SOX4在胃癌中的研究进展

Research Progress of SOX4 in Gastric Cancer

摘要: 转录因子Y染色体上的性别决定区相关高迁移率族盒蛋白4 (sex-dertermining region of Y chromo-some related high mobility group box 4, SOX4)是SOX (SRY-box transcription factor)家族C亚群的成员，越来越多的报道称SOX4可能参与胃癌的发生及发展。研究表明，SOX4在胃癌组织中呈高表达，且SOX4的表达与胃癌的分化程度、临床分期、淋巴结转移等相关。同时，有研究表明SOX4可抑制胃癌细胞的增殖侵袭、影响患者的预后等，故SOX4有望成为胃癌肿瘤治疗的新靶点。本文就SOX4在胃癌中的作用及相关机制进行综述。

Abstract: Sex-determining region of Y chromosome related high mobility group box 4 (SOX4) is a member of subgroup C of SOX (SRY-box transcription factor) family, more and more reports suggest that SOX4 may be involved in the occurrence and development of gastric cancer. Studies have shown that SOX4 is highly expressed in gastric cancer tissues, and the expression of SOX4 is related to the de-gree of differentiation, clinical stage, and lymph node metastasis of gastric cancer. At the same time, studies have shown that SOX4 can inhibit the proliferation and invasion of gastric cancer cells and affect the prognosis of patients, so SOX4 is expected to become a new target for gastric cancer tumor therapy. This article reviews the role and related mechanisms of SOX4 in gastric cancer.

1. 引言

胃癌是全球第五大常见癌症，也是第三大常见癌症死亡原因。我国胃癌发病率呈逐年上升状态，属于我国常见的消化系统恶性肿瘤 [1] [2]。其风险因素包括遗传因素、吸烟、饮酒、胃溃疡、肥胖等 [3]。目前手术切除仍是早期患者治疗的主要手段。但是，大多数患者确诊已为晚期失去了手术机会。故去探索胃癌发病的分子机制，寻找可靠的临床诊疗新靶点，对胃癌的早期诊断具有深远的意义。

SOX基因是具有HMG-box的一个基序保守区，编码的蛋白质和Y染色体性别决定区(Sex-determining region of Y-chromosome, SRY)基因产物在该保守区具有60%以上氨基酸序列相似性。SOX4 (HGNC：基因号：ENSG00000124766.5)是SOX家族的主要成员，定位于6p22.3上(图1)，编码474个氨基酸的蛋白质，转录的mRNA大小为2761 bp，其编码的蛋白质定位于细胞核，且具有三个可区分的结构域：高迁移率族蛋白(High mobility group, HMG)盒、富含甘氨酸的区域和富含丝氨酸的区域 [4] [5] (图2)。越来越多的研究表明SOX4可能参与恶性肿瘤的发生及发展过程。例如肝细胞癌、前列腺癌、乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌等 [6] [7] [8] [9] [10]。笔者从基因表达谱交互式分析(Gene expression profiling interactive analysis, GEPIA)数据库中提取了SOX4在多种癌症中的表达情况，可以看出SOX4在绝大多数肿瘤组织中异常高表达，且明显高于配对正常组织(图3)。近些年来，SOX4被报道可能参与胃癌的发生及发展，而且与胃癌的临床病理生理学特征表现密切相关。因此，本文旨在描述SOX4在胃癌中的作用及相关机制，并总结目前现有研究的成果，为相关研究提供依据。

