EZH2及其相关miRNA在乳腺癌中的研究进展

2020-08-31 11:32:23 中国当代医药 2020年20期

罗扬勇 万宇 刘晋廷 黄建军

[摘要]癌症是目前危害人类健康和生命最严重的一类疾病,其中乳腺癌是近年来发病率和死亡率增长速度仅次于肺癌的一类恶性肿瘤,且发病年龄趋于年轻化。寻找一种可靠的乳腺癌诊断指标成为临床研究的热点。由于乳腺癌是由少数自我更新的肿瘤干细胞引起的,这些干细胞也可能在肿瘤复发中发挥作用。因此,调控癌症干细胞的基因在控制癌症方面具有重要意义。Zeste增强子同源物2(EZH2)基因在乳腺癌发展过程中表达升高,并在乳腺干细胞数量增加中发挥作用。本文分析了EZH2的具体作用及其相关miRNA与乳腺癌之间的关系。

[关键词]Zeste增强子同源物2;乳腺癌;miRNA;进展

[中图分类号] R737.9          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721(2020)7(b)-0019-04

Research progress of EZH2 and its related miRNAs in breast cancer

LUO Yang-yong1,2   WAN Yu2   LIU Jin-ting1   HUANG Jian-jun2▲

1. Graduate School, Guizhou Medical University, Guizhou Province, Guiyang   550004, China; 2. Department of Breast Surgery, Affiliated Hospital of Guizhou Medical University, Guizhou Province, Guiyang   550004, China

[Abstract] Cancer is the most serious disease that endangers human health and life at present, among which breast cancer is a kind of malignant tumor with the increasing rate of morbidity and mortality only second to lung cancer in recent years, and the age of onset tends to be younger. Finding a reliable diagnostic index for breast cancer has become a hot spot in clinical research. Because breast cancer is caused by a small number of self-renewing tumor stem cells, these stem cells may also play a role in tumor recurrence. Thus, genes that regulate cancer stem cells have important implications for cancer control. The Zeste enhancer homologue 2 (EZH2) gene is expressed in increased breast cancer development and plays a role in the increase in the number of breast stem cells. The specific role of EZH2 and the relationship between its miRNA and breast cancer were analyzed

[Key words] Zeste enhancer homolog 2; Breast cancer; miRNA; Progression

乳腺癌作为临床上十分常见的恶性肿瘤,在女性死亡原因中占首位,近年来随着人们工作压力逐渐增大,乳腺癌发病率直线升高,对女性的身心健康均造成严重影响[1]。因该病早期无特异性表现,加上诊断措施匮乏,导致多数乳腺癌在病情发展至晚期才予以确诊。因此,提高乳腺癌的诊断准确率,不仅需要了解乳腺癌的发病机制,最重要是寻找可靠的诊断方法与标志物[2]。有组织学研究显示[3],随着肿瘤的进展,其病理状态发生了变化,细胞核增大,细胞增殖增加,浸润细胞增多。Zeste增强子同源物2(EZH2)沉默小鼠的组织病理学也显示细胞核增大、损伤形成和细胞聚集。EZH2和miRNA的免疫组化和Western Blotting分析显示[4],随着肿瘤进展到下一个水平,表达水平升高,且EZH2主要通过miRNA在恶性肿瘤中实现基因调控功能。这使其可能成为一个重要的早期诊断、评判预后的分子指标,甚至有望成为一个可行的干预靶点。本文就EZH2与miRNA在乳腺癌中相互作用的机制作一简要综述,现报道如下。

