FOXA1基因介導(dǎo)AR在前列腺癌去勢抵抗轉(zhuǎn)化中的研究進(jìn)展

李 坤，胡 汪(綜述)，李志堅(jiān)，陳 捷 (審校)

(1.南昌大學(xué)附屬九江市第一人民醫(yī)院泌尿外科，江西 九江 332000;2.南昌大學(xué)附屬江西省人民醫(yī)院泌尿外科,江西 南昌 330000)

前列腺癌作為一種雄激素依賴性惡性腫瘤，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢。在歐美國家中其發(fā)病率位居男性惡性腫瘤首位，病死率也僅次于肺癌、結(jié)直腸癌[1]。2019年美國癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告估計(jì)，前列腺癌新增例數(shù)達(dá)到174 650人，占男性惡性腫瘤20%，死亡例數(shù)達(dá)到31 620人，占男性惡性腫瘤10%[2]。隨著前列腺特異性抗原(prostate specific antigen,PSA)篩查技術(shù)的日益成熟以及人口老齡化，近年來我國前列腺癌發(fā)病率以年平均12%的速度持續(xù)上漲，嚴(yán)重威脅著男性健康。在中國癌癥統(tǒng)計(jì)報(bào)告中，2015年我國前列腺癌新增發(fā)病人數(shù)約60 300例，占男性惡性腫瘤2.4%，死亡例數(shù)約26 600人，占男性惡性腫瘤1.5%[3-4]。FOXA1基因又稱肝細(xì)胞核因子3α，作為FOXA家族基因中的一種轉(zhuǎn)錄因子，不僅能調(diào)控胰腺、乳腺、前列腺等多個(gè)器官發(fā)育，而且能與多個(gè)基因的啟動子相結(jié)合，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞信號和細(xì)胞周期，參與前列腺癌、胰腺癌等腫瘤的發(fā)生發(fā)展。FOXA1基因在前列腺組織的導(dǎo)管生成、上皮分化和成熟、前列腺癌的發(fā)生以及去勢抵抗進(jìn)展過程中具有重要作用，并且可通過參與雄激素受體介導(dǎo)的信號通路調(diào)控去勢抵抗進(jìn)展，這對于難治性前列腺癌有效治療方法的探索提供了新的思路。筆者對目前有關(guān)進(jìn)展進(jìn)行簡要概述。

1 FOXA1基因的結(jié)構(gòu)與生物功能

叉頭盒(FoX)轉(zhuǎn)錄因子是蛋白質(zhì)的超家族，在人類中可分為18個(gè)亞家族，其中研究較多的是FOXA亞族。FOXA是一組內(nèi)胚層相關(guān)的發(fā)育因子，包含三個(gè)成員FOXA1、FOXA2、FOXA3[5]。研究表明，F(xiàn)OXA1含有“翼狀螺旋”DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(叉頭結(jié)構(gòu)域)，由三個(gè)α-螺旋，三個(gè)β-折疊和兩個(gè)環(huán)或“翅膀”區(qū)域組成，“翅膀”區(qū)域位于第3個(gè)β-折疊的側(cè)翼[6]。FOXA1可以不依賴于SWI/SNF染色質(zhì)重塑所需的ATP酶，通過與組蛋白H3和H4結(jié)合打開壓縮的染色質(zhì)，使結(jié)合區(qū)域結(jié)構(gòu)疏松，促使其他轉(zhuǎn)錄因子與靶基因相結(jié)合，因此FOXA1又被稱為“先驅(qū)”轉(zhuǎn)錄因子[7-8]。

大量研究表明，由于FOXA1特殊的生物結(jié)構(gòu)，其功能呈多樣化，與胰腺癌、胃癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[9]。Lin等[10]通過動物實(shí)驗(yàn)顯示FOXA1可能在胃癌中起到抑癌基因的作用。研究顯示裸鼠中FOXA1過表達(dá)可以增加E-鈣黏蛋白水平并降低波形蛋白水平，從而抑制胃正常細(xì)胞發(fā)生上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。此外，F(xiàn)OXA1過表達(dá)還可以誘導(dǎo)人胃腺癌細(xì)胞凋亡，起到抑制胃癌形成和腫瘤細(xì)胞增殖的作用。在乳腺癌中，F(xiàn)OXA1可以通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子β誘導(dǎo)的雌激素受體陽性乳腺癌細(xì)胞凋亡，間接促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展[11]。FOXA1在胰腺癌的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮重要作用。Roe等[12]研究證明，F(xiàn)OXA1表達(dá)增加可以誘導(dǎo)與轉(zhuǎn)移相關(guān)的增強(qiáng)子重編程，從而促使胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞更具侵襲性。

