GATA结合蛋白3、性别决定相关基因簇2在乳腺癌中的研究进展

Research Progress of GATA Binding Protein 3, Sex Determination-Related Gene Cluster 2 in Breast Cancer

摘要: 乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，GATA3转录因子在调控细胞分化等生物学行为中发挥广泛作用，SOX2转录因子参与肿瘤细胞自我更新，维持干细胞特性等发展中扮演重要角色。但二者是否影响乳腺癌的表达及乳腺癌的诊断、治疗决策和预后等尚待研究。本文就GATA3、SOX2对乳腺癌表达的相关临床研究进展进行综述。

Abstract: Breast cancer is the malignant tumor with the highest incidence in women. GATA3 transcription factor plays a broad role in regulating biological behaviors such as cell differentiation. SOX2 tran-scription factor participates in the development of tumor cell self-renewal and maintaining stem cell characteristics. However, whether the two factors affect the expression and the diagnosis, treatment decision and prognosis of breast cancer remains to be studied. This review summarizes the progress of clinical studies of GATA3 and SOX2 on breast cancer expression.

1. 引言

乳腺癌(BCM)是世界范围内最常见的一种肿瘤，在中国，其发生率以2%~3%的速率迅速上升，已跃居于女性第一位 [1] 。遗传学检测在乳腺癌诊断、预后及治疗中具有重要作用。但由于三阴乳腺癌ER、PR和HER-2为阴性，目前尚无有效的诊断标志物，并且三阴乳腺癌具有转移早，疾病进展快，发病早等特点。研究表明，在TNBC病人发病机制的进程中，肿瘤相关蛋白的细胞因子或免疫因子的变化起着关键的作用。新的预后因子是目前临床亟待解决的问题。

三阴乳腺癌(TNBC)在我国发病率高达15%~20%，但其发生发展的分子机理仍不清楚 [2] 。三阴乳腺癌(TNBC)以雌、孕激素受体和HER-2基因表达异常为主。三阴乳腺癌细胞可分为非basic样(CK5/6, EGFR)和非basic样(CK5/6, EGFR)两种类型。Basal-like三阴型(TNBC)具有p53突变、EGFR高表达、BRCA1缺失、c-MYC扩增等特征，具有高度的恶性和极高的侵袭性。三阴乳腺癌(TNBC)是一种恶性程度高、易复发、易发生脏器转移的类型，其发病机理仍不清楚，缺乏针对TNBC的特异性治疗方法。

乳腺超声、钼靶、核磁共振成像及细针穿刺术等检查手段，能在较早的时间内找到微小的病灶。在癌症发生初期就能诊断出肿瘤，进而改善患者的生存状况。但三阴性乳腺癌(TNBC)易复发、转移和耐药性，使其在临床治疗中疗效不佳。寻找三阴性乳腺癌发生发展的关键调控因子，对三阴性乳腺癌的临床治疗具有重要意义。

GATA3是GATA家族中的一员，位于10号染色体p14上，具有6个外显子及2个锌指区。GATA 1-6在多种肿瘤中发挥着重要的调节功能，其中GATA3在Luminal乳腺癌中的低表达与患者预后密切相关 [3] 。GATA3是一种与一致序列[A/T] GATA [A/G]结合的转录因子，对多种器官的发育和发育起着关键作用。GATA3的表达水平与肿瘤的发生发展和预后有很大的相关性。然而，GATA3在三阴乳腺癌细胞中的表达量不同研究结果各不相同，GATA3对三阴乳腺癌细胞预后的作用仍有很大的争论，其作为三阴乳腺癌细胞预后评估的应用价值也未得到充分肯定 [4] [5] 。GATA3能够与E-cadherin启动子区相互作用，促进EMT发生，进而促进肿瘤侵袭和侵袭。GATA3作为三阴乳腺癌细胞的一个潜在分子标记，是否可用于三阴乳腺癌的诊断和预后尚存在争议。

与ESCs相似，乳腺癌干细胞具有多向分化和自我更新的能力，在肿瘤的进展、治疗及术后复发等方面发挥了关键作用 [6] 。SOX2是调控BCSCs自我更新及多向分化能力的核心分子，对BCSCs的早期发育及癌症的发生具有重要影响 [7] 。SOX2是新近被证实与乳腺癌等多种癌症相关的基因，其促癌作用备受关注。

研究表明，SOX2可介导肿瘤细胞的上皮–间充质转变(EMT)，进而影响肿瘤的侵袭和侵袭能力。GATA3具有相似的作用，其介导的上皮–间充质转变(EMT)是GATA3-FOXA1-ERSI介导的肿瘤细胞侵袭和侵袭能力的重要机制。本文就GATA3、SOX2对乳腺癌表达的相关临床研究进展进行综述。

