RUNX1在肺癌中的研究進展

陳俊慧 劉思雨 綜述 賀長軍 審校

肺癌是嚴重威脅人類生命健康的惡性腫瘤之一，2020年約有220萬新發病例，占全部癌癥新發病例的11.4%，死亡病例約有180萬例，占全部癌癥死亡病例的18%[1]。在肺癌的治療中，放射治療被認為是局部晚期肺癌患者的主要選擇，但是由于放射抵抗，放射治療的效果并不理想。除放射治療外，目前比較有效的治療是根據不同分子亞型的非小細胞肺癌(NSCLC)進行生物靶向治療，例如，表皮生長因子(EGFR)突變的晚期NSCLC患者通過首選吉非替尼和厄洛替尼等靶向藥物進行精準治療。但靶向治療的受益范圍有限，需要尋找更多的作用靶點，達到更精準的個性化治療。因此，深入研究其發病機制并尋找新的生物標志物，為肺癌的治療提供關鍵線索已成為亟待解決的問題。

矮小相關轉錄因子1(Runt-related transcription factor 1，RUNX1)是哺乳動物核心結合轉錄因子家族的家族成員，該家族還包括RUNX2、RUNX3及其非脫氧核糖核酸結合輔助因子核心結合因子β(Cbfβ)[2-3]。RUNX因子家族在腫瘤發生發展過程中具有一定作用，RUNX1突變和易位是髓系白血病的病因之一，RUNX2最為人所知的是促進乳腺癌和前列腺癌的轉移[5-6]，而RUNX3突變常與胃癌有關[7-8]。這些因子通過核心結合因子復合體與DNA結合，激活或抑制基因轉錄。研究發現RUNX1在上皮組織的發育和腫瘤發生中發揮了重要作用，其異常表達導致乳腺、前列腺、卵巢和皮膚等實體腫瘤的異?；顒?。RUNX1在乳腺癌組織中異常表達，在乳腺癌中起到抑癌作用，并可能與乳腺癌患者的預后有關[5]。RUNX1的過表達可以抑制胃癌細胞的增殖和遷移[9]。這些研究表明RUNX1在腫瘤的發展中具有重要地位，RUNX1的發現為腫瘤診斷提供了新的思路和方法。本文就RUNX1在肺癌中的研究進展進行綜述。

1 RUNX1概述

RUNX1由Miyoshi等[10]最先發現，被命名為急性髓系白血病基因1(AML1)，隨后，小鼠版本的RUNX1被人發現[2，11]，這為敲除RUNX1基因的小鼠模型的發展奠定了基礎。這些RUNX1基因敲除小鼠模型揭示了RUNX1在胚胎發育的過程中對于造血系統的發展和完善起著至關重要的作用[12-13]。人類RUNX1基因定位在21號染色體上，包含12個外顯子，總長度超過260 kb[14]。目前已知RUNX1轉錄因子有四種亞型，分別為RUNX1a、RUNX1b、RUNX1c和RUNX1ΔN。RUNX1b和RUNX1c可通過與Runt域結合點相互作用和招募轉錄因子來刺激目標基因的轉錄，而RUNX1a和RUNX1ΔN這兩個縮短的異構體作為負調節因子，與轉錄因子競爭，前者與DNA相互作用，后者與反式激活因子相結合。

2 RUNX1與肺癌關系的研究進展

2.1 RUNX1與肺部疾病的發生

最近的研究發現RUNX1轉錄因子與肺部疾病的生物學和病理學有關。RUNX1染色體位于發育和出生后肺的間質和上皮細胞，根據RUNX1的多種功能，可以推測呼吸道上皮細胞中的RUNX1可能在肺部疾病中起一定作用[15-16]。一項研究發現RUNX1在發育中的人肺組織中高表達，該研究檢測了20例從手術材料中提取的人肺組織的RUNX1表達情況，結果表明，RUNX1在人胎肺的假腺期和小管期均有高表達[17]。因此我們可以確定RUNX1與人肺部疾病的發生發展有必然聯系。

