凡浩然綜述 王 震審校

MEN1 基因為多發(fā)性內分泌腺腫瘤1型(multiple endocrine neoplasia type 1, MEN1)的易感基因,其在調節(jié)基因轉錄、維持基因穩(wěn)定性、調控細胞分裂和增殖等方面起重要作用。人類MEN1基因定位于11q13染色體區(qū)域,跨越約9 kb,編碼轉錄大小約為2.8 kb的mRNA,隨后翻譯為 Menin,其分子量為 67 ku。在細胞核中,Menin可以與染色質重塑因子(如組蛋白甲基轉移酶、MLL1和MLL2或組蛋白去乙?；附Y合來調節(jié)靶基因[1-2],也可與多種細胞因子(β-catenin、AP-1、JunD、NF-κB等)相互作用[3-6]。在以往的神經內分泌腫瘤研究中發(fā)現,Menin的表達水平降低可能導致基因表達過程異常或細胞增殖異常,從而誘使腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。然而近來在非神經內分泌腫瘤中的研究發(fā)現,在不同的腫瘤類型中,MEN1發(fā)揮的作用不同,如在胰腺癌中MEN1基因為抑癌基因,而在肝癌中則為癌基因?，F就近年來MEN1在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展做一綜述。

1 肝癌

1.1 MEN1在肝癌中的相關研究肝癌是指發(fā)生于肝臟或從肝臟開始的惡性腫瘤,原發(fā)性肝癌是全球癌癥相關死亡的主要原因之一。關于MEN1基因在肝癌中的作用,諸多學者進行了探索。Xu et al[7]通過體內及體外實驗發(fā)現,相較于癌旁組織,Menin在肝癌細胞中表達升高。在體外實驗中,使用MEN1 shRNA轉染肝癌細胞株,發(fā)現細胞的增殖和集落的形成均被抑制;在體內實驗中,通過二乙基亞硝胺誘導小鼠肝癌發(fā)生,其中敲除了MEN1基因(MEN1+/-)的小鼠Menin表達減少,其腫瘤體積和質量顯著下降,且腫瘤發(fā)生率較野生型低。同時發(fā)現Menin-MLL HMTase復合物在人類肝癌標本中被大量激活,并通過依賴H3K4me3的方式促進肝癌的發(fā)展。另有研究[8]顯示,在肝癌細胞株中,Menin和增強子的齊式同源2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)共同占據潛在的腫瘤抑制子的啟動子,兩個轉錄活性有關的組蛋白修飾蛋白(H3K4me3和H3K79me3)在肝癌中同時被激活,Menin/MLL復合物催化了異常的H3K4me3甲基化,而H2K4的甲基化與腫瘤細胞的增殖有關。統(tǒng)計分析結果表明,EZH2和Menin過表達與肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者的不良預后密切相關。

對于MEN1基因與肝癌的關系,有研究[7, 9-11]顯示Menin與Yes關聯蛋白1(Yes-associated protein 1,Yap1)基因的啟動子位點上H3修飾的轉錄激活一致,即Menin與Yap1啟動子結合從而上調Yap1的轉錄,而過度激活的Yap1可以與轉錄因子TEA域家族成員(TEAD)結合,啟動下游基因的轉錄,使腫瘤細胞維持一種高度增殖的狀態(tài),從而促進腫瘤的發(fā)展。同樣的,相關研究[7, 12]顯示Menin在肝癌細胞中顯著過表達,通過MI-503(一種Menin-MLL抑制劑)下調了父源性表達的10號基因(paternally expressed 10,PEG10)的表達,并取代PEG10基因啟動子上的Menin-MLL復合物,導致H3K4甲基化減少和轉錄抑制,而這可能會通過Hippo信號通路抑制肝癌細胞的增殖、遷移和集落形成。

1.2 MEN1在肝癌中的生物信息學分析為了進一步探討MEN1與肝癌的關系,筆者下載了癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)數據庫(https://www.cancer.gov/ccg/)的肝癌數據,通過R語言整理數據。使用R包(limma、ggplot2、ggpubr)進行分析,分析顯示MEN1基因在肝癌組織中的表達量高于正常組織,且在同一樣本中,癌組織的MEN1表達高于癌旁組織(P<0.05)(圖1)。使用R包(limma、survival、survminer)進行生存分析,在肝癌人群中,MEN1高表達人群的總生存期和無進展生存期均低于低表達人群(P<0.05)(圖2)。通過R包(survival、survminer、timeROC)繪制ROC曲線,得出通過MEN1基因的表達量預測患者1年、3年生存時間的AUC分別為0.698、0.625(圖3),為中區(qū)分度。整理肝癌人群的MEN1表達水平、年齡、性別、腫瘤分級、腫瘤分期、T分期、N分期、M分期數據,使用R包(survival、regplot、rms)繪制列線圖(圖4),可以通過列線圖預測患者的生存時間。列線圖的校準曲線顯示(圖5),通過此列線圖預測患者的1年生存期較為準確。使用R包(survival)進行獨立預后分析,MEN1基因的表達量與患者的預后相關(P<0.05),且是高危險因素(HR>1)(圖6)。

