蒋 栋(综述)，肖 扬，伍旭辉(审校)

(南华大学附属娄底市中心医院骨科，湖南娄底417000)

Twist是进化过程中的一个保守转录因子，可调节胚胎发育过程中的细胞重建，并赋予细胞迁移的能力。近年来研究认为，Twist是一种凋亡抑制蛋白，也可视为一种癌基因，其过量表达可能促进细胞表型的恶性转化，是某些恶性肿瘤发生、发展的关键因素，特别是与上皮-间质转变(epithelial-mesenchymal transition，EMT)及恶性肿瘤生长、侵袭、转移和细胞凋亡关系密切［1］。Twist与骨肉瘤关系密切，因此，Twist与骨肉瘤的发生、发展、诊断及治疗之间的关系也成为近年来的研究热点。

1 Twist的发现、结构特征及功能

1987年，Thisse等［2］在研究果蝇胚胎发育过程中发现Twist基因，因其突变后引起果蝇胚胎扭曲样(Twist意为扭曲)变化而得。果蝇 Twist基因序列包括5'端的重复序列“cax”，它的功能是编码含490个氨基酸的Twist蛋白，Twist蛋白作为核蛋白出现于野生果蝇胚胎发育的各个时期和脑室附近及整个中胚层。后来Twist基因相继在水母、文昌鱼、斑马鱼、非洲蟾蝓、小鼠、大鼠以及人类中被确认。

Twist属于碱性螺旋-环-螺旋结构的转录因子家族，在不同的种属之间其核甘酸和氨基酸序列高度保守。在脊椎动物中存在两个Twist基因:Twist1(即 Twist)和 Twist2(也称之为demo-1)。人类Twist基因定位于7p21.2处，含有2个外显子和1个内含子，第1个外显子长772 bp，包含整个编码区域，内含子长为538 bp，mRNA全长1669 bp。人Twist蛋白分子包含202个氨基酸，由N-端、碱性螺旋-环-螺旋、C-端三个区域组成，通过分子中的碱性螺旋-环-螺旋与DNA上的E-box结合，进而形成同源或异源二聚体，调节靶基因的表达［3］。正常情况下，Twist主要表达于胎盘，胚胎中胚层和成人的某些中胚层来源的未分化组织，在诱导细胞移动及组织塑形中起主要作用。Twist基因在胚胎期幼稚中胚层细胞和中胚层起源器官中表达最多，而出生后在成熟组织降至低水平。研究发现，Twist异常高表达可能引起肿瘤，但在一些组织器官的发育过程中，Twist表达减少也会引起不良后果，如果蝇Twist发生纯合子突变会导致不能形成腹鳍沟、铁乏中胚层和内脏［3］;人Twist基因突变可导致Saethre-Chothzen综合征［4］，Saethre-Chothzen综合征是以颅缝早闭最明显的一系列肢体和颅面异常为特征的遗传性疾病。

2 Twist在肿瘤中的作用机制

相关胚胎发育基因常与肿瘤发生密切相关。一些涉及胚胎发育的基因异常激活经常成为肿瘤发生的原因，反之，一些原癌基因常是胚胎发育的重要调节因子。在研究人类肿瘤过程中发现，Twist异常表达与肿瘤关系密切。目前研究发现，Twist在多种肿瘤中表达上调，Twist能影响肿瘤细胞凋亡、抑制分化、参与肿瘤细胞的耐药及肿瘤的血管生成，从而在肿瘤的发生和发展中起重要作用。

2.1 Twist在细胞凋亡中的作用 人体中各组织细胞数目的维持是由细胞增殖与凋亡之间的平衡来实现的。如果细胞增殖速度加快和(或)细胞凋亡速度减慢，均可引起体内细胞异常增多，甚至导致肿瘤的发生。细胞增殖与凋亡失衡在大多数恶性肿瘤的发生、发展中起重要作用。最近研究认为，Twist是一种凋亡抑制蛋白，其过量表达可能促进细胞表型的恶性转化［5］。Maestro 等［6］研究发现，Twist具有癌基因的特征，能编码凋亡抑制蛋白，它能阻碍Myc基因的促凋亡作用，从而抑制肿瘤细胞的凋亡。Yang等［7］认为，Twist可能在激活或抑制下由不同的靶基因(包括凋亡基因)激活抗凋亡程序，使上皮细胞发生EMT，增强细胞抗凋亡能力。Twist还可通过蛋白激酶B途径的亚性调控作用抑制凋亡，促进肿瘤的发生。

