软骨素聚合因子在肿瘤中的研究进展△

方智化，张振寰，徐汝中，郑海涛#

1滨州医学院第二临床医学院，山东烟台 264003

2青岛大学附属烟台毓璜顶医院甲状腺外科，山东烟台 264000

目前，肿瘤已经成为全球仅次于心脑血管疾病的第2 大死因，严重影响人类健康，已然成为全世界的公共卫生问题。肿瘤的复发和转移是造成患者死亡的最主要原因，只有对发病机制有详细了解才可能从源头上解决目前临床诊疗过程中存在的难点。因此，研究肿瘤发生发展的分子机制和生物标志物已成为广大科研人员研究的新热点。研究发现，软骨素聚合因子（chondroitin polymerizing factor，CHPF）在肿瘤组织中的表达情况可以预测多种肿瘤预后，可能是一个潜在的治疗靶点。CHPF 在多种肿瘤中表达上调，起到促癌因子的作用，与肿瘤的发生发展、侵袭浸润、转移以及预后有着重要联系。本文就CHPF 在肿瘤中的研究进展进行综述。

1 CHPF 的生物学特性

硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS）是一种硫酸化糖胺多糖，广泛分布于人和其他动物的结缔组织中[1-2]。值得注意的是，CS 与骨关节炎[1,3]、心脑血管疾病[4]、中枢神经系统相关疾病[5]和恶性肿瘤[6]等各种疾病的调节有关。进一步分析表明，CS可能通过免疫调节和抑制血管生成发挥抗肿瘤作用[7-8]。CS 的生物合成包括几个复杂的步骤，其中6 个糖基转移酶参与其中[9]。CHPF 又称硫酸软骨素合成酶-2，是一种由775 个氨基酸组成的Ⅱ型跨膜蛋白，属于软骨素合成酶家族[10-12]。CHPF基因位于人类染色体2q35-q36 区域，跨越4 个外显子区域。CHPF 是软骨素合成酶家族成员，参与CS 骨架的延伸[13]。CHPF 的表达和活性对于CS 的生物合成和蛋白多糖的产生是必不可少的。CHPF 作为参与CS 生物合成的6 种糖基转移酶之一，不仅在CS 的生物合成中发挥重要作用，而且在某些类型的恶性肿瘤中也具有重要的调节作用。CHPF在几种类型的肿瘤中异常上调，并已被证明是结直肠癌[14]、头颈部鳞状细胞癌[15]和胶质瘤[16]的潜在促癌因子。然而，到目前为止，CHPF 在人类其他肿瘤中的功能和作用尚不清楚。

2 CHPF 与肿瘤的关系

2.1 CHPF 与肿瘤发生的关系

研究发现，与癌旁组织相比，CHPF 在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）组织、黑色素瘤（melanoma，MM）组织、肺腺癌（lung adenocarcinoma，LUAD）组织和胆管癌（cholangiocarcinoma，CCA）组织中的表达明显上调。同时对CHPF 表达与临床特征关系的统计分析表明，CHPF 表达水平与HCC 分期有关[17]。此外，通过免疫组化法也发现，CHPF 在HCC、MM、LUAD、CCA 组织中高表达，在癌旁组织中低表达，并且CHPF 下调与HCC患者生存期延长也有关[18]。

关于MM 的一项研究证实，CHPF 是miRNA-1207-5p 的直接靶点，且CHPF在MM 细胞中起到癌基因的作用，并证明miRNA-1207-5p 通过靶向MM 的癌基因CHPF发挥肿瘤抑制作用[19]。CHPF在MM 组织中表达上调，且CHPF 表达与T 分期呈正相关，CHPF 可能通过影响细胞周期蛋白依赖性激酶1（cyclin-dependent kinase 1，CDK1）来调节MM 的发生和进展，从而发挥促癌作用[20]。

CHPF 在LUAD 中高表达，且CHPF 的高表达与肿瘤大小和远处转移相关。在LUAD 细胞中敲低CHPF可有效抑制肿瘤细胞增殖并促进肿瘤细胞凋亡，显著抑制肿瘤生长[21]。CHPF 是通过激活或部分激活促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路来促进LUAD 细胞的恶性行为。

