胃癌相关基因的研究新进展

蒋彪，宋文丽，蒋晓春，奉镭，陈拥军

(遂宁市中心医院消化内科，四川 遂宁629000)

胃癌是目前第四大常见恶性肿瘤，也是世界范围内癌症相关死亡的第二大原因，我国每年胃癌新发病例约67.9 万，同期死亡人数高达49.8 万［1］。胃癌的诊断主要依赖于内镜、影像学检查和血清肿瘤标志物等，治疗方式有内镜黏膜下剥离术、内镜下黏膜切除术、腹腔镜胃切除术、改良胃癌根治性切除术A 和B、标准胃癌根治性切除术、扩大胃癌根治性切除术、化疗、放疗、多方式治疗(包括新辅助和辅助化疗、免疫化疗、高温化疗)和临终处理等。但其治疗效果欠佳，进展期5 年生存率低于30%［2］，其中肿瘤的侵袭、转移和对化疗药物的耐药是导致胃癌高死亡率的主要原因［3］。因此，亟需了解胃癌发生、发展的分子机制。在胃癌发生、发展的分子机制中，基因扮演重要角色，目前已发现了许多胃癌的相关基因:它们有的以癌基因形式存在于细胞基因组中，编码细胞生长所需的一些蛋白质，经点突变、易位和扩增等方式被激活，参与细胞的癌变;有的以抑癌基因形式在控制细胞生长、增殖及分化过程中起负调节作用;有的通过改变癌细胞的耐药性、促进癌细胞免疫逃逸等方式影响胃癌的生物学进程。随着肿瘤精准治疗的兴起，胃癌基因的研究已成为研究热点。现就胃癌相关基因的研究新进展予以综述。

1 原癌基因

原癌基因是指存在于生物正常细胞基因组中的癌基因，其处于低表达或不表达状态，表达产物有细胞外生长因子、跨膜生长因子、细胞内信号转导分子、核内信号转导因子等，它们对维持细胞的正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用。但在某些条件下，如病毒感染、化学致癌物、炎症刺激、辐射作用等，原癌基因可被异常激活，诱导细胞发生癌变，其活化机制主要有获得强启动子与增强子、染色体易位、基因扩增、点突变4 种。

1.1 转导素β1 X 连锁受体蛋白1(transducin betalike 1 X-linked receptor 1，TBL1XR1) TBL1XR1 基因位于染色体3q26.32，由18 个外显子组成，其在细胞的增殖、凋亡和炎症进程中起重要作用［4］。研究发现，TBL1XR1 在食管癌、宫颈癌、乳腺癌、鼻咽癌、骨肉瘤和肝细胞癌等多种恶性肿瘤中有异常表达［5-6］。在胃癌中，TBL1XR1 呈过表达，如Liu 等［7］收集了334 例胃癌组织、30 例相应的淋巴结转移灶和20 例癌旁组织进行免疫组织化学实验发现，TBL1XR1 的表达水平与胃癌局部浸润、淋巴结转移及不良预后密切相关;TBL1XR1 还可通过激活血管内皮生长因子C 促进胃癌的淋巴管生成和淋巴结转移。Zhou 等［8］揭示了TBL1XR1 可通过激活胞外信号调节激酶1/2 通路促进胃癌的发生、发展，利用“短发夹RNA”减少TBL1XR1 基因的表达，对胃癌细胞的增殖、迁移、侵袭、上皮-间充质转化有抑制作用，使用特异的胞外信号调节激酶1/2 抑制剂(U0126)抑制胞外信号调节激酶1/2 通路，可显著减弱TBL1XR1 的促肿瘤作用。因此，TBL1XR1 有望成为胃癌诊治的新靶点。

1.2 溴结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4，BRD4) BRD4 位于染色体19q13.1，编码的蛋白含有110 个氨基酸，可识别组蛋白中乙酰化赖氨酸的保守蛋白结构域并与之结合，促使染色质重构因子、转录因子等相关蛋白富集至特定的基因转录位点，从而调节下游众多靶基因的表达［9-10］。研究发现，BRD4 在卵巢癌［11］、乳腺癌［12］、结肠癌［13］、非小细胞肺癌［14］、白血病［15］、黑色素瘤［16］等肿瘤中高表达，并与肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移、耐药、肿瘤血管生成密切相关。Coudé 等［17］发现，使用特异性短发夹RNA 减少BRD4 的表达或使用BRD4的小分子抑制剂(JQ1、I-BET151 和OTX015)能有效抑制黑色素瘤、胰腺癌、肺癌、多发性骨髓瘤、急性髓系白血病和伯基特淋巴瘤的进展。