2.2 Twist在肿瘤血管生成中的作用 肿瘤的血管生成在肿瘤的生长、转移、复发中具有重要作用。血管的生成受促血管生成因子和抑制血管生成因子的互相调节，血管内皮生长因子(vascular endothdial growth factor，VEGF)被认为是最重要的血管生成因子之一，能够促进血管内皮细胞生长、增殖和迁移。正常组织VEGF呈低水平、稳定的表达，而在大多数恶性肿瘤表达增高，并能诱导肿瘤血管新生。

近年研究显示，Twist可以促进VEGF的合成从而促进肿瘤血管生成。Hu等［8］发现凝血酶可以上调Twist，而Twist上调又可诱导许多血管生长因子和受体(如VEGF、促血管生成素2、基质金属蛋白酶1等)的上调。Mironchik等［9］报道，转染 Twist正义基因的乳腺癌MCF-7细胞系比空载体转染的乳腺癌细胞分泌VEGF明显增加，通过磁共振成像分析发现转染Twist正义基因的肿瘤内血管体积和渗透高于对照组，直接说明了Twist能够调控血管成相关分子的表达，从而诱导肿瘤新生血管。Niu等［10］研究显示，肝癌组织中微血管密度在Twist表达阳性的肿瘤细胞的表达要高于Twist表达阴性的肿瘤细胞，Twist蛋白的过度表达与VEGF的表达呈正相关。

2.3 Twist在肿瘤侵袭转移中的作用 EMT在许多肿瘤进展中起重要作用，它是一个失去上皮细胞极性、细胞与细胞接触能力，并且重塑细胞骨架的过程，其特征是失去上皮性的标记(如E钙黏蛋白)而获得间质细胞的标记(如N钙黏蛋白等)［11］，促进瘤细胞侵袭和转移。研究表明，Twist作为EMT过程中的关键调控因子，对肿瘤细胞侵袭和转移有重要作用［12］。E钙黏蛋白介导的细胞间黏附作用的丧失是肿瘤细胞侵袭和转移过程中的重要起始步骤。Twist能识别E钙黏蛋白启动子上的E-box基序，从而抑制其转录，E钙黏蛋白功能或表达下调将使无侵袭力的细胞变得有侵袭能力。Yang等［13］在研究乳腺癌实验中发现，Twist在肿瘤的转移阶段表达明显增强，应用RNA干扰技术去除肿瘤高转移细胞株Twist基因的表达后，乳腺癌细胞肺转移的数目和速率都显著下降。于丁等［14］报道乳腺癌干细胞通过上调Twist表达的EMT参与肿瘤转移。Yuen等［15］在研究前列腺癌时发现，E钙黏蛋白的表达缺失或紊乱与Twist在细胞质和细胞核的高表达有关，Twist通过促进EMT来加速前列腺癌的转移，且95%的Twist阳性患者发生了继发性骨损伤，推测Twist的高表达在前列腺癌骨转移中发挥重要作用，可以作为前列腺癌的一个高风险预后指标。王立瑶等［16］在甲状腺乳头状癌的研究中也发现Twist与E钙黏蛋白的表达呈明显负相关。

2.4 Twist在肿瘤细胞耐药中的作用 肿瘤细胞的耐药性是临床上肿瘤患者治疗失败和死亡的主要原因，而多耐药基因及P糖蛋白是肿瘤多耐药性的主要原因。近年研究发现，肿瘤耐药和转移往往同时存在，因为它们存在相同的信号通路，如编码P糖蛋白的多药耐药基因的转录激活调节是通过促分裂素原活化蛋白激酶通路，而调节EMT发生的另一个转录因子Snail的转录激活也是促分裂素原活化蛋白激酶通路［13］，因而 Twist在促进EMT发生的同时也可以促进肿瘤细胞多耐药的发生。

