FRAT1與腫瘤的相關性研究進展

呂婷婷，呂 欣(綜述)，郭 庚(審校)

(山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院 1消化科， 2內(nèi)分泌科， 3神經(jīng)外科，太原 030001)

腫瘤是一種多基因、多步驟的難治性疾病。近年來，基因治療為腫瘤的治愈提供了可能，故尋找與腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關的基因便成為人們亟待解決的問題。研究發(fā)現(xiàn)，frequently rearranged in advanced T cell lymphomas-1(FRAT1)基因在人類多種腫瘤組織中都存在高表達，且與腫瘤的惡性表型呈正相關[1-3]?，F(xiàn)就FRAT1基因與人類腫瘤的相關性予以綜述。

1 FRAT1概述

FRAT1基因定位于人染色體10q24.1上，包含279個氨基酸，并編碼29×103大小的蛋白質(zhì)[4]。FRAT1是由Jonkers等[5]于1997年研究小鼠乳頭瘤病毒(mouse mammary tumor vrius，M-MulV)誘導Eu-Piml轉(zhuǎn)基因小鼠T淋巴細胞瘤時發(fā)現(xiàn)的，研究顯示，反轉(zhuǎn)錄病毒M-MulV常固定整合到宿主基因組的某些位點，并激活該位點基因的表達，F(xiàn)RAT1就是其中之一。FRAT1基因的生物學功能一直不明，直到1998年Yost等[6]通過酵母雙雜交實驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1在爪蟾的同源性蛋白——GSK3結(jié)合蛋白(GSK3-binding protein，GBP)能競爭性結(jié)合并抑制GSK3β對β-catenin的磷酸化，因此推測了FRAT1基因的作用機制。FRAT1通過與支架蛋白Axin競爭性結(jié)合GSK3β的磷酸化位點，導致FRAT1-Dvl-Axin-GSK3β復合體解體，β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)累積，繼而進入胞核激活下游c-myc、cyclinD1等一系列基因的表達[7-9]，最終調(diào)控細胞的增殖和凋亡。

2 FRAT1與疾病的相關性

研究顯示，F(xiàn)RAT1基因的異常表達導致了多種疾病的發(fā)生，這可能與其調(diào)節(jié)wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導通路的表達，影響細胞的增殖、分裂、極性運動及組織發(fā)育等有關[10-12]。早在1999年，Jonkers等[10]發(fā)現(xiàn)過度表達的FRAT1基因會使轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)生硬化性腎小球腎炎及腎病綜合征，并促進T淋巴瘤發(fā)展。此外還有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因與潰瘍性結(jié)腸炎、阿爾茨海默病的發(fā)生存在潛在聯(lián)系[11-12]。

3 FRAT1與腫瘤的相關性

FRAT1基因在人體部分正常組織中存在表達，如子宮內(nèi)膜、睪丸、胰腺以及前列腺等，而在其他組織中則不表達，如食管、小腦、肝、肺、結(jié)腸等[2]。FRAT1基因不僅在多種腫瘤中存在高表達，而且與腫瘤的惡性程度、β-catenin的異常積累呈顯著正相關，提示FRAT1可能是通過調(diào)節(jié)細胞的增殖、凋亡、遷移以及侵襲能力導致腫瘤發(fā)生的[1-3]。

3.1FRAT1與非小細胞肺癌 非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)具有生長分裂慢、擴散轉(zhuǎn)移相對較晚的特點，故其早期診斷對改善患者預后非常重要。張勇等[13-14]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因在正常肺泡上皮和支氣管上皮中不表達，但在肺癌組織中高表達，Spearman相關分析顯示，F(xiàn)RAT1與β-catenin在肺癌組織中的表達呈正相關。FRAT1與β-catenin、T細胞因子(T cell factor，TCF)在NSCLC中的協(xié)同表達說明FRAT1可能促進了β-catenin在胞質(zhì)中的積累，并激活下游TCF基因，從而改變了細胞的生長周期，導致腫瘤的發(fā)生。使用RNA干擾技術下調(diào)FRAT1的表達可使NSCLC細胞系A549中的癌細胞侵襲和擴散能力減弱，說明FRAT1基因與腫瘤的惡性表型存在相關性[15]。

