Survivin与肿瘤关系的研究进展.doc

Development of Survivin and Tumor ResearchJI Yu-bin1,2,3, LIU Guang-da *1,YU Lei1,2,3, LI Hai-jiao 1,YANG Hai-fan1，PANG Lin-lin1（1 Center of Research and Development on Life Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 2.Institute of Materia Medica and Postdoctoral Programme of Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China;3.Engineering Reseach Center of Natural Anticancer Drugs,Ministry of Education）Abstract：Objective Survivin was firstly separated in hybridization of Effector Cell Protease Receptor-1(EPR-1) cDNA in human genome by Yale Universitys Ambrosini in 1997,which is member of the inhibitor of apoptosis proteins(IAPS).Unlike other IAP protein,found during embryonic and fetal development,survivin wascompletely down-regulated and undetectable in normal adult tissues,and became prominentlyre expressed in all of the most common cancers.It through includes the cysteine/histidine rod-shaped viral IAP repetition sequence baculoviral IAP repeats(BIRs) the structure territory directly or intervenes Caspases the function to display indirectly its anti-perishes weakly the function, simultaneously it also is in the cell division process the chromosome traveler protein (chromosome passenger protein).There are three approaches by which survivin inhibits the processing of apoptosis:(1)inhibits processing of down stream effector caspase-3,caspase-7and caspase-9 in cell receiving apoptotic stimuls.(2)with the Smac/DIABLO function, sends the XIAP activeness to increase, XIAP through directly affects and restrains its function with caspases, achieved restrains function which perishes weakly; (3) through restrains p53 the function to block perishes weakly the process.Survivin expressed specificity and its function multiplicity.Survivin only expresses in tumor tissues and cannot be found in normal terminally differentiated tissues.This kind of expression is been extremely low the cell cycle strict regulation in the G1 time expression, the S time is G1 time 6 times, the G2/M time advances to 40 times, demonstrated its expression has the G2/M time dependence specificity.It has bi-function of inhibiting apoptosis and involving in cell cycle control.Survivin has found in most of tumor cells in recently