李濤 伍海 楊梅 袁勝濤

[摘要]?腫瘤干細胞是一種具有自我更新潛能的腫瘤細胞，發(fā)現(xiàn)于多種類型腫瘤中，其與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復發(fā)及耐藥等密切相關。多項研究證實，鋅指蛋白可在轉錄和翻譯層面對腫瘤干細胞進行調控。本文主要探討鋅指蛋白在腫瘤干細胞中的研究進展，旨在進一步闡明腫瘤干性的發(fā)生和維持機制，為腫瘤的臨床治療提供依據(jù)。

[關鍵詞]?鋅指蛋白；腫瘤干細胞；腫瘤微環(huán)境；上皮間質轉化；耐藥性

[中圖分類號]?R730??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2024.16.031

腫瘤干細胞（cancer?stem?cell，CSC）理論認為腫瘤具有高度異質性和可塑性。腫瘤中的一小群具有無限增殖和自我更新潛能的細胞被稱作CSC；其致瘤性強，因此又被稱為腫瘤起始細胞[1]。1997年首次在人急性髓系白血病中發(fā)現(xiàn)CSC并分離出來，隨后CSC被證實存在于大多數(shù)血液腫瘤和實體瘤中，且通過自我更新和分化在腫瘤中維持相對恒定的比例[2]。CSC通常處于相對靜止的細胞周期動力學及多樣的藥物主動外排系統(tǒng)中，對放化療藥物不敏感，在某些刺激因子的作用下可快速進入細胞周期，導致腫瘤的復發(fā)和耐藥[3]。此外，CSC可通過上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal?transition，EMT）及免疫逃逸導致腫瘤轉移[1]。

轉錄因子廣泛存在于真核細胞中，通過與特定DNA、RNA序列結合，調控特定蛋白的轉錄和翻譯過程。鋅指蛋白（zinc?finger?protein，ZNF）是指含有鋅指結構域的蛋白質，其通過一個或多個鋅離子的配合穩(wěn)定結構，是人體內重要的轉錄因子家族之一，在多種腫瘤細胞和CSC中異常表達，對維持CSC特性和腫瘤干性具有重要作用[4]。本文主要探討ZNF在CSC中的研究進展，旨在進一步闡明腫瘤干性的發(fā)生和維持機制，為腫瘤的臨床治療提供依據(jù)。

1??ZNF與腫瘤發(fā)生

腫瘤發(fā)生是指正常體細胞轉化為腫瘤細胞，單個或小部分腫瘤細胞再發(fā)展為具有臨床意義腫瘤的過程。炎癥微環(huán)境是腫瘤發(fā)生的重要原因。炎癥細胞可釋放化學活性物質，活性氧、炎癥因子可誘導CSC向高度惡性細胞表型轉化，ZNF通過轉錄和表觀遺傳修飾參與腫瘤炎癥微環(huán)境的調節(jié)[5]。Ying等[6]研究發(fā)現(xiàn)，ZNF280C的失活可減輕腸道腫瘤小鼠模型的腫瘤負荷，使微環(huán)境處于抗炎狀態(tài)。p53失活是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要原因。Zhang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，ZNF498可抑制p53的轉錄活性及下游信號通路活性，抑制p53介導的細胞凋亡和鐵死亡，促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2??ZNF在CSC中的作用

2.1??ZNF參與并維持CSC干性

Wnt/β-連環(huán)蛋白、Hedgehog、Notch等信號通路參與CSC干性的調控，而ZNF可影響CSC干性相關信號通路的活性。Portney等[8]研究發(fā)現(xiàn)，ZSCAN4促進多能基因啟動子增強的染色質重塑，進而導致NANOG等多能基因轉錄水平顯著上調，提高腫瘤細胞體外腫瘤球形成能力，增加CSC比例和動物模型的腫瘤發(fā)生率。Jiang等[9]在乳腺癌干細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，鋅指E盒結合同源盒蛋白（Zinc?finger?E-box?binding?homeobox，ZEB）1以旁分泌方式促進腫瘤血管周圍生態(tài)中微血管內皮細胞中Notch配體Jagged1的表達，激活Notch信號通路維持乳腺癌干細胞干性。Doggett等[10]研究發(fā)現(xiàn)，致癌基因BTB-ZF通過Ras和Notch信號通路誘導果蠅上皮細胞的腫瘤發(fā)生，維持CSC干性，表現(xiàn)出高度的致癌性。Wang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，鋅指蛋白X連鎖可促進β-連環(huán)蛋白的轉錄、核易位及核內累積，調節(jié)致癌基因c-Myc和細胞周期蛋白D1等Wnt信號通路下游效應因子的表達，激活和維持肝臟CSC干性信號，促進肝癌的發(fā)生。Jen等[12]研究發(fā)現(xiàn)，C2H2鋅指轉錄因子ZNF322A可驅動并維持肺癌CSC的自我更新。一方面，ZNF322A通過與c-Myc啟動子結合，抑制c-Myc的轉錄活性，從而抑制CSC干性表型；另一方面，ZNF322A還可通過維持肺癌CSC的獨特代謝表型，即線粒體氧化磷酸化依賴性存活，促進CSC干性表型。