2. 乳腺癌与GATA3的关系

2.1. GATA3基因的结构和功能

2.1.1. GATA3与乳腺癌细胞增殖

GATA3在乳腺癌中是一个重要的信号分子，它在乳腺肿瘤的发生发展中起着重要作用。有文献表明，GATA3在MMTV-PyMT小鼠中具有抑癌作用，其表达水平过高，能够通过调控Caspase-14来提高其对Caspase-14的表达，从而抑制了肿瘤新生血管的形成与生长 [8] 。但是，SHAN et al. [9] 却发现，GATA3能够与多聚腺苷二磷酸核糖合成酶1 (PARP1)共同调节CyclinD1基因的表达，进而促使其G1/S状态转换，从而导致乳腺癌的恶性进展。已有研究显示，在MCF-7中敲除GATA3可显著降低肿瘤细胞的生长 [10] 。通过裸鼠体内成瘤试验发现，抑制GATA3表达后，小鼠体内成瘤能力明显下降。

2.1.2. GATA3与乳腺癌细胞侵袭和转移

上皮–间充质转变(EMT)是一种由上皮–间充质转变为上皮-间充质状态的一种癌症浸润和转移方式。基质细胞是一种松散、无细胞极性、无细胞间的粘附细胞，易于迁移和浸润 [10] 。我们前期发现，E-钙粘蛋白(E-cadherin)是 EMT发生的关键调控因子，GATA3能与 EMT启动子区直接结合，进而促进其表达，且GATA3-/-小鼠乳腺癌细胞迁移能力显著降低。GATA3在MCF-7肿瘤中表达降低，可促进肿瘤发生发展，促进肿瘤的发生发展 [11] 。文献报道，GATA3与ZEB2形成了一个正反馈环路，与肿瘤发生发展密切相关 [12] 。敲除GATA3，G9A，MTA3，MTA3后，肿瘤细胞的极性丧失，基质组织疏松，易于蔓延和转移。此外，W.Z.等 [13] 还证实ELK3-GATA3通路可以调控肿瘤细胞间的粘附因子，进而促进肿瘤的侵袭和转移；沉默ELK3/GATA3通路后，MDA-MB-231的侵袭和转移能力得以增强。ELK3/GATA3基因沉默后，E-cadherin、Claudin及Zo-1等多种分子的表达下降。Kim等 [14] 研究表明，miR-29b是GATA3的一个关键调控因子，而miR-29b在GATA3的调控中起到了关键作用。miR-29b通过调控VEGFA，ANGPTL4，PDGF，LOX，MMP9等多种分子而发挥抗肿瘤作用。

2.1.3. GATA3突变与乳腺癌

GATA3的高频率变异很有可能是一种“驱动因素”，而GATA3的变异与肿瘤的关系密切。GATA3基因的变异位于第5、6号外显子，可分为：① ZnFn2突变；② 剪接位点突变；③ 截断突变；④ 延伸突变；⑤ 错义突变5种类型。Chou等 [15] 对630例侵袭性小叶癌进行了分析，结果显示GATA3基因有7.3%出现了突变。DESMEDT等 [16] 对127例侵袭性小叶癌研究发现存在大量的FOXA1基因突变和极少数GATA3基因突变，二者相互矛盾；而GATA3基因的变异则多见于Luminal类型的乳癌及侵袭性导管癌。MARTIN [17] 研究表明，ZnFn2基因的变异与R330fs 基因的变异密切相关，而ZnFn2基因的变异导致GATA3蛋白与DNA的相互作用发生了变化。研究发现，ZnFn2突变导致乳腺癌患者的预后较GATA3野生型显著下降，且ZnFn2突变导致肿瘤细胞增殖能力显著下降 [18] 。

2.2. GATA3在乳腺癌组织中的表达及其临床意义

2.2.1. GATA3与乳腺癌临床病理

正常乳腺组织中，GATA3只在导管上皮细胞中表达，而不在肌上皮细胞中表达 [19] 。有报道GATA3不但与乳腺癌细胞的病理分级及雌激素密切相关，还可作为患者的预后指标 [20] 。仲竹娟 [21] 研究表明，GATA3在乳腺癌组织中的低表达与肿瘤组织学分级高，淋巴结转移高，肿瘤体积，ER和PR的低表达以及HER-2的高表达有明显的相关性。GATA3作为一种新型的乳腺癌分子标记，已被广泛应用于临床，尤其是对于不明原发性癌症的转移性乳腺癌，具有较高的临床应用价值。