Figure 1. SOX4 is present on human chromosome 6

图1. SOX4位于人类6号染色体

Figure 2. Molecular structure of SOX4 protein

图2. SOX4蛋白的分子结构

ACC：肾上腺皮质癌；BLCA：膀胱尿路上皮癌；BRCA：乳腺浸润癌；CESC：宫颈鳞状细胞癌及宫颈内腺癌；CHOL：胆管癌；COAD：结肠腺癌；DLBC：淋巴样肿瘤弥漫性大B细胞淋巴瘤；ESCA：食管癌；GBM：多形性胶质母细胞瘤；HNSC：头颈部鳞状细胞癌；KICH：肾嫌色细胞癌；KIRC：肾肾透明细胞癌；KIRP：肾肾乳头状细胞癌；LAML：急性髓性白血病；LGG：脑低级胶质瘤；LIHC：肝细胞癌；LUAD：肺腺癌；LUSC：肺鳞状细胞癌；OV：卵巢浆液性囊腺癌；PAAD：胰腺癌；PCPG：嗜铬细胞瘤及副神经节瘤；PRAD：前列腺腺癌；READ：直肠腺癌；SARC：肉瘤；SKCM：皮肤皮肤黑色素瘤；STAD：胃腺癌；TGCT：睾丸生殖细胞肿瘤；THCA：甲状腺癌；THYM：胸腺瘤；UCEC：子宫内膜癌；UCS：子宫癌肉瘤

图3. 相关肿瘤样本和配对正常组织的SOX4表达谱

2. SOX4在胃癌中的发生与表达

SOX4可作为癌因子影响胃癌的发生发展。上皮–间质转化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)是指通过特异性转化从间充质表型细胞向上皮细胞的生物发育。癌干细胞(CSC) [11] 是一组具有自我更新、多分化潜能及高致瘤性的细胞。肿瘤干细胞被认为是肿瘤扩展和复发的来源，可在胃癌、结肠癌和乳腺癌等各种肿瘤中被识别。且EMT和CSC均可参与肿瘤转移、耐药性和复发。转化生长因子-β (Transforming Growth Factor, TGF-β)作为癌细胞EMT和干细胞强力的诱导剂，在乳腺癌 [12] 以及胶质瘤细胞 [13] 中SOX4和TGF-β发挥着重要作用。在胃癌中，彭旭东 [11] 等发现SOX4可通过上调EMT转录因子Twist1、zeb1、Snail1和干性转录因子Oct4、SOX2促进胃癌细胞发生EMT及干性获取，从而促进β-连环蛋白的核转位。此外发现，SOX4可作为TGF-β信号转导的靶点，介导TGF-β所诱导的EMT和GC细胞的干细胞。最后，还发现SOX4可以促进裸鼠胃癌细胞的肺转移和肿瘤形成能力。以及可激活Wnt通路和TGF-β信号通路参与SOX4的促EMT和干性效应。另一项研究 [14] 证明：SOX4过表达可部分逆转沉默LINC00511对EMT过程的影响。同时Gao LF [15] 等发现SOX4可通过与miR-4435-2HG和miR-138-5p协同作用，从而促进胃癌细胞的生长以及EMT的发生。现有研究提示SOX4可能是影响胃癌EMT的因子。

大量研究发现SOX4在胃癌组织和细胞中呈现过表达状态。冀建波 [5] 发现在胃癌组织中SOX4蛋白的表达显著上调，临床病理生理学特征表明：SOX4阳性率与胃癌的分化程度、临床分期、淋巴结转移以及Her-2高表达有关。张健锋等 [16] 发现SOX4阳性信号主要位于细胞核。其通过Western Blot研究SOX4在胃癌组织中的表达情况，结果与冀建波研究结果一致，证实了SOX4蛋白在胃癌组织中阳性率高于癌旁组织。然而临床病理生理学特征结果有所差异：SOX4蛋白阳性率主要与患者TNM临床分期和有无淋巴转移有关，但是与胃癌浸润深度、分化程度、肿块大小及患者年龄和性别等因素无关。另一项研究 [17] 同样证明SOX4的表达情况。然而临床病理生理学特征同样存在一定差异：SOX4过表达与侵袭深度、淋巴结状态、远处转移、分期和血管侵犯相关。但是与年龄及性别无相关性。