2.2??ZNF與CSC微環(huán)境

CSC存在于特定的腫瘤微環(huán)境中，即CSC微環(huán)境。CSC微環(huán)境由腫瘤相關細胞、基質細胞、內皮細胞外基質、細胞因子及非細胞成分（如外囊泡）構成。CSC微環(huán)境保持缺氧狀態(tài)，可通過分泌性細胞因子等直接或間接調節(jié)CSC的自我更新和分化，而CSC微環(huán)境的維持和改變受ZNF的廣泛調控[13]。

ZNF通過介導CSC微環(huán)境的改變，參與CSC表型、干性和耐藥性的維持。Yin等[14]研究發(fā)現(xiàn)，靶向砷酸鹽耐藥蛋白2/單?；视王ッ感盘?、阻斷膠質母細胞瘤干細胞與腫瘤相關巨噬細胞之間的相互作用可顯著破壞膠質母細胞瘤干細胞的自我更新和致瘤性。Kuo等[15]研究發(fā)現(xiàn)，作為轉錄因子，腫瘤來源的髓樣鋅指蛋白1（myeloid?zinc?finger?1，MZF1）可通過介導骨橋蛋白（osteopontin，OPN）/轉化生長因子-β1（transforming?growth?factor-β1，TGF-β1）維持乳腺癌細胞干性。OPN/TGF-β1是乳腺癌細胞和微環(huán)境中間充質干細胞串擾的關鍵途徑，可參與誘導間充質干細胞轉化為腫瘤相關成纖維細胞，反饋性增加乳腺癌CSC干性標志物Oct4、Nanog和Sox2的水平。缺氧環(huán)境和CSC微環(huán)境中的細胞因子也可通過ZNF影響CSC干性。Tang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在缺氧環(huán)境中，缺氧誘導因子-1α與腫瘤相關成纖維細胞分泌的TGF-β2可共同誘導膠質瘤相關癌基因同源蛋白2的表達，上調腫瘤細胞干性相關基因的表達，從而維持腫瘤干性。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)CSC微環(huán)境中的白細胞介素-1β可通過活化ZEB1促進體外腫瘤球的形成，促進干性相關基因的表達并誘導上皮間質轉化，介導CSC的自我更新和轉移。

ZNF可對CSC微環(huán)境產(chǎn)生影響，構建更適宜腫瘤生長的微環(huán)境，促進腫瘤發(fā)生與轉移。Villasante等[18]研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)母細胞瘤CSC分泌的包含GLI1的外囊泡被CSC微環(huán)境中的間充質基質細胞吞噬后，可改變間充質基質細胞基因的表達譜，膠質瘤相關癌基因同源蛋白水平升高可導致非CSC向CSC轉變，這是神經(jīng)母細胞瘤CSC誘導非CSC向CSC轉變的途徑之一。TGLI1是GLI1的一種剪接變體。Sirkisoon等[19]研究發(fā)現(xiàn)，TGLI1陽性乳腺癌CSC與CSC微環(huán)境中的星形膠質細胞相互作用，上調神經(jīng)膠質纖維酸性蛋白，激活星形膠質細胞，從而促進乳腺癌細胞的腦轉移和顱內生長。

2.3??ZNF與CSC中的EMT

EMT是細胞發(fā)育的重要途徑，是細胞失去上皮特性、獲得間質樣特征的過程，可促進細胞侵襲、遷移和運動。研究表明在腫瘤發(fā)生過程中，EMT不僅促進腫瘤轉移，還使非CSC獲得類似CSC特性，增加腫瘤耐藥及導致腫瘤的治療后復發(fā)[20]。

部分ZNF參與腫瘤細胞EMT過程。Hung等[21]研究發(fā)現(xiàn)肺癌細胞中過表達Aiolos可誘導EMT，轉化上調CSC特征，提高肺癌細胞的遷移和侵襲能力。調控EMT起始的轉錄因子Snail和ZEB家族均屬于ZNF。這些轉錄因子可賦予腫瘤細胞CSC樣性狀，促進腫瘤耐藥性的形成，導致腫瘤復發(fā)和轉移。在頭頸部鱗狀細胞癌中，Ota等[22]研究發(fā)現(xiàn)過表達Snail可誘導腫瘤細胞發(fā)生EMT，產(chǎn)生CSC樣表型，增強腫瘤細胞的腫瘤球形成能力、侵襲性及順鉑耐藥。Li等[23]在上皮性卵巢癌研究中發(fā)現(xiàn)，ZEB2可上調腫瘤細胞間質轉化標志物N-鈣黏蛋白和波形蛋白水平，下調上皮轉化標志物E-鈣黏蛋白水平，誘導其發(fā)生EMT，增強細胞的侵襲力和致瘤性，這是高級別漿液性卵巢癌患者發(fā)生腹膜轉移的關鍵因素。