2.2.2. GATA3与乳腺癌分型

GATA3基因在多种肿瘤中均有显著的表达量，其中Luminal A、B、HER-2和TNBC分别为99.51%、97.70%、68.50%和20.16% [19] 。TANG等人 [22] Meta分析表明，GATA3在Luminal型乳腺癌细胞中的表达水平与其雌激素受体(ER)水平成正比。McDonald等 [23] 研究表明，GATA3在原发三阴乳腺癌中普遍存在，这对鉴别原发性转移性乳腺癌具有一定的指导意义。D.J.等 [24] 认为，大汗腺型三阴性乳腺癌中，雄激素受体和GATA3共表达是TNBC一个特点，可以被用来作为对未知原发灶肿瘤的辅助诊断。

2.2.3. GATA3与乳腺癌预后

GATA3是一种潜在的乳腺癌治疗靶点，但其在肿瘤治疗中的作用尚无定论。文献报道，GATA3在乳腺癌中的高表达与患者的预后密切相关，可能是一个新的乳腺癌预后因素。袁静萍等 [25] 对8024个与乳腺癌病人存活有关的基因进行了芯片分析，发现GATA3是第二个与乳腺癌病人存活有关的主要的基因。文献报道GATA3可促进肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞增殖。然而，GATA3在临床中尚未被证明是一种独立的预后因素。KIMURA [26] 通过对3119名乳腺癌病人进行随访，结果显示GATA3与ER蛋白水平呈正相关，但对ER蛋白(ER)阳性的亚群分析未显示GATA3与ER蛋白的关系。GATA3是一个提示患者预后的重要指标，与雌激素受体(ER)密切相关，但目前还没有证据证明GATA3是独立预后因子。

2.2.4. GATA3与乳腺癌治疗反应

据报道在ER阳性乳腺癌中，GATA3的低表达与内分泌治疗的抗性存在着一定的关系。AGEDI BOTO [27] 对166名雌激素受体(ER)阳性及雌激素受体(ER)阴性的乳腺癌病人进行分析，结果显示GATA3在他莫西芬处理的雌激素受体(ER)阳性病人中显著上调，其复发及死亡率显著降低，提示GATA3可能与ER + 他莫西芬的预后有关，可能成为一种用于指导内分泌疗效的分子标记物。YANG等 [6] 在研究GATA3表达与新辅助化疗敏感性之间的关系时，他们发现GATA3是病理学完全缓解的独立预测因素。

3. SOX2与乳腺肿瘤相关性研究

3.1. SOX2的生物学特性

3.1.1. SOX2的结构和功能

SOX2是SOX (Sry-related HMGbox-containing, SOXB1)家族成员，位于3q26.3-q27，含317个氨基酸，分子量34.3 kD。SOX2是ESCs多潜能分化的核心调节因子，可保持ESCs的特征，在早期胚胎发育、神经系统发育和晶体发育中发挥着非常重要的作用。文献报道，SOX2在肿瘤细胞中表达下降，与肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移、凋亡及化疗抵抗等密切相关 [28] 。

3.1.2. SOX2在乳腺癌中的表达及与病理参数之间的关系

SOX2在乳腺癌中表达率为38.18%，显著高于癌旁组织，在浸润性乳腺癌中的表达率为22%，在导管癌中的表达率为44%，在上皮基底样乳腺癌中的表达率为43.3%，在HER-2阳性和管腔型乳腺癌中表达率为13.3%和10.6%，而在三阴乳腺癌(triple negative breast cancer, TNBC)原发灶和转移灶中的表达率分别为52.08%和79.17% [29] ，SOX2在TNBC中管腔型与非管腔型之间表达率没有区别 [30] 。此外，我们还发现SOX2高表达与OS及 DFS缩短密切相关。在对237名三阴性乳腺癌患者的一份研究中发现：SOX2在三阴性乳腺癌患者中的表达与肿瘤状态，TNM分期，淋巴结侵犯有明显的相关性，这一结论与其它研究人员的结论是一致的。

