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(1.新疆醫(yī)科大學(xué)，烏魯木齊 830000； 2.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心，烏魯木齊 830000)

乳腺癌是影響全球女性健康的最常見(jiàn)惡性腫瘤，也是與女性癌癥相關(guān)死亡的第二常見(jiàn)原因[1]。乳腺癌高度的異質(zhì)性使其復(fù)發(fā)率高、治療難度系數(shù)大且預(yù)后不良。雖然近年來(lái)乳腺癌患者的總體生存率和預(yù)后有所改善，但轉(zhuǎn)移仍是乳腺癌患者死亡的首要原因[2]。通常具有高度轉(zhuǎn)移潛力的癌細(xì)胞在局部侵襲之后，遷移到繼發(fā)靶器官部位形成轉(zhuǎn)移龕。而區(qū)域淋巴結(jié)是乳腺癌早期轉(zhuǎn)移的首發(fā)部位，故腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是乳腺癌患者最重要的預(yù)后因素之一[3]。乳腺癌細(xì)胞通過(guò)激活各種信號(hào)通路，獲得運(yùn)動(dòng)和侵襲表型，從而啟動(dòng)侵襲和轉(zhuǎn)移[4]。選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑他莫昔芬在雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌治療中已成功應(yīng)用。但直接靶向雌激素受體通常會(huì)產(chǎn)生治療抵抗，因此開(kāi)發(fā)針對(duì)雌激素受體關(guān)鍵協(xié)同調(diào)節(jié)因子的治療可能能為耐藥型乳腺癌的治療提供新思路。目前，光熱療法作為一種新型的乳腺癌治療方式，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，但其潛在生物學(xué)機(jī)制及調(diào)控因素仍不明確[5]。因此，深入探究乳腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制顯得極為迫切。

賴(lài)氨酸去甲基化酶(lysine demethylase,KDM)3A是一種含Jumonji C結(jié)構(gòu)域的KDM，參與了缺氧誘導(dǎo)的MCF-7乳腺癌細(xì)胞的侵襲。KDM3A會(huì)耗竭腫瘤抑制細(xì)胞的誘導(dǎo)侵襲，而不影響低氧條件下MCF-7細(xì)胞的存活或增殖。研究表明，KDM3A在過(guò)表達(dá)時(shí)，即使氧氣充足也能增強(qiáng)MCF-7細(xì)胞的侵襲性[6]?，F(xiàn)就KDM3A基因在乳腺癌中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 KDM3A

1.1KDM3A的概述 KDM3A位于進(jìn)化保守的酪氨酸1114位點(diǎn)，又稱(chēng)JMJD1A(Jumonji domain-containing 1A)、JHDM2A(Jumonji C domain-containing histone demethylase 2A)，是含Jumonji C結(jié)構(gòu)域的組蛋白去甲基化酶家族成員，通過(guò)促進(jìn)組蛋白H3第9位賴(lài)氨酸二甲基化(lysine 9 of histone H3 dimethylation，H3K9me2)或組蛋白H3第9位賴(lài)氨酸單甲基化(monomethylation of lysine 9 of histone H3，H3K9me1)賴(lài)氨酸第9位點(diǎn)的組蛋白去甲基化來(lái)促進(jìn)基因表達(dá)[7]。KDM3亞家族主要由4個(gè)蛋白組成(KDM3A～D)。這4種蛋白質(zhì)的C端均含有催化的Jumonji C結(jié)構(gòu)域，但KDM3C是否具有去甲基化酶活性仍存在爭(zhēng)議。與KDM4B相似，KDM3A是一種在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起關(guān)鍵作用的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共調(diào)節(jié)蛋白。此外，KDM3蛋白含有用于DNA結(jié)合的鋅指結(jié)構(gòu)域和與核受體相互作用的LXXLL結(jié)構(gòu)域[8]。在KDM3蛋白中，尤其是KDM3A在多種癌癥中過(guò)表達(dá)，這種特質(zhì)使其成為潛在的癌癥治療靶點(diǎn)。研究表明，在低氧條件下，含有Jumonji C結(jié)構(gòu)域的KDM3A消耗會(huì)抑制細(xì)胞的侵襲性，但不會(huì)影響MCF-7細(xì)胞的存活或增殖，而當(dāng)KDM3A過(guò)表達(dá)時(shí)，即使在常氧條件下也會(huì)增強(qiáng)MCF-7細(xì)胞的侵襲能力[9]。KDM3A參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，包括化療耐藥性、表觀遺傳調(diào)控、增殖和轉(zhuǎn)移，故在臨床有較高的研究?jī)r(jià)值[10-11]。