2.4??ZNF與CSC耐藥

CSC被認為是腫瘤耐藥的主要原因?，F(xiàn)有研究揭示多種CSC介導耐藥機制，如ATP結合盒轉運子（ATP-binding?cassette?transporter，ABC）介導的藥物外流、細胞凋亡逃避、生存和EMT通路激活、表觀遺傳和代謝改變等[24]。研究發(fā)現(xiàn)，多種ZNF參與CSC耐藥機制的調控。

Santisteban等[25]研究發(fā)現(xiàn)，GLI1可正向調節(jié)下游效應蛋白ABCG2、ABCC2和ABCC5的表達，促進化療藥物外排，介導腫瘤耐藥，維持腫瘤干性。ZEB1是黑色素瘤BRAF抑制劑耐藥的重要因素。Richard等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在BRAF抑制劑獲得性耐藥的黑色素瘤細胞系及復發(fā)耐藥患者的活檢樣本中均發(fā)現(xiàn)ZEB1表達上調，過表達ZEB1可縮短體外耐藥模型建立的時間，激活BRAF/MEK/ERK和PI3K/Akt信號通路，從而導致BRAF抑制劑的獲得性耐藥。Li等[27]研究發(fā)現(xiàn)，過表達ZEB1可導致前列腺癌細胞對雄激素的剝奪具有更強的抗性，其機制是ZEB1可提高雄激素合成能力，改變腫瘤代謝方式，導致雄激素剝奪治療耐藥，并通過促進多能性基因的表達增強腫瘤干性，導致化療耐藥。Li等[28]研究發(fā)現(xiàn)，ZNF32可與G蛋白偶聯(lián)雌激素受體（G-protein?coupled?estrogen?receptor?，GPER）啟動子結合，調節(jié)乳腺癌細胞中GPER的水平。Lin等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ZHX2通過調節(jié)KDM2A介導的SOX2、NANOG和OCT4干性基因去甲基化減弱肝癌CSC的干細胞樣特征，參與肝癌細胞索拉非尼耐藥。

此外，ZNF還參與腫瘤微環(huán)境中多種因素介導的CSC獲得耐藥。在缺氧環(huán)境中，腫瘤相關成纖維細胞以GLI2依賴方式上調抗凋亡靶標Bcl-xl表達，增強結直腸癌干細胞特性，導致結直腸癌患者對FOLFOX（5-氟尿嘧啶+奧沙利鉑）方案耐藥[16]。

3??小結與展望

來自CSC和腫瘤微環(huán)境中的干性信號調控腫瘤干性，是導致腫瘤發(fā)生和轉移、影響腫瘤耐藥和復發(fā)的重要因素。ZNF作為人基因組中最大的轉錄因子家族，在腫瘤干性的調節(jié)中發(fā)揮不可或缺的作用。ZNF是重要的腫瘤干性調控靶點之一，具有廣闊的開發(fā)潛能，靶向ZNF的藥物有望減少腫瘤的發(fā)生、轉移、復發(fā)和耐藥。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

[參考文獻]

[1] MARQUARDT?S，?SOLANKI?M，?SPITSCHAK?A，?et?al.?Emerging?functional?markers?for?cancer?stem?cell-based?therapies：?Understanding?signaling?networks?for?targeting?metastasis[J].?Semin?Cancer?Biol，?2018，?53：?90–109.

[2] BONNET?D，?DICK?J?E.?Human?acute?myeloid?leukemia?is?organized?as?a?hierarchy?that?originates?from?a?primitive?hematopoietic?cell[J].?Nat?Med，?1997，?3（7）：?730–737.

[3] LYTLE?N?K，?BARBER?A?G，?REYA?T.?Stem?cell?fate?in?cancer?growth，?progression?and?therapy?resistance[J].?Nat?Rev?Cancer，?2018，?18（11）：?669–680.

[4] KRISHNA?S?S，?MAJUMDAR?I，?GRISHIN?N?V.?Structural?classification?of?zinc?fingers：?Survey?and?summary[J].?Nucleic?Acids?Res，?2003，?31（2）：?532–550.

[5] HIBINO?S，?KAWAZOE?T，?KASAHARA?H，?et?al.?Inflammation-induced?tumorigenesis?and?metastasis[J].?Int?J?Mol?Sci，?2021，?22（11）：?5421.