3.1.3. SOX2在乳腺癌细胞增殖、侵袭与转移中的作用

SOX2调控乳腺癌生长的分子机理尚不明确。有学者利用基因芯片、基因敲除及过表达等技术，发现SOX2的高表达不但可使乳腺癌细胞的S + G，/M期延长、G0/G1期加速、G1/S期转化，还可调控cyc-linD1 (CCNDl)的转录水平，促使肿瘤细胞从G1/S期转化。研究表明，SOX2基因表达下调可显著增强肿瘤细胞的生长，其机制可能与p21Cipl、p27Kipl等转录因子有关。SOX2可调控miR-181a-5p及miR-30e-5p/TUSC3信号通路。SOX2可调控VEGF-C的表达，并可调控VEGF-C的表达，进而调控VEGF-A的表达，进而影响乳腺癌细胞的淋巴结转移。SOX2在乳腺癌细胞中的高表达与肿瘤的转移密切相关 [31] 。已有文献报道SOX2可调控 Twistl信号途径及MMF3、MMP2活性，进而促进乳腺癌转移。WANGY报道了SOX2在乳腺癌中的表达升高，并通过活化lncRNA-PVTl信号途径来增强乳腺癌的转移能力 [32] 。

上皮间质转化(EMT)是一种将非运动上皮细胞转化为侵袭性间质细胞的过程。SOX2可调控Wnt/p-catenin通路，介导上皮向间充质细胞转变(EMT)，进而参与肿瘤的浸润和转移 [33] [34] 。P13K/AKT/mTOR是乳腺癌中的一条重要信号途径，SOX2可调节该途径进而促进肿瘤的侵袭和转移 [35] 。LIUK等发现SOX2可调控miR-181a-5p及miR-30e-5p/TUSC3信号通路，进而调控肿瘤的浸润和转移。在小鼠模型中，抑制SOX2表达，可显著降低小鼠的成瘤能力，提示SOX2可能是乳腺癌发生发展的始动因子。

3.2. SOX2 在乳腺癌组织中的表达及意义

3.2.1. SOX2在乳腺癌诊断中的作用

SOX2是叉头盒蛋白A1 (FOXAl)的上游负调控分子，其可下调FOXAl的表达，SOX2与FOXAl共同表达的患者乳腺癌发病率更高，联合检测两者的表达可显著提升乳腺癌的诊断率 [36] 。上皮特异性细胞粘附体(EpCAM)是临床常用的血液标志物，研究发现SOX2和EpCAM在三阴性乳腺癌细胞中均呈高表达，联合测定SOX2和EpCAM可成为三阴性乳腺癌的潜在标志物 [37] 。

3.2.2. SOX2对乳腺癌临床疗效的影响

多种lncRNAs如ROR，HOTAIR，H19，UCAl，ARSR等可调控SOX2的表达，并对乳腺癌的浸润和转移产生重要影响 [38] 。缺氧可诱导SOX2的高表达，增强NEDD9的转录及表达，从而活化RACl及HIF-1α增强肿瘤细胞的迁移及侵袭能力 [39] 。lncRNA ESl为SOX2的模块骨架，敲除ESl可通过抑制OCT4/SOX2的转录，进而抑制其下游靶基因miR-302/miR-106b的表达，进而影响肿瘤发生发展 [40] 。linc00617是上皮间质转化(EMT)关键调控分子，其可调控SOX2表达进而影响肿瘤细胞的浸润与转移，提示其有潜力成为抗肿瘤药物研发的新靶标 [41] 。新近的研究也表明，miRNAs是一种极具潜力的抗肿瘤药物。TANG W [42] 等研究发现miR-145-5p可以下调SOX2的表达，从而显著降低乳腺癌细胞的生长。

4. 小结与展望

乳腺癌是威胁妇女健康的重大疾病。GATA3在乳腺癌中是一个重要的信号分子，它在乳腺肿瘤的发生发展中起着重要作用。GATA3的表达水平与肿瘤组织学分级高，淋巴结转移高，肿瘤体积，ER和PR低表达，HER-2高表达等因素有关。GATA3能调控肿瘤细胞的分化，并能通过调控其下游关键分子而影响其远端转移。GATA3作为一种新型的肿瘤标志物，但其在三阴肿瘤中的应用还不多见。可用于肿瘤的辅助检测，尤其是对于未知原发灶的转移性肿瘤。SOX2在乳腺癌细胞中与多个分子途径相关，但具体机制尚不明确，亟待进一步探索。其在乳腺癌中的表达水平与其增殖、侵袭、转移及耐药性密切相关，在乳腺癌的诊断、治疗及预后评价中有着非常关键的作用，可能是一个潜在的分子治疗靶标和预后判断标志物。

GATA3、SOX2是肿瘤进展的关键分子，二者均与 EMT密切相关，启动了肿瘤的纤维化及侵袭，最终引起肿瘤的远端转移。两者均为三阴性乳腺癌的重要分子标记物，有望成为三阴性乳腺癌新的药物作用靶点。

基金项目

“天山青年计划”基金资助项目(2020Q042)。

参考文献

NOTES

^*通讯作者。