GOLPH3基因過表達(dá)與消化道腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

石磊，賈秋紅

(廣西醫(yī)科大學(xué)第八附屬醫(yī)院，廣西貴港537100)

高爾基體磷蛋白3(GOLPH3)基因作為一個新發(fā)現(xiàn)的癌基因，是高爾基體蛋白家族的成員之一。近年來研究表明，GOLPH3過表達(dá)與消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后密切相關(guān)[1]，甚至有望成為腫瘤基因治療的新靶點(diǎn)?，F(xiàn)就GOLPH3的生物學(xué)功能、與消化道腫瘤的關(guān)系及其相關(guān)分子機(jī)制的研究進(jìn)展綜述如下。

1 GOLPH3基因的結(jié)構(gòu)

高爾基體磷蛋白3又稱GMx33、GPP34、MIDAS，基因定位于人類染色體的5p13.3。GOLPH3編碼蛋白的相對分子質(zhì)量約為34 kD，是一種定位在高爾基體的基質(zhì)蛋白，GOLPH3蛋白主要富集在高爾基體囊泡反面的膜外圍，亦存在于小管、囊泡、內(nèi)涵體小室及質(zhì)膜中，負(fù)責(zé)高爾基體的販運(yùn)和高爾基體結(jié)構(gòu)的維持[2]。GOLPH3基因最初是在大鼠肝臟高爾基體進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析中被發(fā)現(xiàn)。GOLPH3在高爾基體和胞內(nèi)小體之間運(yùn)動，參與多種細(xì)胞過程，諸如轉(zhuǎn)運(yùn)、受體循環(huán)和蛋白糖基化。隨后Scott等[3]對多種實體癌進(jìn)行基因組分析時發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞基因組上的5p13區(qū)域常發(fā)生拷貝數(shù)突變，進(jìn)一步對基因組的該區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)性分析和體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)了一個新的癌基因GOLPH3。并首次討論了GOLPH3的致癌作用，揭示了GOLPH3在諸多實體癌癥中的分化和增殖活性及其存在的作用。

近年研究表明，GOLPH3在正常組織中無表達(dá)或低表達(dá)，而在乳腺癌、食管癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等多種組織中存在GOLPH3表達(dá)明顯上調(diào)，GOLPH3表達(dá)增加與前列腺癌、肺癌、卵巢癌和胃癌等癌癥的臨床病理特征密切相關(guān)[4]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3定位于Golgi網(wǎng)絡(luò)，并能與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路上的靶位相互作用。遺傳技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)分析表明，GOLPH3的腫瘤發(fā)生與mTOR信號通路密不可分，過表達(dá)GOLPH3通過磷酸化mTOR復(fù)合體1(mTORC1)和mTOR復(fù)合體2(mTORC2)特定的底物激活mTOR信號傳導(dǎo)，GOLPH3的過表達(dá)使得與mTOR通路相關(guān)的蛋白水平明顯升高，同時GOLPH3蛋白表達(dá)增加了腫瘤細(xì)胞對mTOR抑制劑敏感性，從而能促進(jìn)人類多種癌細(xì)胞增殖[5]。

