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c-myc在胃癌治疗方面的研究进展

2018-01-17杨巧红张新江许晓辉李琳琳林鹏程芦永昌

转化医学电子杂志 2018年9期
关键词:癌基因耐药胃癌

杜 清,杨巧红,张新江,许晓辉,李琳琳,赵 波,林鹏程,芦永昌

(1青海民族大学药学院,青海省青藏高原植物化学重点实验室,青海 西宁 810007;2广州中医药大学,广东 广州510006;3兰州市食品药品检验所,甘肃兰州730000;4郑州大学第一附属医院,河南 郑州450052)

0 引言

每个 myc(myelocytomatosis oncogene)家族成员c⁃myc、l⁃myc 和 n⁃myc 都与不同类型的人类癌症有关,例如,c⁃myc常与淋巴瘤相关,n⁃myc扩增也常与神经母细胞瘤相关,l⁃myc扩增与小细胞肺癌相关[1]。本文综述了近5年关于myc家族在胃癌治疗方面的研究报道,从c⁃myc基因出发,论述c⁃myc基因参与胃癌增殖、迁移、凋亡和治疗等问题。

1 myc的发现史

myc来源于与动物癌症相关的逆转录病毒的研究,Ellermann和Bang以及20世纪初的Rous的实验表明,鸡白血病和肉瘤不需通过细胞滤液传播,之后科学家认识到在感染病毒后会引发动物肿瘤发病率升高。在20世纪60年代和70年代,4种不同的逆转录病毒(MH⁃2、MC29、CMII和 OK10)从禽类肿瘤中分离出来,体外细胞实验发现这些病毒具有转化单核细胞/巨噬细胞的能力,并且能够诱导鸡中的髓细胞瘤、内皮瘤以及肾和肝肿瘤的发生,进一步研究显示这四种逆转录病毒具有与细胞转化密切相关的共同遗传因子,此外,这个因子的缺失会削弱逆转录病毒的转化活性,这个遗传因子被称为病毒骨髓细胞瘤癌基因(myelocytomatosis viral oncogene, v⁃myc),而鸡中的称为细胞骨髓细胞癌基因(cellular⁃myelocytoma⁃tosis oncogene,c⁃myc)癌基因首次在伯基特淋巴瘤中被发现,并且研究发现c⁃myc是禽类逆转录病毒转化基因 v⁃myc的细胞同系物[1]。

2 myc家族简介

myc基因包括 c⁃myc、神经母细胞瘤 myc(neuro⁃blastma myc, n⁃myc)和肺癌母细胞瘤 myc(lung carci⁃noma myc, l⁃myc),分别定位于 8 号染色体、2 号染色体和1号染色体。n⁃myc基因在1983年被首次发现,Schwab和Kohl等发现有一部分人类神经母细胞瘤细胞系带有多个与c⁃myc癌基因相关的DNA序列拷贝,并把该区域命名为 n⁃myc[2]。 n⁃myc 基因主要在神经系统肿瘤中过表达,并对肿瘤的预后判断有意义;l⁃myc在1986年发现在肺癌组织中过表达,与基因扩增有关[3],l⁃myc扩增与肿瘤的易患性和预后在不同的肿瘤中表现各异。

3 c-myc介导胃癌的发生发展

myc基因与肿瘤的细胞周期、端粒酶活性和肿瘤的血管生成等因素密切相关,调控着肿瘤的增殖、凋亡和迁移,在 myc家族中,与 n⁃myc和 l⁃myc相比,c⁃myc在胃癌的生物学特性方面发挥着更加重要的作用,是一种促进胃癌发生发展的驱动基因,大量的研究集中探讨c⁃myc与胃癌的发生机制,以下将阐述c⁃myc与胃癌的增殖、转移和凋亡之间的分子机制。

3.1 c-myc与胃癌细胞的增殖

3.1.1 c⁃myc与相关致癌基因/蛋白的协同作用 研究[4]发现,基因 DDX6(DEAD⁃box 6)是与 c⁃myc相关联的基因,DDX6通过与 c⁃myc的 mRNA(message RNA)相关联来促进c⁃myc表达,而在胃癌细胞中起到癌基因的作用,从而促进胃癌的发展。溴结构域蛋白4(bromodomain⁃containing protein 4, BRD4)表达失调与肿瘤的发生有关,研究[5]发现BRD4促进胃癌细胞增殖这一过程与 c⁃myc密切相关,BRD4和 c⁃myc的表达呈正相关,c⁃myc是BRD4的转录靶点,BRD4能够结合并激活c⁃myc启动子,促进c⁃myc的表达,从而增强胃癌细胞的增殖能力。