1.2KDM3A在多種癌癥中的作用 研究發(fā)現(xiàn)，許多癌癥的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸與KDM3A表達(dá)失調(diào)有關(guān)[11]。KDM3A可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖和胃轉(zhuǎn)移瘤的生長(zhǎng)，即KDM3A通過(guò)協(xié)同激活Ets-1和降低胃癌細(xì)胞Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3(Runt-related transcription factor 3，RUNX3)啟動(dòng)子上的H3K9me1/H3K9me2水平上調(diào)RUNX3。KDM3A在體內(nèi)抑制胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，部分依賴(lài)于RUNX3。此外，KDM3A在胃癌中低表達(dá)，且低表達(dá)的KDM3A與胃癌患者的侵襲性表型和不良預(yù)后相關(guān)[12]。在去勢(shì)抵抗性前列腺癌中，KDM3A蛋白的穩(wěn)定性由泛素連接酶STUB1控制，其通過(guò)降解KDM3A抑制雄激素受體活性和前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)。此外，KDM3A乙?；谡{(diào)節(jié)去勢(shì)抵抗性前列腺癌中的KDM3A穩(wěn)定性和雄激素受體活性方面至關(guān)重要[13]。KDM3A在結(jié)腸癌中過(guò)表達(dá)，其表達(dá)水平與增殖細(xì)胞核抗原呈正相關(guān)[14]。而敲低JMJD1A可減少增殖基因(如c-Myc、cyclin D1和增殖細(xì)胞核抗原)的表達(dá)，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖，阻斷細(xì)胞周期，降低轉(zhuǎn)移瘤的發(fā)生率。同時(shí)，也可通過(guò)沉默KDM3A基因降低基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)水平和活性，抑制結(jié)腸癌細(xì)胞遷移、侵襲和肺轉(zhuǎn)移[14]。但Li等[15]發(fā)現(xiàn)，KDM3A在結(jié)直腸癌組織和正常結(jié)直腸組織中的表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移病灶中的表達(dá)較原發(fā)灶顯著增加。

肺腺癌中叉頭框轉(zhuǎn)錄因子P3的表達(dá)受活化的Toll樣受體4調(diào)控，其通過(guò)誘導(dǎo)抑制性細(xì)胞因子分泌來(lái)增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的免疫抑制功能。研究發(fā)現(xiàn)，KDM3A可上調(diào)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的表達(dá)，從而促進(jìn)肺癌細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)[16]。與乳腺癌類(lèi)似，肺癌中的KDM3A也被BRG1招募到增殖和轉(zhuǎn)移相關(guān)基因啟動(dòng)子中[17]。BRG1是細(xì)胞周期蛋白B1和潛在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β結(jié)合蛋白2表達(dá)的關(guān)鍵因素，它們的上調(diào)與肺癌的生長(zhǎng)相關(guān)。當(dāng)BRG1表達(dá)終止時(shí)，KDM3A對(duì)這些啟動(dòng)子的招募會(huì)減少，證實(shí)KDM3A與BRG1相互作用并調(diào)控這些基因的甲基化狀態(tài)[17]。在肝癌中，KDM3A的水平高于正常組織，敲除KDM3A可抑制磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α轉(zhuǎn)基因小鼠肝臟腫瘤的形成[18]。此外，在磷脂酰肌醇-3-激酶激活的人類(lèi)惡性前體病變中還觀察到KDM3A和c-Jun氨基端激酶的共同表達(dá)。值得注意的是，KDM3A在CD44陽(yáng)性肝細(xì)胞中高表達(dá)，它控制著CD44陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量和腫瘤啟動(dòng)潛能。人膀胱癌細(xì)胞系和組織中，KDM3A的表達(dá)水平明顯高于正常膀胱組織[19]。KDM3A過(guò)表達(dá)會(huì)激活同源異形盒基因 A1(homeobox genes A1，HOXA1)轉(zhuǎn)錄，隨后激活細(xì)胞周期素D1轉(zhuǎn)錄，通過(guò)G1/S期轉(zhuǎn)變促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活。KDM3A蛋白與HOXA1的啟動(dòng)子結(jié)合，脫乙基使H3K9me2水平升高，但不增加組蛋白H3第9位賴(lài)氨酸三甲基化水平。KDM3A的水平在癌癥的不同階段和級(jí)別中相對(duì)相似，這種一致性表明KDM3A的過(guò)度表達(dá)始于早期階段，且在整個(gè)癌癥進(jìn)展過(guò)程中仍然水平很高，提示KDM3A是癌癥發(fā)展的重要因素，尤其在低氧條件下。