researches.Survivin expresses generally in all tumor cell line in the American State-run Cancer Research institute anti-tumor medicine screening procedure 60 different tumor cells, in which expresses in the mammary gland cancer cell and the lung cancer cell highly, expresses in the kidney cancer lowly.Survivin except in tumor cell high expression, at breast cancer, tumor in front of and so on endometrium cancer, cervical cancer cancers in the pathological change has the expression.Survivin is over expressed in early malignant,which brokes the balance of proliferation and apoptotic,causes the occurrence of tumor.Obviously,survivin is closely related to the uncontrolled growth,carcinogenesis,development and tumorigenesis.Because Survivin in tumor organizations special expression and perishes weakly in the suppression cell and adjusts in the cell division the vital role, causes it to become one to have the latent application value tumor designated object and the tumor treatment new target spot.So to introduce the research of survivin in the development,treatment and situation of tumor recently.Key words： Survivin; Cancer; Research AdvanceSurvivin与肿瘤关系的研究进展季宇彬1,2,3，刘光达*1*，于蕾1,2,3，李海娇1，杨海帆1,庞琳琳1（基金项目：黑龙江省自然科学基金项目（D200610）作者简介：季宇彬(1956-), 男, 博士，博士后，教授, 博士生导师, 研究方向：抗肿瘤药物研究通讯作者：Tel:(0451)84844242 E-mail: 哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2.哈尔滨商业大学药物研究所博士后科研工作站，哈尔滨 150076;3抗肿瘤天然药物教育部工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150076）摘要：目的 Survivin是1997年由耶鲁大学的Ambrosini等用效应细胞蛋白酶受体-1(Effector Cell Protease Receptor-1，EPR-1)cDNA在人类基因组库的杂交筛选中首先分离出来的，是凋亡蛋白抑制因子家族（inhibitor of apoptosis proteins,IAPS）的成员，特异表达于人和鼠的胚胎发育组织以及多数人类肿瘤细胞，而在正常人组织中仅见于胸腺、睾丸和分泌期子宫。其通过含有半胱氨酸/组氨酸的杆状病毒IAP重复序列（baculoviral IAP repeats,BIRs）结构域直接或间接地干预Caspases的功能而发挥其抗凋亡作用，同时它也是细胞分裂过程中染色体的过客蛋白（chromosome passenger protein）。Survivin从3条途径抑止细胞的凋亡: (1)通过直接抑止凋亡执行caspase-3,caspase-7, caspase-9等的活性从而阻断细胞调亡过程; (2)可能通过与Smac/DIABLO作用, 致XIAP活性增加, XIAP通过直接与caspases作用并抑止其功能, 达到抑止凋亡的作用; (3) 通过抑止p53的功能阻断凋亡过程。Survivin除了能以特征性的结构直接或间接抑制caspase依赖或caspase不有赖的凋亡途径之外，更重要的是它表达的特异性与功能的多样性。survivin在几乎所有的人类肿瘤中高表达，在正常终末分化的成年组织或细胞中不表达显示其高表达对肿瘤细胞依赖的特异性。此种表达受细胞周期严格调控在G1期表达极低，S期为G1期的6倍，G2/M期则增高至40倍，显示其表达具有G2/M期依赖的特异性。Survivin具备细胞周期调控和凋亡调节双重功能。近年来的研究报道表明，Survivin在大量肿瘤细胞系中存在表达。