核仁小 RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)在癌发生中起重要作用,而snoRNA在胃癌中的作用同样也需要c⁃myc的介导,snord105b的过表达促进了胃癌细胞中c⁃myc的表达上调,使胃癌细胞增殖,体外胃癌移植瘤体积增大[6]。yeats4作为癌基因在胃癌组织中呈现高表达,研究[7]发现,C⁃MYC 蛋白是Wnt/β⁃catenin(Canonical Wnt/β⁃catenin pathway) 信号通路中下游的靶蛋白,yeats4的过表达能够提高β⁃CATENIN和 C⁃MYC 蛋白的表达,促进胃癌 BGC⁃823细胞的增殖,若沉默yeats4则会起到相反的作用。

3.1.2 c⁃myc 与 microRNAs(miRNAs)的协同作用MiRNAs是一类内源性和小型的非编码调节RNA,在转录后水平上调控基因,在人类癌症的发展和进展中起重要作用。有些miRNAs在人类恶性肿瘤中起抑癌基因或癌基因的作用。miR⁃561通过直接结合c⁃myc的3′非翻译区来抑制c⁃myc的表达,从而抑制胃癌细胞的增殖[8]。

microRNA⁃25(miR⁃25)在胃癌中高表达,可能通过抑制抑癌基因fbxw7的表达从而促进致癌基因myc的表达,促进胃癌AGS细胞生长[9]。抑癌基因决定性区域 Y⁃box 7(SOX7)是 miR⁃935的直接靶点,而miR⁃935的过表达抑制了 SOX7的表达,但促进了c⁃myc的表达水平,促进胃癌 MNK⁃28 细胞增殖[10]。

3.1.3 c⁃myc 与 lncRNA 的协同作用 长的非编码RNA(long non⁃coding RNA, lncRNA)已被证明对肿瘤具有重要的调节作用,lncRNA胃癌高表达转录物1(lncRNA⁃GHET1)在胃癌中表达上调,在胃癌组织中,GHET1 和 c⁃myc 的表达密切相关。 研究[11]发现GHET1通过提高c⁃myc mRNA的稳定性和表达来促进胃癌细胞增殖。

3.1.4 c⁃myc与转录因子的协同作用 Islet⁃1(ISL1)是一种LIM同源域转录因子,最初从大鼠胰腺胰岛素分泌细胞中克隆出来。研究[12]发现其在胃癌组织中高表达,ISL1通过结合c⁃myc启动子或增强子上的保守结合位点来激活胃癌细胞中c⁃myc的表达,促进胃癌细胞增殖。而真核翻译起始因子5A2(EIF5A2)在肿瘤进展和预后评估中起重要作用,研究[13]发现,EIF5A2的表达上调能够引起 c⁃myc表达上调,EIF5A2上调在胃癌中起着重要的致癌作用。

3.2 c-myc 与胃癌的迁移

3.2.1 c⁃myc 与相关致癌基因/蛋白的协同作用 醛缩酶A(aldolase A,ALDOA)能够与snord105b结合,snord105b的过表达促进了胃癌细胞中ALDOA的表达,由此促进肿瘤的侵袭和转移,并促进基质金属蛋白酶2(matrix metalloprotein 2, MMP2)的表达,从而提高胃癌细胞的迁移能力[6]。

研究[14]显示,hoxc10基因表达上调显著增加了丝裂原活化蛋白激酶(mitogen⁃activated protein kinase, MAPK)信号通路相关基因(包括 c⁃myc,c⁃jun和p53)的mRNA和蛋白质表达,从而提高胃癌细胞的迁移和侵袭能力。

myc结合蛋白(myc bond⁃protein, mycBP)在胃癌SGC⁃7901、MKN⁃45、BGC⁃823 和 AGS 细胞中呈现高表达,研究[15]显示 mycBP 可能是 LEF⁃1的下游靶点,mycBP与LEF⁃1相互作用提高了胃癌细胞的迁移能力。应激诱导蛋白⁃1(STIP1)是一种辅助分子伴侣,可直接与热休克蛋白相结合,调节各种类型癌症的活动性,STIP1通过上调Wnt/β⁃catenin信号通路中的靶基因(c⁃myc和 cyclin D1)并伴随 β⁃连环蛋白核易位而促进胃癌细胞迁移[16]。

