張良強(qiáng)，王志剛，段睿#

1湖北民族大學(xué)附屬荊門市第一人民醫(yī)院肝膽胰外科，湖北 荊門 448000

2湖北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)部荊門臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 荊門 448000

膠質(zhì)瘤相關(guān)腫瘤基因（glioma associated oncogene，GLI）最初在 1987 年由 Kinzler等在人大腦膠質(zhì)瘤中被檢測(cè)出，因此而得名。1988年，Ruppert等鑒定出GLI家族包含3名成員[膠質(zhì)瘤相關(guān)腫瘤基因同源1（glioma associated oncogene homologue 1，GLI1）、GLI2和GLI3]，均為含有CH型高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)，能特異性識(shí)別并結(jié)合5'-GACCACCCA-3'DNA系列調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄，在人類發(fā)育、組織特異性分化及腫瘤中扮演著重要作用。GLI3定位于人7號(hào)染色體（7p13），該基因包含14個(gè)外顯子，基因大小為8.5 kb，編碼由1596個(gè)氨基酸構(gòu)成的分子量約為190 kD的蛋白，在除了腎臟和腦組織以外的幾乎所有正常組織中廣泛表達(dá)。GLI3除了含有N-末端的轉(zhuǎn)錄抑制域和CH鋅指結(jié)構(gòu)域、C-末端的活性轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)域等主要功能域外，中間還含有能調(diào)節(jié)核內(nèi)轉(zhuǎn)錄的環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cyclic AMP-response element binding protein，CREB）、E3-泛素化連接酶的MID1（E3 ubiquitin ligase，MID1）、蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）及復(fù)合抑制物（supressor of fused，SUFU）等多種結(jié)合位點(diǎn)區(qū)域。已證實(shí)，GLI3的C-末端截短突變會(huì)導(dǎo)致肢端發(fā)育畸形。研究表明，GLI3在磷酸化、泛素化及甲基化的調(diào)控下能發(fā)揮相應(yīng)的生理調(diào)控作用。其中，在接受蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）-糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）-酪蛋白激酶 1（casein kinase 1，CK1）的磷酸化或 Cu1/β-TrCP和Cu3/SPOP的E3-泛素化途徑的調(diào)控下可發(fā)生C-末端截短轉(zhuǎn)為分子量為83 kD的抑制刺猬（hedgehog，Hh）通路靶基因轉(zhuǎn)錄的GLI3阻遏形式（GLI3-repressor，GLI3R），不僅參與調(diào)節(jié)人T淋巴細(xì)胞和胎兒肝B淋巴細(xì)胞的發(fā)育成熟介導(dǎo)人體免疫應(yīng)答，而且在Hh通路中通過(guò)調(diào)控蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）通路與促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）-胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）通路促使人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中的白細(xì)胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、人趨化因子1（fractalkine 1，CXC-1）、人趨化因子2（fractalkine 2，CXC-2）及血小板衍生生長(zhǎng)因子（platelet derived growth factor，PDGF）等造血因子表達(dá)上調(diào)促進(jìn)血管生成，也能激活人類多功能干細(xì)胞產(chǎn)生大量的造血祖細(xì)胞促進(jìn)造血。Fu等還發(fā)現(xiàn)，在K436和K595處甲基化能分別增強(qiáng)保持全長(zhǎng)形式的 GLI3（GLI3 full-length，GLI3FL）的穩(wěn)定性和與DNA結(jié)合的能力，增強(qiáng)Hh通路活化作用，在惡性腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮明顯致瘤作用。近年來(lái)，GLI3在多種惡性腫瘤中的作用備受關(guān)注，有望成為潛在靶點(diǎn)。本文結(jié)合文獻(xiàn)就GLI3在惡性腫瘤中的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

