ETV4轉錄因子在結直腸癌中的研究進展

蘭宏偉，馬 微，程 龍

(1.牡丹江醫(yī)學院附屬紅旗醫(yī)院腫瘤科；2.牡丹江醫(yī)學院研究生處；3.牡丹江市腫瘤醫(yī)院腹外一科，黑龍江 牡丹江 157011)

結直腸癌是一種常見的惡性腫瘤，發(fā)病率、死亡率分別居惡性腫瘤的第4位和第2位，而且仍處于上升階段，預計到2030年，全球結直腸癌患者將增加60%，達到220萬新發(fā)病例，并將有110萬人死于結直腸癌,結直腸癌高死亡率的主要原因是缺乏早期癥狀體征及癌轉移擴散較早[1]。目前臨床常用的腫瘤標志物缺乏早期診斷結直腸癌的能力，使得大部分結直腸癌患者失去了“早診斷，早治療”的機會，而失去了手術治療機會的患者，將難以獲得其他的有效治療，因此，找到一種有效的結直腸癌早期診斷及治療的標志物并了解其機制對結直腸癌的精準診療至關重要。研究發(fā)現(xiàn)，在結直腸癌中，ETV4轉錄因子的表達明顯升高，且對結直腸癌的增殖、轉移擴散有重要促進作用[2]，這提示ETV4或許是一種重要的能兼顧結直腸癌診療的轉錄因子。ETV4在卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤中的研究較為深入，但在結直腸癌中的研究相對較少，關于其在結直腸癌中的具體作用機制更是了解甚少。基于目前的研究成果，我們發(fā)現(xiàn)，研究ETV4在結直腸癌中的具體作用和作用機制對結直腸的診斷、治療和預后評估具有重要意義。

1 ETV4及ETS家族

ETS(E26 transformation-specific or E-twenty-six)家族是最大的轉錄因子家族之一，在人類中共包括有28個成員，ETS家族成員都含有一個高度保守的DNA結構域，即ETS結構域，由約85個氨基酸組成，ETS結構域是由3個α螺旋結構和1個四股反平行β折疊形成的側翼螺旋轉螺旋結構，ETS結構域能與DNA下游的GGAA/T靶基因序列結合，以此調控多種靶基因的表達，影響疾病的發(fā)生發(fā)展[3]。ETV4(ETS variant 4)是ETS下屬亞家族PEA3的一員，也可被叫做E1AF或PEA3，位于染色體7q21.31位置，人類ETV4基因的分子克隆于1993年被首次報道,除了含有ETS結構域，在ETV4 的C末端及N末端還各有一個功能性的酸性結構域，一般起著轉錄激活下游靶物的作用[4]。

2 ETV4的表達與功能

在生長發(fā)育過程中，ETV4可促進腎、肺、乳腺、神經系統(tǒng)等器官的發(fā)育形成，在細胞生長、增殖、遷移和凋亡中也起著重要作用，但是，在成熟組織中，ETV4一般低表達或只在特定器官組織中表達，并常處于自我抑制狀態(tài)[5]。相對而言，在腫瘤組織中，ETV4常常處于過度表達狀態(tài)，例如，ETV4被發(fā)現(xiàn)在肝癌、胃腸道間質瘤、前列腺癌、乳腺癌中的表達均明顯升高[6-7]。ETV4在包括結直腸癌的多種惡性腫瘤中能被ERK激酶激活，進而發(fā)揮促癌增殖、遷移的作用[8]。

3 ETV4在結直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用

腫瘤細胞的增殖是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要過程，腫瘤細胞的侵襲與轉移則是腫瘤惡性轉化的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，ETV4在結直腸癌中的表達量明顯高于正常組織，并對結直腸癌的增殖、侵襲和轉移有積極的促進作用。