也有研究表明，KDM3A與參與糖代謝基因的主要轉(zhuǎn)錄因子缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)協(xié)同作用[20]。神經(jīng)母細(xì)胞瘤是最常見(jiàn)的源自前體神經(jīng)母細(xì)胞的兒童顱外腫瘤，已發(fā)現(xiàn)KDM3A在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中表達(dá)上調(diào)[21]。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，MYCN癌基因被擴(kuò)增和過(guò)度表達(dá)，在1/4的神經(jīng)母細(xì)胞瘤患者中觀察到N-myc的過(guò)度表達(dá)，N-myc通過(guò)上調(diào)KDM3A的表達(dá)間接調(diào)節(jié)其他基因的表達(dá)[21]。與胰島細(xì)胞和腺泡細(xì)胞等鄰近非腫瘤組織相比，KDM3A在胰腺腫瘤細(xì)胞系和組織中過(guò)表達(dá)[22]。由于KDM3A可上調(diào)DCLK1，與啟動(dòng)子結(jié)合，從而去除H3K9me1，故DCLK1是胰腺腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志物?？梢?jiàn)，開(kāi)發(fā)新的腫瘤標(biāo)志物和藥物靶點(diǎn)是精確診斷和治療的關(guān)鍵，因此研究KDM3A基因在腫瘤中的具體作用機(jī)制顯得尤為重要。

2 KDM3A基因與乳腺癌

2.1KDM3A與乳腺癌細(xì)胞侵襲、凋亡相關(guān) 研究表明，基質(zhì)金屬蛋白酶9可以調(diào)控乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和MDA-MB-231的侵襲和轉(zhuǎn)移[23]。乳腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移時(shí)，S100鈣結(jié)合蛋白A4蛋白通過(guò)表面受體(晚期糖基化終末產(chǎn)物受體)直接刺激破骨細(xì)胞的形成。Notch信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)乳腺癌的許多關(guān)鍵過(guò)程，其中最重要的為上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[24]。KDM3A可直接結(jié)合到這些促侵襲基因的啟動(dòng)子上，并通過(guò)清除H3K9me2來(lái)激活它們的轉(zhuǎn)錄，且在侵襲性較強(qiáng)的乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231中S100鈣結(jié)合蛋白A4的表達(dá)受到KDM3A的表觀調(diào)控，但在Hs578T細(xì)胞系中未發(fā)現(xiàn)這種調(diào)控。在80%的三陰性乳腺癌中，p53抑癌基因發(fā)生突變，p53蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)調(diào)控其下游靶基因，從而控制細(xì)胞的一些功能，包括細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞老化[25]。一些突變的p53蛋白可獲得促癌功能，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲及產(chǎn)生化療耐藥性，增加基因組的不穩(wěn)定，并改變多種蛋白質(zhì)組和代謝途徑[26]。同時(shí)，KDM3A還可以通過(guò)對(duì)非組蛋白p53去甲基化抑制其轉(zhuǎn)錄活性，從而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生促侵襲表型。此外，已發(fā)現(xiàn)表達(dá)突變型p53的乳腺癌細(xì)胞具有干細(xì)胞樣轉(zhuǎn)錄特征，其細(xì)胞凋亡反應(yīng)明顯受損，侵襲性、遷移和轉(zhuǎn)移能力增加。采用化療治療的p53抑癌基因野生型乳腺癌患者可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候增加激素治療，通過(guò)消除衰老細(xì)胞改善其較差的生存期[27]。此外，p53信號(hào)通路還參與調(diào)控長(zhǎng)鏈非編碼RNA MEG3抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和誘導(dǎo)其凋亡[28]。因此，抑癌基因p53在乳腺癌的表觀遺傳調(diào)控中扮演非常重要的角色，且與腫瘤的高異質(zhì)性有關(guān)。

