细胞凋亡易感蛋白在恶性肿瘤中作用及机制的研究进展

郭浩然，张 涵，王 鑫，关坤萍

细胞凋亡易感蛋白(cellular apoptosis susceptibility，CAS)又称为染色体分离1-样蛋白(chromosome segregation 1-like，CSE1L)，最早是在乳腺癌细胞中发现，编码这个蛋白的基因称为CAS，位于染色体20q13，含有25个外显子，这是一个与肿瘤进展相关的染色体区域。CAS蛋白是971个氨基酸组成的多功能蛋白质，分子量约为100 kDa，通常分布在细胞质和细胞核中，也是存在于癌症病人血清中的一种分泌性蛋白[1-2]。CAS被认为调节多种细胞机制以及增殖和凋亡。作为一种核运输因子，CAS还参与有丝分裂、核质转运、微泡形成、肿瘤转移和早期胚胎发育等[2-6]。已有多项报道指出CAS在肿瘤组织与正常组织中的表达有差异，并与肿瘤的分期、分级及转移等相关，有望成为一种新的肿瘤生物学标志物，为恶性肿瘤的诊断及治疗提供新策略。

1 CAS在肿瘤疾病中的表达

1.1 神经系统肿瘤 与非肿瘤脑组织相比，CAS在神经胶质瘤中表达强度更高，参与了肿瘤细胞的生长和迁移，但其免疫染色与临床参数无关[7]。在神经母细胞瘤中，未经化疗的患儿肿瘤组织中CAS阳性率明显高于化疗后的患儿，并且CAS可能参与了化疗药物诱导的DNA损伤修复过程[8]。

1.2 消化系统肿瘤 CAS在多种消化系统肿瘤中被检测到高表达。免疫组化显示从Barrett食管到低度不典型增生和从高度不典型增生到腺癌发展过程中，CAS蛋白的表达逐步上调，且分布由核定位逐渐转移到细胞质中。根据GEO公共数据库中的3组数据集分析CAS基因表达，发现与正常组织相比，食管腺癌CAS表达增高[9]。Li等[10]发现胃癌细胞系CAS mRNA和蛋白的表达明显高于正常胃黏膜上皮细胞系，CAS在低分化胃癌细胞系中的表达高于高分化胃癌细胞系，未分化细胞CAS的表达进一步高于其他胃癌细胞。有研究观察到在结直肠肿瘤中，从正常黏膜到腺瘤的转变过程中，CAS在mRNA和蛋白水平上的表达都显著增加。这与CAS蛋白表达可能在结直肠肿瘤发生的早期阶段起作用的观点是一致的，并且还观察到从腺瘤到结直肠癌过渡过程中CAS染色强度和细胞定位有所变化，这反映了CAS作为转运因子的功能[11]。

1.3 生殖系统肿瘤 CAS在不同生殖系统肿瘤中表达有差异。CAS在睾丸生殖细胞肿瘤(testicular germ cell tumor，TGCT)中的表达水平明显低于人睾丸组织和癌旁正常睾丸组织，提示CAS的降低参与了TGCT的发展。但精原细胞瘤中胞浆CAS的表达明显高于正常和其他类型的TGCT，而在正常睾丸组织和癌旁正常睾丸组织中的定位主要局限于细胞核，提示CAS由胞核向胞浆移位可能参与了精原细胞瘤的发生发展，与之前的研究观察到的CAS异常分布促进癌症进展的结论[12]一致。另一项研究结果显示，与高危子宫内膜癌样本相比，低危样本中CAS的突变频率较高，提示其与子宫内膜癌病人的免疫微环境密切相关[13]。

1.4 其他肿瘤 研究显示乳腺癌各期和所有亚型病人CAS的表达明显高于健康者，且与预后相关[14]。采用免疫组织化学方法检测CAS在人黑色素瘤中的表达发现CAS在人黑色素瘤中高表达，在痣中仅微弱表达，提示CAS在黑色素瘤的发生发展中起一定作用[15]。CAS在骨肉瘤组织中的表达高于非肿瘤组织，且与复发率高、生存期短有关。临床晚期骨肉瘤CAS表达水平高于早期[16]。与正常细胞相比，口腔癌细胞中CAS mRNA和蛋白表达水平均上调[17]。CAS的mRNA表达水平在肝细胞癌病理分级4级中最高，肝癌病人中CAS基因的高表达水平与其无病生存时间短相关，提示CAS可能是预测肝细胞癌病人生存情况的良好预后生物标志物[18]。