2 FOXA1與前列腺癌的關(guān)系

在正常前列腺上皮內(nèi)FOXAl基因高表達(dá)，具有促進(jìn)前列腺組織導(dǎo)管生成、上皮分化和成熟的作用，而在前列腺癌的發(fā)生進(jìn)展過程中FOXA1同樣發(fā)揮關(guān)鍵性作用。馮偉等[13]對35例前列腺癌以及21例前列腺增生患者前列腺組織病理切片中FOXA1和 Ki-67的表達(dá)情況進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，前列腺癌患者前列腺組織中FOXA1陽性表達(dá)率明顯高于前列腺增生患者(100%vs.71.4%，P<0.01)，而且FOXA1陽性表達(dá)率與Gleason評分(P=0.027)和腫瘤臨床分期(P=0.002)顯著相關(guān)，但是FOXA1在前列腺癌與去勢抵抗性前列腺癌(castration resistant prostate cancer, CRPC)患者間陽性表達(dá)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.391)。國外有學(xué)者指出FOXA1在轉(zhuǎn)移性前列腺癌和CRPC中表達(dá)水平更高，如Jain等[14]通過對80例原發(fā)性前列腺癌和28例轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者進(jìn)行回顧性分析顯示，分別在19%的原發(fā)性和89%的轉(zhuǎn)移性腫瘤中觀察到FOXA1呈高水平表達(dá)(P<0.001)，這些數(shù)據(jù)表明FOXA1高水平表達(dá)可能與前列腺癌發(fā)生轉(zhuǎn)移相關(guān)。另外，Robinson等[15]發(fā)現(xiàn)與無FOXA1表達(dá)或低FOXA1表達(dá)的前列腺癌患者相比，高FOXA1表達(dá)前列腺癌患者的生化復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)顯著增高，特別是十年無生化復(fù)發(fā)生存率兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(94.1%vs.53.6%，P<0.05)。深入研究發(fā)現(xiàn)FOXA1基因還能通過與其他基因啟動子相結(jié)合，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞信號和細(xì)胞周期，參與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展。近期，美國學(xué)者Sunkel等[16]研究表明FOXA1與cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1(cAMP response element binding protein 1，CREB1)具有協(xié)同調(diào)控轉(zhuǎn)錄活性功能，CREB1/FoxA1信號傳導(dǎo)有助于驅(qū)動雄激素依賴性前列腺癌和CRPC細(xì)胞中與疾病進(jìn)展相關(guān)的轉(zhuǎn)錄程序，而且進(jìn)一步研究證實(shí)CREB1/FOXA1協(xié)同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是前列腺癌進(jìn)展的靶向驅(qū)動者，可能成為前列腺癌復(fù)發(fā)的預(yù)測因子。ETS(E26 transformation-specific)基因突變作為早期前列腺癌病變可能的關(guān)鍵因素之一[17]，Tsourlakis等[18]對8 227例前列腺癌進(jìn)行回顧性分析發(fā)現(xiàn)，高FOXA1表達(dá)與ETS相關(guān)基因(ETS relatedgene,ERG)陰性癌中高Gleason評分，高腫瘤分期和早期PSA復(fù)發(fā)顯著相關(guān)，而這些關(guān)聯(lián)在ERG陽性癌癥中較弱或不存在。因此FOXA1的表達(dá)水平可能為預(yù)測ERG陰性前列腺癌患者前列腺癌根治術(shù)后早期生化復(fù)發(fā)提供重要參考價(jià)值?？偠灾現(xiàn)OXA1與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后有著密切的關(guān)系。