2 GOLPH3基因在消化道腫瘤中的表達(dá)及其可能機(jī)制

2.1 GOLPH3與食管癌 根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查顯示，食管癌是全世界威脅生命的第6位腫瘤[6]，我國是食管癌的高發(fā)國家，亦是世界上食管癌高病死率的國家之一，年平均病死率1.3～90.9/10萬，在我國90%以上的食管癌為鱗狀細(xì)胞癌。早期食管癌臨床癥狀不明顯，食管癌患者5年生存率不足25%。當(dāng)前缺乏食管癌的有效治療，預(yù)后較差，提高食管癌患者生存率的關(guān)鍵在于早期診斷，尋找有效的腫瘤標(biāo)志物是研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。Wang等[7]通過實時熒光定量PCR(qRT-PCR)、蛋白印跡和免疫組化的方法分別檢測食管鱗狀細(xì)胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在食管鱗狀細(xì)胞癌GOLPH3 的mRNA和蛋白表達(dá)均明顯升高，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)GOLPH3高表達(dá)與食管癌臨床分期、TNM分期、組織分化程度及預(yù)后相關(guān)，實驗證明GOLPH3可能參與食管鱗癌的發(fā)生、分化和發(fā)展，認(rèn)為GOLPH3是食管癌患者一個獨(dú)立的預(yù)后因素，可作為食管鱗癌診斷和預(yù)后的評判指標(biāo)。另有研究發(fā)現(xiàn)[8]通過慢病毒介導(dǎo)的GOLPH3基因沉默對食管鱗癌有明顯的抑制作用，體內(nèi)外均能抑制癌細(xì)胞的增殖、運(yùn)動和侵襲。在體內(nèi)，GOLPH3的缺失導(dǎo)致腫瘤生長受到抑制，而GOLPH3在移植瘤中的表達(dá)穩(wěn)定下降。實驗提示GOLPH3可能作為食管鱗癌治療的有效分子靶點(diǎn)。

微小RNA(miRNA)是一類非編碼的內(nèi)源性單鏈小分子RNA，可通過對靶基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控參與生命過程中一系列重要過程，目前發(fā)現(xiàn)在人類多種惡性腫瘤中存在miRNA異常表達(dá)，說明miRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中有重要作用。Li等[9]研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3在食管鱗癌中高表達(dá)，與腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期有關(guān)。實驗表明，在食管鱗癌中，miR-126通過靶向負(fù)調(diào)控GOLPH3促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、分化和侵襲。最近Wang等[10]研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3通過激活mTOR和Wnt/β-catenin信號通路，促進(jìn)食管鱗癌的成瘤性。

2.2 GOLPH3與胃癌 胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，近年來，隨著早期胃癌內(nèi)鏡檢查的開展，早期胃癌的診斷率有所升高，但5年病死率仍較高，尤其是進(jìn)展期胃癌。導(dǎo)致胃癌患者治療效果欠佳乃至死亡的主要原因是腫瘤轉(zhuǎn)移，而癌細(xì)胞的侵襲和遷移是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

Hu等[11]采用免疫組織化學(xué)和RT-PCR方法分別對40例胃癌組織和正常胃黏膜組織中GOLPH3表達(dá)進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GOLPH3過表達(dá)與胃癌的大小、組織學(xué)分級、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分期呈正相關(guān)。Kaplan-Meier生存分析表明，胃癌患者GOLPH3高表達(dá)與不良預(yù)后有顯著相關(guān)性。研究表明，GOLPH3表達(dá)是影響胃癌根治術(shù)后患者預(yù)后的獨(dú)立因素，GOLPH3過表達(dá)可作為胃癌預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo)。Peng等[12]亦有類似發(fā)現(xiàn)，研究顯示胃癌組織中GOLPH3、mTOR的蛋白表達(dá)高于癌旁及正常胃黏膜組織，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，GOPLH3在胃癌組織中的表達(dá)與Akt/mTOR信號密切相關(guān)。GOLPH3聯(lián)合Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可能在胃癌的發(fā)生、分化、侵襲和轉(zhuǎn)移中起重要作用。Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3是miR-134的直接靶基因。GOLPH3過表達(dá)阻斷了miR-134對胃癌細(xì)胞的抗增殖作用。實驗提示miR-134可能通過下調(diào)GOLPH3基因來調(diào)控胃癌細(xì)胞的增殖，從而在胃癌的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮潛在抑癌作用。

