锌指蛋白对肿瘤干细胞调控作用的研究进展

李涛 伍海 杨梅 袁胜涛

[摘要] 肿瘤干细胞是一种具有自我更新潜能的肿瘤细胞，发现于多种类型肿瘤中，其与肿瘤的发生、发展、复发及耐药等密切相关。多项研究证实，锌指蛋白可在转录和翻译层面对肿瘤干细胞进行调控。本文主要探讨锌指蛋白在肿瘤干细胞中的研究进展，旨在进一步阐明肿瘤干性的发生和维持机制，为肿瘤的临床治疗提供依据。

[关键词] 锌指蛋白；肿瘤干细胞；肿瘤微环境；上皮间质转化；耐药性

[中图分类号] R730      [文献标识码] A      [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.16.031

肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）理论认为肿瘤具有高度异质性和可塑性。肿瘤中的一小群具有无限增殖和自我更新潜能的细胞被称作CSC；其致瘤性强，因此又被称为肿瘤起始细胞[1]。1997年首次在人急性髓系白血病中发现CSC并分离出来，随后CSC被证实存在于大多数血液肿瘤和实体瘤中，且通过自我更新和分化在肿瘤中维持相对恒定的比例[2]。CSC通常处于相对静止的细胞周期动力学及多样的药物主动外排系统中，对放化疗药物不敏感，在某些刺激因子的作用下可快速进入细胞周期，导致肿瘤的复发和耐药[3]。此外，CSC可通过上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）及免疫逃逸导致肿瘤转移[1]。

转录因子广泛存在于真核细胞中，通过与特定DNA、RNA序列结合，调控特定蛋白的转录和翻译过程。锌指蛋白（zinc finger protein，ZNF）是指含有锌指结构域的蛋白质，其通过一个或多个锌离子的配合稳定结构，是人体内重要的转录因子家族之一，在多种肿瘤细胞和CSC中异常表达，对维持CSC特性和肿瘤干性具有重要作用[4]。本文主要探讨ZNF在CSC中的研究进展，旨在进一步阐明肿瘤干性的发生和维持机制，为肿瘤的临床治疗提供依据。

1  ZNF与肿瘤发生

肿瘤发生是指正常体细胞转化为肿瘤细胞，单个或小部分肿瘤细胞再发展为具有临床意义肿瘤的过程。炎症微环境是肿瘤发生的重要原因。炎症细胞可释放化学活性物质，活性氧、炎症因子可诱导CSC向高度恶性细胞表型转化，ZNF通过转录和表观遗传修饰参与肿瘤炎症微环境的调节[5]。Ying等[6]研究发现，ZNF280C的失活可减轻肠道肿瘤小鼠模型的肿瘤负荷，使微环境处于抗炎状态。p53失活是肿瘤发生发展的重要原因。Zhang等[7]研究发现，ZNF498可抑制p53的转录活性及下游信号通路活性，抑制p53介导的细胞凋亡和铁死亡，促进肿瘤的发生发展。