3.1 ETV4促進結直腸癌增殖早期Moss A C等人在實驗中發(fā)現(xiàn)，當敲減ETV4基因時，結直腸癌細胞的增殖減弱[9]，劉浩等利用慢病毒介導的質粒過表達技術及慢病毒介導的RNA干擾技術研究發(fā)現(xiàn)，ETV4過表達細胞系增殖能力明顯增強，而ETV4敲減細胞系增殖能力明顯減弱，利用平板克隆實驗發(fā)現(xiàn)，ETV4過表達后結直腸癌細胞克隆形成能力明顯增強，反之，ETV4低表達時，癌細胞克隆形成能力明顯降低，并進一步在動物體內證明了ETV4對于腫瘤的體內生長具有明顯促進作用[2]。關于ETV4影響結直腸癌增殖的機制，主要有3個途徑：(1)ETV4調節(jié)環(huán)氧化酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)的表達促進結直腸癌增殖。在結直腸癌中，ETV4可通過NF-IL6元件調控COX-2的表達，而COX-2在結直腸癌中能激活 Ras-MAPK/ERK通路，并借此增加促生長癌基因BCL-2的表達以及抑制結直腸癌細胞凋亡[10]。COX-2的下游產物PGE 2能通過許多膜受體介導結直腸癌細胞的增殖和結直腸癌的形成，其中與受體Ep4的作用，能激活細胞外信號調節(jié)激酶(ERKs)，進而誘導早期生長反應因子-1(EGR-1)的過表達，而EGR-1與結直腸癌的形成關系密切[11]，PGE 2還可以通過活化Wnt信號進一步激活Cyclin D1 基因，并解除結直腸癌細胞分裂周期G1期的有絲分裂阻滯，此外，PGE2還具有促進結直腸癌血管生成、免疫逃逸的作用[12]。(2)ETV4調節(jié)骨橋蛋白(Osteopontin，OPN)的表達促進結直腸癌增殖。ETV4能與OPN啟動子結合，調節(jié)OPN的表達[13]，OPN可以促進結直腸癌細胞增殖并抑制結直腸癌細胞凋亡，并能通過p38MAPK信號通路和結合整合素αvβ3抑制細胞自噬，還可以刺激血管內皮生長因子的生成，促使血管形成，為腫瘤形成提供條件[14]。(3)ETV4通過上調類賴氨酸氧化酶2(Lysyl oxidase-like 2，LOXL2)的表達促進結直腸癌細胞的增殖[15]。