美国国立癌症研究所抗肿瘤药物筛选程序中的60个不同肿瘤细胞中, survivin在所有肿瘤细胞系中普遍表达, 其中在乳腺癌细胞和肺癌细胞中表达最高, 在肾癌中表达最低。Survivin除了在肿瘤细胞中高表达,在乳腺癌、子宫内膜癌、宫颈癌等肿瘤的癌前病变中均有表达。在细胞恶变早期survivin已过度表达, 打破了细胞增生和凋亡之间的平衡,导致肿瘤的发生。可见survivin基因与肿瘤细胞生长失控、肿瘤发生、发展以及肿瘤最终形成关系密切。由于Survivin在肿瘤组织中的特异表达及其在抑制细胞凋亡及调节细胞分裂中的重要作用，使其成为一个具有潜在应用价值的肿瘤标志物和肿瘤治疗的新靶点。现就Survivin近年在肿瘤发生、发展、治疗中的研究情况予以介绍。关键词：Survivin；肿瘤；研究进展Survivin是1997年由耶鲁大学的Ambrosini等用效应细胞蛋白酶受体-1(Effector Cell Protease Receptor-1，EPR-1)cDNA在人类基因组库的杂交筛选中首先分离出来的，是凋亡蛋白抑制因子家族（inhibitor of apoptosis proteins,IAPS）的成员，特异表达于人和鼠的胚胎发育组织以及多数人类肿瘤细胞，而在正常人组织中仅见于胸腺、睾丸和分泌期子宫。其通过含有半胱氨酸/组氨酸的杆状病毒IAP重复序列（baculoviral IAP repeats,BIRs）结构域直接或间接地干预Caspases的功能而发挥其抗凋亡作用，同时它也是细胞分裂过程中染色体的过客蛋白（chromosome passenger protein）。由于Survivin在肿瘤组织中的特异表达及其在抑制细胞凋亡及调节细胞分裂中的重要作用，使其成为一个具有潜在应用价值的肿瘤标志物和肿瘤治疗的新靶点。 1. Survivin的结构特点Survivin 蛋白质约有142个氨基酸,是IAP家族中分子量最小、结构最简单但很独特的蛋白, 包括一个IAP家族特征性结构区杆状病毒重复结构(baculovirus IAP repeat, BIR) , 其含有对抑制凋亡有重要作用的氨基酸残基Pro33、Trp67和Cys84, 能与caspase-3结合抑制其活性; 羧基末端缺乏锌指结构而代之以-螺旋结构。Survivin基因定位于人染色体17q25, 基因全长14.5kb,由4个主要外显子、3个隐藏外显子(a, b, c)和3个内含子组成, 外显子和内含子不同组合形成Survivin mRNA多种剪切异构体。Survivin-2B mRNA保留部分内含子2即外显子b, 共聚焦显微镜示survivin-2B蛋白呈点状定位于线粒体, 且在凋亡细胞中高表达, 是线粒体凋亡途径的必需因子。在受到凋亡信号刺激时, 线粒体中survivin快速释放至细胞质中,抑制caspases功能从而抑制凋亡定位于线粒体中的survivin-2B则可能通过阻止线粒体中survivin释放发挥其促进凋亡的作用。survivin-Ex3 mRNA缺少外显子3, 大部分位于细胞核内, 共聚焦显微镜下可见线粒体和细胞核内均有荧光表达(约有1/5或者更少一点位于线粒体中)。此外, survivin-ptEx2/3, survivin-2和survivin-3B等多个survivin异构体被发现且在细胞凋亡调节中发挥不同作用。2 Survivin与细胞凋亡Survivin具备细胞周期调控和凋亡调节双重功能。Survivin从3条途径抑止细胞的凋亡: (1)通过直接抑止凋亡执行酶caspase-3, caspase-7, caspase-9等的活性从而阻断细胞调亡过程; (2)可能通过与Smac/DIABLO作用, 致XIAP活性增加, XIAP通过直接与caspases作用并抑止其功能, 达到抑止凋亡的作用; (3) 通过抑止p53的功能阻断凋亡过程。在细胞周期运动的过程中, 周期蛋白依赖性蛋白激酶(cell cycle dependedkinase, CDK)发挥促进细胞周期进行的作用, p21可以抑制CDK的作用, 从而对细胞周期起到正性和负性调控。Survivin可与p21蛋白结合于中心粒上, 使p21聚集在中心粒上, 减弱负性调节, 细胞周期缩短。Survivin N端的BIR还可与caspase-3相互作用从而抑制凋亡; 当细胞不需要快速增殖时,survivin mRNA表达或survivin蛋白功能受到抑制(如小分子RNA干扰, 反义寡核苷酸),caspase-3重新出现在凋亡途径,p21再次阻挡细胞周期,细胞周期将发生停滞。细胞凋亡与细胞周期在共同的调控分子survivin蛋白的调节下相互紧密配合, 适应细胞不同生存状态的需要。Survivin除了能以特征性的结构直接或间接抑制caspase依赖或caspase不有赖的凋亡途径之外，更重要的是它表达的特异性与功能的多样性。首先，survivin在几乎所有的人类肿瘤中高表达，在正常终末分化的成年组织或细胞中不表达显示其高表达对肿瘤细胞依赖的特异性。其次，此种表达受细胞周期严格调控在G1期表达极低，S期为G1期的6倍，G2/M期则增高至40倍，显示其表达具有G2/M期依赖的特异性。3 Survivin与肿瘤近年来的研究报道表明，Survivin在大量肿瘤细胞系中存在表达。美国国立癌症研究所抗肿瘤药物筛选程序中的60个不同肿瘤细胞中, survivin在所有肿瘤细胞系中普遍表达, 其中在乳腺癌细胞和肺癌细胞中表达最高, 在肾癌中表达最低。