DKK3与宫颈癌的相关性研究进展主要内容

最新DKK3与宫颈癌的相关性研究进展主要内容摘要宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤，其发病率和死亡率均较高。DKK3(dickkopf-3)是经典Wnt信号传导通路的拮抗因子，也是近年来发现的抑癌基因°DKK3通过调节价catenin信号传导通路、逆转上皮-间质转化、抑制肿瘤血管生成等多种途径发挥抗肿瘤功能,是肿瘤治疗中的潜在靶点。基因的表观遗传修饰特别是启动子甲基化在多种恶性肿瘤的发生发展中发挥着非常重要的作用。DKK3基因启动子区的高甲基化是DKK3蛋白失活的重要原因，这使Wnt信号通路异常激活,从而导致肿瘤的发生。宫颈癌组织中DKK3表达常下调，且DKK3基因启动子甲基化导致的DKK3表达沉默是宫颈癌中的频发事件。DKK3的甲基化水平及表达水平与宫颈癌患者预后显著相关，有较好的预测作用。因此，深入研究DKK3与宫颈癌间的关系可能为宫颈癌的机制研究、靶向治疗及判断预后提供新的思路。关键词：Dickkopf-3;宫颈肿瘤；基因，肿瘤抑制；甲基化；Wnt信号通路宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤之一，近年研究表明,宫颈癌的发生发展是多基因的遗传学与表观遗传学共同作用的结果。现在越来越多的学者发现肿瘤中表观遗传学的改变，特别是基因的异常甲基化在肿瘤的发生与发展过程中扮演不可或缺的角色，对其进行研究有利于肿瘤的早期发现及在治疗上取得新突破。其中抑癌基因启动子区CpG岛的异常高甲基化可以引起肿瘤抑制基因沉默表达，与肿瘤发展密切相关［1］。人类DKK3(dickkopf-3)是近年发现的抑癌基因，也是经典Wnt信号传导通路的重要的细胞外抑制因子。DKK3在人类恶性肿瘤中普遍下调，是致癌过程中潜在的关键因素。现对DKK3基因的分子生物学特性、在肿瘤中的表达和功能及其与宫颈癌相关性的研究进展进行综述。DKK3概述DKK3基因属于编码分泌性Wnt拮抗剂的Dickkopf基因家族(包括DKK1、DKK2、DKK3、DKK4及Soggy)，也被命名为“永生化细胞中的减少表达基因”(reducedexpressioninimmortalizedcellsgene,REI)。该基因位于人类染色体的11p15.3位点,这是一个在癌变中常缺失的位点。DKK3基因包含46358个核苷酸，有9个外显子和2个启动子,mRNA第198~1247碱基对编码产生由350个氨基酸组成的DKK3蛋白［2］。DKK3是一种分泌糖蛋白,分子质量约为38ku，是DKK蛋白家族中的一个特征性成员°DKK3含有2个富含半胱氨酸的结构域Cys-1和Cys-2,其中氨基端富含半胱氨酸的结构域是每个DKK蛋白特有的，而羧基端半胱氨酸丰富的结构域在家族成员中是保守的,暗示一个保守的功能，这2个结构域由12个氨基酸组成的连接区隔开。DKK3与其他家族成员同样具有几个蛋白酶水解位点，表明其在翻译后发生了修饰。但与DKK1和DKK2只有1个潜在的N-糖基化位点不同，DKK3具有4个潜在的N-糖基化位点,且存在特殊结构Soggy(SGY)结构域［3］。DKK3与肿瘤的关系DKK3的抑癌机制DKK3属于DickkopfWnt信号通路抑制因子家族，该家族成员通过与细胞表面受体或细胞质中伴侣蛋白相互作用而发挥Wnt信号通路内源性拮抗剂的功能。