2 CAS在不同肿瘤发生发展过程中发挥的作用

2.1 神经系统肿瘤 miR-137在神经胶质瘤中可抑制肿瘤细胞的生长、增殖、迁移及侵袭能力，而CAS作为miR-137的靶基因，被miR-137负向调控。敲减CAS可导致神经胶质瘤细胞的活力下降、增殖减少，并抑制细胞的侵袭能力。通过抑制CAS表达从而抑制胶质瘤细胞的生长和迁移[7]。而在神经母细胞瘤中，敲减CAS会使与DNA损伤后修复有关的蛋白表达下降，进而使DNA损伤后修复出现错误，这将导致DNA结构及功能的不稳定，从而增加对肿瘤药物的耐药[8]。

2.2 消化系统肿瘤 研究发现，敲除CAS基因抑制了结直肠癌细胞的增殖、DNA损伤的修复并且诱导了凋亡[11]。CAS作为miR-4736下游靶点，在结直肠癌中表达上调，并介导了对结直肠癌转移的抑制[19]，抑制CAS会增加结肠癌的细胞侵袭[20]。敲除CAS还可促进胃癌细胞凋亡，抑制胃癌细胞增殖和侵袭[10]，证明了CAS蛋白表达可能参与结直肠癌及胃癌的发生发展，并且作用有所不同。

2.3 生殖系统肿瘤 CAS蛋白在不同生殖系统肿瘤中也发挥不同作用。Lorenzato等[21]发现CAS的缺失削弱了卵巢癌细胞的侵袭和转移，并在体内外选择性致死卵巢癌细胞，沉默CAS可以在所有卵巢癌细胞系中诱导RASSF1C的表达，从而增加细胞对顺铂的敏感性。沉默睾丸肿瘤NT-2细胞系中CAS表达可使信号通路中分子下调，从而抑制肿瘤细胞增殖，但对睾丸生殖肿瘤细胞的迁移与侵袭能力并无影响[22]。

2.4 其他肿瘤 Yuksel等[23]发现胞浆CAS过表达与乳腺癌腋窝淋巴结转移有关，但未发现胞核CAS与腋窝淋巴结转移有任何关系。也有研究发现，干扰CAS的表达会损害MCF-7细胞的集落形成，但不会损害细胞的迁移和侵袭[14]。CAS基因的敲除可以阻滞MCF-7细胞的G0/G1期细胞周期，这与以往从骨肉瘤细胞系中发现的结果一样[14，16]，表明其在细胞周期控制中起关键作用。CAS的敲除在体外和体内都能显著抑制骨肉瘤细胞的生长，在体外观察到敲除CAS通过抑制G1期转变而延缓细胞周期的进展，抑制骨肉瘤细胞的生长并且促进了细胞凋亡，然而并不影响骨肉瘤的迁移或侵袭[16]。

Tunccan等[5]发现CAS与喉癌颈淋巴结转移相关，而与肿瘤大小、分级、颈淋巴结清扫范围无关。此外，CAS基因敲除还可减弱口腔癌的增殖和迁移能力，因此，CAS可以促进口腔癌细胞的增殖和迁移[17]。由此看来，CAS在目前研究的大多数恶性肿瘤中发挥着促进增殖、侵袭、转移和抗凋亡的作用，还与细胞周期的进展相关，但不同恶性肿瘤中CAS的功能不尽相同，提示CAS在恶性肿瘤中作用的异质性。

3 CAS参与肿瘤发生发展的作用机制

3.1 通过其他凋亡相关分子发挥作用 研究发现经CAS siRNA处理后，人结肠癌HCT116和SW480细胞中关键的凋亡分子p53 mRNA、p73 mRNA水平显著降低，BAK水平升高[24]。p73属于p53家族，通过p53不依赖的途径诱导细胞凋亡。同样，BAK是Bcl-2家族成员之一，主要在p53不依赖的凋亡通路中发挥作用。因此CAS可能参与p53依赖性凋亡和p53非依赖性凋亡。另一项研究报道CAS参与肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)诱导的细胞凋亡[25]。还有研究表明CAS通过转录抑制促凋亡基因RASSF来保护卵巢癌细胞免于死亡，并提示CAS的定位决定了其功能[21]。近期有研究发现在乳腺癌MCF-7细胞中，CAS可通过上调与癌症细胞增殖、凋亡相关的CYP24A1表达，下调细胞周期信号蛋白CyclinD1的表达，从而在细胞周期控制中发挥关键作用[14]。

