NDRG2在結(jié)直腸癌基因治療中的研究進(jìn)展

劉彩霞(綜述)，劉　博(審校)

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 a.腫瘤內(nèi)科，b.普外科，呼和浩特 010059)

腫瘤醫(yī)學(xué)

NDRG2在結(jié)直腸癌基因治療中的研究進(jìn)展

劉彩霞a(綜述)，劉博b※(審校)

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 a.腫瘤內(nèi)科，b.普外科，呼和浩特 010059)

根據(jù)近幾年國(guó)外的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，結(jié)直腸癌的發(fā)病率呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，每年新增病例超過(guò)100萬(wàn)例[1]，在男性和女性癌癥患者中，結(jié)直腸癌的發(fā)病率均排在第三位[2]。腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)與凋亡受癌基因與抑癌基因的調(diào)控，從而達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。隨著分子生物學(xué)的突破性進(jìn)展，結(jié)直腸癌的生物治療領(lǐng)域也發(fā)生著日新月異的變化，其中突顯的腫瘤基因治療發(fā)展極為迅速。1999年，我國(guó)學(xué)者在對(duì)正常腦組織和腦膠質(zhì)瘤基因表達(dá)的差異性研究中，采用錨定引物從正常腦組織中克隆出一個(gè)新基因,該基因含有adenomatous polyposis coli(APC基因)樣結(jié)構(gòu)域，這個(gè)新基因就是N-myc downstream regulated gene 2(NDRG2)[3]?，F(xiàn)就NDRG2在結(jié)直腸癌基因治療中的研究進(jìn)展予以綜述。

1NDRG2與NDRG家族

NDRG基因家族是癌基因髓細(xì)胞增生原癌基因myelocytomatosis oncogene(Myc)的下游調(diào)控基因。這個(gè)基因家族有4個(gè)成員，分別是NDRG1、NDRG2、NDRG3及NDRG4，它們的氨基酸同源性高達(dá)57%～65%；通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)同源性的分析，可以確定NDRG1和NDRG3屬于同一個(gè)亞族，NDRG2與NDRG4屬于另一個(gè)亞族[4]。NDRG2定位于染色體的14q11.2，含有16個(gè)外顯子和15個(gè)內(nèi)含子，其中2個(gè)亞型的編碼分別為371個(gè)氨基酸或357個(gè)氨基酸，其分子質(zhì)量約為40 790[5]。因其與NDRG1基因具有較高的同源性，故命名為NDRG2。但NDRG2含有一個(gè)獨(dú)特的?；鞍捉Y(jié)構(gòu)域，與NDRG1在人體組織細(xì)胞中的分布有著顯著的差異。NDRG2廣泛存在于人的大腦皮質(zhì)、白質(zhì)和神經(jīng)核中，在唾液腺和骨骼肌中也呈高表達(dá)，但在具有分裂增殖能力的精原細(xì)胞和骨骼肌干細(xì)胞中表達(dá)很低，這種在不同分化成熟程度細(xì)胞中差異性表達(dá)的現(xiàn)象說(shuō)明NDRG2參與細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)[3]。另外，NDRG2在胸腺、骨髓、睪丸和外周血白細(xì)胞中幾乎檢測(cè)不到，這種表達(dá)模式提示NDRG2與細(xì)胞增殖呈負(fù)相關(guān)[6]。NDRG2與小鼠的細(xì)胞增殖也呈負(fù)相關(guān)，Hu等[6]通過(guò)研究NDRG2在小鼠不同時(shí)期的胚胎中和成年鼠不同組織中的表達(dá)，得出NDRG2廣泛存在于小鼠的心臟、腦、肺、腸、肝臟、腎臟和骨骼肌等器官中；且在器官的胚胎期呈低表達(dá)，而在成熟的器官中則呈高表達(dá)。研究表明，NDRG2與癌細(xì)胞增殖和分化密切相關(guān),參與了腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展和凋亡，基本上被定位于抑癌基因的候選基因[7]。另外，NDRG2與組織胚胎的發(fā)育和細(xì)胞的分化成熟密切相關(guān)，與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及其疾病的發(fā)生相關(guān)，參與了醛固酮對(duì)腎遠(yuǎn)曲小管和集合管的水鈉代謝調(diào)節(jié)作用以及多種應(yīng)激反應(yīng)[8]。