2.2 RUNX1在肺癌組織中的表達

通過對比RUNX1的mRNA的表達與癌癥基因組圖譜(TCGA)中的總體生存數據之間的關系發現：與RUNX1高表達的肺腺癌相比，RUNX1低表達的肺腺癌的總體生存率更差[15]。因此我們猜測RUNX1的表達或缺失與肺腺癌的病因或進展有一定聯系。

Kim等[15]從42例非小細胞肺癌患者中提取了RUNX1 CpG島，發現3個CpG位點(cg04228935，cg11498607和cg05000748)在腫瘤和匹配的正常組織間甲基化水平存在顯著差異(Bonferroni校正P<0.05)，腫瘤組織中CpGs的甲基化水平與RUNX1的mRNA水平呈負相關。在該研究中，30%的患者癌組織的RUNX1表達下調，RUNX1表達水平較低的肺腺癌患者總生存期較RUNX1表達高的患者差(HR=1.97，95%CI：1.16～3.44，P=0.01)。

2.3 RUNX1在肺癌診斷中的應用

雖然目前RUNX1的研究仍停留在細胞及動物實驗階段，但是已經發現了一些新的應用方向。Ishikawa等[18]為預測IA期非小細胞肺癌患者的臨床結果，收集29例IA期非小細胞肺癌患者的實體瘤樣本，發現了可以作為生物標志物的嵌合轉錄本，其中一個新的嵌合轉錄本RUNX1-GLRX5引起了研究者的注意。該嵌合轉錄本是由轉錄因子RUNX1和GLRX5組成。在調查的IA期非小細胞肺癌患者中，大約有一半患者體內可檢測到這種嵌合體。盡管RUNX1-GLRX5陽性與陰性患者的總生存率無顯著性差異，但RUNX1-GLRX5陽性患者的復發率卻明顯降低，有望成為IA期非小細胞肺癌患者預后良好的生物標志物。因此，檢測RUNX1-GLRX5嵌合轉錄本可能有助于確定IA期非小細胞肺癌患者的術后治療計劃。

3 RUNX1在肺癌發生發展中的作用機制

3.1 RUNX1與Ras結合蛋白1

目前RUNX1在肺癌的病因與進展中的具體機制是RUNX1領域研究的熱門方向，當下有很多實驗研究表明，RUNX1與肺癌的病因、進展以及預后有著密不可分的聯系。Ras結合蛋白1(Ras-interacting protein 1，Rasip1)是一個潛在的致癌基因，是血管形成的必要條件，Rasip1在非小細胞肺癌細胞系中普遍表達，并促進細胞遷移。而Chen等[19]通過實驗發現Rasip1是RUNX1的一個下游靶基因，對非小細胞肺癌的細胞遷移至關重要。RUNX1能夠直接與Rasip1啟動子內的特定DNA序列結合并調控其轉錄，因此RUNX1的異常表達或敲除會導致Rasip1的表達明顯增加或減少，這可能是RUNX1調控肺癌發生與進展的作用機制之一。

3.2 RUNX1與耐酒石酸磷酸酶5(ACP5)

與RUNX1和Rasip1結合調控非小細胞肺癌細胞增殖和遷移不同的是，He等[20]發現RUNX1可以與ACP5特異性結合并促進其表達從而促進腫瘤細胞的生長。ACP5在肺癌患者的細胞中高表達，并且ACP5在癌組織中的表達與腫瘤的高分期、低分化和淋巴結轉移有關，該研究通過小鼠實驗得出結論：RUNX1沉默可以通過下調ERK/MAPK信號通路并與ACP5結合來阻止肺癌進展，另外研究人員還發現敲除RUNX1基因可以抑制肺癌細胞的生長并誘導其凋亡，表現為Bax、PUMA和裂解的PARP水平升高。

