Survivin與肺癌的研究進(jìn)展

魏　征蔡小平　張俊萍　(河南省中醫(yī)藥研究院，河南　鄭州　450004)

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Survivin與肺癌的研究進(jìn)展

魏征1蔡小平張俊萍(河南省中醫(yī)藥研究院，河南鄭州450004)

〔關(guān)鍵詞〕Survivin;肺癌

1南京中醫(yī)藥大學(xué)

第一作者:魏征( 1983－)，男，在讀博士，主治醫(yī)師，主要從事中西醫(yī)結(jié)合治療惡性腫瘤研究。

肺癌的發(fā)生發(fā)展是一個十分復(fù)雜的過程，肺癌的發(fā)病不僅和細(xì)胞增殖、分化異常有關(guān)，也與細(xì)胞過度凋亡有關(guān)。肺癌發(fā)病是眾多基因參與的結(jié)果，而Survivin基因是其中最強(qiáng)的抑制凋亡因子，因Survivin特殊結(jié)構(gòu)性質(zhì)和組織分布，使其成為目前腫瘤分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)〔1〕。

1 Survivin的結(jié)構(gòu)、分子生物學(xué)特征及組織分布

Survivin是從人類基因組P1庫中篩選克隆的，其基因編碼區(qū)與效應(yīng)細(xì)胞蛋白酶受體( EPR)－1基因序列大致相同，但排列方向相反，Survivin基因有6個核苷酸插入及5個核苷酸序列變化，定位于第17對染色體的q25帶。其中包括70個氨基酸殘基的桿狀病毒凋亡抑制蛋白( IAP)重復(fù)序列，是Survivin抑制細(xì)胞凋亡作用的主要結(jié)構(gòu)域，其對維持Survivin蛋白穩(wěn)定性及與周期蛋白依賴性蛋白激酶( CDK) 1相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞周期有重要作用〔2〕。

Survivin基因的表達(dá)集中在分化未成熟的組織及胚胎內(nèi)，其表達(dá)具有明顯組織選擇性。在人體內(nèi)除甲狀腺、胸腺、子宮內(nèi)膜有微量表達(dá)及成年男性精子成熟期有過量表達(dá)外，所有分化成熟的組織幾乎都檢測不到Survivin，這與IAP家族其他成員及另一重要凋亡抑制因子Bcl－2在成人正常組織中有不同水平廣泛表達(dá)有明顯不同。而在大多數(shù)常見腫瘤組織內(nèi)，其表達(dá)異常增高，Survivin表達(dá)率為34%～100%〔3〕。

2 Survivin的生物學(xué)功能

2. 1 Survivin與細(xì)胞凋亡研究發(fā)現(xiàn)，Survivin是最強(qiáng)的凋亡抑制因子，Survivin是高表達(dá)可抑制多種因素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為Survivin是通過直接或間接作用于半胱天冬氨酸蛋白酶( Caspase)發(fā)揮抗凋亡作用的，Caspase是細(xì)胞凋亡的核心機(jī)制〔4〕。有研究者認(rèn)為Survivin能直接抑制終末效應(yīng)蛋白Caspase－3和Caspase－7，從而抑制細(xì)胞凋亡，其機(jī)制主要是通過抑制細(xì)胞凋亡調(diào)控因子Bax/細(xì)胞色素C和Fas/Caspase－8信號通路，從而誘導(dǎo)下游分子Caspase活化和凋亡，通過作用于各個凋亡途徑的匯集點(diǎn)而發(fā)揮作用〔5〕。研究表明〔6〕，Survivin可以通過與周期蛋白激酶p34CDC2、CDK4等相互作用阻斷凋亡轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，但與其他凋亡抑制因子不同，Survivin的表達(dá)具有周期特異性，選擇性表達(dá)在細(xì)胞周期的DNA復(fù)制后期/分裂期( G2/ M期)，可以與紡錘體纖維結(jié)合，阻斷Caspase對紡錘體的水解，有利于保護(hù)細(xì)胞完成有絲分裂而抑制細(xì)胞凋亡〔7〕。

2. 2 Survivin與細(xì)胞周期調(diào)控Survivin基因的啟動子含有3個細(xì)胞周期依賴性因子( CDE)和1個細(xì)胞周期同源性區(qū)域( CHR)，而它們是DNA復(fù)制前期( G1期)抑制元件，調(diào)節(jié)G2/M期基因表達(dá)的半衰期，所以Survivin基因只在G2/M期表達(dá)，具有細(xì)胞周期性，研究者〔8〕發(fā)現(xiàn)在G1期Survivin mRNA呈微量表達(dá)，在復(fù)制期( S期)細(xì)胞Survivin mRNA呈翻倍生長。梁偉等〔9〕應(yīng)用靶向Survivin的RNA干擾( RNAi)載體轉(zhuǎn)染人套細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)Survivin基因沉默可使G2/M期細(xì)胞百分率升高，S期細(xì)胞百分率下降，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。

