SOX4在消化系统恶性肿瘤中的研究进展

赵梓楠 综述 王国年 审校

1990年，研究发现了位于Y染色体的哺乳动物睾丸决定因子，即Y染色体性别决定区(Sex determination region of Y chromosome，SRY)基因[1]。学者把与哺乳动物性别决定基因SRY同源转录因子的一组基因统称为性别决定区Y框(SRY-related high-mobility-group box，SOX)基因。SOX4属于SOX基因家族，这类基因的特点是具有一个高迁移率(High mobility group，HMG)盒DNA结合域，拥有高度保守的进化特性，具有性别决定、软骨分化、稳定干细胞分化等多种生理功能。最新研究表明，SOX4与恶性肿瘤的发生发展密切相关，其在恶性肿瘤中的作用受到国内外科学家的广泛关注。已有研究发现该基因具有促癌性，可在各种人体恶性肿瘤组织中异常表达，并和肿瘤的侵袭及预后相关联。本文主要就SOX4基因的结构和功能，以及其在消化系统恶性肿瘤中的作用及机制，进行总结和论述，以期为消化系统恶性肿瘤的治疗提供依据。

1 SOX4的分子结构

SOX4基因位于人类Y染色体6p22.3，只有1个外显子，没有内含子的表达，转录的mRNA有2 761个碱基对，包含一个编码474个氨基酸的开放阅读框。SOX4基因编码的蛋白质主要定位于细胞核内，相对分子质量约为47 000，在结构上有2个重要的功能区：靠近N端的DNA结合区域HMG盒和位于C端的转录激活区(Transactivation domain，TAD)。其中HMG盒总体呈扭曲的L型结构，含三个α螺旋，由79个氨基酸残基组成，可与DNA和p53等其他转录因子的结合形成转录共激活因子。该转录共激活因子与TATA盒结合蛋白及TBP相关因子构成转录复合体，作为转录调控子调控靶基因的转录[2]。

2 SOX4在恶性转化中的作用

2.1 SOX4与上皮间充质转化(Epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)

EMT与肿瘤的恶性生物学行为、药物抵抗和复发密切相关[3-4]。研究表明，SOX4是EMT的主要调节因子[5]，SOX4可以通过TGF-β通路直接调节组蛋白甲基转移酶(EZH2)基因的表达，从而增强肿瘤EMT的活性。Li等[6]研究发现，TGF-β-MTA1-SOX4-EZH2信号轴可以促进EMT，而SOX4的缺失会干扰MTA1对EZH2的激活，阻断EMT的进程。Hu等[7]在研究中通过miRNA-204抑制SOX4的表达，从而抑制了肺腺癌细胞的转移和EMT，也表明SOX4是EMT的关键调节因素。但目前仍有部分通路具体机制不清楚，需进一步探索。

2.2 SOX4与肿瘤干细胞(Cancer stem cells，CSCs)

CSCs最初是在乳腺癌和白血病中发现的，它是肿瘤组织内的一小部分具有逆分化、自我更新能力的细胞，具有潜在的迁徙和转移特征，且能通过表观遗传学修饰改变代谢途径和表型特征，从而产生对传统的化疗和放疗耐药[8]。研究表明，SOX4可以促进CSCs的自我更新并增强其耐药性，有利于肿瘤细胞的侵袭[9]。Lin等[10]通过抑制组蛋白H3K36来抑制SOX4相关转录因子启动子去甲基化，成功抑制了肝细胞癌中的CSCs增殖。简言之，SOX4基因可以促进CSCs的生长和发育，不利于肿瘤患者的预后。

如今这个时代，现实生活是一团糟，每个人都想逃离现实。这就是为什么哈利迪成为了我们的英雄。他让我们足不出户也能周游世界。你只需要有一台具有压力感应功能的全方位跑步机，便可以在整个虚拟世界中遨游。

2.3 SOX4与细胞凋亡

凋亡是由多基因及信号通路调控的程序性死亡过程，细胞凋亡依赖于抗凋亡蛋白Bcl-2及促凋亡蛋白Bax之间的相互平衡调控[11]，当细胞受到外界刺激改变了Bcl-2蛋白家族对凋亡的调控，引发Caspase激活及PARP剪切，最终促进细胞凋亡。Foronda等[12]通过在小鼠分层上皮中有条件的删除SOX4，从而导致皮肤干细胞静止，并增强了皮肤细胞对化学类致癌物的抵抗力，减缓了皮肤细胞整体的凋亡速度。另有研究表明，miR-188可以通过其靶向抑制SOX4基因的作用而抑制白血病细胞的凋亡，若在细胞中修复SOX4基因，可以消除miR-188对细胞的抑制作用[13]。由此可见，SOX4可以促进肿瘤细胞的凋亡过程。