3.3 RUNX1與E2F1通路

對維爾蒙特大學醫學中心切除的85例手術標本進行進一步的免疫組織化學檢查發現，體積較大的腫瘤與RUNX1的低表達密切相關。研究人員還對同一亞組的TCGA病例進行基因表達網絡分析。分析結果表明RUNX1水平的降低與E2F轉錄因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)的上調密切相關。研究人員將有RUNX1高表達的肺癌細胞系中的RUNX1敲除，發現RUNX1基因缺失導致細胞增殖、遷移和侵襲增強，同時RUNX1的缺失還導致E2F1和多個E2F1靶基因mRNA表達增加。這些數據表明RUNX1基因缺失可能是通過解除了對E2F1通路的調控而成為肺腺癌侵襲的驅動因素[21]。通過這些研究結果發現RUNX1在肺癌的進展中可表現為多重作用，其無論是高表達水平、低表達水平抑或是缺失都可以對肺癌的發生發展產生影響，而影響其作用的主要原因或許是與結合位點及上下游調節機制的不同有關，這值得進一步去探索。

4 小結與展望

在全球所有癌癥中，肺癌的發病第二死亡率最高。近年來關于RUNX1基因與腫瘤關系的研究已逐漸被大家廣泛關注。首先在肺癌預后方面，有研究表明RUNX1基因CpG島的異常甲基化可能是檢測非小細胞肺癌的有價值的生物標志物。RUNX1高表達的肺腺癌較低表達的肺腺癌的總體生存率高[15]。以及擁有RUNX1-GLRX5嵌合體陽性患者的復發率明顯降低，在未來可能成為IA期非小細胞肺癌患者預后良好的生物標志物[18]。因此檢測該嵌合體轉錄本更有助于患者術后進一步治療。其次在肺癌發生與進展機制方面，Rasip1是一個新發現的RUNX1b靶基因,在NSCLC細胞遷移中發揮重要作用。并且實驗發現RUNX1可以特異性結合ACP5啟動子，并促進其表達從而促進腫瘤細胞的生長，沉默RUNX1后可以降低ACP5的表達。沉默的RUNX1與ACP5結合通過ERK/MAPK信號通路可以抑制肺癌的進程。在其他腫瘤方面RUNX1通過在不同實體腫瘤中激活或抑制相關基因或信號通道，從而起著促癌或抑癌的作用，其作用隨不同來源腫瘤而變化：RUNX1在食管癌、乳腺癌、結腸癌和小腸癌等腫瘤組織中低表達，起著抑癌作用；當EB病毒EBNA-2使B細胞永生化后使RUNX3表達增加，RUNX1表達降低。隨著RUNX3的耗盡細胞停止生長，同時RUNX1的增加，這表明RUNX3可能通過調節RUNX1而發揮重要的生物學作用[22]。前列腺癌組織中RUNX1的表達與預后不良呈負相關[23]。乳腺癌中RUNX1的低表達與淋巴結轉移和生存率低有關[24-25]，而在包括卵巢癌、子宮內膜癌、皮膚癌和頭頸部鱗癌等多種上皮性腫瘤中往往高表達，起著促癌基因作用。RUNX1通過直接或間接調節其介導的信號通路及相關的靶基因而在腫瘤發生過程中起著重要的作用。在疾病的分子機制研究方面，RUNX1在肺癌發生中的機制作用值得進一步探索，并且仍需要進行更透徹的研究以及大量的臨床加以驗證，從而在肺癌治療過程中做到有效殺死癌細胞、延遲或預防肺癌的復發。

綜上所述，RUNX1在肺癌的發生發展中扮演重要的角色，了解RUNX1及其介導的信號通路在肺癌發生過程中的作用，對進一步闡明肺癌的發生機制并指導其臨床治療具有重要意義。未來對RUNX1在肺癌發生發展的不同階段發揮作用的復雜機制的研究可能會轉化為靶向治療，為肺癌的預防和篩查帶來益處。