此外，F(xiàn)RAT1基因表達水平不僅與腫瘤細胞的分化程度相關，而且還與臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關。NSCLC Ⅲ～Ⅳ期患者FRAT1的表達水平明顯高于Ⅰ～Ⅱ期患者，并且伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者其FRAT1的表達也明顯高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者[13-14]?？梢?，F(xiàn)RAT1基因的過度表達與腫瘤的低分化、淋巴轉(zhuǎn)移及臨床病理分期等惡性表型呈正相關，其對于維持腫瘤的惡性度起重要作用。

有研究分析了100例未經(jīng)放化療治療的原發(fā)性NSCLC患者手術后的標本，并檢測其FRAT1基因的表達情況發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因陽性患者術后生存時間明顯少于肺癌患者的平均生存時間，而FRAT1陰性者術后生存時間明顯高于FRAT1陽性者[16]，提示FRAT1基因影響著腫瘤患者的預后，其有可能成為評估患者預后的新指標。但該實驗經(jīng)多因素分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因并不能成為評估預后的獨立因素，這可能與統(tǒng)計方法有一定關系，因此尚需大量的更深入的研究來證實。

3.2FRAT1與卵巢癌 研究證實，在漿液性卵巢癌中普遍存在著Wnt/β-catenin通路的異?；罨?，其重要成員的異常表達是導致通路異?；罨闹饕騕17]。Wang等[2]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因在正常卵巢細胞內(nèi)不表達，但在卵巢腺癌細胞內(nèi)高表達，且隨著FRAT1表達的增強，卵巢癌出現(xiàn)明顯的β-catenin 細胞核和(或)細胞質(zhì)累積，腫瘤的惡性程度也增加。該研究提示，Wnt/β-catenin通路主要成員FRAT1基因的異常表達可能在卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

3.3FRAT1與腦膠質(zhì)細胞瘤 研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1 信使RNA和蛋白在腦膠質(zhì)瘤中高表達，其表達水平隨腦膠質(zhì)瘤病理級別和惡性程度的增高而升高，且FRAT1蛋白表達陽性的膠質(zhì)瘤細胞中Ki-67蛋白陽性表達細胞數(shù)遠高于FRAT1陰性對照組[3,18-19]，提示FRAT1蛋白的高表達與腫瘤細胞的增殖呈正相關，F(xiàn)RAT1基因可以通過增強細胞的增殖能力而增加膠質(zhì)細胞瘤的惡性表型。此外，用干擾小RNA抑制FRAT1基因的表達后，膠質(zhì)瘤細胞的生長和細胞周期都會發(fā)生變化。通過繪制細胞生長曲線觀察細胞的克隆及集落形成發(fā)現(xiàn)，剔除FRAT1基因的膠質(zhì)瘤細胞生長延緩，克隆數(shù)目形成明顯減少，并且處于G0/G1期的膠質(zhì)瘤細胞比例增多，而處于S期的膠質(zhì)瘤細胞比例減少[18]，提示應用干擾小RNA后，細胞的增殖能力受到抑制，細胞發(fā)生了G0/G1期阻滯。將剔除FRAT1基因的膠質(zhì)瘤細胞接種至裸鼠皮下后亦發(fā)現(xiàn)，移植瘤形成時間延遲，生長速度減慢，體積減小，蘇木精-伊紅染色的異形性也明顯降低[3]。上述研究證實，F(xiàn)RAT1基因的陽性表達在體內(nèi)和體外均可促進腫瘤細胞的增殖。