为求对上述结果的验证，笔者通过TCGA数据库进行生信分析同时也证实了SOX4在癌组织中显著高于正常组织(图4)。然而SOX4在胃癌中的临床病例特征目前还存在一定的差异，目前就淋巴结转移、TMN分期在胃癌中与SOX4阳性率相关以及年龄及性别与SOX4阳性率无相关性达成一致(见表1)。仍需进一步研究从而证实分化程度以及浸润深度和SOX4阳性率的关系。

Figure 4. Differential expression results of bioinformatics analysis

图4. 生信分析差异表达结果

Table 1. Clinicopathological features of SOX4 in gastric cancer

表1. SOX4在胃癌中临床病理特征

注：TNM：TNM分期系统。

3. 增殖与凋亡

细胞增殖及凋亡是胃癌进展的重要分子基础。Xia G等 [19] 发现敲除cicr-0000218基因可抑制胃癌细胞的增殖并诱导凋亡，其机制可能cicr-0000218通过下调miR-139-3p使得SOX4过表达以促进胃癌细胞增殖并抑制胃癌细胞的凋亡。Wang Q等 [14] 研究发现长基因间非蛋白编码RNA 511 (LINC00511)可作为一种竞争内源性RNA (ceRNA)，通过靶向miR-195-5p从而上调SOX4，进而抑制胃癌细胞的增殖且促进胃癌细胞凋亡。研究 [20] 发现LncRNA PITPNA-AS1可通过抑制miR-92a-3p增加SOX4的表达从而抑制胃癌细胞的发育并诱导其凋亡。Zhang J等 [21] 发现与正常组织和细胞相比，胃癌组织和细胞中的NNT-AS1和SOX4均上调，然而miR-142-5p下调。lncRNAs NNT-AS1和SOX4敲低均抑制GC细胞增殖、迁移和侵袭，并增强胃癌细胞凋亡。此外，还表明lncRNAs NNT-AS1通过靶向miR-142-5p调节SOX4的表达。且SOX4过表达可逆转了NNT-AS1敲低介导的对GC细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响。lncRNAs NNT-AS1敲低通过miR-142-5p/SOX4轴阻断Wnt/β-catenin信号通路。以上表明lncRNAs NNT-AS1敲低通过调节miR-142-5p/SOX4/Wnt/β-catenin信号通路轴来减少胃癌细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导胃癌细胞凋亡。Dong X等 [22] 研究表明：过表达的lncRNA BG981369可抑制胃癌细胞(AGS)增殖，促进细胞凋亡。并且发现SOX4是下游介质，且应用SOX4可阻断lncRNA BG981369在AGS细胞中过度表达的作用。说明通过靶向SOX4可抑制胃癌细胞的增殖以及促进细胞凋亡。Pang L [23] 等通过基因报告、western blot分析等发现SOX4作为miR-138在胃癌细胞中的直接靶点是上皮–间质转化(EMT)的主要介导物，且miR-138过表达可通过上调上皮标记物E-cadherin以及下调间充质标记物N-cadherin和vimentin抑制胃癌细胞中的EMT过程。然而，miR-138的水平与胃癌组织中SOX4的表达水平呈负相关。SOX4的过度表达可抑制miR-138对胃癌细胞的抑制作用。表明miR-138可通过抑制SOX4从而抑制胃癌生长。Wang CY等 [24] 在研究miR-211时发现SOX4在胃癌中是miR-211的功能靶基因，且过表达miR-211可以通过下调SOX4从而抑制胃癌细胞的增殖。Shao JP等 [25] 发现miR-212的过度表达抑制了胃癌细胞增殖以及细胞的凋亡，然而miR-212模拟物和pcDNA3-SOX4的共转染可逆转miR-212介导的这种效应。且证明miR-212可通过与SNU-16细胞中的3’UTR结合来抑制SOX4 mRNA和蛋白质的表达。这些数据表明miR-212可通过抑制SOX4从而抑制胃癌细胞的增殖以及促进细胞凋亡。另一项研究 [26] 发现MicroRNA-140可抑制胃癌细胞系HGC-27的细胞增殖，其调节机制可能是miR140对SOX4的抑制所导致的。