1180 Fungal sinusitis involving ocular misdiagnosed as meningitis: a case report

3 SOX4与消化系统恶性肿瘤的关系

3.1 SOX4与肝细胞癌

除了各类非编码RNA对SOX4表达的影响，在胃癌中，异丙酚也可以通过调节circ-PDSS1/miRNA-1324/SOX4通路来发挥抗癌作用[26]，这些研究揭示了SOX4基因起到了促进胃癌发展的作用，SOX4可作为胃癌的预防和治疗通路上重要的一环，对今后胃癌的治疗具有临床价值。

大肠癌是最常见的恶性肿瘤之一，发病率每年呈不断上升趋势[30-31]，早期有效治疗可以一定程度上提高大肠癌患者生存率，因此，发现肿瘤治疗靶点有着重要意义。Mou等[32]发现，SOX4在大肠癌细胞中高表达，并且和大肠癌患者的不良预后相关。实验发现miRNA-212可以靶向定位SOX4 mRNA 3′-UTR，应用实时定量逆转录-聚合酶链反应(qRT-PCR)发现，miRNA-212高表达可以抑制SOX4基因的表达，减缓肿瘤细胞的EMT过程，起到治疗效果，说明SOX4和大肠癌细胞的EMT过程相关联。还有类似的研究通过培养细胞株或采用临床对照试验的方式确定了另外一些miRNA(miR-130a，miR-34b，miR-129)也能通过抑制SOX4的表达来阻止大肠癌细胞的EMT进程，其中，miR-130a还能增强大肠癌细胞的放射敏感性，有望成为晚期大肠癌患者放化疗的关键靶点[33-36]。此外，随着人口老龄化，高年龄组恶性肿瘤患者逐年上升[31]，年龄诱导的甲基丙二酸(Methylmalonic acid，MMA)可以诱导SOX4表达，赋予肿瘤侵略性特征[37]。在另一项研究中，发现甲基转移酶样蛋白14(Methyltransferase-like14，METTL14)可以通过调节SOX4基因的表达影响大肠癌的进展。METTL14是一种N6甲基修饰酶，实验利用qRT-PCR技术敲除了大肠癌细胞中的METTL14，这抑制了SOX4 mRNA-m6A的修饰，提高了SOX4 mRNA的表达，从而增强了肿瘤细胞的EMT能力[38]。

3.2 SOX4与胃癌

胰腺导管癌是临床上恶性程度极高的实体肿瘤，预后差，5年生存率小于5%[27]。近10年来，我国胰腺癌的发病顺位居于恶性肿瘤的第6～7位。研究表明在胰腺导管癌细胞中，SOX4主要通过激活肿瘤的EMT并减少细胞凋亡而促进肿瘤细胞的侵袭作用，起到调节肿瘤细胞EMT和凋亡关系的作用。David等[28]发现，在半数TGF-β通路敏感的胰腺导管癌细胞中，TGF-β通路介导的Smad4蛋白可以重塑EMT相关的细胞转录因子，其中就包括抑制胃肠系主调控因子KLF5。在胰腺导管癌的发生过程中，KLF5可以和SOX4结合，防止SOX4诱导的肿瘤细胞的凋亡，促进了胰腺导管癌的发展进程。分化抑制因子1(Inhibitor of differentiation-1，ID1)也可以抑制SOX4与相关转录因子的结合，起到抑制胰腺导管癌发生发展的效果，其可以解除半数胰腺导管癌细胞中TGF-β诱发的SOX4和KLF5的结合，解除肿瘤细胞中EMT和细胞凋亡的耦合关系，起到抑制肿瘤的效果，这使得ID1可以成为胰腺导管癌的监管节点[29]。结合既往研究，说明SOX4在TGF-β通路介导的抑制胰腺导管癌发展的通路中具有举足轻重的地位，探究更多能解除SOX4与相关转录因子结合的靶点是胰腺导管癌治疗和评估的关键，可以成为日后肿瘤治疗的新路径。