Guo等[19]采用脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導的缺口末端標記法(terminal deoxynucleotidyl transferase mediated nick-end-labeling，TUNEL)檢測了膠質(zhì)細胞瘤組織中細胞的凋亡情況發(fā)現(xiàn)，凋亡細胞在膠質(zhì)細胞瘤組織中普遍存在，并隨著腦膠質(zhì)細胞瘤病理級別的增高而逐漸增多。但是，在FRAT1基因高表達的膠質(zhì)瘤細胞中，凋亡細胞的數(shù)目卻很少，說明FRAT1具有抗凋亡作用。通過單層劃痕實驗、Transwell侵襲小室實驗發(fā)現(xiàn)，利用干擾小RNA技術抑制膠質(zhì)瘤細胞中FRAT1基因的表達后，腫瘤細胞的遷移和侵襲能力明顯減弱[3]。

3.4FRAT1與消化道腫瘤 消化道腫瘤是發(fā)病率較高的惡性腫瘤。近年來，F(xiàn)RAT1基因被報道在食管癌、胃癌、結(jié)腸癌等[20-22]多種消化道腫瘤中存在高表達。

在食管鱗狀細胞癌細胞中，74%的食管癌組織中FRAT1 信使RNA的表達水平明顯高于正常對照組織，并與β-catenin在細胞質(zhì)和細胞核中的累積密切相關[20]。將FRAT1 互補DNA轉(zhuǎn)染到人類食管鱗狀細胞癌細胞系后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因促進了癌細胞的生長，而FRAT1基因被RNA干擾抑制后，癌細胞的生長受到了抑制；同時在FRAT1陽性表達的癌細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)使細胞處于持續(xù)增殖狀態(tài)的c-myc基因的高表達[20]。FRAT1促進癌細胞生長的作用與GSK3β、TCF及c-myc存在相關性，抑制TCF、c-myc或過表達GSK3β均可逆轉(zhuǎn)FRAT1促進癌細胞生長的作用[20]。

于慶功等[21-22]發(fā)現(xiàn)，在胃癌和結(jié)腸癌中，F(xiàn)RAT1基因的高表達可增加腫瘤的惡性程度。研究顯示，F(xiàn)RAT1在胃癌和結(jié)腸癌組織中高表達，在正常組織中不表達，其中FRAT1蛋白在胃癌和結(jié)腸癌細胞質(zhì)中呈陽性染色，并彌散分布[4]。FRAT1的表達水平隨著腫瘤分化程度的增高而降低，隨著TNM分期的增高而增高，其在發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌、結(jié)腸癌組織中的表達率高于未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的癌組織[22]。

3.5FRAT1與喉癌 何娟等[23]在喉癌的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RAT1基因在喉癌的細胞質(zhì)中表達，并與喉癌患者的年齡及病理分化程度相關，研究還發(fā)現(xiàn)FRAT1的表達與人基質(zhì)金屬蛋白酶9蛋白(matrix metallopeptidase，MMP-9)呈正相關。MMP-9被激活后形成Ⅳ型膠原酶，降解并破壞靠近腫瘤表面的膠原和明膠，導致腫瘤細胞浸潤、轉(zhuǎn)移。這提示FRAT1基因可能促進了喉癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

4 爭 議

目前大部分研究認為FRAT1基因是Wnt/β-catenin 信號轉(zhuǎn)導通路的重要成員，并與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關。然而van Amerongen等[24-25]發(fā)現(xiàn)，剔除FRAT1基因的小鼠并無明顯的發(fā)育異常，推測FRAT1并不是經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號轉(zhuǎn)導通路中所必不可少的，但也有學者認為Wnt/β-catenin通路可能存在平行的調(diào)節(jié)機制，其在FRAT1缺失時發(fā)揮補償替代作用，使小鼠不出現(xiàn)表型的明顯異常。

5 小結(jié)與展望

FRAT1基因與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后密切相關。FRAT1可能通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導通路影響腫瘤細胞的增殖、凋亡及侵襲，從而導致腫瘤的發(fā)生與進展。因此，F(xiàn)RAT1與腫瘤相關性的研究可為腫瘤的早期診斷、預后評估及靶向治療提供了理論依據(jù)。但目前關于FRAT1生物學特性及其在腫瘤進展中的作用機制研究尚少，這還有待科研工作者的進一步研究。

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