2NDRG2與結(jié)直腸癌的相關(guān)性研究

2.1NDRG2與結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和分化的相關(guān)性NDRG2是一種調(diào)控癌細(xì)胞增殖與分化的基因，在多種腫瘤細(xì)胞中呈低表達(dá)，而在正常組織中則高表達(dá)。在結(jié)直腸癌的研究中，與正常的結(jié)直腸組織相比，NDRG2在結(jié)直腸癌中呈顯著低表達(dá)，且與腫瘤的分化程度呈正相關(guān)[9]。研究已經(jīng)證實(shí)，被轉(zhuǎn)染NDRG2基因的膠質(zhì)瘤細(xì)胞的分裂增殖能力明顯下降[10]。NDRG2過(guò)表達(dá)能夠在體外和體內(nèi)抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖，其作用機(jī)制是通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor β，TGF-β)/Smad通路上調(diào)p21和p15等細(xì)胞周期相關(guān)基因，誘導(dǎo)細(xì)胞G1期阻滯或細(xì)胞凋亡[11]。在用丁酸鈉誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞分化的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著細(xì)胞被誘導(dǎo)分化時(shí)間的延長(zhǎng)，NDRG2信使RNA和蛋白水平明顯升高，提示NDRG2的表達(dá)水平與結(jié)直腸癌細(xì)胞的分化呈正相關(guān)[12]。還有研究通過(guò)透射電鏡觀察NDRG2轉(zhuǎn)染結(jié)直腸癌細(xì)胞前后對(duì)癌細(xì)胞形態(tài)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有被NDRG2轉(zhuǎn)染的癌細(xì)胞連接松散、有間隙，細(xì)胞排列沒(méi)有極性，而被轉(zhuǎn)染后的癌細(xì)胞之間存在著緊密連接，利用丁酸鈉誘導(dǎo)分化2 d后，這種變化更加明顯；透射電鏡證實(shí)NDRG2過(guò)表達(dá)能夠促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的分化[13]。有研究通過(guò)對(duì)大樣本結(jié)直腸癌病例分析發(fā)現(xiàn)，NDRG2在分化高的腫瘤組織中表達(dá)顯著高于分化低的腫瘤組織，且癌組織中的表達(dá)顯著低于癌旁組織及正常組織[9]；而Myc的表達(dá)正好相反，結(jié)直腸癌細(xì)胞系經(jīng)丁酸鈉誘導(dǎo)分化后NDRG2的表達(dá)隨著分化進(jìn)程升高，而Myc表達(dá)則降低[12]。以上研究表明，NDRG2是參與結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和分化的重要啟動(dòng)因子，其表達(dá)受Myc的調(diào)控。

2.2NDRG2與結(jié)直腸癌淋巴轉(zhuǎn)移和TNM分期的相關(guān)性惡性腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的高低與癌癥患者的預(yù)后是直接相關(guān)的，癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程受許多調(diào)控因子的調(diào)控。在轉(zhuǎn)移過(guò)程中有兩個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，一個(gè)是癌細(xì)胞對(duì)基膜的黏附，另一個(gè)是癌細(xì)胞的蛋白酶對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的分解。黏附分子CD24和CD44的表達(dá)與癌細(xì)胞的侵襲性密切相關(guān)[14]。在關(guān)于癌細(xì)胞侵襲性、黏附分子和NDRG2相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NDRG2低表達(dá)時(shí)，CD24和CD44表達(dá)水平增高，癌細(xì)胞的侵襲性也明顯增強(qiáng)，反之則下降[15-16]。亦有研究證明，上調(diào)NDRG2可抑制CD24的生物作用，從而發(fā)揮抑癌作用，在27%的早期大腸癌組織中檢測(cè)到NDRG2超甲基化，在晚期大腸癌超甲基化更為顯著，而正常結(jié)腸組織卻未見(jiàn)甲基化，認(rèn)為NDRG2啟動(dòng)子甲基化與腫瘤發(fā)生、進(jìn)展關(guān)系密切[17]。基質(zhì)金屬蛋白酶可分解組織細(xì)胞外的基質(zhì)蛋白，對(duì)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到淋巴管和血管起著至關(guān)重要的作用。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)NDRG2表達(dá)后，癌組織中的基質(zhì)金屬蛋白酶水平明顯下降，癌細(xì)胞的侵襲性下降，反之則升高[18]。馬勇政等[19]的研究顯示，NDRG2可通過(guò)調(diào)控肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子/肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體信號(hào)通路，發(fā)揮細(xì)胞增殖抑制的功能。以上結(jié)果提示，NDRG2在結(jié)直腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過(guò)程中同樣也起著重要的調(diào)節(jié)作用。NDRG2和TNM分期的相關(guān)性研究結(jié)果顯示，Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期的病例中，NDRG2表達(dá)量均與患者的預(yù)后呈正相關(guān)，NDRG2低表達(dá)組的結(jié)直腸癌病例術(shù)后生存時(shí)間更短、分期更晚[20]。諸多的研究結(jié)果均提示，NDRG2的表達(dá)水平可作為結(jié)直腸癌病例預(yù)后的獨(dú)立因素，當(dāng)然這還需要大樣本、前瞻性的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。