CCA 的体外实验证明，敲除CHPF基因可减缓细胞生长，提高细胞凋亡率，阻滞细胞周期，抑制S/G2期细胞进展，从而抑制CCA 进展。并且，敲除CHPF基因对细胞凋亡的促进作用与多种凋亡相关蛋白的调控有关。反之，CHPF 过表达对CCA 的发生发展有促进作用。另一项关于肺癌和CCA 的小鼠体内实验也证实了CHPF 是一种潜在的肿瘤促进剂[22-23]。

有研究使用LV-shRNA-CHPF 来检测CHPF 在体外是否对人脑胶质瘤的发展有影响。在该研究中，首次证明CHPF 在人脑胶质瘤组织和4 个胶质瘤细胞系中高表达。下调CHPF基因在U251 细胞中的表达水平，可使细胞增殖减少，G0/G1期细胞比例明显增加。此外，研究中还发现下调CHPF 的表达增加了胶质瘤U251 细胞的凋亡。因此，研究结果证实了CHPF 对胶质瘤U251 细胞的生长有促进作用[16]。

一项胃癌体内实验观察了敲除CHPF基因对肿瘤生长和Ki-67 表达的影响，证明CHPF 在体外和体内对胃癌均有促进作用；差异表达基因的富集结果和CHPF 相关相互作用网络的分析结果表明，E2F 转录因子1（E2F transcription factor 1，E2F1）被确定为CHPF 的一个有前途的下游靶点；对CHPF基因敲除前后SGC-7901 细胞的高通量测序结果确定E2F1 是CHPF 的一个潜在下游效应因子，并揭示了CHPF 调控胃癌的可能机制[24]。

乳腺癌的研究发现，CHPF 的上调加剧了乳腺癌患者的不良预后，特别是在高肿瘤分期和三阴性乳腺癌（基底样）亚群中，并且提出了CHPF 促进肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF）的新功能。重要的是，该研究首次证明CHPF 修饰蛋白聚糖4（syndecan 4，SDC4）上的CS，这与CHPF 介导的表型有关。同时高表达SDC4和CHPF的乳腺癌患者总生存率最低，这提示了这两个基因的协同作用。CHPF 在乳腺癌细胞中的表达增强了SDC4 上的CS 链，而SDC4沉默的细胞中G-CSF 蛋白水平部分下降。虽然不能排除其他硫酸软骨蛋白多糖（chondroitin sulfate proteoglycan，CSPG）也参与了G-CSF 在细胞表面和肿瘤组织中的聚集，但结果表明，CHPF 修饰的SDC4至少是一种捕获细胞表面G-CSF 的CSPG[25]。另一项乳腺癌的研究首先利用癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）和Oncomine 数据库对CHPF 在乳腺癌中的转录表达进行了全面的分析。结果表明，CHPF 在乳腺癌组织中表达上调，其表达与乳腺癌亚型显著相关，表明CHPF 可能在乳腺癌的进展中起作用。研究发现，CHPF 在Ⅲ+Ⅳ期和转移组织中的表达水平分别高于Ⅰ+Ⅱ期和非转移组织。此外，通过评估CHPF 表达与乳腺癌患者生存时间的相关性发现，CHPF 高表达患者的总生存期较短，这与先前报道的CHPF 高表达导致肺癌患者总生存期较短的研究是一致的[22]。所有这些数据表明，CHPF 表达升高可能与乳腺癌患者总生存率较低有关[26]。

2.2 CHPF 与肿瘤浸润和转移的关系

CHPF 的下调显著抑制了肝癌细胞的增殖和集落形成，并诱导肝癌细胞的凋亡，结合CHPF 在肝癌组织中的高表达，已证实CHPF 在肝癌发生发展中的潜在作用。此外，细胞表型实验也证实CHPF基因敲除对肝癌细胞迁移和侵袭的抑制作用，提示CHPF 可能参与了肝癌的转移[17]。另一项研究结果表明，上调CHPF 的表达可以促进肝癌细胞在体内外的生长、迁移和侵袭，而CHPF的沉默增强了HA59T 细胞的恶性程度[18]。