泛素结合酶 E2T(ubiquitin conjugating enzyme 2T,UBE2T)在胃癌细胞中高表达,并且沉默UBE2T的同时c⁃myc的表达也随之降低,抑制了胃癌细胞的转移[17]。

ywhae基因和myc表达之间的负相关关系对胃癌细胞的侵袭和迁移起着重要的调节作用。CDC25B(CDC25B是磷酸酶CDC25家族的成员,CDC25B具有致癌特性)是 myc的转录靶点,ywhae与 myc和CDC25B的表达呈负相关,ywhae通过降低 myc和CDC25B的表达抑制了胃癌细胞的侵袭和迁移。相反,myc通过诱导CDC25B的高表达并降低ywhae的表达而诱导胃癌细胞的侵袭和迁移[18]。

人类端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase,hTERT)在胃癌中的表达与晚期 TNM分期,淋巴结转移显著相关,hTERT通过与c⁃myc结合并转移至乙酰肝素酶启动子来上调乙酰肝素酶(乙酰肝素酶能够促进肿瘤转移)的表达,从而促进胃癌细胞的转移。另外,研究[19]表明,hTERT激活Wnt/β⁃catenin 信号通路促进 c⁃myc的表达,这可能会反过来激活hTERT的转录和表达。

3.2.2 c⁃myc 与 miRNAs 的协同作用 miR⁃135a 在胃癌细胞/组织中表达异常增高,这是由于c⁃myc的表达上调对miR⁃135a的调控作用,从而增强胃癌细胞的侵袭性[20]。

3.3c-myc与胃癌细胞的凋亡细胞凋亡研究[21]表明miR⁃122⁃5p通过靶向SCC7901细胞中的myc诱导细胞凋亡。小泛素样修饰物(small ubiquitin⁃like modifier,SUMO)在肿瘤细胞的生长过程中发挥着重要的调节作用,与染色体组织功能、基因稳定性,新合成蛋白质的质量控制、DNA损伤修复密切相关。研究[22]发现 SUMO⁃1 基因沉默后,SGC⁃7901 细胞生长受到抑制,并下调了 bcl⁃2,c⁃myc 和 p53 基因突变体的表达,使细胞周期停滞在 G0/G1期,促进细胞凋亡。

4 c-myc在胃癌治疗中的机制

近年来,随着抗肿瘤研究的深入开展,越来越多的药物靶点被发现,相对应的抗肿瘤新药层出不穷。在胃癌治疗领域,针对c⁃myc基因,目前仍处在基础研究阶段,未见相关药物临床实验报道。目前的研究基本思路是以c⁃myc基因为中心,探索药物对c⁃myc基因转录水平的影响,以及对相关信号通路中其他因子的连锁反应,从而阐明药物发挥抗肿瘤作用的具体机制。

4.1 c-myc 与中药治疗胃癌的机制c⁃myc 是 Wnt/β⁃catenin信号通路的下游转录因子,毛花甙C能够抑制 Wnt/β⁃catenin 信号传导并下调 c⁃myc 表达,并且毛花甙C使去泛素化水解酶USP28与c⁃myc的结合能力减弱,促使泛素蛋白酶体途径中的c⁃myc降解,从而促使胃癌 MNK⁃45细胞周期停滞在 G2/M期,cleaved⁃caspase⁃9 表达上调,推动细胞凋亡[23]。

莫桑素是桑树(桑科)根皮的提取物。c⁃myc通过与CDKs的E⁃Box区和Cyclin启动子的结合诱导胃癌细胞中CDK和细胞周期蛋白表达的上调。研究[24]结果表明莫桑素处理组中的 c⁃myc表达下降,并且c⁃myc蛋白与E⁃Box的结合能力降低,显著抑制了胃癌细胞的增殖,而过表达的c⁃myc则逆转了莫桑素对细胞增殖和肿瘤生长的抑制作用。因此莫桑素通过下调 c⁃myc来抑制胃癌 MNK⁃45 和 SGC⁃7901 细胞增殖和肿瘤生长。