1 GLI3與Hh 信號(hào)通路的關(guān)系

據(jù)報(bào)道，大約有25%源自內(nèi)胚層的人類致命性腫瘤存在著Hh通路的異常活化。Hh信號(hào)通路激活是通過(guò)調(diào)控下游靶基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)分子控制上皮細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞的相互作用，調(diào)控著腫瘤細(xì)胞增殖和分化行為。然而，Hh通路激活主要受制于負(fù)向調(diào)控元件的十二次跨膜蛋白Patched（Patch）和正向調(diào)控元件的七次跨膜蛋白Smothened（SMO）兩種膜蛋白受體，且存在兩種效應(yīng)途徑，其中，缺乏Hh配體（Indian Hh、Desert Hh、Sonic Hh）時(shí)，負(fù)向調(diào)控的十二次跨膜蛋白Patch與正向調(diào)控的七次跨膜蛋白SMO結(jié)合能抑制SMO的活化，此時(shí)負(fù)向調(diào)控元件的復(fù)合物SUFU與GLI2/3進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)磷酸化途徑將其水解為主要的GLI3R，并使未入細(xì)胞核的GLI1完全降解，抑制下游靶基因轉(zhuǎn)錄；當(dāng)存在Hh配體時(shí)，Hh配體與Patch受體結(jié)合后，Patch抑制SMO被解除，從而釋放SMO，SUFU主要與GLI3R發(fā)生分離，進(jìn)而使GLI3能保持全長(zhǎng)，導(dǎo)致GLI1、GLI3FL共同進(jìn)入細(xì)胞核，啟動(dòng)調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、遷移及腫瘤的惡性行為。在此過(guò)程中，GLI3表現(xiàn)出復(fù)雜的功能作用，即Hh通路異常激活的關(guān)鍵是存在GLI1和GLI3FL同時(shí)易位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，GLI3FL維持著GLI1轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)鍵，且失去GLI3R后也是激活該通路的關(guān)鍵一步。

2 GLI3與惡性腫瘤的關(guān)系

2.1 GLI3與肺癌

肺癌是全球發(fā)病率最高的惡性腫瘤，其病死率也位居惡性腫瘤第一位，嚴(yán)重危害著全球人類的健康。Iwasaki等通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative reverse transcription polymerase chain reaction，qRT-PCR）檢測(cè)102例Ⅱ～Ⅳ期肺腺癌組織標(biāo)本中GLI1、GLI2、GLI3 mRNA的表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的GLI1或GLI3與Ⅱ～Ⅳ肺癌的不良預(yù)后相關(guān)，不同GLI1 mRNA（低表達(dá)vs高表達(dá)為 41.7% vs 20.0%，P=0.0074）、GLI3 mRNA（低表達(dá)vs高表達(dá)為43.1% vs 13.3%，P=0.0062）表達(dá)情況患者的5年生存期有差異，可見(jiàn)異常激活Hh通路存在著GLI1和GLI3促進(jìn)肺癌進(jìn)展。在機(jī)制方面，由Fu等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GLI3甲基化能增加GLI3的穩(wěn)定性和與DNA結(jié)合能力，導(dǎo)致Hh信號(hào)過(guò)度激活（GLI1表達(dá)水平過(guò)度上調(diào)），且GLI3甲基化也有助于動(dòng)物體內(nèi)腫瘤及體外的非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。Liu等研究表明，在NSCLC細(xì)胞中miRNA-520B能靶向抑制GLI2和GLI3表達(dá)，通過(guò)抑制SPOP使兩者的3'-UTR泛素化受到抑制，從而維持著GLI2和GLI3全長(zhǎng)穩(wěn)定，使Hh通路過(guò)度激活（主要表現(xiàn)為GLI1蛋白表達(dá)上調(diào)）和Bcl-2蛋白高表達(dá)，促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。

2.2 GLI3與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌發(fā)病率居全球惡性腫瘤第三位，病死率居第四位。Kang等研究表明，敲低GLI3表達(dá)的結(jié)腸癌細(xì)胞（RKO和LOVO）會(huì)出現(xiàn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制，細(xì)胞生長(zhǎng)周期也停滯在G～M期，限制了腫瘤細(xì)胞的增殖行為，并能對(duì)5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）、奧沙利鉑（oxaliplation，LOHP）和伊立替康（irinotecan，CPT-11）化療藥物產(chǎn)生耐受，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其伴隨著抑癌因子p53的表達(dá)上調(diào)。Trnski等研究發(fā)現(xiàn)，GLI3和GSK3β在人結(jié)腸癌組織中高表達(dá)；在結(jié)腸癌細(xì)胞中使用氯化鋰干擾GSK3β，能增強(qiáng)GLI3-SUFU-GSK3β復(fù)合物的形成，促進(jìn)GLI3發(fā)生裂解和抑制Hh通路激活（GLI1表達(dá)水平過(guò)度下調(diào)），此時(shí)，結(jié)腸癌細(xì)胞增殖行為降低并能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡?？梢?jiàn)，GLI3是一種結(jié)腸癌致癌因子，Hh通路的過(guò)度激活有賴于GLI3FL形成而發(fā)生致瘤，GSK3β通過(guò)微調(diào)GLI3保持GLI3FL狀態(tài)發(fā)揮促瘤作用，此點(diǎn)可能為將來(lái)GLI3的惡性生物學(xué)行為、耐藥及靶向治療提供思路。

