凋亡抑制基因Survivin的研究进展

凋亡抑制基因Survivin的研究进展杨建辉综述　许辉东　李国华审校

作者单位:200090上海市杨浦区市东医院肿瘤外科 关键词:肿瘤;凋亡中图分类号:R730.231 文献标识码:B文章编号:100125930(2003)0220216202细胞凋亡的抑制与恶性肿瘤的发生发展以及对化疗、放疗不敏感有密切关系。和bcl-2家族一样,凋亡抑制蛋白(in2hibitorofapoptosis,IAP)也是抑制细胞凋亡的重要成分。迄今为止,已经鉴定出IAP家族中的5个同族体(homologue)。Sur2vivin是其中新近克隆的同族体,选择性表达于常见的恶性肿瘤,而在癌旁正常组织和成人分化组织并不表达[1]。因此,Sur2vivin作为1个潜在的分子靶,已经引起分子肿瘤学及相关学科的关注,现对其研究进展作一综述。1　Survivin的分子结构和抗凋亡功能Survivin基因经效应细胞蛋白酶受体Ⅰ(effectorcellpro2teasereceptorⅠ,EPR2Ⅰ)cDNA在人类基因组库的杂交筛选中分离出来,Survivin和EPR-Ⅰ位于染色体(17q25)的同一基因族。以往的研究表明,细胞周期依赖性因子(cellcycledepen2dentelements,CDE)和细胞周期同源性区域(cellcyclehomologyregions,CHR)特异性存在于G2/M期表达基因,而对人Sur2vivin基因启动子序列结构的分析发现,存在3个CDE和1个CHR,Survivin也具有G2/M期特异性表达的特点。Survivin的半衰期为30min,在G2/M期表达,在随后的G1期,其蛋白质快速降解。Survivin在G2/M的表达可克服凋亡的“关卡”(checkpoint),通过有丝分裂促进细胞的异常增殖。Survivin是1个胞质蛋白,分子量16.5kD。人Survivin基因包含4个外显子和3个内含子,其编码区包含426个碱基的开放阅读框。IAP家族一般含有2～3个杆状病毒重复结构(baculovirusIAPrepeat,BIR)和羟基末端锌指结构,其中主要是BIR结构发挥抗凋亡作用。Survivin作为IAP家族中的1个新成员,结构独特。它只含有1个BIR结构,而且羟基末端缺乏锌指结构,代以交织螺旋结构(coiled2coil)。Survivin能抑制FAS、Caspase、Bax、某些化疗药物、IL-3、TNF-a、X-射线诱导的凋亡[2,3]。但是,假如其帷一的BIR区发生cys84→ala84A的突变,Survivin也就丧失其对抗化疗药物Taxol诱导的凋亡作用。2　Survivin在正常组织和恶性肿瘤组织中的表达Ambrosini等[1]报道,Survivin除了在甲状腺和胎盘组织中有微量表达以外,在成人正常组织中均无表达。以后一些学者应用免疫组化和PCR检测常见肿瘤的Survivin表达,发现基本存在肿瘤特异性表达的特点。在恶性肿瘤组织中Survivin表达的阳性率从34%～100%不等[4～12],见表1。此外,Survivin在

高有丝分裂指数的正常组织(如皮肤角化细胞)中也无表达。

表1　Survivin在常见恶性肿瘤组织中的表达情况恶性肿瘤阳性率(例)检测方法文献序号胃癌　34(60/174)免疫组化 4

大肠癌53(91/171)免疫组化5

乳腺癌71(118/167)免疫组化6

肺癌86(71/83)RT-PCR7

肝癌70(14/20)免疫组化8

食管癌71(36/51)RT-PCR9

膀胱癌78(28/36)免疫组化10

子宫癌100(42/42)PCR-SSCP11

黑色素瘤93(28/30)免疫组化12

神经纤维瘤47(34/72)免疫组化13

表1中列举的文献还分析了Survivin与常见临床病理参数的关系。在胃癌、结直肠癌和乳腺癌,Survivin与bcl-2的表达均呈显著正相关(P<0.01)。在胃癌组织中Survivin与p53的表达呈显著正相关(P<0.01),但是与结直肠癌和乳腺癌无相关性(P>0.05)。在预后方面,结直肠癌、乳腺癌、肺癌和食管癌Survivin阳性表达者预后差。在膀胱癌,Survivin阳性表达的Ⅰ期患者首次复发时间为(36±16)月,阴性者为(12±6)个月,两者相比有非常显著性差异(P<0.01)。在食管癌,高表达Survivin者对化疗不敏感,并且预后差。在胰腺癌,高表达Sur2vivin的细胞对放疗的敏感性低于低表达者[3]。总之,Survivin

在上述恶性肿瘤的表达具有高度的选择性,并且与预后差、肿瘤复发、化放疗不敏感均有一定关系。此外,鉴于Survivin在不同发育时期的胚胎组织中广泛表达的特点,推测恶性肿瘤细胞Survivin的重新表达可能与获得的某种异常抗凋亡能力有关。在结直肠癌,存在从上皮增生到腺瘤、腺癌逐步发展的演变模式,其分子机制除了以前认识的癌基因激活以外,还包括抑癌基因的失活和凋亡抑制基因的参与。新近,Kawasaki等[13]报道,从腺瘤伴低度不典型增生→腺瘤伴高度不典型增生→腺癌,Survivin和p53的表达率逐渐增加,有显著性差异(P<0.01),但是bcl-2表达在各组间无显著性差异(P>0.05)。结果表明,和p53一样,Survivin在结直肠癌的多阶段演变中起重要作用。