[6] YING?Y，?WANG?M，?CHEN?Y，?et?al.?Zinc?finger?protein?280C?contributes?to?colorectal?tumorigenesis?by?maintaining?epigenetic?repression?at?H3K27me3-marked?loci[J].?Proc?Natl?Acad?Sci?USA，?2022，?119（22）：?e2120633119.

[7] ZHANG?X，?ZHENG?Q，?YUE?X，?et?al.?ZNF498?promotes?hepatocellular?carcinogenesis?by?suppressing?p53-mediated?apoptosis?and?ferroptosis?via?the?attenuation?of?p53?Ser46?phosphorylation[J].?J?Exp?Clin?Cancer?Res，?2022，?41（1）：?79.

[8] PORTNEY?B?A，?ARAD?M，?GUPTA?A，?et?al.?ZSCAN4?facilitates?chromatin?remodeling?and?promotes?the?cancer?stem?cell?phenotype[J].?Oncogene，?2020，?39（26）：?4970–4982.

[9] JIANG?H，?ZHOU?C，?ZHANG?Z，?et?al.?Jagged1-?Notch1-deployed?tumor?perivascular?niche?promotes?breast?cancer?stem?cell?phenotype?through?ZEB1[J].?Nat?Commun，?2020，?11（1）：?5129.

[10] DOGGETT?K，?TURKEL?N，?WILLOUGHBY?L?F，?et?al.?BTB-zinc?finger?oncogenes?are?required?for?Ras?and?Notch-driven?tumorigenesis?in?drosophila[J].?PLoS?One，?2015，?10（7）：?e0132987.

[11] WANG?C，?FU?S?Y，?WANG?M?D，?et?al.?Zinc?finger?protein?X-linked?promotes?expansion?of?EpCAM+?cancer?stem-like?cells?in?hepatocellular?carcinoma[J].?Mol?Oncol，?2017，?11（5）：?455–469.

[12] JEN?J，?LIU?C?Y，?CHEN?Y?T，?et?al.?Oncogenic?zinc?finger?protein?ZNF322A?promotes?stem?cell-like?properties?in?lung?cancer?through?transcriptional?suppression?of?c-Myc?expression[J].?Cell?Death?Differ，?2019，?26（7）：?1283–1298.

[13] JU?F，?ATYAH?M?M，?HORSTMANN?N，?et?al.?Characteristics?of?the?cancer?stem?cell?niche?and?therapeutic?strategies[J].?Stem?Cell?Res?Ther，?2022，?13（1）：?233.

[14] YIN?J，?KIM?S?S，?CHOI?E，?et?al.?ARS2/MAGL?signaling?in?glioblastoma?stem?cells?promotes?self-renewal?and?M2-like?polarization?of?tumor-associated?macrophages[J].?Nat?Commun，?2020，?11（1）：?2978.

[15] KUO?M?C，?KUO?P?C，?MI?Z.?Myeloid?zinc?finger-1?regulates?expression?of?cancer-associated?fibroblast?and?cancer?stemness?profiles?in?breast?cancer[J].?Surgery，?2019，?166（4）：?515–523.

[16] TANG?Y?A，?CHEN?Y?F，?BAO?Y，?et?al.?Hypoxic?tumor?microenvironment?activates?GLI2?via?HIF-1α?and?TGF-β2?to?promote?chemoresistance?in?colorectal?cancer[J].?Proc?Natl?Acad?Sci?USA，?2018，?115（26）：?E5990–E5999.

[17] LI?Y，?WANG?L，?PAPPAN?L，?et?al.?IL-1β?promotes?stemness?and?invasiveness?of?colon?cancer?cells?through?ZEB1?activation[J].?Mol?Cancer，?2012，?11：?87.

[18] VILLASANTE?A，?GODIER-FURNEMONT?A，?HERNANDEZ-?BARRANCO?A，?et?al.?Horizontal?transfer?of?the?stemness-related?markers?EZH2?and?GLI1?by?neuroblastoma-derived?extracellular?vesicles?in?stromal?cells[J].?Transl?Res，?2021，?237：?82–97.

[19] SIRKISOON?S?R，?CARPENTER?R?L，?RIMKUS?T，?et?al.?TGLI1?transcription?factor?mediates?breast?cancer?brain?metastasis?via?activating?metastasis-initiating?cancer?stem?cells?and?astrocytes?in?the?tumor?microenvironment[J].?Oncogene，?2020，?39（1）：?64–78.

[20] MANI?S?A，?GUO?W，?LIAO?M?J，?et?al.?The?epithelial-?mesenchymal?transition?generates?cells?with?properties?of?stem?cells[J].?Cell，?2008，?133（4）：?704–715.