组织学检测结果显示，CHPF 具有潜在的促肿瘤作用，与肿瘤大小和远处转移有关，其过表达可促进细胞增殖和集落形成能力，同时抑制细胞凋亡。相应地，敲除CHPF基因表现出逆转作用，抑制细胞和集落生长，促进细胞凋亡，导致细胞周期阻滞。通过小鼠体内移植瘤模型进一步证实了敲除CHPF基因对MM、LUAD 生长的抑制作用，并且还研究了CHPF 对MM、LUAD 细胞迁移的影响。结果表明，CHPF 过表达可显著促进MM、LUAD 细胞的迁移能力。根据组织、细胞和动物数据得出结论，CHPF 可以促进肿瘤细胞的增殖并抑制凋亡，进而导致MM、LUAD 的进展[21]。进一步构建稳定的E2F1基因敲除细胞模型，并进行细胞功能检测发现，E2F1基因敲除和CHPF基因敲除在胃癌的发生发展过程中具有相似的作用，包括抑制细胞增殖、集落形成和迁移能力，促进细胞凋亡。此外，E2F1基因被敲除后，CHPF 过表达对胃癌细胞增殖、集落形成、凋亡和迁移的影响也明显减轻。根据这些结果，可以得出结论，CHPF 可能通过调节E2F1 的表达促进胃癌的发展[24]。此外，上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）在MM 的发展和转移中起着关键作用[27-29]。例如，Kosnopfel 等[30]证明翻译因子Ybox 结合蛋白1（translation factor Y-box binding protein 1，YB-1）的表达和磷酸化通过影响EMT 调节MM 的致瘤性和侵袭性。另外，还检测了几个与EMT 相关的生物标志物的表达水平，发现敲除CHPF基因后MM 细胞中EMT 显著受限，表明敲除CHPF基因抑制了EMT[20]。E-钙黏蛋白和N-钙黏蛋白是含钙的跨膜糖蛋白，在上皮细胞黏附中起重要作用。研究表明，EMT 的进展伴随着E-钙黏蛋白的下调和N-钙黏蛋白的上调，这可能导致肿瘤进展过程中侵袭和转移的增加[31]。一项研究证明，CHPF 缺乏对细胞迁移的抑制作用也可以通过改变E-钙黏蛋白的表达和N-钙黏蛋白来实现[23]。

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研究表明，SDC4 在乳腺癌的一个亚群中过表达[32-33]，并且可以调节乳腺癌细胞的流动性[34-35]。然而SDC4的沉默并不影响CHPF 低表达的4T1 细胞（模拟转染细胞）的侵袭能力，但能在很大程度上抑制CHPF 诱导的细胞侵袭。重要的是，CHPF和SDC4 同时高表达的乳腺癌患者总生存率显著降低[25]。此外，还研究了CHPF基因敲除或过表达对乳腺癌细胞恶性行为的影响，发现CHPF基因缺失的MCF7 细胞在增殖、侵袭和迁移方面表现出很强的抑制作用。相反，在MDAMB-231 细胞中CHPF 表达上调则显示出相反的结果。生物信息学研究显示，CHPF 与转移相关标志物波形蛋白（vimentin）、Snail1、Slug 和基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）相关。CHPF基因敲除后，vimentin、Snail1、Slug 和MMP2 的蛋白表达水平显著降低，而CHPF 的过表达则使这些标志物的水平显著升高。因此，可以推测CHPF 可能通过调节EMT 和MMP2 的表达促进乳腺癌细胞的侵袭和转移[26]。

2.3 CHPF 与肿瘤治疗和预后的关系

虽然CHPF在肝癌中的作用已经得到一定程度的证实，但其调控能力的潜在机制仍不清楚。一项研究阐明了CHPF在肝癌中作为促肿瘤因子的作用机制以及作为未来肝癌治疗靶点的潜力[17]。另一项研究结果提示CHPF 可以修饰核心蛋白聚糖（decorin，DCN）上的CS 链，调节转化生长因子-β信号转导，从而调节肝癌细胞的恶性程度。这不仅提示了CHPF 在肝癌细胞中的病理生理作用，而且提示了CS 异常在HCC 进展过程中的重要意义。了解CS 对作为肿瘤抑制因子的DCN 以及被CS 合成酶修饰的其他蛋白聚糖（proteoglycan，PG）的生物学功能和影响，可能为开发肝癌治疗药物提供新的策略[18]。