2  ZNF在CSC中的作用

2.1  ZNF参与并维持CSC干性

Wnt/β-连环蛋白、Hedgehog、Notch等信号通路参与CSC干性的调控，而ZNF可影响CSC干性相关信号通路的活性。Portney等[8]研究发现，ZSCAN4促进多能基因启动子增强的染色质重塑，进而导致NANOG等多能基因转录水平显著上调，提高肿瘤细胞体外肿瘤球形成能力，增加CSC比例和动物模型的肿瘤发生率。Jiang等[9]在乳腺癌干细胞的研究中发现，锌指E盒结合同源盒蛋白（Zinc finger E-box binding homeobox，ZEB）1以旁分泌方式促进肿瘤血管周围生态中微血管内皮细胞中Notch配体Jagged1的表达，激活Notch信号通路维持乳腺癌干细胞干性。Doggett等[10]研究发现，致癌基因BTB-ZF通过Ras和Notch信号通路诱导果蝇上皮细胞的肿瘤发生，维持CSC干性，表现出高度的致癌性。Wang等[11]研究发现，锌指蛋白X连锁可促进β-连环蛋白的转录、核易位及核内累积，调节致癌基因c-Myc和细胞周期蛋白D1等Wnt信号通路下游效应因子的表达，激活和维持肝脏CSC干性信号，促进肝癌的发生。Jen等[12]研究发现，C2H2锌指转录因子ZNF322A可驱动并维持肺癌CSC的自我更新。一方面，ZNF322A通过与c-Myc启动子结合，抑制c-Myc的转录活性，从而抑制CSC干性表型；另一方面，ZNF322A还可通过维持肺癌CSC的独特代谢表型，即线粒体氧化磷酸化依赖性存活，促进CSC干性表型。

2.2  ZNF与CSC微环境

CSC存在于特定的肿瘤微环境中，即CSC微环境。CSC微环境由肿瘤相关细胞、基质细胞、内皮细胞外基质、细胞因子及非细胞成分（如外囊泡）构成。CSC微环境保持缺氧状态，可通过分泌性细胞因子等直接或间接调节CSC的自我更新和分化，而CSC微环境的维持和改变受ZNF的广泛调控[13]。

ZNF通过介导CSC微环境的改变，参与CSC表型、干性和耐药性的维持。Yin等[14]研究发现，靶向砷酸盐耐药蛋白2/单酰基甘油酯酶信号、阻断胶质母细胞瘤干细胞与肿瘤相关巨噬细胞之间的相互作用可显著破坏胶质母细胞瘤干细胞的自我更新和致瘤性。Kuo等[15]研究发现，作为转录因子，肿瘤来源的髓样锌指蛋白1（myeloid zinc finger 1，MZF1）可通过介导骨桥蛋白（osteopontin，OPN）/转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）维持乳腺癌细胞干性。OPN/TGF-β1是乳腺癌细胞和微环境中间充质干细胞串扰的关键途径，可参与诱导间充质干细胞转化为肿瘤相关成纤维细胞，反馈性增加乳腺癌CSC干性标志物Oct4、Nanog和Sox2的水平。缺氧环境和CSC微环境中的细胞因子也可通过ZNF影响CSC干性。Tang等[16]研究发现，在缺氧环境中，缺氧诱导因子-1α与肿瘤相关成纤维细胞分泌的TGF-β2可共同诱导胶质瘤相关癌基因同源蛋白2的表达，上调肿瘤细胞干性相关基因的表达，从而维持肿瘤干性。Li等[17]研究发现CSC微环境中的白细胞介素-1β可通过活化ZEB1促进体外肿瘤球的形成，促进干性相关基因的表达并诱导上皮间质转化，介导CSC的自我更新和转移。

ZNF可对CSC微环境产生影响，构建更适宜肿瘤生长的微环境，促进肿瘤发生与转移。Villasante等[18]研究发现，神经母细胞瘤CSC分泌的包含GLI1的外囊泡被CSC微环境中的间充质基质细胞吞噬后，可改变间充质基质细胞基因的表达谱，胶质瘤相关癌基因同源蛋白水平升高可导致非CSC向CSC转变，这是神经母细胞瘤CSC诱导非CSC向CSC转变的途径之一。TGLI1是GLI1的一种剪接变体。Sirkisoon等[19]研究发现，TGLI1阳性乳腺癌CSC与CSC微环境中的星形胶质细胞相互作用，上调神经胶质纤维酸性蛋白，激活星形胶质细胞，从而促进乳腺癌细胞的脑转移和颅内生长。

2.3  ZNF与CSC中的EMT

EMT是细胞发育的重要途径，是细胞失去上皮特性、获得间质样特征的过程，可促进细胞侵袭、迁移和运动。研究表明在肿瘤发生过程中，EMT不仅促进肿瘤转移，还使非CSC获得类似CSC特性，增加肿瘤耐药及导致肿瘤的治疗后复发[20]。