3 FOXA1介導(dǎo)雄激素受體(androgen receptor,AR)調(diào)控前列腺癌去勢抵抗轉(zhuǎn)化的機(jī)制

作為激素依賴性疾病，絕大多數(shù)前列腺癌患者AR都呈陽性表達(dá)，通過作用于AR途徑的雄激素剝奪治療初期效果顯著。但是隨著時(shí)間的推移，前列腺癌細(xì)胞最終適應(yīng)低水平睪酮并進(jìn)展為去勢抵抗性前列腺癌。大量研究表明，AR再激活在前列腺癌的去勢抵抗轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮重要作用，而FOXA1可以通過調(diào)節(jié)AR來調(diào)控前列腺癌細(xì)胞的生物學(xué)行為，它是促進(jìn)AR激活并促使前列腺癌發(fā)生去勢抵抗轉(zhuǎn)化的“先驅(qū)因子”，但在雄激素剝奪條件下已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了FOXA1也具有不依賴雄激素而抑制前列腺癌轉(zhuǎn)移的功能[19-20]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)FOXA1可以通過與AR以及雄激素反應(yīng)元件相互作用形成復(fù)合物，調(diào)控PSA基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生去勢抵抗轉(zhuǎn)化。在CRPC癌細(xì)胞中，F(xiàn)OXA1能夠充當(dāng)AR輔助因子，驅(qū)動G2-M期細(xì)胞周期進(jìn)程并上調(diào)G2-M期基因表達(dá)，由此促進(jìn)CRPC細(xì)胞增殖[21]。不同表達(dá)水平的FOXA1，其作用機(jī)制不盡相同。Sahu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在雄激素信號傳導(dǎo)的過程中，F(xiàn)OXA1低表達(dá)不僅會引起雄激素依賴性前列腺癌細(xì)胞染色質(zhì)上AR結(jié)合位點(diǎn)的廣泛重新分布，而且還會對雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞中的AR結(jié)合區(qū)域進(jìn)行重新編程。低表達(dá)水平的FOXA1會激活重編程之后的AR通路，調(diào)控前列腺癌發(fā)生去勢抵抗轉(zhuǎn)化。而在雄激素非依賴性前列腺癌中，F(xiàn)OXA1耗竭會使AR的親和力顯著增高，加強(qiáng)與染色質(zhì)結(jié)合，從而誘導(dǎo)靶基因PSA表達(dá)，促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞生長[23]。Yang等[24]指出，在FOXA1耗竭的細(xì)胞中，大約一半的AR調(diào)節(jié)基因會轉(zhuǎn)變成雄激素非依賴性，但是這類細(xì)胞卻又會合成在原代細(xì)胞中從未出現(xiàn)過的新的雄激素依賴性基因組，而且這組新的靶基因可以增強(qiáng)前列腺癌細(xì)胞的生長和代謝,從而影響前列腺癌的進(jìn)展。然而，有學(xué)者卻持有與以上相反的結(jié)論。Robinson等[15]認(rèn)為，F(xiàn)OXA1過表達(dá)的癌細(xì)胞中AR結(jié)合位點(diǎn)會明顯增加，這些增加的AR結(jié)合位點(diǎn)使得AR與染色質(zhì)結(jié)合的概率顯著升高，兩者結(jié)合后激活靶基因，促進(jìn)癌細(xì)胞生長，導(dǎo)致 前列腺癌進(jìn)展。

FOXA1可以通過不同的機(jī)制來調(diào)節(jié)兩種不同的致癌過程。一方面，F(xiàn)OXA1通過AR途徑促進(jìn)癌細(xì)胞生長。另一方面，F(xiàn)OXA1又通過AR-獨(dú)立機(jī)制來抑制癌細(xì)胞運(yùn)動和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[25-26]。有證據(jù)表明FOXA1基因突變可以有效驅(qū)動前列腺癌進(jìn)展。最近Parolia等[27]對888例局部前列腺癌和658例mCRPC中FOXA1基因突變情況進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在局部前列腺癌中FOXA1基因突變率為8%～9%，而在mCRPC中高達(dá)34.6%。該研究認(rèn)為可將FOXA1突變分為三種類別，每種類別突變體均通過不同的方式影響前列腺癌的發(fā)生及發(fā)展。1類突變體包括FOXA1叉頭結(jié)構(gòu)域C末端內(nèi)的所有突變，它可以顯著增高AR信號傳導(dǎo)活性，激活腫瘤發(fā)生相關(guān)途徑并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；2類突變體包括FOXA1叉頭結(jié)構(gòu)域C末端后的突變，突變體與AR靶基因結(jié)合親和力比正常FOXA1基因高出5倍，使靶基因PSA的表達(dá)水平明顯增高，促進(jìn)CRPC的進(jìn)展；3類突變體包含F(xiàn)OXA1基因座內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)變體，它可以有效驅(qū)動癌基因的表達(dá)?？傊?，F(xiàn)OXA1基因突變后可以通過不同的途徑調(diào)節(jié)AR，進(jìn)而影響前列腺癌的發(fā)生和進(jìn)展。