在研究肝癌多耐药细胞系中发现，Twist表达明显增加且更容易发生侵袭转移。Wang等［17］利用比较基因组杂交分析方法，在获得性紫杉醇抵抗的鼻咽癌细胞系HNE1-T3中发现Twist的上调使细胞获得对紫杉醇的耐药性，随后在其他实体肿瘤中相继发现同样的耐药结果。Cheng等［18］报道，在乳腺癌细胞株MCF-7中，Twist通过转录上调AKT2的表达，减少了凋亡细胞的比例，从而增加了对紫杉醇的抗性。另外，Twist也可通过调控AKT信号途径使细胞产生对紫杉醇的耐药性。Li等［19］研究发现，在体内采用RNA干扰Twist-1能够改善阿霉素对乳腺癌的疗效。上述研究说明，Twist在肿瘤细胞耐药性中发挥着重要作用。

3 Twist与骨肉瘤的关系

目前国内外对Twist在骨肉瘤中的研究报道尚不多见。Kronenberg［20］研究发现，Twist能通过调节成骨细胞中转录因子2的活力调节骨的形成和发育。成骨细胞中转录因子2对持续激活成人成骨细胞非常重要，而成骨细胞中转录因子2缺乏使骨化过程中成骨细胞不能分化，而且软骨细胞转化变慢。相反，Twist过高表达可致成骨细胞中转录因子2增加，促进成骨细胞分化，从而可能导致骨肿瘤的发生。2005年，法国学者 Entz-Werlé等［21］研究发现，Twist所在的染色体组变异与小儿骨肉瘤的发生关系密切。随后研究发现，Twist是一种成纤维细胞生长因子，MET、Twist在参与小儿骨肉瘤形成中有重要作用［22］。

何昀等［23］筛选特异性沉默人的 Twist基因的siRNA序列，构建siTwist腺病毒并在MG63及143B骨肉瘤细胞中进行功能鉴定，结果发现在HEK293细胞中，四组siTwist中有两组GFP表达明显降低，且siTwist腺病毒能抑制143B骨肉瘤细胞中内源性的Twist表达，Twist腺病毒能促进MG63骨肉瘤细胞的增殖和转移，而siTwist与Twist共感染组MG63细胞的增殖及迁徙率均明显低于Twist组。成功构建腺病毒，转染细胞后能有效抑制内源性和外源性的Twist表达，为研究Twist在骨肉瘤细胞增殖和转移中的作用及具体机制提供了有效的分子工具。

4 展望

Twist与多种肿瘤关系密切，尽管其参与肿瘤发生、血管生成、侵袭转移及耐药等，但是其具体机制尚不明确。Twist能促进EMT，被认为是上皮源性肿瘤的主要机制，而在间叶源性的骨肉瘤中Twist是否有另外的作用机制尚不清楚。相信随着科学的发展，对Twist在骨肉瘤的研究会更为深入，使以Twist基因为靶点治疗骨肉瘤成为现实，为骨肉瘤患者缩小切除范围、提高保肢率、增加5年生存率带来希望。

［1］Ansieau S，Bastid J，Doreau A，et al.Induction of EMT by twist proteins as a collateral effect of tumor-promoting inactivation of premature senescence［J］.Cancer Cell，2008，14(1):79-89.

［2］Thisse B，Stoetzel C，Gorostiza-Thisse C，et al.Sequence of the Twist gene and nuclear localization of its protein in endomesodermal cells of early Drosophila embryos［J］.EMBO J，1988，7(7):2175-2183.

［3］张永亮，何涛.Twist-肿瘤侵袭转移及耐药的新因子［J］.泸州医学院学报，2010，33(4):462-464.