2.2KDM3A與乳腺癌光熱療法 臨床中，根據(jù)孕激素受體、雌激素受體和人表皮生長(zhǎng)因子受體2 (human epidermal growth factor receptor 2，HER2)的表達(dá)水平，可將乳腺癌分為5個(gè)亞型，這有利于個(gè)體化治療方案的選擇和預(yù)測(cè)預(yù)后。通常激素受體陽(yáng)性對(duì)內(nèi)分泌治療反應(yīng)良好，而HER2過(guò)表達(dá)則對(duì)HER2拮抗劑敏感，雌激素受體、孕激素受體、HER2均陰性表達(dá)提示預(yù)后不良[29]。雖然學(xué)者們對(duì)乳腺癌生物學(xué)特征的認(rèn)識(shí)逐漸提高，但由于疾病的異質(zhì)性、治療靶點(diǎn)的分類(lèi)、治療的耐藥性、殘留性疾病以及靶向治療后復(fù)發(fā)等問(wèn)題，乳腺癌的治療仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[30]。因此，亟須探索更有效的抗癌方式。光熱療法作為一種新興的治療方式，通過(guò)將吸收的光轉(zhuǎn)化為熱來(lái)消除惡性組織[31]。目前，大量的光熱材料已被開(kāi)發(fā)并引入乳腺癌的治療中，二維納米片因其獨(dú)特的超薄納米結(jié)構(gòu)和光子熱轉(zhuǎn)換特性，在癌癥診斷和治療領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注[32]。這些納米片可以通過(guò)典型的實(shí)體瘤的高通透性和滯留效應(yīng)[33]在腫瘤部位聚集，從而極大地減少對(duì)正常組織器官的副作用，故光熱療法對(duì)乳腺癌具有較高的治療潛力。NOXA和PUMA是屬于Bcl-2家族的BH3-only蛋白，主要介導(dǎo)p53依賴(lài)的凋亡[34]。KDM3A可清除p53-k372me1的甲基群，通過(guò)下調(diào)NOXA和PUMA的表達(dá)來(lái)抑制p53的抗癌功能，從而導(dǎo)致乳腺癌患者對(duì)光熱治療產(chǎn)生抵抗[35]。因此，下調(diào)KDM3A的表達(dá)可使乳腺癌患者對(duì)光熱療法產(chǎn)生敏感。

2.3KDM3A在乳腺癌中的表觀遺傳調(diào)控 表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)研究表明，乳腺癌的細(xì)胞類(lèi)型具有高度異質(zhì)性，除了干細(xì)胞樣表型和間充質(zhì)表型外，還具有許多表觀遺傳狀態(tài)，其中耐藥性與其表觀遺傳狀態(tài)發(fā)生改變有關(guān)[36]。迄今為止，表觀遺傳學(xué)過(guò)程(如DNA甲基化、組蛋白修飾)已被報(bào)道涉及乳腺癌病理生理學(xué)、診斷和治療的各個(gè)方面[37-38]。眾所周知，組蛋白異常甲基化與惡性腫瘤關(guān)系密切。研究表明，組蛋白修飾模式可用于預(yù)測(cè)腫瘤的細(xì)胞表型和復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[39]。在乳腺癌中，DNA的異常甲基化廣泛影響腫瘤轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移過(guò)程。在腫瘤發(fā)生過(guò)程中，早期的DNA甲基化改組會(huì)影響細(xì)胞分化，DNA與同源盒蛋白和轉(zhuǎn)錄信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因結(jié)合，從而刺激乳腺癌干細(xì)胞的促腫瘤特性[40-41]。原代細(xì)胞從壽命延長(zhǎng)，逐漸喪失凋亡功能，乃至最終獲得致瘤能力，被認(rèn)為是腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化的不同階段。H3K9me1和H3K9me2的去甲基化酶KDM3A/JMJD1A在腫瘤轉(zhuǎn)化過(guò)程中逐漸增加，其缺失會(huì)影響轉(zhuǎn)化細(xì)胞系的生長(zhǎng)。MYC是一種眾所周知的乳腺癌致癌基因，也是其他許多癌癥的致癌基因。KDM3A/JMJD1A通過(guò)下調(diào)MYC和PAX3基因上的H3K9me2調(diào)控乳腺癌的發(fā)生。