圖1 MEN1基因表達差異分析

圖2 總生存期及無進展生存期分析

圖3 ROC曲線

圖4 列線圖

圖5 列線圖校準曲線

圖6 獨立預后分析

在肝癌的研究中,諸多研究結果顯示MEN1起到促癌的作用,筆者通過生物信息學的方法,分析數據結果顯示,MEN1在肝癌組織中高表達,且表達水平與肝癌患者的不良預后呈正相關。這進一步說明MEN1在肝癌中的癌基因屬性。為更深入理解MEN1在肝癌中的具體作用,下一步應重點研究MEN1與其他肝癌相關的基因和蛋白質之間的相互作用,包括探究MEN1對細胞周期的影響、凋亡的調控作用以及血管新生等腫瘤生長的關鍵過程的影響。通過深入了解這些分子機制,有望揭示MEN1在肝癌發(fā)生和發(fā)展中的詳細作用。并且MEN1基因的高表達可能成為肝癌患者不良預后的預測因子,為制定更精準的治療策略提供重要線索。

2 胰腺癌

2.1 MEN1在胰腺癌中的相關研究胰腺癌是指胰腺細胞發(fā)生癌變而產生的腫瘤,胰腺的癌癥可分為許多類型,最常見的是胰腺腺癌,占了85%,另外1%～2%的病例為來自神經內分泌細胞的神經內分泌腫瘤。MEN1基因在胰腺神經內分泌腫瘤中發(fā)揮重要作用,近來諸多學者又進一步探討了MEN1在胰腺癌中的作用。DNA甲基轉移酶1(Dnmt1)作為參與DNA甲基化表達的一種關鍵酶,參與了從癌前階段到導管癌惡性進展的多階段胰腺癌的發(fā)生[13],是胰腺癌中同Menin相互作用的一個重要蛋白,也是Hedgehog信號通路的下游分子,而Hedgehog信號通路激活可以促進胰腺癌細胞的增殖[14-15]。研究[16-18]表明,在細胞的體外及體內實驗中,Menin過表達會顯著抑制胰腺細胞的生長,而Menin低水平時會促進胰腺細胞的增殖。具體機制為過表達Menin會與Dnmt1相互競爭,降低Dnmt1對p18和p27啟動子的富集量,降低p18和p27的DNA甲基化水平,從而上調了p18和p27的表達,而p18可以抑制CDK4和CDK6,p27可以抑制CDK2和CDK4,即Menin可以通過抑制細胞周期蛋白激酶(CDKs),從而抑制胰腺癌細胞的生長。在蛋白水平方面,Cheng et al[16]的研究結果顯示Menin 在胰腺癌的癌組織中表達水平遠低于癌旁組織。表明MEN1在胰腺癌中具有抑癌基因的潛在屬性。

Wasylishen et al[19]的胰腺外分泌穩(wěn)態(tài)實驗結果顯示,在構建胰腺炎模型后,MEN1缺失會導致胰腺組織的損傷增加和再生能力受損,并導致細胞角蛋白19(cytokeratin 19, CK19)陽性表達及增加免疫細胞的浸潤。同時與突變型Kras基因協(xié)作[19],而突變型Kras蛋白可能會導致異常的細胞信號傳導,促使細胞無節(jié)制地生長和分裂,從而促進胰腺腫瘤的發(fā)展[20-21]。

相關研究[22-24]結果顯示Menin過表達通過組蛋白去乙?；种艭CAAT/增強子結合蛋白質β(CEBPB)和上皮特異性基因的表達,從而增強轉化生長因子-β(TGF-β)誘導的上皮細胞-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)過程,最終促進胰腺癌的增殖與轉移。然而,如果過表達CCAAT/增強子結合蛋白β(C/EBPβ,由CEBPB基因編碼)則會使TGF-β誘導的EMT過程下調,同時增強Menin對癌細胞的生長抑制作用,即抑制癌細胞的生長。同時,將Menin及C/EBPβ共過表達則會對腫瘤細胞產生更強的抑制作用。即Menin在不同的環(huán)境下對癌細胞表現出不同的作用,其中的關鍵可能在于C/EBPβ在細胞中的含量[24],而驗證這一現象則需要進一步研究探討。