2.3 GLI3與肝癌

肝癌是消化系統(tǒng)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，肝癌的發(fā)生與肝硬化進(jìn)展有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌組織中GLI3的表達(dá)水平上調(diào)，其中miRNA-378a-3p表達(dá)與GLI3的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)；同時(shí)在肝硬化動(dòng)物模型中證明GLI3是一種重要的促肝纖維化因子，且miRNA-378a-3p能靶向GLI3表達(dá)抑制肝纖維化進(jìn)展。虞玲華等研究也發(fā)現(xiàn)，GLI1與GLI3在肝細(xì)胞肝癌組織中較癌旁組織表達(dá)上調(diào)，GLI1與GLI3的表達(dá)呈正相關(guān)（r=0.432，P＜0.05），其中GLI1多提示不良預(yù)后，而GLI3也多集中在低分化的肝細(xì)胞肝癌中，兩者很可能提示肝細(xì)胞肝癌的惡性行為。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌組織中，腫瘤干細(xì)胞指示因子CD90陽(yáng)性表達(dá)的肝癌中多伴有GLI1和GLI3表達(dá)上調(diào)，三者表達(dá)上調(diào)均與肝癌患者較短的生存期有關(guān)（P＜0.05）；敲低GLI1和GLI3的肝癌細(xì)胞能抑制伴有CD90陽(yáng)性的肝癌干細(xì)胞株的遷移和球體形成能力，而在多組肝癌細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、Janus蛋白酪氨酸激酶2（Janus kinase 2，JAK2）、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）水平伴隨著下降；進(jìn)行IL-6治療反向證實(shí)，IL-6能部分逆轉(zhuǎn)由GLI1和GLI3敲除引起的細(xì)胞增殖、球體形成能力和遷移能力的抑制。由此可見(jiàn)，GLI3參與肝癌的發(fā)生及進(jìn)展，通過(guò)促進(jìn)Hh通路異常激活及介導(dǎo)IL-6-JAK2-STAT3通路影響肝癌及肝癌干細(xì)胞的惡性行為。

2.4 GLI3與胰腺癌

胰腺癌是一種預(yù)后極差的惡性腫瘤，病死率居全球惡性腫瘤第七位?；诖?，尋找胰腺癌的診斷和預(yù)后指標(biāo)顯得尤其重要。Ma等研究通過(guò)PCR檢測(cè)結(jié)果顯示，99例胰腺癌組織中GLI3 mRNA表達(dá)高于癌旁組織，其高表達(dá)與血管侵犯、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及分化程度低有相關(guān)性；并且在胰腺癌細(xì)胞中GLI3與抑癌基因miRNA-494在胰腺癌細(xì)胞（PANC-1）中的表達(dá)也呈負(fù)相關(guān)；轉(zhuǎn)染miRNA-494后胰腺癌細(xì)胞的活力和遷移能力降低，而轉(zhuǎn)染GLI3后能恢復(fù)腫瘤細(xì)胞的活力和遷移行為，證實(shí)了GLI3促進(jìn)腫瘤的作用，抑癌基因miRNA-494為其靶分子。此研究表明，GLI3可能成為胰腺癌一種預(yù)后及檢測(cè)指標(biāo)，而抑癌基因miRNA-494為抑制GLI3的靶基因，將為預(yù)后評(píng)估及治療方面提供新的思路，但需要多中心研究支持。