Wnt信号是一种进化保守的信号通路，在形态发生和癌变过程中起着重要作用,该信号通路的异常激活在多种恶性肿瘤的发病机制中起着核心作用［4LDKK3与DKK1、DKK2和DKK4不同，不与低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(lowdensitylipoproteinreceptor-relatedprotein5/6,LRP5/6)或受体Kremenl结合［5］其调控Wnt/p-catenin信号的能力存在争议，可能是通过一种与Wnt无关的途径参与价catenin失活，从而抑制p-catenin下游的靶基因(例如c-myc、CyclinD、Axin-2等)表达。Leonard等［6］研究发现，除DKK3蛋白外,DKK3基因还编码一种细胞质的、非分泌型的异构体DKK3b,DKK3b填补了连接DKK3基因与其调节p-catenin信号通路间的空白。除了阮catenin信号通路,DKK3还可通过其他途径发挥抗肿瘤功能ODKK3可通过诱导内质网应激触发JNK激活，促进细胞型特异性caspase依赖型凋亡［7］。还有文献报道，在卵巢癌细胞中DKK3可通过逆转上皮-间质转化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT)发挥抗肿瘤作用［8］。DKK3还可能通过抑制肿瘤血管生成，从而抑制肿瘤细胞的迁移和侵袭［9］。此外,目前认为DKK3可能是一种新的免疫调节剂，激活了抗肿瘤免疫反应。有研究发现在外周血单核细胞中，DKK3蛋白上调了单核细胞向树突状细胞样表型的分化，并随后激活了细胞毒性T淋巴细胞的功能［10,11］。DKK3重要的失活机制DKK3启动子区富含CpG岛，已有研究证实在DKK3启动子区域的异常甲基化状态是导致DKK3表达下调、沉默的原因之一［12］。癌组织中DKK3基因启动子区CpG岛甲基化水平高于正常组织，这种高甲基化状态在多种恶性肿瘤（如非小细胞肺癌、结肠癌、肝癌）中均被检测到［13］HDKK3基因甲基化水平及表达情况与疾病严重程度、预后好坏有关。鉴于DKK3基因异常甲基化在多种肿瘤中均可检测到，其可作为判断患者发病、复发、预后的生物标志物,较传统的肿瘤标志物具有更高的敏感度及特异度，在疾病的诊断、监测等方面具有重要价值。DKK3是肿瘤治疗中的潜在靶点基因启动子甲基化的潜在可逆性为新型抗癌药物的开发提供了机会。有研究发现，去甲基化治疗可以恢复DKK3在胃癌细胞中的功能，即促进癌细胞凋亡并抑制其增殖［14］。近年来，随着表观遗传学的发展，一些DNA甲基转移酶（DNAmethyltransferase,DNMT）抑制剂（如5-氮胞嘧啶、地西他滨等）得以开发，这些药物可重新激活表观沉默的肿瘤抑制基因，并被成功地用于治疗包括腔鳞状细胞癌在内的多种恶性肿瘤［15］。此外,DKK3靶向性肿瘤治疗，即肿瘤内注射携带REIC/DKK3基因的腺病毒载体(adenoviralvector,Ad)也是一种前景广阔的基因治疗方法。该方法通过启动DKK3基因在恶性组织中的重新表达来诱导癌细胞凋亡。据报道，第2代腺病毒介导的DKK3全长cDNA在小鼠异种移植瘤模型中的表达能发挥抗肿瘤作用［16］。现在，有研究正在探讨Ad-REIC在肝癌［17］等恶性肿瘤治疗中的临床应用。总之,DKK3可能是一个潜在的抗癌靶点，但尚需进一步研究来验证基因治疗的可行性。DKK3与宫颈癌的相关性宫颈癌是威胁全球妇女健康及生命的主要恶性肿瘤之一,目前其发病率为女性恶性肿瘤的第4位，也是妇女恶性肿瘤死亡的第4大原因［18］。众所周知,高危型人乳头瘤病毒(HPV)的持续感染是宫颈癌发生的主要病因，基于此,HPV疫苗的应用和宫颈癌筛查使宫颈癌的发病率显著降低。但宫颈癌发病率和死亡率在发展中国家仍居高不下,其依然是一项全球性的重大健康挑战［19］。据估计,2018年我国有10.6万新发病例和4.8万例死亡［20］。目前关于宫颈癌的研究已广泛开展，但其具体发病机制及协同因素仍有待阐明。