硫化砷(As4S4)是雄黄的主要成分,活化T细胞的核因子(nuclear factor of activated T⁃cells, NFAT)在癌细胞的增殖过程中起重要作用。研究[25]发现,c⁃myc可能是活化T细胞的核因子3(NFATc3)的靶基因,NFATc3通过 c⁃myc促进胃癌细胞的增殖,而As4S4能够降低 NFATc3和c⁃myc的表达,从而抑制胃癌细胞的增殖。

H19是一种癌基因,c⁃myc能够与H19的启动子结合,诱导H19表达,促进胃癌细胞增殖。研究[26]发现姜黄素能够降低胃癌细胞SGC⁃7901细胞中c⁃myc的表达,从而降低H19的表达,增强抑癌基因p53的表达,抑制胃癌细胞的增殖,促进胃癌细胞凋亡。另外有研究[27]发现姜黄素能够降低 Wnt/β⁃catenin 信号通路中c⁃myc等靶蛋白的表达,抑制胃癌 SNU⁃1、SNU⁃5、AGS细胞的增殖,使体内AGS细胞移植瘤的体积明显缩小,并促进细胞凋亡。

养正散结方主要由黄芪、黄芩、白术、熟地、枸杞、姜黄等组成,研究[28]发现此方能够降低 c⁃myc的表达水平,从而抑制胃癌细胞增殖,促进胃癌细胞凋亡。另有研究[29]发现中药复方半夏泻心汤能够降低胃癌BGC⁃823细胞中c⁃myc的表达,抑制胃癌细胞的增殖和迁移,促进胃癌细胞凋亡。

4.2 c-myc与西药等化合物治疗胃癌的机制Dorema glabrum是分布于外高加索和伊朗西北部伞形科的一种植物,其提取物成分,包括使用正己烷、乙酸乙酯、氯仿和甲醇提取的成分,能够降低c⁃myc的表达,使细胞停留在G1期,上调 bax和caspase⁃3的mRNA表达,促进胃癌AGS细胞凋亡[30]。积雪草酸的衍生物,N⁃(2α,3β,23⁃乙酰氧基⁃12⁃烯⁃28⁃油酰基)⁃1⁃脯氨酸甲酯(AA⁃PMe)能够通过抑制 JAK2 的活化来抑制转录激活因子3(STAT3)的活化来使通路下游基因c⁃myc的表达降低,抑制胃癌细胞的增殖,使细胞周期停滞在G0/G1期,促进细胞凋亡[31]。

辛二酰苯胺异羟肟酸(SAHA)是一种合成的异羟肟酸,已获得美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)的批准。SAHA通过增加组蛋白3和4的乙酰化,并且乙酰化的组蛋白与p21、p27、c⁃myc、cyclin D1 和 nangg 中的启动子结合,使 p21、p27 表达上调,c⁃myc、cyclin D1 和 nangg 表达下调,诱导G1期阻滞,抑制胃癌MGC⁃803和MNK⁃45细胞的生长并促进其凋亡,因此,SAHA可能作为化疗药物用于临床胃癌的治疗[32]。

YM155(sepantronium bromide)最初作为生存素的特异性抑制剂,是一种新型的咪唑类小分子化合物,可抑制人癌细胞中的c⁃myc的表达并诱导细胞凋亡。最近完成的Ⅰ/Ⅱ期临床研究[33]结果显示,YM155在晚期癌症患者中取得了良好的抗癌作用,这可能与YM155在上述所产生的作用有关。

JQ1是表观遗传修饰蛋白 BRD4的抑制剂,BRD4是一种转录调控因子,它将转录调节复合物募集到乙酰化染色质上,从而控制包括c⁃myc在内的一系列蛋白质的表达。As4S4和 JQ1能够协同抑制BRD4和c⁃myc的表达,单独使用As4S4对细胞生长的抑制率约为40%,而JQ1对细胞生长的抑制率约为45%,这两种药联合使用对细胞抑制率约为60%,所以这可能为胃癌提供了新的治疗方案[34]。