越來越多的證據(jù)表明AR剪接變體(androgen receptor splicing variant，AR-V)與前列腺癌的去勢抵抗轉(zhuǎn)化有明顯的相關(guān)性[28-29]。AR-V缺乏常規(guī)的C端配體結(jié)合域，但是卻保留了N端反式激活域和DNA結(jié)合域，所以在去勢條件下仍能夠驅(qū)使前列腺癌進(jìn)展。Jones等[30]認(rèn)為FOXA1通過AR基因下游抑制因子來調(diào)節(jié)前列腺癌細(xì)胞中AR-V的表達(dá)。當(dāng)FOXA1水平降低時(shí)，由于FOXA1的負(fù)反饋效應(yīng)減弱，AR-V水平明顯升高，與染色質(zhì)結(jié)合概率增高，誘導(dǎo)AR靶基因PSA大量表達(dá)，驅(qū)動前列腺癌進(jìn)展。此外，F(xiàn)OXA1還可以驅(qū)動組成型活性AR變體共同調(diào)節(jié)CRPC癌細(xì)胞的增殖與生長。He等[31]研究顯示，AR-V優(yōu)先結(jié)合位點(diǎn)(ARV- preferential binding sites，ARV-PBS)上存在有開放的染色質(zhì)，當(dāng)AR-V與ARV-PBS上的染色質(zhì)結(jié)合后會誘導(dǎo)靶基因PSA表達(dá)，而FOXA1可以影響AR-V與染色質(zhì)的結(jié)合，從而調(diào)控癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。有學(xué)者利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型研究了另一種常見AR變異體-ARV567es在前列腺癌進(jìn)展中的作用，顯示ARV567es不僅能夠誘導(dǎo)前列腺癌的發(fā)生，而且有助于前列腺癌進(jìn)展為CRPC[32]。

隨著內(nèi)分泌治療的持續(xù)進(jìn)行，有一部分CRPC患者最終會轉(zhuǎn)變成CRPC的一種致命性亞型-神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer，NEPC)，而這種CRPC亞型不依賴AR而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖與生長[33]。Kim等[34]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXA1缺失能夠誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生神經(jīng)內(nèi)分泌分化。在前列腺癌細(xì)胞中下調(diào)FOXA1基因可升高白細(xì)胞介素8(interleukin-8,IL-8)水平，IL-8水平升高會激活絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶途徑，導(dǎo)致ERK發(fā)生磷酸化，同時(shí)促進(jìn)NE標(biāo)記物烯醇酶2表達(dá)，最終引起前列腺癌細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌分化。近期Chen等[33]提出建立一種神經(jīng)內(nèi)分泌前列腺癌的分子模型，該模型旨在從分子水平上了解NEPC發(fā)生發(fā)展的具體機(jī)制以及誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞發(fā)生神經(jīng)內(nèi)分泌轉(zhuǎn)化的因子之間的相互關(guān)系，這為今后研究FOXA1基因在前列腺癌神經(jīng)內(nèi)分泌轉(zhuǎn)化中的更多分子機(jī)制提供了理論依據(jù)?？傊?，F(xiàn)OXA1基因介導(dǎo)AR通路是調(diào)控前列腺癌去勢抵抗轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要機(jī)制，而其通過非AR依賴性途徑對于促進(jìn)前列腺癌進(jìn)展也有重要價(jià)值。

4 結(jié) 語

FOXA1通過AR通路在前列腺癌的去勢抵抗轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮著重要作用。FOXA1基因既能促進(jìn)癌細(xì)胞生長，又能抑制癌細(xì)胞運(yùn)動和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，在前列腺癌發(fā)生、發(fā)展的不同階段以及AR的不同狀態(tài)和表達(dá)水平下，F(xiàn)OXA1的作用機(jī)制也有所不同。FOXA1基因很有可能成為前列腺癌分子靶向治療的一個(gè)新的靶點(diǎn)，但是目前FOXA1在前列腺癌去勢抵抗轉(zhuǎn)化中的具體分子作用機(jī)制仍不十分清楚。仍需對FOXA1基因進(jìn)行更加深入的研究和探索，揭示更多的作用機(jī)制。相信隨著腫瘤分子機(jī)制研究的不斷進(jìn)展，F(xiàn)OXA1相關(guān)作用通路以及分子靶向治療將會為前列腺癌患者帶來福音。