随着对宫颈癌表观遗传学机制的深入研究,发现原癌基因、抑癌基因及相关调节基因的分子生物学异常改变与宫颈癌的发生发展密切相关。不同的研究报道了宫颈癌患者中经常发生改变的不同组基因，而DKK3是其中具有代表性的抑癌基因之一。29年,Lee等［21］首次发现，与正常宫颈组织相比,宫颈癌组织中DKK3mRNA表达常下调，并与其启动子区高甲基化有关,这一结果与DKK3在多数肿瘤中的表现一致。研究表明，Wnt/阮catenin信号通路在人子宫颈角质形成细胞恶性转化过程中被激活,P-catenin结构和信号特性的不平衡参与宫颈癌的发生发展，最终宫颈癌组织中P-catenin在细胞质和（或）细胞核中异常积累。宫颈癌中DKK3蛋白作为p-catenin的负调节因子发挥作用，其下调参与7P^catenin信号通路的激活。一方面DKK3蛋白抑制P-catenin的转录活性，降低p-catenin表达,并阻断P-catenin向细胞核的转运使其失活;另一方面通过与含有P转导素的重复蛋白（PTrCP）的协同作用增强DKK3蛋白对价catenin的抑制作用，促进P-catenin降解（或）核转运，最终导致p-catenin下游靶基因（VEGF、CyclinD）表达减少［21］。之后，Ryu等［22］通过免疫组织化学法证实在50%的宫颈原位癌及64.8%的浸润癌中DKK3蛋白的表达低于正常对照组°Luo等［23］的研究表明，DKK3是HeLa细胞中miR-92a的直接靶基因，其蛋白表达受miR-92a的负调控,DKK3的过表达减弱了miR-92a对宫颈癌细胞活力和侵袭的促进作用。宫颈癌的发生发展机制复杂,是一个多因素、多基因、多步骤协同参与的过程,DKK3参与的详细机制尚未完全清楚。DKK3可作为治疗宫颈癌的靶基因。研究发现将DKK3导入HeLa宫颈癌细胞后，抑制P-catenin表达，同时细胞集落形成减少，细胞生长减慢,这提示DKK3蛋白对宫颈癌细胞具有抗增殖活性［21］。此外，最近的研究发现DKK3过度表达促进宫颈癌HeLa细胞中Bcl-2相关X蛋白（Bax）、E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达，抑制B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）、基质金属蛋白酶2(MMP-2)在细胞中的表达，最终抑制HeLa细胞的增殖、迁移和侵袭，促进癌细胞凋亡［24］。目前一些研究对宫颈癌患者中DKK3表达水平与预后相关性进行了分析。宫颈组织中DKK3蛋白高表达的患者总体生存率和肿瘤缓解率均较高,DKK3蛋白低表达则与宫颈癌患者的不良临床结局有关［22］。Jiang等［25］研究发现，宫颈癌患者血清DKK3蛋白水平明显高于正常人，且与临床分期、肿瘤直径有关，表明血清DKK3蛋白水平低对患者预后不良有较好的预测作用。在基因甲基化方面，vanderMeide等［26］研究表明癌组织中DKK3启动子甲基化频率显著高于正常宫颈组织，且与宫颈鳞状细胞癌相比，宫颈腺癌中DKK3甲基化频率明显升高。2018年,Zhang等［27］进一步发现38%的宫颈腺癌组织中有DKK3启动子甲基化，而在正常宫颈组织未发现。DKK3基因的甲基化水平随肿瘤的浸润和转移而升高,与宫颈腺癌的预后密切相关，可用于宫颈腺癌患者预后和治疗效果的评估［4］。Kang等［28］则证实了DKK3甲基化对预后不利，并首次通过比较定量的甲基化分析确定了与宫颈鳞状细胞癌患者无复发生存相关的DKK3启动子区域第1位甲基化水平的阈值(26.3%)，进一步确定了预测疾病复发的新的临床-表观遗传组合,旨在对宫颈癌患者进行更精确地分层，优化治疗方案。总之,DKK3基因启动子甲基化是宫颈癌中的频发事件，这为宫颈癌发病机制的研究提供了新