1 EZH2分子及生物学功能

EZH2在体内具有核转录调控功能,负责组蛋白甲基转移酶。同时其也属于PCG(poly comb group)基因家族的重要组成部分,PCG蛋白家族主要存在于胚胎发育中,同时在干细胞自我更新、X染色体失活以及肿瘤发生中发挥调控作用,临床根据其功能差异进行分类,主要分为PRC1、PRC2和PRC4等[5]。其中PRC2是一个作用于组蛋白H3赖氨酸位点k27、高度保守的组蛋白甲基转移酶,主要由EZH2、EED、SUZl2和RbAp46/48等4种核心蛋白组成,其中以EZH2为首的,是PRC2蛋白复合物的一个重要催化亚基,通常附着在人类染色体7q35~7q36上,该基因组织结构中包含了20个外显子和19个内含子。每个EZH2的SET区域,都能为其甲基转移酶提供活性。而PRC2复合物主要借助EZH2基因的SET区域来修饰组蛋白,催化组蛋白甲基化,在染色体水平调节基因活性,抑制转录,同时EZH2还通过增强DNA甲基转移酶的活性,参与DNA的甲基化,并且阻滞同源重组干扰DNA的修复过程。有学者对乳腺癌的组织学研究显示,随着肿瘤的进展,病理状态发生了变化,细胞核增大,细胞增殖增加,浸润细胞增多[3,6]。EZH2沉默小鼠的组织病理学也显示细胞核增大、损伤形成和细胞聚集。EZH2的免疫组化和Western Blotting分析显示,随着肿瘤进展到下一个水平,表达水平升高[4]。而在三阴性乳腺癌(tnbc)患者中,因tnbc患者不能像非tnbc患者那样从激素受体靶向治疗中获益,只能作为全身治疗接受化疗,总体疗效较差。为了提高治疗效果,迫切需要更有效的治疗靶点和联合治疗策略。因此Jansen等[7]分析了EZH2和TET1在TCGA乳腺癌患者队列中的表达水平,结果显示,在TNBC细胞中,EZH2通过H3K27ME3表观遗传调控减少TET1的表达,进而抑制抗肿瘤p53信号通路。高EZH2和低tet1患者的生存率最差。实验中,用特異性抑制剂gsk343或shrna基因转染tnbc细胞EZH2,可通过提高tet1的表达和p53途径的激活,诱导细胞周期阻滞和衰老。因此,可以认为调控良好的动态通路EZH2-h3k27me3-tet1是一个新的表观遗传共调节模块,并为如何通过其在衰老和凋亡控制中的关键作用开发新的治疗靶点提供了证据。EZH2-H3K27ME3-TET1通路为靶点,通过调节表观遗传景观,为三阴性乳腺癌的治疗开辟了一条新的途径。

2 miRNA的基本生物学功能

miRNA是一类广泛存在于真核生物中的非编码小分子RNA,其具有调控功能,长度为18~24个核苷酸,借助自身的种子序列与靶基因mRNA的碱基完全或不完全配对,在转录后水平实现其基因调控功能,同时诱导mRNA降解或翻译抑制,并且miRNA也因其肿瘤组织特异性和存在的稳定性成为了一种潜在的分子标志物[8-9]。有研究显示[10],目前人类基因组中包含了1000多种miRNA,能够调控细胞内30%的编码蛋白的基因表达。曾有学者经过Meta分析发现[11],miRNA诊断胰腺癌的敏感度高达89%,特异度高达93%,血清和组织中存在异常表达的miRNA,并对血清中的miRNA进行了验证,miRNA-203可以作为胰腺癌潜在的血清分子诊断标志物。近年来也不断有学者证实miRNA在乳腺癌中的表达出现明显异常,并在乳腺正常上皮细胞生长、分化及凋亡过程中发挥重要的调控作用,提示其参与乳腺癌的发生发展及侵袭转移,而主要基因序列包含了miRNA210、miRNA26a、miRNA134和miRNA101,分别在乳腺癌细胞表达水平中上调或下调状态,以癌基因或抑癌基因为作用[12-13]。

3 EZH2与miRNA在乳腺癌中的相互調控作用

目前公认的说法是表观遗传调控参与miRNA的失调过程,Lerebours等[14]最先证明组蛋白去乙酰化酶抑制剂LAQ824能够抑制乳腺癌SKBr3细胞系二十多个miRNA的表达水平,由此表明了表观遗传调控在miRNA失调中发挥重要作用。以下分析不同编码miRNA9的功能及其在乳腺癌中作用。

3.1 miRNA210的功能

此前已经有研究证实miRNA210调控EZH2的作用途径主要为骨骼肌和胚胎干细胞,miRNA210的表达水平受EZH2影响,当EZH2水平升高,miRNA210则呈现下降趋势,一旦miRNA210降低,意味着癌细胞的扩散与深层侵袭。舒耀等[15]在研究中收集了乳腺癌患者与健康体检者的血清,采用相关方法检测不同人群miRNA-21、miRNA-210、miRNA-1246的表达情况,结果发现将上述指标联合检测效能并不优于miRNA-210单独检测,miRNA-210单独诊断效能较好,血清miR-210可能是一种理想的BC诊断标志物。陈婷婷等[16]收集了20例乳腺癌患者的组织标本,并调查了乳腺癌组织、癌旁组织和正常乳腺细胞,miR-210 inhibitor的转染效率为(88.29±2.98)%,转染miR-210 inhibitor后,MDA-MB-231细胞的增殖和克隆形成能力较转染前明显减弱,被阻滞于G0/G1期的细胞数、凋亡细胞比例以及细胞的迁移均明显增加,表示miR-210在乳腺癌组织和细胞中过表达,且乳腺癌细胞MDA-MB-231的增殖、迁移和侵袭能力受miR-210 inhibitor是否转染所影响。