肝癌居全世界癌症发病顺位的第6位，约20%的早期肿瘤具有侵袭性，扩散速度快，导致患者存活率低[14]。其中肝细胞癌占75%～85%[15]，因此迫切需要了解肝细胞癌的发病机制和提高诊疗策略。实验研究已经观察到，原发性肝癌患者体内的SOX4表达显著上调[16]，且这种高表达对患者的预后会产生不利影响。Tsai等[17]鉴定SOX4在肝细胞癌细胞中可以调节趋化因子12(CXCL12)启动子的表达。有实验通过免疫组织化学研究发现，在肝细胞癌细胞标本中，CXCL12/CXCR4轴的表达远高于临近的肝硬化组织。在CXCL12/CXCR4轴中，CXCL12可依次调节内皮细胞和网状纤维中的CXCR4的表达，CXCR4可以调节肝细胞癌细胞肿瘤微环境、新血管的生成，有助于肝细胞癌的远处转移，对肝癌的发生发展至关重要[18]，表明SOX4的过表达有促进肝细胞癌发展的作用。同理，如果阻碍SOX4的表达也能够抑制肝细胞癌的发生发展。Wang等[19]研究发现，阻碍SOX4与受体特异性结合可以减缓肝细胞癌的转移进程，其研究通过基因芯片鉴定lncRNA-HOXD-AS1轴，发现HOXD-AS1在肝细胞癌细胞中明显上调。由于其与SOX4共享miRNA反应元件，使其与SOX4竞争和miRNA-130a-3p的结合，阻止了SOX4介导的微RNA(miRNA)降解，从而抑制了肝细胞癌的转移。同样的，通过锌指同源框蛋白2(Zinc-fingers and homeoboxs 2，ZHX2)在肝细胞癌的CSCs中抑制组蛋白来抑制SOX4启动子，在抑制SOX4表达的同时也成功抑制了肝细胞癌细胞的增殖[10]。

3.3 SOX4与胰腺导管癌

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，胃癌发病率和死亡率在恶性肿瘤顺位高居第3位[21]。研究发现，SOX4与胃癌的关系与多种具有调节功能的非编码RNA对SOX4相关通路的影响息息相关。长链非编码RNA(lncRNA)可以通过促进SOX4的表达加快胃癌细胞的增殖。在胃癌中，SOX4表达可以促进lncRNA-551的表达，而lncRNA-551可以促进胃癌细胞的EMT并抑制肿瘤细胞的凋亡，且可以正反馈促进SOX4基因的表达，加快胃癌进展[22]。另一种lncRNA TMPO-AS1在胃癌中高表达，其可以在胃癌中充当miRNA-140-5p的替代物，减少SOX4的启动子争夺，减少对SOX4的抑制[23]；而敲除AS1基因则可以通过miRNA-142-5p/SOX4轴阻断Wnt/β-catenin通路来降低胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导胃癌细胞凋亡[24]。表明该通路可能是胃癌治疗的新靶点。还有研究发现，环形RNA(circRNA)可以调节多种生物过程，包括增殖、侵袭和分化来参与胃癌的发生。Ding等[25]利用质谱、RNA免疫沉淀等方法研究了在胃癌中环形RNA-DONSON(circular RNA-DONSON，circ-DONSON)与SOX4的关联。circ-DONSON可以和NURF复合物相互作用，而NURF复合物可以与SOX4启动子相结合，促进SOX4基因的表达。实验沉默了circ-DONSON，由此抑制了胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭作用。

1.5.7 封管技术 封管通常选用稀释的肝素液和生理盐水，稀释的肝素封管液可抗血栓形成，还有防腐抗菌活性，但由于可引起并发出血等并发症，所以选择BD预充式导管冲洗液，即生理盐水封管，防止引起消化道出血并发症的发生，保证患者的安全。冲管时采用脉冲式冲锋管，即快速推-停-推，产生旋涡状水流，使导管壁的附着血液也被冲净，不易发生堵管和细菌附壁停留繁殖，从而减少CRBSI的发生。

根据长委编制的《汉江夹河以下干流河段综合利用规划报告》，汉江丹江口水库二期工程完建和南水北调工程实施后，可基本替代沙洋以上14个蓄洪民垸的蓄洪量，同时杜家台分洪工程蓄洪区承担的分洪量将减少35%左右。但随着国民经济可持续发展和以人为本的要求，动用蓄洪围垸蓄洪的决策愈来愈难。因此，在汉江中下游防洪调度尤其是遭遇中小洪水时，利用行洪道分流将是优先考虑的洪水调度手段。