在胃癌的研究中，杨阳等［18］收集了83 例进展期胃癌组织、45 例早期胃癌组织、42 例胃癌的癌前病变组织、38 例正常胃黏膜上皮组织进行免疫组织化学实验发现，进展期胃癌组织的BRD4 表达水平显著高于其他三种组织;同时还发现，BRD4 的表达与进展期胃癌患者的饮酒史和淋巴结转移显著相关。Ba 等［19］研究发现，BRD4 可通过识别乙酰化组蛋白H3 使正性转录延伸因子b 结合骨髓细胞瘤病毒癌基因启动子，导致依赖于正性转录延伸因子b的RNA 聚合酶Ⅱ磷酸化，并刺激骨髓细胞瘤病毒癌基因的表达参与调控胃癌的增殖、凋亡。但BRD4调节胃癌是否还有其他机制，需进一步研究。

1.3 卷曲同源蛋白7(frizzled homolog protein 7，FZD7) FZD7 是卷曲蛋白家族的成员之一，其基因位于2q33 染色体上，含有574 个氨基酸。卷曲蛋白作为Wnt 信号通路的受体，激活后可产生3 种不同的信号级联通路:经典的Wnt/β 联蛋白信号通路、Wnt/平面细胞极性信号通路、Wnt/Ca2+信号通路，3 条信号通路的异常激活与肿瘤的发生、发展密切相关;在肾癌［20］、宫颈癌［21］、卵巢癌［22］、乳腺癌［23］、结肠癌［24］和肝细胞癌［25］等多种肿瘤中均发现了FZD7 的异常表达。

Li 等［26］通过查询ONCOMINE 数据库并收集了251 例胃癌组织、60 例非肿瘤组织进行免疫组织化学实验，发现FDZ7 在胃癌组织中高表达，并与胃癌侵袭、淋巴转移、远处器官转移、晚期TNM 分期显著相关;同时他们还发现，FZD7 可通过典型的Wnt 信号通路介导胃癌干细胞的自我更新和上皮-间充质转化的发生。Geng 等［27］发现，FZD7 在幽门螺杆菌感染的胃癌中也呈高表达，使用FZD7 小干扰RNA减弱FZD7 的表达可有效抑制幽门螺杆菌感染诱导的胃癌细胞增殖;且他们发现，微RNA(microRNA，miRNA)-27b 通过靶向结合FZD7 的3'非翻译区负调节FZD7 表达，可抑制胃癌细胞的增殖。Flanagan等［28］在小鼠实验中使用OMP-18R5 单克隆抗体(其可通过靶向FZD7 抑制Wnt 信号通路)能降低胃癌细胞的再生能力，证明抑制FZD7 能阻止胃癌的发生、发展。目前，关于FZD7 与胃癌的研究较少，有待进一步研究。

1.4 中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin，NGAL) NGAL 也称作NRL(Neu-related lipocalin)、Lipocalin-2 或24p3，是载脂蛋白家族的一个新成员，其位于染色体9q34，总长度为5 869 bp，由活化的中性粒细胞和多种上皮细胞表达，在多种肿瘤中有异常表达，如乳腺癌［29］、结肠癌［30］、食管癌［31］、胰腺癌［32］、卵巢癌［33］等。

Wang 等［34］对333 例胃癌患者的病理切片和临床资料研究发现，NGAL 在胃癌组织中的表达水平明显高于非肿瘤组织，其与肿瘤大小、Lauren's 分型、淋巴结转移、脉管侵犯、远处转移及TNM 分期关系密切，并证实胃癌患者血清中NGAL 的阳性率高于目前临床常用的胃癌肿瘤标志物糖类抗原19-9、血清癌胚抗原。Han 等［35］发现，沉默NGAL 基因可减少胃癌细胞凋亡抑制蛋白Bcl-2 的表达，增加促凋亡蛋白(胱天蛋白酶9、Bcl-2 相关X 蛋白、胱天蛋白酶3 和P53)的表达，从而促进胃癌细胞的凋亡，抑制其增殖。Koh 和Lee［36］研究发现，NGAL 可通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/核因子κB 信号通路提高胃癌组织中基质金属蛋白酶-9 的水平，从而促进胃癌细胞的增殖、局部浸润及远处转移。NGAL 可能还有更多的信号通路或途径参与胃癌的调控，但有待进一步研究。