NURF复合物作为一种关键的染色质重塑剂，可调节基因表达。目前有报道称 [27] NURF复合物可参与肝癌的发生。同年Ding L [28] 等发现NURF复合物以circ-DONSON依赖的方式富集在SOX4启动子上通过调节胃癌细胞增殖和凋亡进而参与胃癌的发生。异丙酚是一种常见的静脉麻醉剂，在恶性肿瘤中发挥抗肿瘤作用。Liu L [29] 发现异丙酚抑制胃癌细胞增殖、促进细胞凋亡的效应可被circPDSS1所逆转。circPDSS1靶点的miR-1324可通过靶向异丙酚处理的细胞中的SOX4发挥抗癌作用。表明异丙酚处理的细胞中的SOX4可协同过表达miR-1324从而抑制细胞增殖和并促进细胞凋亡。经过笔者阅读相关文献发现SOX4主要接受其他细胞因子调控进而影响胃癌细胞的增殖及凋亡。

4. 侵袭与迁移

细胞侵袭及迁移也是胃癌进展的重要分子机制基础。相关研究发现沉默的LINC005117 [14] 和LncRNA PITPNA-AS1 [20] 可抑制了胃癌细胞的迁移，然而这种效应可以被pcDNA3.1-SOX4的共转染所逆转。且LncRNA PITPNA-AS1 [20] 缺失可抑制胃癌细胞的侵袭能力，过表达SOX4过度表达可恢复这种效应。表明SOX4可影响胃癌细胞的侵袭和迁移。一些研究表明：SOX4作为lncRNA BG981369 [22] 和miR-381 [23] 的直接靶点从而抑制胃癌细胞侵袭及迁移。此外，研究还发现长链非编码RNA TUG1 (lncRNA TUG1)是胃癌中miR-381表达的直接负调节因子。以上表明：lncRNA TUG1可以通过下调miR-381的表达抑制SOX4从而促进胃癌细胞的迁移和侵袭。另外一些研究表明SOX4可作为miR-211 [24] 和miR4435-2HG [15] 的靶点，分别通过抑制SOX4从而抑制胃癌细胞的侵袭和迁移。

2019年Ding L [28] 等发现SOX4可被circ-DONSON通过NURF复合物依赖性激活从而调节胃癌细胞迁移和侵袭。又一项研究 [30] 发现lncRNAs TMPO-AS1可促进胃癌细胞的迁移和侵袭，其可通过miR-140-5p充当竞争性内源性RNA (ceRNA)在胃癌中，然而miR-140-5p可逆转TMPO-AS1对胃癌细胞的这种生物学作用，及miR-140-5p可直接靶向SOX4。以上表明：lncRNAs TMPO-AS1在胃癌中可通过靶向miR-1405p和诱导SOX4介导的EMT促进细胞迁移和侵袭。异丙酚处理的细胞中的SOX4也被发现 [29] 可协同过表达miR-1324从而抑制细胞迁移和并侵袭。综上所述，SOX4在胃癌细胞侵袭和迁移中发挥着重大作用。

5. SOX4的表观遗传调控

肿瘤的发生、进展以及转移都是遗传和表观遗传变化的重要因素。且遗传与表观遗传更是相辅相成的相互作用 [30]。Shen R等 [31] 发现在子宫内膜癌中，miR-129-2的表观遗传抑制了SOX4的过度表达。随后确定SOX4可作为miR-129-2的靶点在胃癌中，且发现过表达SOX4与胃癌中miR-129-2的表观遗传沉默呈负相关，然而miR-129-2的外源性表达下调了SOX4的表达。通过Western分析证实使用siRNA转染的SOX4和阴性对照组对比具有更高水平的凋亡且miR-129-2的外源性表达诱导SGC7901细胞凋亡。表明miR-129-2的表观遗传抑制导致SOX4在胃癌中过表达，从而促进胃癌细胞凋亡。

