLI1和Shh的mRNA和蛋白表达水平，从而抑制Hedgehog信号通路。胰腺导管癌细胞[22]中，ZIC2过表达与GLI转录因子相互作用增强GLI1核移位和转录活性，上调成纤维细胞生长因子受体3(fibroblast growth factor receptor 3， FGFR3)和膜联蛋白A8(ANNEXIN A8，ANXA8)表达，促进细胞增殖。结直肠癌细胞中，Brain-expressed X-linked 2 (BEX2)沉默后ZIC2的核移位可激活Hedgehog信号通路，ZIC2敲除后可以抑制Hedgehog信号通路，减弱结直肠癌细胞的迁移和转移能力[29]。

Wnt/β-catenin信号通路异常激活，与癌症复发、侵袭和转移及癌症免疫逃避相关[30]。以往研究表明，在动物胚胎发育过程中ZIC2负性调节Wnt/β-catenin信号[31]。然而，恶性肿瘤中过表达的ZIC2通过增强Wnt/β-catenin信号传导发挥致癌作用[6,8]。前列腺癌[6]细胞中下调ZIC2表达可减少Wnt、β-catenin表达，从而抑制EMT和血管生成。结肠癌[8]中的研究揭示，ZIC2直接与Axin2启动子结合，转录抑制Axin2表达，促进β-catenin的积累和核转位；同时，ZIC2可以通过与β-catenin相互作用激活Wnt信号。

PI3K/AKT通路是人类肿瘤中最常激活的信号转导通路之一，其活性改变与肿瘤发生、发展密切相关。鼻咽癌[17]中下调ZIC2可抑制AKT信号，降低肿瘤干细胞恶性潜能。膀胱癌[21]细胞中PI3K/AKT抑制剂可显著减少ZIC2表达，降低Cyclin D1和BCL-2的表达水平，抑制细胞活力、促进细胞凋亡。Zhang等[15]报道乳腺癌细胞中沉默ZIC2可阻断PI3K/AKT通路，抑制乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭。

子宫内膜癌[19]中的研究显示，ZIC2高表达通过激活Notch信号通路上调SNHG12表达，并进一步上调Ki-67和 PCNA表达促进细胞增殖，上调MMP-2和MMP-9表达促进细胞迁移、侵袭。

Src/FAK信号的异常激活在维持癌细胞的失巢凋亡抗性中起关键作用[11,32]。非小细胞肺癌[11]中，ZIC2可与细胞Src启动子区的P2和P7结合位点结合，沉默ZIC2通过抑制Src/FAK信号，减少体内肿瘤发生并降低癌细胞的失巢凋亡抗性。

OCT4是POU家族的成员，在癌症干细胞自我更新中起重要作用[24]。ZIC2可与OCT4启动子结合，其过表达通过激活OCT4维持肿瘤干细胞干性[12,24]。肺腺癌[12]中ZIC2过表达上调一系列肿瘤干细胞相关基因，包括EpCAM、OCT4、SOX2、Nanog、C-Myc和Bmi-1；敲除ZIC2抑制成球能力，降低顺铂和紫杉醇耐药性。鼻咽癌[17]干细胞中ZIC2 和干细胞标记CD133、Nanog、SOX2和OCT4的表达水平均显著高于非干细胞，下调ZIC2抑制鼻咽癌干细胞的自我更新、增殖和致瘤特性。肝癌[24]中敲除ZIC2可下调OCT4及其下游基因FGF4、FBX15、REX1和SOX2表达。慢性镉暴露后，良性前列腺细胞中ZIC2和干细胞标记SOX2、Notch1和CD44表达增加，且敲除ZIC2抑制SOX2、Notch1和CD44表达、裸鼠的球体形成和肿瘤生长[33]。

5 恶性肿瘤中ZIC2表达的临床意义

ZIC2表达水平与肿瘤患者总生存率、疾病特异性存活率、无瘤生存期、无进展生存期和临床病理分期相关[4]。有研究显示，结肠癌[8]组织中ZIC2高表达与患者低生存率有关。另一项研究表明，ZIC2高表达的非小细胞肺癌患者的总生存率和无进展生存期比ZIC2低表达患者差，且ZIC2的表达分别随T分期、M分期和临床分期的进展而逐渐增加[11]。肾透明细胞癌组织中ZIC2表达明显高于正常对照组，且随TNM分期和组织学分级增加而增加，Kaplan-Meier生存分析表明ZIC2表达逐级升高与总生存率呈负相关[34]。前列腺癌中ZIC2高表达与更高级别的Gleason评分相关[7]；ZIC2高甲基化与预后不良相关，并与生化复发时间显著缩短相关[35]。在正常组织、肝癌组织和转移组织中ZIC2表达逐级升高，ZIC2表达水平与肝癌患者临床病理分期呈正相关[23]；与肿瘤免疫细胞浸润呈正相关，与总生存率和无进展生存期呈负相关，可作为肝癌免疫反应标志物预测肝癌预后[36]。黄东恒等[37]报道ZIC2在放射性抵抗鼻咽癌细胞株中的表达显著高于亲本细胞株，抑制ZIC2表达可提高鼻咽癌细胞对放疗和顺铂的敏感性。上述肿瘤中ZIC2表达水平与多种临床病理因素相关，是肿瘤诊断和预后不良的潜在标志。

6 总结

综上所述，ZIC2在多种肿瘤中表达上调，与肿瘤发生、发展和预后密切相关。ZIC2过表达可激活Hedgehog、Wnt/β-catenin和PI3K/AKT等癌症相关信号通路及下游靶基因，在肿瘤发生、肿瘤细胞增殖、侵袭和转移、肿瘤干细胞更新中起重要作用；与多种肿瘤患者总生存率、疾病特异性存活率、无瘤生存期、无进展生存期和临床病理分期相关，是肿瘤预后的潜在标志物。目前，ZIC2在恶性肿瘤中的作用和机制尚不完全清楚，其临床价值仍需更多数据验证。进一步分析ZIC2表达和恶性肿瘤的关系，将为肿瘤诊断和预后提供更多理论依据。