3.4 SOX4与大肠癌

相关研究显示，SOX4与肝细胞癌的微血管密度增高(P=0.012)、肿瘤血栓形成(P=0.012)、远处转移(P<0.001)及无病生存率(P=0.048)相关[17]。实验观察到SOX4的高表达与肿瘤去分化有关，且SOX4高表达对患者生存预后不利。因此，尤其是晚期肝细胞癌患者可能受益于SOX4的抑制性治疗。在研究中发现谷氨酰转移酶15(TGLC15)在肿瘤组织和肝细胞癌细胞系中明显过表达，TGLC15水平升高与TNM分期、肿瘤大小、转移等晚期恶性特征相关。而TGLC15与SOX4相互作用可通过减少蛋白酶体介导的降解来稳定SOX4，推测TGLC15-SOX4信号可能成为药物干预的潜在靶点[20]。综上，SOX4可能是肝细胞癌治疗和预后的重要分子标记物。

SOX4除了能增强大肠癌细胞的EMT能力，还能提升大肠癌细胞的干细胞性。Liu等[39]研究发现，SOX4可以和组蛋白去乙酰化酶1(Histone deacetylase 1，HDAC1)的启动子结合，促进HDAC1的转录，而HDAC1能够维持大肠癌细胞的干细胞性，加快肿瘤进展。这都说明大肠癌的进展与SOX4具有不可忽视的关联性，而通过基因层面抑制SOX4基因的表达可以抑制大肠癌的发生发展。

3.5 SOX4与食管癌

食管癌是临床上常见的消化道恶性肿瘤，寻找相关肿瘤标记物和肿瘤发生发展的分子机制对其治疗有重要意义。在既往的实验中，已经发现SOX4可以与EZH2和HDAC3组成抑制复合物，结合到miR-31的启动子区域，抑制miR-31的表达，而SOX4本身为miR-31的靶点，可以通过正反馈促进食管癌的转移。同时，干扰SOX4的表达可以促进凋亡指标Cleaved Caspase-3及CleavedPARP的表达，说明SOX4抑制食管癌细胞凋亡而加快食管癌的发展。近期又有研究采用免疫组化方法观察了SOX4、N-cadherin、CD44和E-cadherin在食管癌细胞中的表达，发现SOX4与肿瘤的直径、转移、侵袭以及组织学分期有关，相关研究显示，SOX4蛋白的表达明显与N-cadherin和CD44蛋白的表达存在相关性，E-cadherin蛋白与食管癌细胞中的SOX4、N-cadherin以及CD44蛋白的表达呈负相关，研究确定SOX4是食管癌患者的预后独立因素[40]。

食管癌早期症状不明显，多数患者发现时已是中晚期[41]，化疗成为其首选的治疗方式，顺铂是临床治疗食管癌的常用化疗药物。有实验通过提取耐药株RNA检测发现耐药细胞中SOX4表达显著上调，发现高SOX4表达可以降低食管癌细胞对顺铂药物的敏感度，而干扰SOX4的表达可以部分逆转耐药株的顺铂抗性，明确了SOX4在食管癌顺铂化疗中的作用，使SOX4的抑制有望成为改善食管癌患者预后的新方向[42]。

4 小结与展望

大量研究证明SOX4在消化系统恶性肿瘤中均有异常表达并与肿瘤的发展、侵袭和转移密切相关。上调SOX4可以促进肿瘤的增殖、侵袭并增强肿瘤细胞的耐药性，影响癌症患者的生存率与预后；而敲除SOX4则降低了致癌性。SOX4参与肿瘤发生发展的过程虽不完全明了，但目前普遍认可其为TGF-β信号通路的下游靶点参与肿瘤细胞的增殖和侵袭[43]，这使得SOX4不仅可以作为药物的目标靶点，还能通过靶向影响该信号通路其他靶位来影响肿瘤的发生发展，这无疑给消化系统恶性肿瘤的治疗开阔了新的思路。此外，SOX4还和多种消化系统恶性肿瘤的生存率相关，提示其有潜力成为观察和判断患者预后的指标。但目前的研究多在于SOX4上游及其本身对恶性肿瘤的影响，关于其下游基因在消化系统恶性肿瘤的发生发展中的调控作用还需进一步研究，明确这些研究对了解更多SOX4抗癌机制十分有必要，从而为SOX4在消化系统恶性肿瘤的早期诊断、有效治疗和预后评估中发挥作用提供新思路。