2.2 MEN1在胰腺癌中的生物信息學分析同樣,筆者也下載了TCGA數據庫(https://www.cancer.gov/ccg/)的胰腺癌數據,通過R語言整理數據。使用R包(limma、ggplot2、ggpubr)進行分析,分析顯示MEN1基因在胰腺癌組織與正常組織中的表達量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05), 且在同一樣本中癌組織與癌旁組織的MEN1表達量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(圖7)。使用R包(limma、survival、survminer)進行生存分析,在胰腺癌人群中,MEN1高表達人群和低表達人群的總生存期和無進展生存期差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(圖8)。通過R包(survival、survminer、timeROC)繪制ROC曲線,得出通過MEN1基因的表達量預測患者1年、3年、5年生存時間的AUC分別為0.508、0.424、0.160(圖9),均為低區(qū)分度,準確性低。整理胃癌人群的MEN1表達水平、年齡、性別、腫瘤分級、腫瘤分期、T分期、N分期數據,使用R包(survival、regplot、rms)繪制列線圖(圖10),可以通過列線圖預測患者的生存時間。列線圖的校準曲線顯示(圖11),通過此列線圖預測患者的1年生存期較為準確。使用R包(survival)進行獨立預后分析,MEN1基因的表達量與患者的預后并不相關(P>0.05)(圖12)。

圖7 MEN1基因表達差異分析

圖8 總生存期及無進展生存期分析

圖9 ROC曲線

圖10 列線圖

圖11 列線圖校準曲線

圖12 獨立預后分析

通過相關實驗及數據分析提示,MEN1在胰腺癌組織與癌旁正常組織中的表達無明顯差異,Cheng et al[24]的研究展示了MEN1基因在非神經內分泌腫瘤中作用機制的復雜性和不統(tǒng)一性,提示在進行相關研究時可以進行分階段研究,在腫瘤的不同發(fā)展時期,MEN1基因的作用可能不同,因為其作用可能受到多種因素的影響。研究者應該探索MEN1基因在胰腺癌中的調控網絡,包括可能的上下游調控因子和與其互作的蛋白質。這種分階段的研究設計有助于更精細地理解MEN1基因的生物學功能,并為腫瘤發(fā)展的動態(tài)變化提供更準確的解釋。

3 結直腸癌

3.1 MEN1在結直腸癌中的相關研究結直腸癌(colorectal cancer,CRC)為源自結腸或直腸(為大腸的一部分)的癌癥,關于結直腸癌發(fā)病機制的研究已有了較大的進展,然而MEN1基因在結直腸癌中的作用仍是未知的。Zeng et al[25]偶然發(fā)現MEN1基因在結直腸癌中起抑制作用,實驗顯示在結直腸癌細胞處于低氧環(huán)境時,低氧誘導因子1α(hypoxia-inducible factor 1α,HIF1α)被激活,HIF1α與CUL1的啟動子結合,從而促進CUL1在結直腸癌細胞中的表達。過表達的CUL1可以在結直腸癌細胞中與環(huán)盒蛋白1(RING-box protein 1, RBX1)、S期激酶相關蛋白1(S-phase kinase associated protein 1, Skp1)及F-box/LRR重復蛋白1(F-box/LRR-repeat protein 1, FBXL1)偶聯形成SCFFBXL1E3連接酶,有44個候選蛋白可以通過FBXL1被共沉淀下來,而Menin就在其中,同時通過免疫印跡實驗驗證了Menin確實會被FBXL1下調。 在 Zeng et al[25]的實驗標本中,三對原發(fā)結直腸癌細胞的MEN1蛋白顯著下降,并且 Zeng et al[25]在HT29細胞(結直腸癌細胞的一種細胞株)中過表達MEN1蛋白會抑制腫瘤細胞的增殖。雖然MEN1在結直腸癌中的作用是偶然發(fā)現的,但這也提示MEN1或許可以成為結直腸癌治療的潛在靶點。

不同于Zeng et al[25]的研究發(fā)現,有研究者對結直腸癌組織及正常組織進行免疫組化檢測顯示:相較于正常的結直腸上皮細胞,70%癌標本組織中的Menin表達升高,并且Menin可以結合Skp2的啟動子并促進Skp2的表達,敲除MEN1則會導致Skp2的水平下降,而Skp2已被證明是結直腸癌的癌基因[26-27],即過表達的Menin可以促進結直腸癌細胞的增殖[28]。而后進一步對其機制進行研究發(fā)現,Menin可以通過一種與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)無關的機制來抑制CRC細胞的糖酵解,即抑制Menin可以促進CRC細胞的糖酵解,并增強CRC細胞對表皮生長因子受體抑制劑(epidermal growth factor receptor inhibitor, iEGFR)的敏感性,進而增強iEGFR誘導的CRC自噬。即Menin抑制劑(MI)和iEGFR聯合應用會導致CRC細胞的自噬誘導增加[29]。