2.4KDM3A在耐藥型乳腺癌中的作用機(jī)制 雌激素受體是一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，其活性是通過(guò)與多種蛋白復(fù)合物的相互作用來(lái)調(diào)節(jié)。已知選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑他莫昔芬，通過(guò)抑制乳腺癌細(xì)胞中雌激素受體信號(hào)通路治療雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌。雌激素受體信號(hào)通路在乳腺正常上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持及轉(zhuǎn)錄過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，目前仍是乳腺癌治療干預(yù)的主要靶點(diǎn)。但是研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)他莫昔芬長(zhǎng)期治療的雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌容易產(chǎn)生耐藥性[42-44]。因此，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始探索他莫昔芬耐藥的分子機(jī)制。研究證明，干擾素誘導(dǎo)蛋白27 (IFI27/ISG12)作為一種新的雌激素受體α相關(guān)蛋白，其轉(zhuǎn)錄受干擾素和雌二醇共同調(diào)控，IFI27/ISG12過(guò)表達(dá)與雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌患者總生存率降低相關(guān)，且可抑制他莫昔芬誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞凋亡[42]。非受體酪氨酸激酶激活的CDC42相關(guān)酪氨酸激酶1與雌激素受體/KDM3A復(fù)合物相互作用，通過(guò)酪氨酸磷酸化修飾KDM3A以調(diào)節(jié)HOXA1位點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)他莫昔芬耐藥乳腺癌的生長(zhǎng)[43]。在許多對(duì)內(nèi)分泌治療耐藥的乳腺癌中，他莫昔芬結(jié)合的雌激素受體與雌激素激活的雌激素受體的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)不同，從而產(chǎn)生了一種可替代的雌激素受體轉(zhuǎn)錄組，即FOXA1在內(nèi)分泌抵抗型乳腺癌過(guò)表達(dá)，并調(diào)控雌激素受體染色質(zhì)的相互作用，從而加快了疾病的進(jìn)展[44]。研究發(fā)現(xiàn)采用三苯氧胺治療乳腺癌時(shí)，KDM3A通過(guò)磷酸化可促進(jìn)雌激素受體與癌基因HOXA1啟動(dòng)子結(jié)合，表明KDM3A參與調(diào)節(jié)耐藥型乳腺癌細(xì)胞中雌激素受體的招募[45]。Yang等[46]證明，雌激素和低氧介導(dǎo)的信號(hào)通路之間相互交叉是內(nèi)分泌治療耐藥的另一種機(jī)制，HIF-1α的表達(dá)與雌激素受體拮抗劑他莫昔芬的耐藥有關(guān)，過(guò)度激活的HIF-1α在內(nèi)分泌治療耐藥乳腺癌中彌補(bǔ)了雌激素受體信號(hào)的缺失。而KDM3A的表達(dá)受HIF-1α調(diào)節(jié)，這表明KDM3A可能是雌激素和缺氧途徑之間的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，抑制這種酶對(duì)低氧誘導(dǎo)的內(nèi)分泌抵抗型乳腺癌可能有效[47-48]。

3 小 結(jié)

目前，表觀遺傳調(diào)控已成為乳腺癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟，H3K9me1和H3K9me2的去甲基化酶KDM3A/JMJD1A在乳腺癌細(xì)胞中水平顯著升高，并與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。KDM3A基因可協(xié)助臨床判斷乳腺癌的預(yù)后，制訂合理有效的治療方案，且在優(yōu)化光熱治療與內(nèi)分泌治療中顯示出了巨大的潛力，是應(yīng)用前景廣泛的乳腺癌治療靶點(diǎn)。目前，有關(guān)KDM3A與乳腺癌預(yù)后轉(zhuǎn)化的具體分子機(jī)制研究較少，未來(lái)還需進(jìn)一步研究。隨著蛋白組學(xué)和表觀遺傳學(xué)的不斷進(jìn)展，KDM3A與乳腺癌的關(guān)系將會(huì)更加明確，這對(duì)乳腺癌患者的防治與診療具有重要意義。