2.3NDRG2與結(jié)直腸癌基因靶向治療的相關(guān)性目前研究認(rèn)為，結(jié)腸上皮細(xì)胞遺傳學(xué)的改變是導(dǎo)致結(jié)直腸癌易患性的主要原因(TGF-β和p53基因突變等)?；蛲蛔兪侨祟?lèi)腫瘤細(xì)胞中最多見(jiàn)的遺傳學(xué)改變。在結(jié)腸組織中，基因突變可導(dǎo)致許多抑癌基因的表達(dá)降低，甚至不表達(dá)，從而誘導(dǎo)結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展[21]。APC基因編碼了常染色體遺傳性疾病家族性息肉病的腫瘤抑制因子，該基因種系的突變直接導(dǎo)致了家族性多發(fā)性腺癌的發(fā)生,APC的突變?cè)谏l(fā)結(jié)直腸癌患者中也十分常見(jiàn)，被認(rèn)為是結(jié)直腸癌發(fā)生的關(guān)鍵因素[22]。含APC結(jié)構(gòu)域的NDRG2在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。在體內(nèi)NDRG2、TGF-β、核因子特異性蛋白1(specific protein-1，Sp1)、p21、p15、c-Myc、轉(zhuǎn)錄因子Miz-1即Myc結(jié)合的鋅指蛋白和Smad復(fù)合體形成了一個(gè)復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控體系，共同參與對(duì)結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展的調(diào)控。TGF-β/Smad通路的激活可上調(diào)NDRG2的表達(dá)；轉(zhuǎn)錄因子Sp1與NDRG2啟動(dòng)子相結(jié)合可促進(jìn)TGF-β/Samd通路對(duì)NDRG2的正向調(diào)控；TGF-β對(duì)c-Myc的抑制效應(yīng)激活了Miz-1 的轉(zhuǎn)錄活性，增加NDRG2 的表達(dá)水平；c-Myc可通過(guò)對(duì)NDRG2 啟動(dòng)子的甲基化來(lái)發(fā)揮對(duì)NDRG2的抑制調(diào)節(jié)；c-Myc的高表達(dá)對(duì)NDRG2阻滯癌細(xì)胞有絲分裂的功能具有抑制作用[23]。在進(jìn)展期結(jié)直腸癌細(xì)胞中，TGF-β/Samd通路的突變失活以及TGF-β所誘導(dǎo)的癌基因信號(hào)通路的激活，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)變,從而促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化對(duì)進(jìn)展期結(jié)直腸癌是一個(gè)重要的促進(jìn)因素，在結(jié)直腸癌內(nèi)可誘導(dǎo)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、抵抗化療藥物以及維持腫瘤干細(xì)胞的表型等[24-25]。目前盡管參與結(jié)直腸癌演變的大量遺傳學(xué)分子框架已經(jīng)基本明了，在臨床上也出現(xiàn)了一些針對(duì)結(jié)直腸癌的分子靶向治療，但療效卻不盡如人意。因此，尋找新的研究策略和基因靶點(diǎn)是目前腫瘤基因治療研究領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

3小結(jié)

有資料表明，國(guó)內(nèi)結(jié)直腸癌患者的術(shù)后5年生存率約為50%，美國(guó)結(jié)直腸癌患者的5年生存率約為64．1%[26]。TNM Ⅱ期結(jié)直腸癌病例術(shù)后復(fù)發(fā)率約為20%，術(shù)后是否化療存在很大的爭(zhēng)議[27]。盡管個(gè)體化和多學(xué)科聯(lián)合治療模式已被醫(yī)學(xué)界廣泛接受和認(rèn)可，但手術(shù)、術(shù)后輔助放化療仍為結(jié)直腸癌的主要治療手段[28]。在傳統(tǒng)治療手段發(fā)展?jié)摿臻g有限的前提下，NDRG2有望在基因治療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)這一歷史性突破，為結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制的研究、臨床診治及預(yù)后判斷提供新的思路。

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摘要：抑癌基因NDRG2是多種腫瘤組織與正常組織間的差異表達(dá)基因，參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖與分化,在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中起重要的調(diào)節(jié)作用。在結(jié)直腸癌組織中，NDRG2表達(dá)量明顯低于正常組織,且NDRG2低表達(dá)病例分期更晚、預(yù)后更差。目前盡管參與結(jié)直腸癌演變的大量遺傳學(xué)分子框架已經(jīng)基本明了，但NDRG2的生物學(xué)功能尚未完全闡明,其在結(jié)直腸癌基因治療領(lǐng)域的價(jià)值還需探索。

關(guān)鍵詞：結(jié)直腸癌；NDRG2；基因治療

Research Progress of NDRG2 in Gene Therapy for Colorectal CancerLIUCai-xiaa，LIUBob.(a.DepartmentofOncology,b.DepartmentofGeneralSurgery,InnerMongoliaMedicalUniversityAffiliatedHospital，Hohhot010059，China)

Abstract：The tumor suppressor gene N-myc down-stream regulated gene 2 (NDRG2) is a kind of differential expression gene involved in tumor tissue and normal tissue,which is related to cell proliferation and differentiation,participates in the occurrence,development and prognosis of tumor.The expression of NDRG2 in colorectal cancer is significantly lower than that in normal tissue.The lower the expression of NDRG2,the later the staging and the poorer prognosis.At present,although the framework of molecular genetics involved in colorectal cancer development has been basically clear,the biological function of NDRG2 is still not entirely elucidated, and its value in colorectal cancer gene therapy needs further exploration.

Key words：Colorectal cancer； N-myc down-stream regulated gene 2； Gene Therapy

收稿日期：2014-12-16修回日期：2015-04-07編輯：鄭雪

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金(2013MS1189)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.15.013

中圖分類(lèi)號(hào)：R730.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)15-2723-03