3.2 MEN1在結直腸癌中的生物信息學分析筆者也下載了TCGA數據庫(https://www.cancer.gov/ccg/)的結直腸癌數據,通過R語言整理數據。使用R包(limma、ggplot2、ggpubr)進行分析,分析顯示MEN1基因在結直腸癌組織中的表達量高于正常組織中的表達量,且在同一樣本的癌組織中MEN1表達高于癌旁組織(P<0.05)(圖13)。使用R包(limma、survival、survminer)進行生存分析,在結直腸癌人群中MEN1高表達人群和低表達人群的總生存期和無進展生存期無明顯差異(P>0.05)(圖14)。通過R包(survival、survminer、timeROC)繪制ROC曲線,得出通過MEN1基因的表達量預測患者1年、3年、5年生存時間的AUC分別為0.565、0.553、0.521(圖15),均為低區(qū)分度,準確性低。整理結直腸癌人群的MEN1表達水平、年齡、性別、腫瘤分級、T分期、N分期數據,使用R包(survival、regplot、rms)繪制列線圖(圖16),可以通過列線圖去預測患者的生存時間。列線圖的校準曲線顯示(圖17)可以通過此列線圖去預測患者的1年、3年、5年的生存期。使用R包(survival)進行獨立預后分析,MEN1基因的表達量與患者的預后相關(P<0.05),且是高危險因素(HR>1)(圖18B)。

圖13 MEN1基因表達差異分析

圖14 總生存期及無進展生存期分析

圖15 ROC曲線

圖16 列線圖

圖17 列線圖校準曲線

圖18 獨立預后分析

目前對于MEN1基因在結直腸癌中的作用仍存在一定的不明確性,但初步的研究結果說明MEN1與結直腸癌存在關聯。相關研究表明Menin在癌組織中表達升高[28],而筆者通過數據分析也顯示MEN1基因在結直腸癌組織中高表達,且與患者的預后相關,這與研究的初步結果相一致。這提示MEN1基因可能成為結直腸癌研究中的一個重要靶點,一些傳統(tǒng)的腫瘤治療藥物(如吉非替尼)或許可以通過靶向MEN1在結直腸癌中發(fā)揮抗癌作用[25, 28-29],這為開發(fā)新的治療策略提供了一個有前景的方向。進一步的研究可以探索MEN1在結直腸癌中的確切作用機制,包括其對細胞增殖、凋亡、侵襲和轉移等生物學過程的影響。此外,通過深入了解MEN1在結直腸癌中的分子調控網絡,可以尋找潛在的靶向治療手段,以更精準地干預癌細胞的異常生長。

4 食管癌及胃癌

4.1 MEN1在食管癌中的相關研究食管癌是發(fā)生在食管上皮組織的惡性腫瘤,食管癌包括多種病理類型,其中鱗狀細胞癌最為常見。Sun et al[30]基于癌癥驅動基因的定制蛋白質芯片和ELISA實驗,確定了10種與食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)診斷有關的自身抗體,其中就包含MEN1,MEN1在ESCC組的自身抗體表達水平高于對照組(正常人群),即在ESCC中MEN1水平上調,側面反映MEN1基因在ESCC中表現為促癌基因。當MEN1作為單一自身抗體對ESCC檢測的診斷時,其特異性達到了85.4%,但靈敏度僅有33.8%,遺憾的是,該研究并未用直接的方法檢測MEN1在食管癌中的表達水平。