2.5 GLI3與胃癌

Kageyama-Yahara等指出，人黏蛋白5AC（mucoprotein 5AC，MUC5AC）表達(dá)上調(diào)與胃黏膜腸化生相關(guān)，其研究發(fā)現(xiàn)GLI家族蛋白能調(diào)控MUC5AC的表達(dá)，而上調(diào)GLI1、GLI2、GLI3均能促使胃癌細(xì)胞MUC5AC表達(dá)量上升。Wang等發(fā)現(xiàn)，在280例胃腺癌組織中，GLI3陽(yáng)性表達(dá)與脂質(zhì)代謝分子的人?；o酶A硫酯酶1（acyl-coathioesterase 1，ACOT1）存在正相關(guān)；生存分析發(fā)現(xiàn)，胃腺癌組織中GLI3或ACOT1陽(yáng)性的患者生存時(shí)間均較短，二者同時(shí)陽(yáng)性表達(dá)患者的生存期更短，生存曲線面積更小，提示預(yù)后更差。同時(shí)，Wang的團(tuán)隊(duì)通過(guò)全基因圖譜測(cè)序及分子譜分析發(fā)現(xiàn)，GLI3是胃癌的一種新的驅(qū)動(dòng)基因。

2.6 GLI3與前列腺癌

Bragina等研究了Hh通路信號(hào)分子在人前列腺癌轉(zhuǎn)基因小鼠模型中的作用，發(fā)現(xiàn)信號(hào)組件中僅音猬因子（snoic hedgehog，Shh）、GLI1和GLI3蛋白在人前列腺癌小鼠模型組織中高表達(dá)，并能促進(jìn)前列腺癌的生長(zhǎng)，而GLI2與之相反。機(jī)制方面，Li等研究發(fā)現(xiàn)前列腺癌細(xì)胞中存在一種Hh信號(hào)通路的非經(jīng)典活化途徑是GLI3與轉(zhuǎn)錄活性雄激素受體（androgen receptor，AR）結(jié)合產(chǎn)生相互作用，導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)；其進(jìn)一步在細(xì)胞轉(zhuǎn)染AR的前列腺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，GLI3FL/GLI3R比例明顯升高，去除AR后腫瘤細(xì)胞中的GLI3FL/GLI3R比例反而下調(diào)。這一結(jié)果表明，前列腺癌中GLI3FL和AR表達(dá)水平呈正相關(guān)，GLI3FL和AR可能協(xié)同影響著前列腺癌的發(fā)生及進(jìn)展，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究闡述。

2.7 GLI3與口腔鱗狀細(xì)胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）

Rodrigues等研究發(fā)現(xiàn)，GLI3在OSCC組織和OSCC細(xì)胞系中均表達(dá)上調(diào)，而陽(yáng)性表達(dá)也多集中在T/T期的侵襲性O(shè)SCC，并且GLI3高表達(dá)也多集中在生存期短的患者組織中。利用PCR陣列分析，比較GLI3在腫瘤干細(xì)胞指示因子CD44高和CD44低的OSCC細(xì)胞株（SCC4和SCC9）中的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，CD44高的OSCC腫瘤干細(xì)胞中GLI3的表達(dá)量增加了6倍以上，提示著GLI3可能通過(guò)調(diào)控上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）導(dǎo)致腫瘤干細(xì)胞的活化，極有可能成為潛在導(dǎo)致腫瘤干細(xì)胞的一種靶基因。這一結(jié)論預(yù)示著，GLI3參與調(diào)控EMT促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞形成，發(fā)揮著促進(jìn)OSCC的作用，為治療提供了新的思路和潛在的治療靶點(diǎn)。