3.2 通过上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)影响肿瘤侵袭 EMT是上皮癌细胞将其表型转化为间充质细胞表型的过程[26]。EMT的异常激活被认为是上皮性肿瘤侵袭的重要机制[27-28]，EMT使胃癌细胞失去细胞间黏附，获得侵袭性和运动性。而抑制CAS与EMT关键蛋白E-钙黏素(E-cadherin)和波形蛋白(vimentin)相关。有研究检测了胃癌细胞系中的EMT相关蛋白，结果发现，在HGC-27和AGS细胞中E-cadherin上调和vimentin下调。而CAS沉默通过逆转EMT从而减少HGC-27和AGS细胞侵袭[10]。经CAS siRNA处理后，结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞中E-cadherin和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)表达显著降低，因此CAS敲除与结直肠癌细胞黏附性降低有关，从而增加了结直肠癌细胞的迁移、侵袭能力[24]。此外，在口腔癌HN6细胞中敲减CAS后发现E-cadherin表达增加，证实了CAS可通过E-cadherin发挥促进口腔肿瘤转移的作用[17]。

3.3 通过Ras诱导的信号通路参与肿瘤进展 研究发现CAS可以调节Ras诱导的黑色素瘤细胞的Ras/Raf/丝裂原激活蛋白激酶(MEK)/细胞外信号调节激酶(ERK)和环磷酸腺苷(cAMP)/环磷酸腺苷依赖性蛋白激酶A(PKA)信号通路，其磷酸化受Ras/ERK1/2信号通路的调控，CAS基因敲除使Ras诱导的B16F10黑色素合成减少了90%。此外，CAS是一个环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)调节因子，可以调节Ras诱导的ERK1/2磷酸化，调节cAMP/PKA和Ras/ERK通路诱导的CREB激活和Ras诱导的小眼畸形相关转录因子(microphthalmia-associated transcription factor，MITF)的表达、磷酸化和翻译后修饰以及酪氨酸酶的表达，而MITF磷酸化可诱导与黑素生成和黑色素瘤进展相关的基因表达。表明Ras-CAS和cAMP-CAS信号通路参与了黑色素瘤的进展[15，29]。另一项研究发现RAS与CAS在大肠癌发生发展过程中的作用可能是相关的。Ras家族主要功能基因之一的v-H-RAS的表达促进了CAS的分泌，降低CAS的表达可减弱v-H-RAS诱导的B16F10癌细胞的侵袭和转移[30]。值得注意的是，CAS可调节RAS诱导的肿瘤细胞微泡的产生[30-31]。肿瘤来源的微泡富含转移相关的蛋白酶，肿瘤转移时在肿瘤细胞与肿瘤微环境的相互作用中发挥作用[32]。这些结果表明CAS通过介导Ras触发的侵袭和转移参与肿瘤进展。

3.4 CAS-MutS同系物6(MutS homolog 6，MSH6)轴的作用 CAS-MSH6轴在骨肉瘤的进展中起着重要作用。MSH6与DNA修复相关。研究发现CAS与MSH6相互作用并通过蛋白酶体途径影响MSH6蛋白在骨肉瘤细胞中的表达和稳定性。CAS基因敲除导致的骨肉瘤细胞生长抑制可被MSH6过表达逆转，从体内外证实了敲除CAS基因可通过MSH6抑制骨肉瘤细胞增殖[16]。MSH6还与黑色素瘤病人死亡率的增加显著相关[33]，提示CAS-MSH6轴也可能在其他恶性肿瘤中发挥作用。

4 CAS的临床应用前景

癌症病人血清中分泌型CAS在结直肠癌等多种癌症中可检测到[3，31，34]，可能成为一种用于癌症筛查的血清标志物[1]。此外，CAS与Ras/ERK和cAMP/PKA信号通路相连，并调节黑色素瘤细胞中的CREB和MITF[15]。Ras/Raf/ERK信号通路与包括黑色素瘤在内的多种癌症的进展有关[30-31，35]。因此，CAS是治疗含有RAS突变或针对Ras/Raf/MEK/ERK靶向药物耐药的肿瘤的潜在靶点。也有研究建立了CAS和其他5种基因组成的六基因标记来预测肝细胞癌的总体生存，有助于临床对个体化治疗的决策[36]。研究显示，抗磷酸化CAS抗体能够检测到维莫拉非尼和索拉非尼处理的肿瘤细胞中CAS磷酸化状态的变化或CAS水平的降低[35]，有助于及时检测靶向药物的治疗反应，以便及时做出治疗决策。

5 结 语

近年来，关于CAS与恶性肿瘤发生发展关系的研究越来越多，包括神经胶质瘤、结直肠癌、乳腺癌、卵巢癌等。各种实体瘤中，CAS发挥的作用及机制不尽相同，提示CAS具有肿瘤异质性的特性。其在不同肿瘤进展及治疗中的功能表明CAS可能是一种潜在的临床指标，深入研究或将为肿瘤疾病的诊治策略提供线索。