4.2 MEN1在胃癌中的相關研究胃癌(gastric cancer, GC)是發(fā)生在胃部黏膜的癌癥,在世界范圍內,胃癌是癌癥致病原因第五名,并且在癌癥致死率

排名中為第三名。目前對于MEN1基因在胃癌中的作用僅有初步研究。Machlowska et al[31]對收集的胃癌標本進行高通量測序,結果顯示在35例早發(fā)型胃癌標本(指發(fā)病年齡≤45歲的個體)中,MEN1基因均有錯義突變;在18例常規(guī)胃癌標本(指發(fā)病年齡>45歲的個體)中,有82.4%的標本中MEN1基因有錯義突變。這些數據說明MEN1突變可能在胃癌中發(fā)揮重要作用,但仍需進一步的研究驗證,并探討其深入的機制。筆者的團隊前期研究發(fā)現胃癌組織中MEN1突變率達3.1%,部分胃癌組織中Menin表達異常。不同突變型MEN1過表達質粒對胃癌細胞生物學行為及Menin表達水平的影響不一,碳芐-L亮氨酰-L亮氨酰-L亮氨酸(carbobenzoxy-L-leucyl-L-leucyl-L-leucinal, MG132)能逆轉這一現象。據此推測MEN1突變通過促進Menin降解參與胃癌的發(fā)生發(fā)展進程。筆者的團隊通過蛋白印跡實驗對胃癌組織及癌旁組織比較發(fā)現,在大多數病例中,MEN1在癌旁組織中高表達。而后筆者的團隊分別對胃癌細胞株進行沉默和過表達MEN1,結果發(fā)現沉默株的癌細胞遷移侵襲能力均有增強,過表達株的胃癌細胞遷移侵襲能力減弱,這說明MEN1在胃癌中可能為抑癌基因[32]。Ren et al[33]也得到了相似的實驗結果,即胃癌組織中的Menin表達明顯低于癌旁組織。此研究的另一研究對象,含IQ基元GTP酶激活蛋白1(IQ motif containing GTPase activating protein1,IQGAP1)則在胃癌組織中高表達。已有多項研究表明,IQGAP1通過多種轉導通路在胰腺癌[34]、胃癌[35]、結腸癌[36]等多種腫瘤的發(fā)生及進展中發(fā)揮作用。而后Ren et al[33]對胃癌細胞株分別過表達及沉默Menin及IQGAP1,結果顯示IQGAP1過表達會促進胃癌細胞的增殖,而IQGAP1表達沉默則會抑制胃癌細胞的增殖;而Menin過表達會抑制胃癌細胞增殖,且這種抑制是通過抑制IQGAP1的表達來實現的。然而筆者的團隊進一步研究發(fā)現,Menin可以通過HSPA6/JNK通路促進胃癌轉移;Menin抑制劑MI-503在轉錄后水平下調Menin的表達,并抑制胃癌進展。上述的實驗結果并不統(tǒng)一,對于MEN1基因影響胃癌進展的具體機制仍需進一步探索。

通過生物信息數據分析,筆者觀察到在食管癌和胃癌組織中MEN1基因均高表達。目前,對于MEN1在胃泌素瘤中的研究表明其具有抑癌作用,相關機制研究也相對成熟[37-40],這為探究MEN1在胃癌中的作用機制提供了有益的參考。從相關文獻[31]的胃癌標本分析顯示,大多數標本中的MEN1基因存在錯義突變,后續(xù)研究可以通過分析MEN1基因位點的突變類型和突變量來深入了解MEN1在食管癌和胃癌中的作用。此外,利用小鼠等動物模型進行實驗,模擬MEN1基因缺陷的情況,將有助于進一步驗證MEN1基因與食管癌和胃癌的關系,并深入研究MEN1基因對這兩種癌癥的調節(jié)機制。這樣的綜合研究策略將為揭示MEN1在食管癌和胃癌中的作用提供更深入的了解。

5 展望

MEN1基因在調控細胞生長、分化以及維持基因穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著重要作用。早期的研究主要關注其在神經內分泌腫瘤中的功能,但近年的研究表明,MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中同樣具有重要作用。盡管目前對于MEN1基因在這些腫瘤中的作用機制還存在許多未知,但越來越多的研究表明,MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起到不可忽視的作用。例如,MEN1基因的突變可能導致腫瘤的發(fā)生和發(fā)展,而MEN1基因的調控與多種信號通路有關。因此,深入研究MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制對于腫瘤的診斷和治療具有重要意義。

此外,MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中的深入研究還可能揭示不同亞型或分子亞群之間的差異,有助于制定個體化治療策略。對MEN1基因的具體調控機制的理解將為開發(fā)針對其作用點的靶向治療提供理論基礎,為患者提供更為精準和有效的治療選擇。研究MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中的重要性也為未來臨床實踐提供了新的方向。通過檢測患者是否存在MEN1基因的突變或異常表達,可以更好地評估患者患病的風險,并為個性化的治療方案提供依據。這樣的方法有望提高治療的針對性和患者的整體預后。

總體而言,深入研究MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用機制具有重要的科學和臨床意義。這一研究方向不僅豐富了對腫瘤生物學的認識,也為未來的腫瘤治療和預防策略提供了有益的啟示。通過整合基礎科學研究和臨床實踐,有望取得更多關于MEN1基因在消化系統(tǒng)腫瘤中的精細化調控機制和治療應用的重要突破。