2 抑癌基因

抑癌基因是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长，并具有潜在抑癌作用的基因。迄今为止，科学家已从细胞中分离鉴定出100 多种抑癌基因，最常见的有Rb、p53、APC、nm23 等，按照功能不同可分为细胞信号转导和表观遗传学调控基因、细胞周期负调控基因、负调控转录因子基因、与发育和干细胞增生相关调控基因、DNA 错配修复基因。

2.1 肝激酶B1(liver kinase B1，LKB1) LKB1 又称丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶11，定位在第19 号染色体短臂13.3 区，由433 个氨基酸组成，其最早被发现于Peutz-Jeghers 综合征患者中［37］。LKB1 通过抑制细胞生长和迁移、诱导细胞周期阻滞、促进肿瘤细胞凋亡、调节细胞极性发挥抑癌作用。

多个研究发现，在大肠癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌和宫颈癌等肿瘤组织中存在着LKB1 基因的缺失、突变［38-40］。在乳腺癌中，Liang 等［41］发现LKB1 的过度表达显著抑制了乳腺癌细胞的浸润，减慢乳腺脂肪垫和微血管的生长，并抑制肿瘤向肺的转移;在肺癌中，Livak 和Schmittgen［42］证明LKB1 的表达可通过抑制组织因子和血管内皮生长因子的表达，从而抑制肺癌细胞的侵袭能力。

在胃癌中，Sun 等［43］研究发现LKB1 在胃癌细胞株和胃癌组织中的表达水平明显低于正常胃黏膜上皮细胞，且与胃癌TNM 分期、浸润深度、淋巴结转移和血管浸润呈负相关，而与患者的性别、年龄无关。Jiang 等［44］研究证实，LKB1 表达的恢复可降低胃癌细胞的存活率、迁移率和CD44(一种细胞表面糖蛋白，参与细胞间相互作用、细胞黏附和细胞迁移)的表达水平，使细胞周期阻滞在G2期，并可增加胃癌细胞对抗癌药物的敏感性。而对于LKB1 抑制肿瘤细胞的机制或信号通路，目前研究得最多的为AMP 活化的蛋白激酶途径［45］:当LKB1 表达下调或失活时，可导致AMP 活化的蛋白激酶不能被激活，使其不再向哺乳动物雷帕霉素靶蛋白发出抑制信号，引起细胞失控性生长，从而导致肿瘤的发生发展;此外，LKB1 也可以通过直接磷酸化、与p53 相互作用等途径参与肿瘤的发生，但LKB1 调控的下游靶点众多，涉及的信号通路十分复杂，因此LKB1 调控胃癌发生、发展的机制尚未完全清楚。

2.2 脂肪非典型钙黏蛋白4(FAT tumor suppressor homolog 4，FAT4) FAT4 属于钙黏蛋白超家族的成员之一，位于染色体4q28.1，有17 个外显子，其信使RNA 接近16 kb，编码的蛋白质含4 981 个氨基酸，参与了组织分化与发育、肿瘤的发生。

Qi 等［46］首先提出FAT4 具有肿瘤抑制作用，并发现FAT4 等位基因的失活可导致小鼠乳腺上皮细胞的瘤变。由于FAT4 的基因突变、缺失或启动子高甲基化等遗传因素的异常，FAT4 在许多肿瘤中存在低表达，从而促进肿瘤的发生、发展，如肝细胞癌、恶性黑色素瘤、头颈部鳞状细胞癌、乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌等［47-48］。