2. 3 Survivin與血管形成Survivin參與毛細(xì)血管網(wǎng)的形成，介導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子( VEGF)、血管形成素( Ang)－1和成纖維細(xì)胞生長因子( bFGF)抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，促進(jìn)血管生成。Wang等〔10〕通過體內(nèi)外實驗證實Survivin調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤血管生成主要是通過上調(diào)VEGF、bFGF、血小板衍生因子( PDGF)而完成的。Sun等〔11〕報道bFGF促進(jìn)肝細(xì)胞癌凋亡可能是通過蛋白激酶B途徑上調(diào)Survivin的表達(dá)，從而加速腫瘤細(xì)胞增殖和血管生長，為腫瘤生長和侵襲提供有利條件。

3 Survivin與肺癌的早期診斷及預(yù)后

Survivin表達(dá)上調(diào)提示形態(tài)學(xué)尚正常的組織存在癌變可能，Survivin有望成為一種新的肺癌早期診斷指標(biāo)。Survivin在癌組織中的表達(dá)與惡性腫瘤的侵襲性及預(yù)后有關(guān)。Huang等〔12〕分析2 517例非小細(xì)胞肺癌( NSCLC)中Survivin的表達(dá)，結(jié)果提示Survivin是肺癌的一個不良預(yù)后指標(biāo)。Wang等〔13〕研究210例NSCLC組織標(biāo)本中Survivin及VEGF－A表達(dá)與患者生存率之間的關(guān)系，結(jié)果表明，有112例肺癌Survivin呈陽性表達(dá)，其表達(dá)程度和臨床分期呈正相關(guān); Rosato等〔14〕研究顯示只有在NSCLC中survivin的表達(dá)可影響預(yù)后，而在小細(xì)胞肺癌中其表達(dá)與預(yù)后無關(guān)。

4 Survivin與肺癌的治療

4. 1 Survivin與肺癌的化學(xué)治療Survivin基因的過表達(dá)與化療敏感性密切相關(guān)。Yang等〔15〕研究發(fā)現(xiàn)人肺癌多藥耐藥細(xì)胞株的Survivin表達(dá)均高于敏感細(xì)胞株，靶向Survivin小干擾RNA( siRNA)作用于耐藥細(xì)胞株后，順鉑( DDP)和紫杉醇的半抑制濃度( IC50)值較未經(jīng)siRNA轉(zhuǎn)染組顯著降低，該實驗認(rèn)為Survivin高表達(dá)參與人大細(xì)胞肺癌多藥耐藥株H460/cDDP獲得耐藥。Liu等〔16〕評估靶向Survivin siRNA作用于耐藥細(xì)胞株A549/DDP后，使細(xì)胞周期阻抑于G2/M期，DDP的IC50值和耐藥性明顯降低，其機(jī)制可能是通過下調(diào)肺耐藥蛋白和單克隆兔抗人細(xì)胞周期蛋白－1、上調(diào)caspase－3的表達(dá)來完成的。

4. 2 Survivin與肺癌的放射治療Survivin參與腫瘤放療抵抗主要是通過損傷細(xì)胞DNA，影響細(xì)胞的增殖狀態(tài)，改變細(xì)胞周期運(yùn)行，最終引起腫瘤細(xì)胞增殖性死亡或凋亡。Lu等〔17〕發(fā)現(xiàn)3 Gy的放射劑量可降低人類正常細(xì)胞中Survivin的表達(dá)、促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而在腫瘤細(xì)胞中未見明顯變化; Yang等〔18〕通過體內(nèi)外實驗觀察靶向Survivin基因干擾表達(dá)載體pGenesil－2－Survivin聯(lián)合放療對肺癌細(xì)胞H1650、H460、A549、H1975的影響，均證實靶向Survivin RNAi殺傷作用強(qiáng)于單用放射治療，二者聯(lián)合強(qiáng)有力地殺滅腫瘤細(xì)胞。