［4］Cai J，Goodman BK，Patel AS，et al.In creased risk for developmental delay in Saethre-Chotzen syndrome is associated with Twist deletions:an improved strategy for Twist mutation screening［J］.Hum Genet，2003，114(1):68-76.

［5］Puisieux A，Valsesia-Wittmann S.Cancer cells escape from failsafe programs in a simple Twist［J］.Bull Cancer，2006，93(3):251-256.

［6］Maestro R，Dei Tos AP，Hamamori Y，et al.Twist is a potential oncogene that inhibits apoptosis［J］.Genes Dev，1999，13(17):2207-2217.

［7］Yang J，Mani SA，Weinberg RA.Exploring a new twist on tumor metastasis［J］.Cancer Res，2006，66(9):4549-4552.

［8］Hu L，Roth JM，Brooks P，et al.Twist is required for thrombin-induced tumor angiogenesis and growth［J］.Cancer Res，2008，68(11):4296-4302.

［9］Mironchik Y，Winnard PT Jr，Vesuna F，et al.Twist overexpression induces in vivo angiogenesis and correlates with chromosomal instability in breast cancer［J］.Cancer Res，2005，65(23):10801-10809.

［10］Niu RF，Zhang L，Xi GM，et al.Up-regulation of Twist induces angiogenesis and correlates with metastasis in hepatocellular carcinoma［J］.J Exp Clin Cancer Res，2007，26(3):385-394.

［11］肖雄升，李有柱.Twist基因的研究进展［J］.医学综述，2009，15(7):1031-1034.

［12］王首星，尚培中.Twist与肿瘤关系的研究进展［J］.中国现代普通外科进展，2010，13(6):476-478.

［13］Yang J，Mani SA，Donaher JL，et al.Twist，amaster regulator of morphogenesis，plays an essential role in tumor metastasis［J］.Cell，2004，117(7):927-939.

［14］于丁，臧爱华，吴辉菁，等.乳腺癌干细胞通过上调Twist表达的上皮-间叶转化参与肿瘤转移［J］.肿瘤学杂志，2010，16(9):710-714.

［15］Yuen HF，Chua CW，Chan YP，et al.Significance of TWIST and E-cadherin expression in the metastatic progression of prostatic cancer［J］.Histopathology，2007，50(5):648-658.

［16］王立瑶，李一雷，王翠芳.Twist及E-cadherin在甲状腺乳头状癌中的表达及其临床病理意义［D］.长春:吉林大学白求恩医学院，2009.

［17］Wang X，Ling MT，Guan XY，et al.Identification of a novel function of Twist，a bHLH protein，in the development of acquired taxol resistance in human cancer cells［J］.Oncogene，2004，23(2):474-482.

［18］Cheng GZ，Chan J，Wang Q，et al.twist transcriptionally up-regulates AKT2 in breast cancer cells leading to increased migration，invasion，and resistance to paclitaxel［J］.Cancer Res，2007，67(5):1979-1987.

［19］Li QQ，Xu JD，Wang WJ，et al.Twist1-mediated adriamycin-induced epithelial mesenchymal transition relates to multidrug resistance and invasive potential in breast cancer cells［J］.Clin Cancer Res，2009，15，15(8):2657-2665.

［20］Kronenberg HM.Twist Genes Regulate Runx2 and Bone Formation［J］.Dev Cell，2004，6(3):423-435.

［21］Entz-Werlé N，Stoetzel C，Berard-Marec P，et al.Frequent genomic abnormalities at Twist in human pediatric osteosarcomas.［J］.Cancer，2005，117(3):349-355.

［22］Entz-Werlé N，Choquet P，Neuville A，et al.Targeted apc;twist double-mutant mice:a new model of spontaneous osteosarcoma that mimics the human disease［J］.Transl Oncol，2010，3(6):344-353.

［23］何昀，毕杨，刘星，等.转录因子Twist的SiRNA筛选、腺病毒构建及功能检测［J］.医学分子生物学杂志，2010，7(3):236-241.