3　检测体液中Survivin表达Survivin在膀胱癌组织中的表达率高达78%,其表达不仅具有肿瘤特异性,而且与复发呈正相关[10]。因此,Smith等[14]应用RT-PCR和Westernblot检测膀胱癌患者尿中Survivin

的表达。结果发现,46例首次发病或复发的膀胱癌均有Sur2vivin表达,17例健康志愿者均无表达,70例泌尿系统其它部位的癌症患者也无表达。Survivin可作为膀胱癌复发检测的1种

・612・实用癌症杂志2003年3月第18卷第2期　ThePracticalJournalofCancer,March2003,Vol18,No.2无创性的、特异性高的检测方法。Rohayem等[15]应用ELISA检测肺癌和结直肠癌患者的外

周血Survivin抗体,结果发现21.6%(11/51)的肺癌、8.2%(4/

49)的结直肠癌呈阳性表达,而作为对照的60例年青志愿者均为阴性。Yagihashi等[16]应用类似的方法检测消化系统恶性肿瘤患者的外周血液,结果39.7%(25/63)阳性表达Survivin抗体,而对照组(志愿者)均为阴性。

4　针对Survivin基因应用反义技术诱导凋亡Grossman等[11]把Survivin突变体(Cys85Ala)和反向的

SurvivincDNA亚克隆到绿色荧光蛋白标记质粒pEGFPc1上,将其转染恶性黑色素瘤细胞株YUSAC-2。与对照组相比,

YUSAC-2细胞转染反义Survivin和SurvivinBIR突变体的凋亡指数为空载体的3倍。流式细胞仪显示反义Survivin转染以后YUSAC-2细胞的内源性Survivin蛋白减少,亚G

1峰增

加10倍。Olie等[17]针对SurvivinmRNA设计6条反义寡核苷酸(antisenseoligonucleotide,ASODN),然后应用荧光定量PCR

筛选到下调mRNA作用最强的ASODN4003。将ASODN

4003转染肺癌细胞株A549,64h以后细胞增殖显著抑制,并呈剂量相关性,作为对照的错配序列对生长抑制的作用相对较低。进一步应用Hoechst33342发现存在细胞核浓缩和核破碎,提示细胞增殖抑制与凋亡发生有密切关系。此外,作为对照的正常细胞在转染ASODN4003以后未见类似现象,提示针对Sur2vivin的ASODN4003具有的良好靶向性。将化疗药物Etipo2side联合ASODN4003,发现肺癌细胞株A549在Etiposide作用下死亡细胞数增加2～6倍。bcl-2通过干扰细胞色素c的释放而阻断上游caspase的激活,而Survivin直接抑制caspase-3等细胞凋亡的下游效应器。两者作用部分不同,可能起协同抗凋亡作用。因此,若同时封闭这2个基因的表达,可能有更强促凋亡的作用。Ambrosini等首次发现Survivin是1个肿瘤特异性表达的新基因已经5年多了,其调控凋亡的作用机制、在常见肿瘤的及检测体液中的表达、反义治疗等各方面研究均有一定进展,然而Survivin在细胞分裂中如何作为凋亡的“关卡”这一本质上问题仍未能完全阐明,但这似乎并不影响Survivin在肿瘤诊断方面作为分子靶的应用基础研究。目前在体液检测Survivin的敏感性较差,仍有待于技术上的改进。针对Survivin的反义治疗尚处于起步阶段,有希望和bcl-2的反义靶向治疗一样从细胞水平逐步进入临床Ⅲ期试验阶段,特别是将Survivin作为分子靶设计药物,在理论上不损伤正常组织,具有诱人前景。

参考文献[1]　AmbrosiniG,AdidaC.Anovelanti2apoptosisgene,Survivin,ex2pressedincancerandlymphoma〔J〕.NatMed,1997,3(8):917.[2]　TammI,WangY,SausvilleE,etal.IAP2familyproteinSurvivininhibitscaspaseactivityandapoptosisinducedbyFas(CD95),Bax,caspases,andanticancerdrugs〔J〕.CancerRes,1998,58

(23):5315.

[3]　AsanumaK,MoriaiR,YajimaT,etal.Survivinasaradioresis2tancefactorinpancreaticcancer〔J〕.JpnJCancerRes,2000,91(11),1204.

[4]　LuCD,AltieriDC,TanigawaN,etal.Expressionofanovelanti2apoptosisgene,Survivin,correlatedwithtumorcellapoptosisandp53accumulationingastriccarcinomas〔J〕.CancerRes,1998,58(22):1802.

[5]　KawasakiH,AltieriDC,LuCD,etal.InhibitionofapoptosisbySurvivinpredictsshortersurvivalratesincolorectalcancer〔J〕.CancerRes,1998,58(22):5071.[6]　TanakaK,IwamotoS,GonG,etal.ExpressionofSurvivinanditsrelationshiptolossofapoptosisinbreastcarcinoma〔J〕.ClinCancerRes,2000,6(1):127.[7]　MonzoBM,RosellR,FelipE.Anovelanti2apoptosisgene:Re2expressionofSurvivinmessengerRNAasaprognosismarkerinnon2small2celllungcancers〔J〕.JClicOncol,1999,17(7):2100.[8]　ItoT,ShirakiK,SugimotoK,etal.Survivinpromotescellprolif2erationinhumanhepatocellularcarcinoma〔J〕.Hepatology,2000,31(5):1080.[9]　KatoJ,KuwabaraY,MitaniM,etal.ExpressionofSurvivininesophagealcancer:correlationwiththeprognosisandresponsetochemotherapy〔J〕.IntJCancer,2001,95(2):92.[10]　SwanaHS,GrossmanD,AnthonyJN,etal.TumorcontentoftheantiapoptosismoleculeSurvivinandrecurrenceofbladdercancer〔J〕.NEnglJMed,1999,341(6):452.