4. 3 Survivin與肺癌的基因治療

4. 3. 1反義寡核苷酸( ASODN) ASODN轉(zhuǎn)染技術(shù)〔19〕可多途徑介導(dǎo)靶器官mRNA降解，通過干擾DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、加工和翻譯等多途徑抑制或封閉靶基因表達(dá)，使靶基因功能喪失，從而治療疾病，是目前最有可能應(yīng)用于臨床的基因療法。褚靜英等〔20〕研究在不同濃度的Survivin ASODN作用于A549細(xì)胞株，結(jié)果顯示劑量均能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制效應(yīng)呈劑量依賴性。因此Survivin ASODN有望應(yīng)用于腫瘤的輔助治療之中。梁超等〔21〕構(gòu)建VEGF與Survivin基因反義核苷酸以脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染人肺腺癌A549細(xì)胞，觀察細(xì)胞的生長。結(jié)果顯示抑制人肺腺癌細(xì)胞的增殖，延長細(xì)胞周期。因此Survivin ASODN有望應(yīng)用于肺癌的輔助治療之中。

4. 3. 2核酶核酶靶向破壞Survivin mRNA技術(shù)的機(jī)制為:核酶是由RNA組成的酶，是具有切割活性的反義核酸，通過堿基配對與靶RNA結(jié)合，并切割破壞RNA，抑制RNA翻譯，阻斷蛋白質(zhì)的合成。Fei等〔22〕將四種錘頭狀核酶R1～4分別切割Survivin mRNA，核酶合成后將克隆復(fù)制到缺陷的腺病毒載體，并轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞，體內(nèi)外實驗證實R1、R3、R4核酶降低Survivin mRNA和蛋白的表達(dá)水平，且三者聯(lián)合作用后抑制更強(qiáng)，通過Caspase－3途徑腫瘤細(xì)胞凋亡率增加。

4. 3. 3干擾RNA近年發(fā)現(xiàn)的RNAi是研究基因表達(dá)、調(diào)控與功能的新技術(shù)，RNAi技術(shù)利用與目的基因序列互補(bǔ)的siRNA導(dǎo)入靶細(xì)胞，促使靶細(xì)胞mRNA降解，誘使細(xì)胞特定基因缺失，從而特異地阻斷體內(nèi)特定基因的表達(dá)〔23〕。Chen等〔24〕發(fā)現(xiàn)慢病毒表達(dá)載體介導(dǎo)的RNAi技術(shù)對Survivin基因有明顯下調(diào)作用，肺癌A549細(xì)胞軟瓊脂集落形成減少，增殖活性受抑制，凋亡率明顯升高。

4. 3. 4 Survivin顯性負(fù)突變體Survivin顯性負(fù)突變體是通過干擾內(nèi)源性Survivin磷酸化過程，從而促使Caspase－9凋亡信號通路形成，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，可以增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對化療和放療的敏感性。Shan等〔25〕將Survivin T34A質(zhì)粒轉(zhuǎn)染A549肺癌細(xì)胞，并構(gòu)建小鼠Lewis皮下移植瘤動物模型，結(jié)果顯示腫瘤微血管密度減低，凋亡細(xì)胞增加，腫瘤生長速度受到明顯限制。綜上，Survivin在腫瘤組織中表達(dá)、分布的獨(dú)特性，日漸受到人們的廣泛關(guān)注。以Survivin為靶點(diǎn)開辟肺癌治療新的思路，Survivin基因具有巨大的潛在臨床應(yīng)用價值。但Survivin發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡和促使肺癌發(fā)展途徑和機(jī)制，有待深入研究。

5參考文獻(xiàn)

1 Chen P，Zhu J，Liu DY，et al．Over－expression of survivin and VEGF in small－cell lung cancer may predict the poorer prognosis〔J〕．Med Oncol，2014; 31( 1) : 775．

2 Altieri DC．Survivin and IAP proteins in cell－death mechanisms〔J〕．Biochem J，2010; 430( 2) : 199－205．

3 Necochea－Campion RD，Chen CS，Mirshahidi S，et al．Clinico－pathologic relevance of Survivin splice variant expression in cancer〔J〕．Cancer Lett，2013; 339( 2) : 167－74．

4 Poomsawat S，Punyasingh J，Vejchapipat P．Overexpression of survivin and caspase 3 in oral carcinogenesis〔J〕．Appl Immunohistochem Mol Morphol，2014; 22( 1) : 65－71．

5 Luo W，Zhang R，Xu Y，et al．WITHDRAWN: Survivin，Caspase－3 and Caspase－9－activated proteins kinases in apoptosis〔J〕．Int J Biol Macromol，2013; 55( 4) : 12－4．

6 Selent J，Kaczor AA，Guixa－Gonzalez R，et al．Rational design of the survivin/CDK4 complex by combining protein－protein docking and molecular dynamics simulations〔J〕．J Mol Model，2013; 19( 4) : 1507－14．

7 Berezov A，Cai Z，F(xiàn)reudenberg JA，et al．Disabling the mitotic spindle and tumor growth by targeting a cavity－induced allosteric site of survivin〔J〕．Oncogene，2012; 31( 15) : 1938－48．