2.3 GOLPH3與結(jié)直腸癌 在世界范圍內(nèi)，結(jié)直腸癌是男性第3、女性第2常見的惡性腫瘤，中國是全球結(jié)直腸癌每年新發(fā)病例數(shù)最多的國家，其中城市明顯高于農(nóng)村，且結(jié)直腸癌的發(fā)病率上升明顯。多數(shù)患者發(fā)現(xiàn)時已屬于中晚期。目前公認(rèn)在結(jié)直腸癌診斷和術(shù)后監(jiān)測有意義的腫瘤標(biāo)志物，如癌胚抗原和CA19-9等，缺乏在早期大腸癌中的診斷價值，因此開發(fā)更敏感和特異性的標(biāo)志物檢測大腸癌至關(guān)重要。Guo等[14]應(yīng)用免疫組化法檢測62例大腸癌組織和正常大腸黏膜組織中GOLPH3表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腸癌組織中GOLPH3蛋白表達(dá)高于正常大腸黏膜組織，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。GOLPH3陽性表達(dá)與腫瘤浸潤深度、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，實驗認(rèn)為GOLPH3表達(dá)可能是判斷結(jié)直腸癌預(yù)后的新指標(biāo)。Wang等[15]通過qRT-PCR和免疫組化法檢測氟尿嘧啶(5-FU)輔助化療后結(jié)直腸癌組織中GOLPH3表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌組織中GOLPH3表達(dá)高于癌旁組織，GOLPH3表達(dá)是5-FU基礎(chǔ)化療對大腸癌患者預(yù)后的獨(dú)立影響因素。在體外，GOLPH3過表達(dá)促進(jìn)了結(jié)腸癌細(xì)胞對5-FU的敏感性，而siRNA介導(dǎo)的GOLPH3基因敲除則降低了結(jié)腸癌細(xì)胞對5-FU誘導(dǎo)的凋亡敏感性。結(jié)果提示，GOLPH3與術(shù)后5-FU輔助化療的預(yù)后有關(guān)，可作為預(yù)測5-FU化療敏感性的潛在指標(biāo)。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)，通過GOLPH3基因有效沉默，5-FU處理后，結(jié)腸癌細(xì)胞株HT29中磷酸化糖蛋白和GOLPH3表達(dá)增加，導(dǎo)致耐藥性的發(fā)生。沉默GOLPH3可提高HT29細(xì)胞對5-FU的敏感性，降低其致瘤性，部分逆轉(zhuǎn)對5-FU的耐藥性。因此推測，GOLPH3可能是逆轉(zhuǎn)結(jié)腸癌化療耐藥的新靶點(diǎn)。Qiu等[17]研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3基因的過表達(dá)激活了人結(jié)腸癌細(xì)胞的Wnt信號通路，增加了β-catenin表達(dá)，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞增殖，抑制了細(xì)胞凋亡。其作用機(jī)制可能是GOLPH 3基因過度表達(dá)激活了Akt，進(jìn)一步通過GSK-3β激活了Wnt信號通路，促進(jìn)了結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。