研究证实，CHPF 是miRNA-1207-5p 的直接靶点，并且证实CHPF在MM 细胞中起癌基因的作用。miRNA-1207-5p可作为预测MM患者预后的生物标志物。丹参素通过调节miRNA-1207-5p/CHPF发挥抗MM 作用，提示丹参素可能对MM 的治疗有益[19]。此外，据报道，CDK1 也与MM 有关[36]。Menon 等[37]建议将CDK1 作为SRY-盒转录因子2（SRY-box transcription factor 2，SOX2）的调节因子，并将CDK1 与SOX2 的相互作用确定为人类MM 的潜在治疗靶点。

有关研究揭示了CHPF 在胃癌组织中表达上调，且CHPF 的高表达与预后不良有关。进一步研究表明，CHPF 可能通过调控E2F1 促进胃癌细胞增殖、集落形成和迁移，抑制细胞凋亡。因此，CHPF可能作为胃癌的预后指标和治疗靶点[24]。

一些体外研究结果表明，在CHPF 介导的表型改变中存在G-CSF/骨髓来源的抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）的独立机制，并且携带SDC4 的CS 可能在乳腺癌细胞恶性转化中起重要作用。重要的是，CHPF 和SDC4 同时高表达的乳腺癌患者总生存率显著降低，这与假设是一致的。这项研究提示CHPF 可能通过多种途径促进肿瘤恶性行为，SDC4 可能是CHPF 诱导乳腺癌细胞恶性行为的重要介质，这些发现提示乳腺癌可能的预后因素和治疗靶点[25]。

根据组织、细胞和动物实验得出结论，CHPF可以促进肿瘤细胞的增殖并抑制凋亡，进而导致LUAD 的进展。通过基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）发现，CHPF 主要富集在MAPK 信号通路中，检测MAPK 信号通路相关分子的表达和磷酸化水平，CHPF 被证实通过激活或部分激活MAPK 信号通路促进LUAD 细胞的恶性行为。而CHPF基因敲除可以显著抑制LUAD 细胞的增殖，抑制细胞周期进程，促进细胞凋亡。研究结果表明，CHPF 是LUAD 的致癌因子，因此可以作为预后指标或治疗靶点[21]。另一项研究发现，CHPF 在肺癌组织中的表达高于正常肺组织，CHPF 表达升高与总生存期缩短相关。CHPF 在体外可促进肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，在体内可促进肿瘤的形成。推测CHPF通过调控钙黏蛋白1（cadherin 1，CDH1）、核糖核苷酸还原酶调控亚基M2（ribonucleotide reductase regulatory subunit M2，RRM2）、增殖标志物Ki-67（marker of proliferation Ki-67，MKI67）和肿瘤坏死因子受体超家族成员10b（tumor necrosis factor receptor superfamily member 10b，TNFRSF10B）等肿瘤相关基因介导上述作用。这些发现提供了一个概念证据，揭示了CHPF 在肺癌中的作用。这表明CHPF 是肺癌临床治疗的一个潜在治疗靶点[22]。

CHPF 在人脑胶质瘤的发展过程中起着重要作用。CHPF 在人脑胶质瘤组织和4 种胶质瘤细胞系中均高表达，下调CHPF 表达可抑制胶质瘤U251 细胞增殖并诱导细胞凋亡[16]。这表明CHPF可能成为胶质瘤临床治疗的新靶点。

关于CHPF 在CCA 形成中作用的体外和体内研究证实它是一种潜在的促肿瘤因子。这些结果提示CHPF 可能在CCA 的发生发展过程中起促癌作用，可能成为未来治疗CCA 的新靶点[23]。

3 小结与展望

综上所述，CHPF 在肿瘤中高表达，且CHPF 高表达能够促进肿瘤细胞的增殖、迁移及侵袭，在肿瘤发生发展过程中起着重要的作用，但对于在肿瘤进展过程中CHPF 具体通过何种调节机制、如何产生作用并无确切解释，后续的研究可能会更加集中在CHPF 如何在肿瘤中发挥其调控作用，从而达到抑制肿瘤的目的。且CHPF 参与复杂的信号转导网络，具体某种功能所对应的信号通路尚不完整和明确，有待进一步探索。虽然目前在CHPF研究中仍存在许多需要探索的问题，但针对CHPF的靶向治疗已成为一个重要的肿瘤研究方向。