Survivin除了在肿瘤细胞中高表达,在乳腺癌、子宫内膜癌、宫颈癌等肿瘤的癌前病变中均有表达。Ryan1等用ELISA法检测420例原发性乳腺癌活检组织中survivin蛋白, 其中378例90%呈survivin阳性。另有研究报道，34种宫颈癌细胞株及25例宫颈癌标本中survivin表达均阳性, 而在正常宫颈组织及癌周正常组织中则表达阴性。在细胞恶变早期survivin已过度表达, 打破了细胞增生和凋亡之间的平衡,导致肿瘤的发生。可见survivin基因与肿瘤细胞生长失控、肿瘤发生、发展以及肿瘤最终形成关系密切。3.1 Survivin与肝癌Survivin在肝癌组织中大量表达，多见于近年来的实验报道中。Ito3等用免疫组化的方法研究发现，20例肝癌组织中l4例(70)有 Survivin的阳性表达，而表达细胞的数目不等(从5到95)；而所有的癌旁组织和肝硬化的肝脏组织中均无Survivin的表达。Morinaga4等利用荧光定量RT-PCR方法检测40例肝癌、相应癌旁组织及例正常肝组织中Survivin mRNA的表达，肝癌组织中Survivin mRNA的表达水平为5.870.73(log 拷贝数/mg 总 RNA)，相应癌旁组织为4.790.96，正常肝组织为1.950.44；肝癌组织Survivin mRNA的表达与凋亡指数呈负相关（r=-0.537，p0.001）,与增殖指数呈正相关（r=0.433，p=0.005）,与肿瘤病理分期、组织学分级明显相关（p0.05），Survivin mRNA表达水平高的患者有较短的生存率(p=0.03)。Ikeguchi5等应用实时荧光定量RT-PCR方法检测52例肝细胞癌患者和5例非肝细胞癌患者肝脏切除标本Survivin mRNA的表达，发现Survivin/GAPDH比值在肝癌组织中明显高于非肝癌组织，Survivin/GAPDH比值与肿瘤细胞凋亡呈负相关，与肿瘤细胞的增殖活性呈正相关，而且Survivin/GAPDH比值高的肿瘤患者复发的风险较大。Survivin可作为一个良好的肿瘤辅助诊断指标。这些研究表明，Survivin有可能作为肝癌诊断、疗效判断、预测肝癌复发、判断预后的一个指标，而且可以作为肿瘤生物治疗合适的靶标。3.2 Survivin 与卵巢癌近年来的研究表明，Survivin基因在上皮性卵巢癌组织中的表达明显高于正常卵巢组织，而且随着卵巢癌组织学分级和临床分期的升高而增高，但与卵巢癌的组织学类型无关。在对卵巢癌患者的临床资料分析中发现，临床分期越晚，组织分级恶性程度越高，survivin的阳性表达率越高，而由于临床分期，组织分级程度与卵巢癌的预后密切相关，说明survivin的高表达预示肿瘤有较高的侵袭性和不良预后，提示survivin在上皮性卵巢癌的发生发展过程中起了重要作用，可能通过抑制上皮性卵巢癌细胞凋亡而对卵巢癌的发展和侵袭起重要作用，survivin基因可以作为判断预后的有用指标之一。Kleinberg2等研究原发性卵巢癌中survivin蛋白表达,发现包括转移病灶在内,肿瘤细胞survivin 阳性率均在90%以上。Sui L6等检测卵巢上皮性肿瘤中survivin蛋白的表达，其表达率在良性肿瘤中为21.2%，交界性肿瘤为47.8%，卵巢癌为51.1 %，而在正常卵巢上皮组织中未检测到survivin的表达。从卵巢良性肿瘤到交界性及恶性肿瘤，survivin的表达逐渐增高，结合近年在一些癌前病变(多发性结肠息肉，鲍恩氏病等)中检测出survivin的表达，推测survivin在肿瘤恶性变的早期即有表达，并进一步促进肿瘤浸润表型的转化。survivin的过表达在卵巢良性向交界性及恶性肿瘤的转化中可能起重要作用。survivin作为一种新发现的凋亡抑制蛋白在卵巢癌中高表达，具有抑制细胞凋亡和促进细胞增殖的活性，对上皮性卵巢癌的发生发展有重要作用，与卵巢癌的预后关系密切。3.3 Survivin与宫颈癌目前国内外研究认为子宫颈癌的发生与survivin表达相关，但这些研究样本量较小，多仅以阴性、阳性表述，使得结果不可靠。据文献报道，Saitch7等用PCR-SSCP法对7例宫颈癌细胞系、6例子宫内膜癌细胞系、25例宫颈癌组织标木及17例子宫内膜癌组织标木进行研究，结果在所有研究的癌细胞系及癌组织标木中均有SurvivinmRNA的表达。Takai8等通过免疫组织分析法分析31例子宫内膜癌和20例正常子宫内膜中Survivin的表达情况，发现在正常子宫内膜组织中，Survivin几乎无表达，增殖期(0-5.1%)、分泌期(0-15.8%),相反地在子宫内膜癌组织的胞核和胞质中，Survivin表达率极高，同时发现组织中Survivin表达阳性率的高低与子宫内膜癌的临床分期、组织学分级、是否侵及子宫肌层的1/2，临床预后等密切相关，从而认为Survivin是一种诊断子宫内膜癌的标记物，且可对预后进行判断。Lehner9等研究用RT-PCR法检测正常子宫内膜组织和子宫内膜样腺癌中Survivin mRNA的表达，结果发现在所有标木中，均可检测到其表达。Tarkowsky等以免疫组化法检测子宫内膜癌、增生过长子宫内膜组织中survivin蛋白表达分别为100%, 73%，前者显著高于后者，且与凋亡指数的增加显著相关。