2.8 GLI3與其他惡性腫瘤

Natsumeda等研究發(fā)現(xiàn)，在人類髓母細(xì)胞瘤組織中GLI1和GLI3均高表達(dá)，二者表達(dá)均提示腫瘤分化程度低；其中，GLI3不僅在Hh異常激活的髓母細(xì)胞瘤中高表達(dá)，也在WNT信號(hào)激活的髓母細(xì)胞瘤中呈擴(kuò)散式表達(dá)，而GLI1在WNT激活的髓母細(xì)胞瘤中表達(dá)受到抑制。這一研究提示著GLI3可能通過(guò)介導(dǎo)著Hh通路和WNT通路發(fā)揮惡性生物學(xué)行為作用，但需要進(jìn)一步研究加以證實(shí)。Kurita等發(fā)現(xiàn)，GLI3能結(jié)合凋亡受體4（death receptor 4，DR4）抑制膽管癌細(xì)胞凋亡，利用siRNA干擾GLI3表達(dá)能恢復(fù)膽管癌細(xì)胞中的DR4與腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）的結(jié)合誘導(dǎo)凋亡，而敲除GLI1和GLI2未發(fā)現(xiàn)此作用。Dai等研究指出，miRNA-140-5p是GLI3的直接靶基因；在鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）細(xì)胞及其親代細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-140-5p上調(diào)能抑制GLI3的表達(dá)，且長(zhǎng)鏈非編碼RNA小核仁RNA宿主基因 7（small nucleolar RNA host gene 7，SNHG7）的表達(dá)下調(diào)和miRNA-140-5p表達(dá)上調(diào)，能影響NPC細(xì)胞的集落形成行為、惡性增殖、誘導(dǎo)凋亡及抑制GLI3的表達(dá)，其機(jī)制可能為下調(diào)的SNHG7通過(guò)上調(diào)miRNA-140-5p抑制GLI3的表達(dá)，進(jìn)一步抑制NPC細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡。在頭頸鱗狀細(xì)胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）細(xì)胞系研究中，GLI抑制劑（GANT61）和氯化鋰（lithium chloride，LiCl）能降低HNSCC細(xì)胞的增殖能力和集落形成行為；其中，使用LiCl處理后，增強(qiáng)抑制GSK3β蛋白Ser9的磷酸化，使GLI3從全長(zhǎng)形式到阻遏形式轉(zhuǎn)化，從而抑制了HH-GLI通路活化。此點(diǎn)，為其臨床應(yīng)用提供一定線索。Bolze等關(guān)于絨毛膜癌的發(fā)生和免疫耐受性相關(guān)的760個(gè)基因組表達(dá)情況的研究中，在使用單一化療藥物（甲氨蝶呤或放線菌素D）治療耐藥性絨毛膜癌（n=34）與化療敏感性絨毛膜癌（n=9）相比，其中僅有4個(gè)癌基因表達(dá)顯著降低，其中就包括GLI3。此研究表明，GLI3是一種耐受化療藥物的致癌基因。但在另一項(xiàng)關(guān)于急性髓細(xì)胞性白血病（acute myeloid leukemia，AML）的研究結(jié)果表明，GLI3下調(diào)是誘導(dǎo)AML耐藥的潛在機(jī)制。為何會(huì)存在這種與多數(shù)惡性腫瘤相反的結(jié)果差異有待進(jìn)一步研究探討。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，GLI3在惡性腫瘤中多表現(xiàn)為一種致癌因子，與多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移、凋亡、侵襲及耐受化療藥物等相關(guān)，通過(guò)siRNA技術(shù)干擾GLI3表達(dá)能夠影響腫瘤惡性生物學(xué)行為，可為惡性腫瘤的診斷、靶向藥物治療及療效評(píng)價(jià)提供新的思路。目前GLI3研究多處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，其致癌機(jī)制是可能通過(guò)與自身甲基化，泛素化作用，或與GLI1、黏蛋白MUC5AC及脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)因子ACOT1等因子協(xié)同作用，或參與EMT、腫瘤干細(xì)胞形成，或通過(guò)介導(dǎo)Hh通路、IL-6/JAK2/STAT3通路、WNT信號(hào)通路等相關(guān)。然而，GLI3是否也通過(guò)以GLI3FL入細(xì)胞核啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄致Hh通路過(guò)度活化發(fā)揮致癌，或是否存在Hh通路的其他信號(hào)分子共同調(diào)控惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展，以及GLI3R是否也能促進(jìn)腫瘤血管生成發(fā)揮促癌作用有待證實(shí)，且目前缺乏關(guān)于GLI3進(jìn)行臨床診斷和治療的相關(guān)臨床研究，以及其在AML中顯示抑癌效應(yīng)，需要進(jìn)一步探究。鑒于GLI3的直接靶基因多為非編碼 RNA（miRNA-520b、miRNA-494、miRNA-140-5p等），這些靶基因可能在未來(lái)抗癌藥物的設(shè)計(jì)中提供思路。相信隨著新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷應(yīng)用、多個(gè)相關(guān)學(xué)科的綜合發(fā)展及臨床應(yīng)用研究進(jìn)一步探究，對(duì)GLI3的認(rèn)識(shí)會(huì)越來(lái)越完整、準(zhǔn)確，有望成為一種新的惡性腫瘤生物學(xué)靶分子。