3.2 miRNA26a的功能

一般情况下,miRNA26a在乳腺癌组织中呈低表达,当外源性miRNA26a转染至MCF7乳腺癌细胞系后,EZH2基因也明显减少,并加快细胞凋亡的速度。另有研究认为,miRNA26a可同时调控与抑制EZH2基因和MTDH基因表达,影响乳腺癌细胞的扩散与侵袭,Jansen等[7]就乳腺癌的相关基因表达展开调查发现,在他莫昔芬耐药乳腺癌细胞中,EZH2在上游受到miRNA26a的调节,考虑原因可能为miRNA26a通过抑制EZH2的表达,引发乳腺癌他莫昔芬耐药性[17]。

3.3 miRNA 134的功能

miRNA 134是人14号染色体印记基因DIKI/Dio3区域上位点中的一个miRNA,有研究将98例初诊乳腺癌患者根据化疗情况分为两组,即敏感组与耐受组,检测其外周血miRNA-134表达,结果显示,miRNA-134可能通过促进Bax、Caspase-3的表达,增强乳腺癌细胞对化疗的敏感性[18]。

3.4 miRNA101的功能

miRNA101通常在恶性肿瘤中呈下调状态,主要由于miRNA1011和miRNA1012位点在1号染色体和9号染色体位点的丢失,miRNA101在多种恶性肿瘤中通过下调EZH2的表达,防止肿瘤细胞增殖和侵袭[19]。尤其在乳腺癌中miRNA101发挥相同的作用,来抑制降低细胞增殖或侵袭能力。另有研究调查发现,EZH2在乳腺癌的细胞中与Raf激酶呈因果关系,并以此来控制蛋白(RKIP)的转录,从而促使癌细胞的增殖与扩散,甚至向深层侵袭,miR101从上游调节整个过程[20]。

4展望

随着我国人口比例上升,乳腺癌现已成为全球高发的恶性肿瘤之一,据统计[21],每年乳腺癌患者约有161万人,其中>65岁的乳腺癌患者约占总数的65%,已成为全球关注的主要问题之一。尽管近年来随着手术改进和麻醉技术的不断发展与更新,加上各种新型化疗药物的横空出世,乳腺癌的治疗进展有了质的飞跃,但在过去的50年里,乳腺癌的五年生存率尚未见明显提高,其死亡率仍高达85%。研究认为[22],若能有效预测乳腺癌的发生发展,即可避免患者高肿瘤临床负荷的出现,又延长了患者无瘤生存时间和无进展生存期,改善其治疗和预后效果。现阶段,随着乳腺癌的诊疗手段日益丰富,开展综合诊疗模式成为一种明显趋势,而在这种模式中大多以组织病理学检查为金标准,辅以结构图像、影像学检查、内镜检查以及症状体征检查等手段,有效提高乳腺癌的诊断效率与准确率以及整体的诊治水平[23]。但目前临床上仍然缺乏乳腺癌化疗用药期间可靠性血清学肿瘤指标,在过去一些开创性的工作中已经证实,除了基因改变,表观遗传修饰在肿瘤进展中有重要作用。EZH2在癌症中的显著作用强调了确定其靶点的重要性。尽管近年来在设计靶向EZH2的药物和抑制剂方面得到了很大程度的重视,但探索其现有靶点方面的研究较少,这些靶点将有助于进一步了解EZH2的致癌作用,从而提供一种更为严格的靶向EZH2的方法[24]。也有研究表明EZH2有望成为潜在的表观基因治疗策略的一个关键靶标,刘棣等[25]研究认为,EZH2作为一种talnec2结合蛋白,在乳腺癌组织和细胞中表达上调,对p57-kip2有负调控作用。p57-kip2基因敲除可逆转talnec2基因敲除对mcf-7细胞恶性行为的影响。talnec2或EZH2基因敲除后mcf-7细胞p-p38、rela和relb表达降低,p57-kip2基因同时敲除可逆转其表达。EZH2可能通过结合到靶点p57-kip2而在乳腺癌中发挥致癌作用。活化p-p38 mapk和nf-κb通路可能是介导talnec2在乳腺癌中致癌作用的关键机制。EZH2可作为乳腺癌治疗的靶点。

5小結

miRNA与EZH2具有相同的价值,有望成为乳腺癌治疗的新靶点,往后如果可以将miRNA结合病毒或脂质体,导入癌细胞中,发挥抑癌作用,将有助于控制癌细胞扩散,甚至达到肿瘤缩小的目的,反之,将有致癌作用的miRNA导入乳腺癌细胞同样有助于延缓癌症进展。总而言之,EZH2和miRNA的发现及其相关靶基因的确定,证实其在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用,但目前尚未明确其具体的分子作用与调控机制,EZH2和miRNA作为乳腺癌诊断的潜在分子标志物,更多的应用价值有望开展大样本数据做进一步研究。

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