Survivin与子宫颈癌预后的关系近两年也有文献报道，但这些报道样本量较小且多为单因素研究，子宫颈癌的预后影响因素众多，单因素研究难以平衡影响因素，故结果不太可靠。关于survivin与子宫颈癌预后关系的多因素研究目前未见相关报道。3.4 Survivin与胃癌Survivin在胃癌中的表达已有一些报道。在mRNA水平检测,大多数试验都显示Survivin在胃癌组织中高表达。Kazuhito10检测了107例胃癌及癌旁组织(距癌组织至少3cm) Survivin mRNA的表达，结果显示在癌及癌旁组织mRNA表达的阳性率分别达78.2%及94.4%，但当把癌组织mRNA表达水平的中位值作为临界值时，非癌组织中只有15例(14.5%)超过此值。Eikichi11检测了133例胃癌组织标本，并且分别计算了Survivin在胞浆和胞核中表达的阳性率，细胞核中的阳性率达82%，胞浆中阳性率达88%。上述实验中均显示Survivin在癌组织中有非常高的表达，但亦有一些研究显示Survivin在胃癌组织中的表达率仅15.4%，34.5%不等。研究显示，Survivin在正常胃粘膜中不表达，在不典型增生胃粘膜组织中少量表达，Survivin在胃癌组织中的阳性表达率为70%，在不典型增生胃薄膜中的表达率为42%，正常胃薄膜中的表达率为0%，胃癌中Survivin表达率显著高于正常胃粘膜和不典型增生组，提示Survivin基因的表达发生在胃癌恶性转化的早期，表明Survivin基因与胃癌的发生有关。Survivin基因在胃癌组织及胃薄膜不典型增生癌前病变中的表达可能抑制了异常突变的细胞的凋亡，从而扰乱了细胞生长和凋亡途径，促使细胞逃离生长监控，导致肿瘤的发生。对Survivin蛋白的检测可作为早期胃癌的辅助诊断。3.5 Survivin与胰腺癌 Survivin在胰腺癌组织中普遍阳性表达率较高，是目前研究的热点之一。有报道胰腺癌中的阳性表达率57.4%81.95%。2001年，Satoh12等用免疫组化、免疫印迹及PT-PCR的方法检测了人胰腺癌组织、慢性胰腺炎、正常胰腺组织以及4株胰腺癌系中Survivin的表达情况，结果显示Survivin的仅表达于肿瘤细胞内，而在慢性胰腺炎和正常胰腺组织中均不表达;在26例胰腺导管癌中有20例表达阳性(76.9 % )，例导管内乳头状粘液瘤中有9例表达阳性(56.3 % )，分析发现恶性肿瘤较良性肿瘤表达率高(P 0.05)，而在4株胰腺癌细胞系均有Survivin表达，且与其mRNA表达有良好的一致性;同时研究还发现在胰腺导管细胞癌中，Survivin表达水平的增高与肿瘤的凋亡指数的降低有显著的关系，是与肿瘤恶性程度成正比。Survivin的表达在胰腺癌的发生早期和肿瘤的发展中通过减少肿瘤细胞的凋亡而起上调作用，抑制肿瘤细胞的凋亡，促进细胞的异常增殖与恶性转化。Jinfeng13等以22例胰腺乳头状粘液瘤(其中12例良性腺瘤，10例恶性腺癌)为实验材料，采用免疫组化等实验方法研究肿瘤组织中Survivin,的表达。结果表明，腺癌组织中的Survivin表达比腺瘤显著增高，而细胞凋亡显著降低(P0.01)，Survivin的表达与凋亡指数显著相关。Survivin的表达可能出现在肿瘤发生的早期，并持续出现在肿瘤发展的全过程，进一步说明Survivin可能在胰腺肿瘤从良性到恶性的转化过程中起重要作用，这与Survivin调控凋亡和细胞分裂的双重功能相符，其高表达可使肿瘤细胞凋亡受抑制，这样可以保护细胞进行分裂增生，从而促进肿瘤发展。3.6 Survivin 与骨肉瘤关于Survivin与骨肉瘤的关系研究是目前肿瘤基因治疗方面比较新颖的研究方向，具有广泛的应用前景，但是目前的相关文献报道较少。国内高大新14等研究认为，survivin高表达于骨肉瘤中，与骨肉瘤WHO分型和转移有关，提示survivin在骨肉瘤的发生发展中起重要作用。Trieb15等研究表明，survivin是判断骨肉瘤患者预后的一个重要指标，且呈核表达者预后较好。目前大部分报道认为野生型p53可抑制survivin蛋白表达，而且这种抑制直接源于p53依赖的生长抑制。Hoffman16等研究提示，p53在体内与survivin启动子有结合位点，而该位点与E2F转录因子连接位点重叠。最近在肿瘤的临床治疗中发现，survivin与耐药性的产生有密切关系。因此，阻断肿瘤细胞中survivin的功能或抑制它的表达势必能诱导凋亡，从而达到抗癌的作用。Wall17等研究证实，通过阻断survivin的磷酸化作用，达到诱导肿瘤细胞凋亡的目的。近来Reker等及Pisarev等18还发现survivin可作为一种新的肿瘤相关性抗原，用于肿瘤疫苗的研究。关于在骨肉瘤中以survivin为靶点的抗肿瘤治疗，目前报道较少。4 结语Survivin自从1997年被发现以来，因其与细胞周期、细胞凋亡的密切关系，其对肿瘤放化疗敏感性的重要影响，及其组织分布和作用机制使得对survivin基因的研究成为热点，以期望辟出肿瘤治疗的新路径。Survivin为肿瘤特异性指标，在肿瘤治疗和病变的早期诊断将发挥重要作用。References：1 Ryan B M, Konecny G E, Kahlert S, etal. 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