3.2 ETV4促進結直腸癌侵襲及轉移Mesci A等人[8]第一次應用shRNA感染技術和異種移植物模型發(fā)現(xiàn)，在結直腸癌中，降低ETV4的水平會降低結直腸癌細胞通過基底膜基質的能力，并且結直腸癌細胞的異種移植物很難在肝臟上形成癌轉移灶，反之，被注入高表達ETV4細胞的結腸癌動物模型中，均發(fā)生了肝臟轉移。劉浩等在實驗中發(fā)現(xiàn)，ETV4對結腸癌的轉移及侵襲均有明顯促進作用，并進一步在動物實驗中證實，ETV4促進結腸癌的肺轉移能力[2]。深入研究發(fā)現(xiàn)，ETV4促癌遷移的作用主要是通過調節(jié)下游靶基因的表達來實現(xiàn)的。(1)ETV4通過調控MMPs的表達促進結直腸癌侵襲及轉移:基質金屬蛋白酶(Matrix met alloproteinases，MMPs)是一種蛋白水解酶，MMPs通過對細胞間粘附分子以及細胞外基質的降解，消除腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，為惡性腫瘤的侵襲轉移提供有利條件[16]。MMPs基因的啟動子區(qū)通常含有ETS轉錄因子的結合位點，而ETV4可以通過與此位點結合來調控多種MMPs的表達，如MMP-1、MMP-7等[8]，其中，MMP-7不僅能促進結直腸癌遠處轉移，還能特異性的促進結直腸癌肝臟轉移癌的形成,并促進MMP-9的表達[17]。ETV4除了能直接與MMPs啟動子結合外，還可能通過額外的機制間接調節(jié)MMPs的表達，例如通過促進骨橋蛋白與整合素αvβ3受體結合，以提高MMP-9的表達，或通過調節(jié)成纖維細胞特異性蛋白Fsp 1的表達來影響MMPs的表達[8]。結直腸癌中的MMPs除了常見的降解細胞外基質作用外，某些特殊MMPs還能通過與其他細胞分子的相互作用來促進結直腸癌遷移，例如膜型基質金屬蛋白酶既能與αv整合素的單鏈前體起作用產生C端截斷形式，產生αvβ3整合素，更有效的促進癌細胞遷移，還可以促進粘附斑激酶(FAK)的酪氨酸磷酸化，從而促進癌細胞在結腸癌基質粘連蛋白上的高效粘附和遷移[18]。(2)ETV 4通過ETV 4-LOXL2-EMT調控軸促進結直腸癌侵襲和轉移：LOXL2是賴氨酸氧化酶家族中的一員，是一種胞外銅依賴的胺氧化酶，參與細胞外基質中膠原蛋白和彈性蛋白的交聯(lián)過程[19]。近年來，LOXL2被發(fā)現(xiàn)在多種惡性腫瘤中高表達，且與腫瘤的淋巴結轉移、遠處轉移及預后密切相關[15]，并能促進腫瘤的上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)及腫瘤的轉移[20]。EMT是指沒有遷移能力的上皮型癌細胞轉化為具有遷移能力的間質型癌細胞的過程，癌細胞獲得間質表型后，并獲得了侵襲和轉移的能力，這在惡性腫瘤的遷移過程中是極其重要的一步。研究發(fā)現(xiàn)，LOXL2在結直腸內表達明顯高于正常組織，且對結直腸癌的增殖、轉移均有重要促進作用[15,20]。進一步實驗證實，在結直腸癌中，ETV4能直接與LOXL2的啟動子區(qū)域結合調節(jié)LOXL2的表達，并通過ETV4-LOXL2-EMT調控通路來發(fā)揮促癌遷移作用[15,19-20]。LOXL2促進結直腸癌的EMT主要通過3種機制。(1)LOXL2可上調snail的蛋白水平，Snail是一種鋅指轉錄因子，是EMT過程中的主要轉錄因子之一，Snail能與上皮極性和分化標記物鈣粘附蛋白E(E-cadherin，E-cad)基因啟動子序列上的E-box元件相結合，抑制E-cad基因的轉錄，誘導EMT；(2)LOXL2促進癌組織FAK/Src信號通路的活化，該通路下調與表皮分化和細胞極性相關的基因，促進EMT；(3)LOXL2可以上調間充質標記物波形蛋白(vimentin)的表達，且可以通過直接氧化組蛋白H3K4me3抑制E-cad轉錄，導致E-cad的表達降低，促進EMT[15,19-20]。

4 ETV4對結直腸癌的診療意義與展望

結直腸癌的轉移是判斷生存率的重要指標，經過治療后，早期結直腸癌5年生存率>90%。而當腫瘤擴散到鄰近淋巴結或轉移到遠處器官時，5年生存率分別為<70%和<11.7%。因此，如能早期精確評估結直腸癌病情并有效阻斷其轉移途徑，將改善患者的生存率。ETV4在結直腸癌中早期即出現(xiàn)表達升高，并已經在多種實驗中證明其可用來評估腫瘤的浸潤深度、分化程度、淋巴結轉移情況、pTNM分期及預后等[2,19]。關于ETV4作為藥物靶點治療結直腸癌的研究涉入很淺，且ETV4作為轉錄因子，將其作為治療靶點在目前技術操作方面尚有困難，然而，隨著一些分子靶向治療技術取得重要進展，關于ETV4下游靶點的研究得到了進一步發(fā)展，例如，COX-2的抑制藥物塞來昔布、羅非昔布和伐地克昔布等已經在臨床廣泛使用[11]，我國傳統(tǒng)中藥黃蓮素也被發(fā)現(xiàn)能通過抑制COX-2/PGE 2減少結直腸癌的侵襲和轉移，此外，目前也已經開發(fā)出有LOXL2的小分子抑制劑[19]。這些研究結果提示ETV4極其下游靶物有巨大潛力既可以作為精準評估結直腸癌的敏感標志物，又能成為有效抑制癌轉移、提高生存率的治療靶點，并可能借此改善結直腸癌的診療現(xiàn)況，但仍需要更深入的實驗研究來證實并實現(xiàn)這個目標。