部分ZNF参与肿瘤细胞EMT过程。Hung等[21]研究发现肺癌细胞中过表达Aiolos可诱导EMT，转化上调CSC特征，提高肺癌细胞的迁移和侵袭能力。调控EMT起始的转录因子Snail和ZEB家族均属于ZNF。这些转录因子可赋予肿瘤细胞CSC样性状，促进肿瘤耐药性的形成，导致肿瘤复发和转移。在头颈部鳞状细胞癌中，Ota等[22]研究发现过表达Snail可诱导肿瘤细胞发生EMT，产生CSC样表型，增强肿瘤细胞的肿瘤球形成能力、侵袭性及顺铂耐药。Li等[23]在上皮性卵巢癌研究中发现，ZEB2可上调肿瘤细胞间质转化标志物N-钙黏蛋白和波形蛋白水平，下调上皮转化标志物E-钙黏蛋白水平，诱导其发生EMT，增强细胞的侵袭力和致瘤性，这是高级别浆液性卵巢癌患者发生腹膜转移的关键因素。

2.4  ZNF与CSC耐药

CSC被认为是肿瘤耐药的主要原因。现有研究揭示多种CSC介导耐药机制，如ATP结合盒转运子（ATP-binding cassette transporter，ABC）介导的药物外流、细胞凋亡逃避、生存和EMT通路激活、表观遗传和代谢改变等[24]。研究发现，多种ZNF参与CSC耐药机制的调控。

Santisteban等[25]研究发现，GLI1可正向调节下游效应蛋白ABCG2、ABCC2和ABCC5的表达，促进化疗药物外排，介导肿瘤耐药，维持肿瘤干性。ZEB1是黑色素瘤BRAF抑制剂耐药的重要因素。Richard等[26]研究发现，在BRAF抑制剂获得性耐药的黑色素瘤细胞系及复发耐药患者的活检样本中均发现ZEB1表达上调，过表达ZEB1可缩短体外耐药模型建立的时间，激活BRAF/MEK/ERK和PI3K/Akt信号通路，从而导致BRAF抑制剂的获得性耐药。Li等[27]研究发现，过表达ZEB1可导致前列腺癌细胞对雄激素的剥夺具有更强的抗性，其机制是ZEB1可提高雄激素合成能力，改变肿瘤代谢方式，导致雄激素剥夺治疗耐药，并通过促进多能性基因的表达增强肿瘤干性，导致化疗耐药。Li等[28]研究发现，ZNF32可与G蛋白偶联雌激素受体（G-protein coupled estrogen receptor ，GPER）启动子结合，调节乳腺癌细胞中GPER的水平。Lin等[29]研究发现，ZHX2通过调节KDM2A介导的SOX2、NANOG和OCT4干性基因去甲基化减弱肝癌CSC的干细胞样特征，参与肝癌细胞索拉非尼耐药。

此外，ZNF还参与肿瘤微环境中多种因素介导的CSC获得耐药。在缺氧环境中，肿瘤相关成纤维细胞以GLI2依赖方式上调抗凋亡靶标Bcl-xl表达，增强结直肠癌干细胞特性，导致结直肠癌患者对FOLFOX（5-氟尿嘧啶+奥沙利铂）方案耐药[16]。

3  小结与展望

来自CSC和肿瘤微环境中的干性信号调控肿瘤干性，是导致肿瘤发生和转移、影响肿瘤耐药和复发的重要因素。ZNF作为人基因组中最大的转录因子家族，在肿瘤干性的调节中发挥不可或缺的作用。ZNF是重要的肿瘤干性调控靶点之一，具有广阔的开发潜能，靶向ZNF的药物有望减少肿瘤的发生、转移、复发和耐药。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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