2.4 GOLPH3與胰腺癌 胰腺癌是一種高度侵襲性癌癥，病死率高且預(yù)后極差。其發(fā)病率呈逐年增高趨勢。胰腺癌的發(fā)生發(fā)展與遺傳、吸煙、高脂飲食、慢性胰腺炎、亞硝酸化合物等因素密切相關(guān)。雖然目前影像學(xué)及內(nèi)鏡學(xué)檢查的發(fā)展，如CT、磁共振成像、內(nèi)鏡下逆行胰膽管造影、超聲內(nèi)鏡引導(dǎo)下細(xì)針穿刺等，極大提高了胰腺癌的診斷率，但由于其在腹腔中位置深，起病隱匿，因此對胰腺癌的早期診斷仍較困難。多數(shù)患者起病隱匿，確診時即有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，手術(shù)切除風(fēng)險高，尋找有效預(yù)測性的生物標(biāo)志物迫在眉睫。目前GOLPH3與胰腺癌的相關(guān)研究較少，Zhang等[18]采用qRT-PCR和蛋白印跡技術(shù)，分析成對胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)及癌旁組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達(dá)。應(yīng)用免疫組化法檢測109例PDAC石蠟包埋組織中GOLPH3蛋白表達(dá)。結(jié)果顯示，PDAC病變組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達(dá)較癌旁成對非癌組織明顯升高。GOLPH3表達(dá)與臨床分期、TNM分期、肝轉(zhuǎn)移有關(guān)。GOLPH3高表達(dá)組總生存期短于GOLPH3低表達(dá)組。多因素分析顯示GOLPH3過表達(dá)是PDAC的獨(dú)立預(yù)后因素。上述研究提示GOLPH3表達(dá)可能是PCAC潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2.5 GOLPH3與肝癌 原發(fā)性肝癌指由原發(fā)于肝細(xì)胞或肝內(nèi)膽管上皮細(xì)胞發(fā)生的惡性腫瘤，是我國第4位常見的惡性腫瘤及第3位的腫瘤致死原因，我國每年新發(fā)肝癌患者約46.6萬[19]。在原發(fā)性肝癌中，超過90%為肝細(xì)胞癌(HCC)，手術(shù)切除和肝臟移植是目前治療肝癌較為有效的方法，由于原發(fā)性肝癌早期癥狀不明顯，發(fā)現(xiàn)較晚，從而導(dǎo)致進(jìn)展期患者失去手術(shù)機(jī)會。因此，尋找HCC有效的分子標(biāo)志物及關(guān)鍵生物治療靶點(diǎn)，對于提高肝細(xì)胞癌的療效有重要意義。Li等[20]研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3在肝癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁正常組織。GOLPH3表達(dá)與Edmondson Steiner分級、血管侵犯和血清αfeto蛋白水平呈正相關(guān)。GOLPH3表達(dá)是預(yù)測HCC患者整體生存不良的獨(dú)立因素。此外，GOLPH3沉默還可抑制肝癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。研究表明，高水平的GOLPH3可能是HCC患者預(yù)后不良的潛在生物標(biāo)志物。Dai等[21]研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3表達(dá)與臨床分期、生存期相關(guān)。GOLPH3在肝癌細(xì)胞體外和體內(nèi)均過表達(dá)，對順鉑誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞凋亡有保護(hù)作用，促進(jìn)血管生成和增殖，增強(qiáng)了肝癌細(xì)胞的侵襲性，而抑制GOLPH3表達(dá)則可降低肝癌細(xì)胞的侵襲性。GOLPH3是肝癌患者的預(yù)后和/或潛在治療性生物標(biāo)志物。Jian等[22]采用qRT-PCR和蛋白印跡法檢測肝癌細(xì)胞株和新鮮組織中GOLPH3 mRNA和蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示GOLPH3高表達(dá)與血清AFP水平、腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。高表達(dá)GOLPH3的肝癌患者總生存率和無病生存率明顯低于低表達(dá)的肝癌患者。GOLPH3表達(dá)、腫瘤大小和腫瘤多樣性是HCC患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因素。GOLPH3在肝癌中的mRNA和蛋白均過表達(dá)，推測GOLPH3的高表達(dá)可作為肝癌患者預(yù)后的新指標(biāo)。Hu等[23]亦有類似發(fā)現(xiàn)，GOLPH3高表達(dá)可作為HCC患者的一種潛在預(yù)后標(biāo)志物。

綜上所述，GOLPH3基因作為一種新的癌基因，在細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)，可促進(jìn)多種惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，與腫瘤密切相關(guān)。但GOLPH3如何促進(jìn)這些癌癥的侵襲和轉(zhuǎn)移尚不明確。在消化道腫瘤中，GOLPH3癌基因功能的研究尚處于起步階段，此外，GOLPH3亦可能作為消化道腫瘤早期診斷的分子標(biāo)志物或預(yù)后評價指標(biāo)。