6. 其他

多项关于SOX4对胃癌患者生存情况的研究表明：SOX4高表达患者预后较低表达患者不佳。Chen Y [32] 等通过Kaplan-Meier绘图仪数据库发现SOX4低表达患者存在更长的总生存期(OS)。Fang CL [17] 等发现与SOX4低表达的患者相比，SOX4高表达的患者无病生存率显著降低，差异有统计学意义。一项关于胃癌化疗敏感性的研究报告 [33] 表明：SOX4可作为胃癌患者的预后保护因素。

综上所述，SOX4高表达患者在总生存期、无病生存率生存指标上均不佳，提示SOX4在临床上有望成为胃癌独立的预后因素。

7. 总结

胃癌作为一种常见的恶性肿瘤，其具有强大的侵袭转移能力以及易发生早期转移。目前，早期胃癌的治疗以手术治疗为主。进展期胃癌及晚期胃癌患者则施行姑息性手术并辅以化疗或放疗。虽然这些治疗的方法可以使患者获得一些生存优势，但由于易耐药性和显著毒性，导致肿瘤的复发及转移，从而导致患者死亡。近些年来随着靶向治疗在恶性肿瘤中的不断深入研究，为越来越多的患者带来了明显的生存获益，然而目前在胃癌中靶向治疗的结果不太理想。因此，需要我们去更好地了解胃癌分子机制研究。

Table 2. The role of SOX4 in tumors

表2. SOX4在肿瘤的作用

SOX4作为SOX家族的成员之一，可参与T细胞分化、胸腺细胞、神经系统和胚胎心血管系统的发育 [34] [35]。近年来，对于SOX4的研究方兴未艾。得益于基因测序等技术的快速发展，大量研究表明SOX4是一种潜在的癌基因，通过参与细胞增殖、迁移、侵袭以及诱导凋亡，在恶性肿瘤的发生及发展中发挥着重要作用。Wang B [6] 等发现miR-489可通过抑制SOX4从而抑制肝癌细胞增殖并促进凋亡。Xu G [7] 等发现miRNA-214-5可以通过特异性靶向S0X4并抑制该途径下游生长因子的表达来抑制前列腺癌细胞的增殖。另一项研究 [10] 表明miR-30d通过靶向SOX4/PI3K-AKT信号通路抑制胰腺癌细胞生长和转移。此外，SOX4在乳腺癌、结肠癌、膀胱癌、黑色素瘤等实体肿瘤也密切相关(见表2)。当前研究表明，SOX4在胃癌的肿瘤组织及胃癌细胞中过表。然而临床病理生理学特征相关研究存在一定的争议，仍需进一步研究。SOX4作为TGF-β信号通路的下游靶基因，可通过上调EMT转录因子和干性转录因子促进了胃癌细胞发生EMT及干性获取。以及Wnt通路和TGF-β信号通路的激活也能够促进胃癌细胞的EMT和干性效应。此外，当前已经发表的研究表明SOX4可参与其他因子调控从而影响胃癌的发展。例如Wang CY [24] 等研究发现表达miR-211可以通过下调SOX4从而抑制胃癌细胞的增殖。

综上，本文结合最新的研究进展，综述并总结了在胃癌中，SOX4在胃癌细胞中增殖、凋亡、侵袭及迁移的相关机制，证实了SOX4在胃癌中的作用。展望未来，未来仍需要更加深入的研究以继续阐明SOX4在胃癌中的具体作用机制。

基金项目

1) 甘肃省青年科技基金计划，编号：22JR5RA708；2) 甘肃省人民医院–院内科研青年项目，编号：20GSSY4-12。

NOTES

^*通讯作者。