重组人内皮抑素能够抑制c⁃myc与碱性成纤维细胞生长因子(based fibroblast growth factor,bFGF)的表达,使胃癌移植瘤的体积明显缩小,实验组中微血管密度明显受到抑制。研究[35]发现c⁃myc与bFGF表达呈正相关。重组人内皮抑素可通过抑制胃癌组织中c⁃myc和bFGF的表达以及抑制血管生成来抑制肿瘤转移。

在肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor nec⁃rosis related apoptosis inducing ligand, TRAIL)逆转胃癌细胞多药耐药性(multidrug resistance,MDR)并促进细胞凋亡的过程中,顺铂被证明是TRAIL的敏化剂。研究[36]发现在TRAIL存在并发挥正常作用的情况下,顺铂通过上调c⁃myc来诱导死亡受体DR4和DR5的表达上调,并且通过促进细胞色素c的释放增强半胱天冬酶的活化,促进细胞凋亡。

亚油酸随着浓度依赖性方式抑制c⁃myc的表达,从而降低胃癌AGS细胞中hTERT和端粒酶活性的表达,抑制胃癌细胞生长并诱导胃癌细胞凋亡[37]。另有研究[38]显示胃泌素 1(gastrin 1, GKN1)能够直接与c⁃myc结合并下调其表达,抑制 c⁃myc与端粒重复序列结合因子 1(telomeric repeat binding factor,TRF1)蛋白和hTERT启动子的结合,缩短端粒长度,抑制端粒酶活性,从而导致胃癌细胞的衰老和凋亡。

5 c-myc在治疗胃癌中所遇到的问题及对策

目前,myc能够使胃癌细胞产生耐药性是一个亟待解决的问题,相关研究主要集中在myc介导胃癌细胞耐药的具体机制,对该方面做详细的综述。

5.1 c-myc诱导胃癌细胞耐药的机制有研究[39]表明,胃癌细胞耐药与myc基因扩增有关,myc基因拷贝数增加使受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTK)激活,导致PI3激酶信号传导途径激活,促进胃癌细胞生长和迁移能力的提高,从而导致胃癌细胞对MET靶向治疗剂产生耐药性。

极光激酶A(AURKA)是一种丝氨酸/苏氨酸细胞周期激酶,它和c⁃myc在胃癌细胞对顺铂耐药方面发挥着作用,原因是AURKA在胃癌细胞中的异常表达和激活促进了 c⁃myc 的表达[40]。 另有研究[20]显示,miR⁃135a是胃癌细胞耐药的推动因素,而根源在于胃癌组织中c⁃myc的高表达使miR⁃135a的表达上调,从而使胃癌细胞对奥沙利铂(OXA)耐药。

在接受新辅助化疗的晚期胃癌患者中,发现Lin28的高表达与肿瘤的恶性程度呈正相关,体外细胞实验[41]发现 Lin28能够上调 c⁃myc的表达,从而使这些胃癌细胞(MKN45和MKN28)增加了对化疗药物OXA、紫杉醇(PTX)、多柔比星(ADM)和氟尿嘧啶(5⁃Fu)的耐药性。

5.2 c-myc诱导胃癌细胞耐药的对策研究[40]显示敲除AURKA的表达可以降低c⁃myc的表达,从而克服胃癌细胞对顺铂的耐药性。另有研究[42]显示let⁃7b的高表达能够抑制 c⁃myc基因表达,从而增强SGC⁃7901胃癌细胞对顺铂和长春新碱的敏感性。所以,针对 c⁃myc诱导的耐药,要以 c⁃myc为中心,找出促使c⁃myc呈现高表达的基因和相关蛋白,然后针对性地开发靶向治疗药物。

6 总结和展望

c⁃myc在人类胃癌组织中存在基因和蛋白过度表达的现象,c⁃myc的过度表达是胃癌细胞增殖、迁移的重要诱因,而且胃癌组织中c⁃myc介导了多种抗癌药物抑制肿瘤增殖和转移,促进肿瘤凋亡的过程。同时,基于c⁃myc是促进胃癌细胞耐药的一个重要因素,随着相关耐药机制的进一步阐明,更多促进或制约c⁃myc高表达的基因将被发现,相信更多新型高效的基因调控治疗药物在不久的将来会被研制并发挥其应用价值。

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