在胃癌中，Yoshida 等［49］发现FAT4 可因点突变、基因缺失、启动子的甲基化而低表达，从而影响胃癌的发生、发展。Ma 等［50］对122 例胃癌组织、85 例癌旁正常组织进行免疫组织化学实验发现，FAT4 的低表达与胃癌组织的浸润程度及淋巴结转移密切相关，且是胃癌患者累计生存率低下的独立预后因素;同时他们应用全长FAT4 互补DNA 克隆转染胃癌细胞，使外源性FAT4 在胃癌细胞中过表达，可逆转胃癌的上述改变。而对于FAT4 在调控胃癌发生、发展中的具体途径或信号通路，Cai 等［51］实验发现，FAT4 可通过调控Wnt/β 联蛋白信号通路起抑制肿瘤作用。另外，Ma 等［50］证实FAT4 的低表达还可通过Hippo-Yap 信号通路促进胃癌细胞的增殖、迁移并增强胃癌细胞的耐药性，其中Hippo 信号通路的效应分子Yap 可以作为治疗靶点，其被转录辅助因子退变样蛋白4(一种Yap 蛋白的天然拮抗剂)模拟肽竞争性抑制可导致胃癌细胞的生长停滞。可见，FAT4 基因作为胃癌的抑癌基因，有望成为胃癌基因治疗的新靶点。

2.3 CHFR(check point with FHA and ring finger)

CHFR 是一个有丝分裂前期检查点基因，其位于染色体12q24.3，编码产物为含664 个氨基酸的蛋白质，含有3 个结构域:叉头相关区、环指区和半胱氨酸富集区(CR)。CHFR 在正常组织中广泛表达，其通过控制细胞周期相关蛋白(细胞分裂周期蛋白2、细胞周期蛋白B)延迟染色体凝集和中心体分离，使细胞停滞于有丝分裂前期，延迟细胞进入分裂中期，从而起到抑癌基因的作用。研究发现，CHFR 基因的CpG 岛甲基化与多种肿瘤相关，如白血病、宫颈癌、淋巴瘤、乳腺癌、结肠癌、肺癌等［52-54］。

Satoh 等［55］检测了8 个有丝分裂检查点基因在一组胃癌细胞株和原发性胃癌标本中的甲基化状态，发现只有CHFR 在胃癌中存在特异性甲基化。且这种甲基化使得胃癌细胞对微管抑制剂(一类与细胞微管蛋白结合，从而干扰细胞有丝分裂达到抗肿瘤效果的药物，如多西他赛、紫杉醇)敏感，提示CHFR 的启动子甲基化可能是预测胃癌对微管抑制剂治疗敏感的一个有用的分子标记。Dai 等［56］和Shi 等［57］分别进行了关于CHFR 与胃癌的Meta 分析，结果均支持CHFR 启动子高甲基化可促进胃癌的发生，但与肿瘤分期、淋巴结转移之间未证实存在关联，并发现CHFR 可通过泛素化、降解聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶-1 基因来调控细胞有丝分裂。但Yang 等［58］通过分析公共数据库(www.KMplot.com)中的相关数据并行免疫组织化学实验得出，CHFR水平与胃癌患者的生存率呈负相关，且胃癌组织的CHFR 水平高于癌旁组织，CHFR 的高表达可促进胃癌的上皮-间充质转化，从而增强胃癌细胞的迁移能力。

2.4 N-Myc 下游调节基因1(N-Myc downstreamregulated gene-1，NDRG1) NDRG1 又称钙激活蛋白43，定位于人染色体8q24. 3，其5'端包含一个CpG 岛，编码含394 个氨基酸的蛋白质，主要表达于上皮细胞，在肌肉、结缔组织、血管和大多数神经系统中不表达，参与细胞生长和分化、胚胎发生和发育、脂质生物合成、髓鞘形成、应激和免疫应答等过程［59］。

NDRG1 与肿瘤的关系中有两种不同的观点:①在大肠癌、乳腺癌、白血病、前列腺癌、胰腺癌中，其被证实为抑癌基因，学者发现，NDRG1 可以促进白血病细胞的分化，逆转其恶性表型，从而不同程度地改善白血病预后［60-61］;②在肝癌、肺癌中发现，NDRG1 的高表达可导致肿瘤的发生、发展，提示其为原癌基因［62］。