8 Bian K，F(xiàn)an J，Zhang X，et al．MicroRNA－203 leads to G1 phase cell cycle arrest in laryngeal carcinoma cells by directly targeting survivin〔J〕．FEBS Lett，2012; 586( 6) : 804－9．

9梁偉，張文君，高青梅，等．利用siRNA靶向沉默Jeko－1細(xì)胞survivin mRNA基因的實驗研究〔J〕．中國實驗血液學(xué)雜志，2012; 20 ( 1) : 88－92．

10 Wang P，Zhen H，Zhang J，et al．Survivin promotes glioma angiogenesis through vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor in vitro and in vivo〔J〕．Mol Carcinog，2012; 51( 7) : 586－95．

11 Sun B，Xu H，Zhang G，et al．Basic fibroblast growth factor upregulates survivin expression in hepatocellular carcinoma cells via a protein kinase B－dependent pathway〔J〕．Oncol Rep，2013; 30( 1) : 385－90．

12 Huang LN，Wang DS，Chen YQ，et al．Expression of survivin and patients survival in non－small cell lung cancer: a meta－analysis of the published studies〔J〕．Mol Biol Rep，2013; 40( 2) : 917－24．

13 Wang M，Liu BG，Yang ZY，et al．Significance of survivin expression: prognostic value and survival in stageⅢnon－small cell lung cancer〔J〕．Exp Ther Med，2012; 3( 6) : 983－8．

14 Rosato A，Menin C，Boldrin D，et al．Survivin expression impacts prognostically on NSCLC but not SCLC〔J〕．Lung Cancer，2013; 79( 2) : 180－6．

15 Yang H，F(xiàn)u JH，Hu Y，et al．Influence of siRNA targeting survivin on chemosensitivity of H460/cDDP lung cancer cells〔J〕．J Int Med Res，2008; 36( 4) : 734－47．

16 Liu JL，Wang Y，Jiang J，et al．Inhibition of survivin expression and mechanisms of reversing drug－resistance of human lung adenocarcinoma cells by siRNA〔J〕．Chin Med J( Engl)，2010; 123( 20) : 2901－7．

17 Lu B，Mu Y，Cao C，et al．Survivin as a therapeutic target for radiation sensitization in lung cancer〔J〕．Cancer Res，2004; 64( 8) : 2840－5．

18 Yang CT，Li JM，Weng HH，et al．Adenovirus－mediated transfer of siRNA against survivin enhances the radiosensitivity of human nonsmall cell lung cancer cells〔J〕．Cancer Gene Ther，2010; 17 ( 2) : 120－30．

19 Werner A．Biological functions of natural antisense transcripts〔J〕．BMC Biol，2013; 11: 31．

20褚靜英，謝小芳，朱雪明，等．survivin和VEGF反義寡核苷酸轉(zhuǎn)染對肺癌A549細(xì)胞增殖和凋亡的影響〔J〕．臨床檢驗雜志，2012; 30 ( 6) : 447－9．

21梁超，徐玲，隋雪梅．聯(lián)合運(yùn)用Survivin和VEGF反義寡核苷酸對裸鼠人肺腺癌A549移植瘤的生長抑制作用〔J〕．第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2013; 35( 24) : 2643－7．

22 Fei Q，Zhang H，F(xiàn)u L，et al．Experimental cancer gene therapy by multiple anti－survivin hammerhead ribozymes〔J〕．Acta Biochim Biophys Sin ( Shanghai)，2008; 40( 6) : 466－77．

23 Wilson RC，Doudna JA．Molecular mechanisms of RNA interference〔J〕．Annu Rev Biophys，2013; 42: 217－39．

24 Chen XQ，Yang S，Li ZY，et al．Effects and mechanism of downregulation of survivin expression by RNA interference on proliferation and apoptosis of lung cancer cells〔J〕．Mol Med Rep，2012; 5 ( 4) : 917－22．

25 Shan Y，Wang C，Yang L，et al．Inhibition of human lung adenocarcinoma growth using survivint34a by low－dose systematic administration〔J〕．J Biosci，2010; 35( 2) : 209－16．

〔2014－08－10修回〕

(編輯王一涵)

通訊作者:蔡小平( 1964－)，男，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事中醫(yī)內(nèi)科學(xué)研究。

基金項目:國家臨床重點(diǎn)專科建設(shè)項目( ZJ1601ZL041)

〔中圖分類號〕R730. 231

〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202( 2016) 02-0490-03;

doi:10. 3969/j. issn. 1005-9202. 2016. 02. 113