Chang 等［63］研究了101 例胃癌及癌旁组织中NDRG1 蛋白的表达及临床病理资料均支持NDRG1在胃癌中作为抑癌基因的观点;但Murakami 等［64］发现，NDRG1 可通过激活c-Jun 氨基端激酶通路和白细胞介素-1α 自分泌环促进胃癌组织的血管生成。Ureshino 等［65］使用生物信息学方法发现在高转移胃癌细胞株58AS1 的3 691 个上调基因中，NDRG1 的表达水平高于亲本低转移胃癌细胞株，敲除NDRG1 后，胃癌细胞株的生长受到了抑制，提示NDRG1 为原癌基因。Chen 等［66］通过PubMed、EMBASE 和Web of Science 系统收集的相关资料进行了Meta 分析，结果显示NDRG1 的低表达与大肠癌、胰腺癌、肝癌、胆囊癌显著相关;而在胃癌、食管癌中，NDRG1 的表达与总体生存率无关。其原因可能为NDRG1 的表达部位具有异质性，它分别可以在细胞核、细胞质和细胞膜中表达，但大多数研究未分别评估不同部位中NDRG1 的表达情况，这可能削弱了Meta 分析的可靠性。可见，NDRG1 可通过各种信号通路或途径调控胃癌的发生、发展，但其明确机制有待进一步研究。

3 miRNA

miRNA 是一类高度保守的非编码单链RNA，长度为18 ～25 个核苷酸，其最早在线虫中被发现，命名为lin-4 基因。目前，已在人类中发现2 500 多个miRNA 参与了人体1/3 以上基因表达的调控，miRNA 可通过其种子序列识别靶基因信使RNA 3'非翻译区上的结合位点，从而发挥转录抑制、信使RNA的切割和降解作用。另外，miRNA 也可以充当Toll 样受体蛋白家族的配体激活Toll 样受体，从而参与细胞生长、发育、凋亡等的调控。由于miRNA 调控网络的复杂性，其在肿瘤细胞的增殖、转移、耐药、能量代谢、免疫逃逸等过程中可表现为原癌基因或抑癌基因的作用。

miRNA 可以通过以下机制参与胃癌的调控，①miRNA 可通过与功能基因的结合起到原癌基因的作用，如miR-221 靶向作用于核转录因子基因HMBOXl，可促进胃癌细胞的增殖和侵袭，并减少癌细胞的凋亡［67］;miR-532 通过抑制裸角质膜同源蛋白的表达和激活Wnt/β 联蛋白通路，进而促进胃癌细胞的迁移和侵袭［68］。②miRNA 通过与功能基因的结合起抑癌基因的作用，如miR-630 通过靶向抑制叉头框蛋白M1 的表达，阻断Ras/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B 信号通路，从而发挥抑制胃癌细胞上皮-间充质转化的作用［69］;miR-198 可通过下调Toll 样受体-4 抑制胃癌细胞的增殖和迁移［70］;miR-106b 可通过促进Smad7 的表达，阻断转化生长因子-β/Smad 信号通路，进而导致CD44+胃癌肿瘤干细胞的干性特征受到抑制［71］。③miRNA 可通过调控蛋白的表达发挥作用，如miR-103/107 可通过下调小窝蛋白1，使胃癌细胞产生药物耐药性。④miRNA 之间可相互影响发挥作用，如miR-378 的表达上调，可以通过与miR-125a 竞争在血管内皮生长因子上的结合位点，来促进血管内皮生长因子的表达，从而促进胃癌组织血管的生成［72］。可见，miRNA 在调控胃癌的发生、发展中表现多种作用，且具有易于检测(存在于血液、胃液等体液中)，在煮沸、酸碱、反复冻融的条件下不易降解的特点，因此其有望应用于胃癌的早期筛查和基因治疗。

4 小 结

科学家们已对胃癌的相关基因做了许多研究，并揭示了TBL1XR1、BRD4、FZD7、NGAL、LKB1、FAT4、CHFR、NDRG1 及部分miRNA 等基因在胃癌细胞增殖、侵袭、转移、凋亡、血管生成、耐药等机制中的作用，其中许多基因是胃癌诊断、治疗的潜在分子标志物和靶点，如使用特异的胞外信号调节激酶1/2 抑制剂(U0126)抑制胞外信号调节激酶1/2通路可显著减弱TBL1XR1 的促肿瘤作用［8］;在小鼠实验中使用OMP-18R5 单克隆抗体能够降低胃癌细胞的再生能力［28］等。但胃癌相关基因的治疗技术应用于临床还存在许多问题，未来需进一步研究。