Wnt/beta-catenin訊號傳遞路徑基因:ICAT及HBP1之分子變異及肺癌臨床相關性研究

Abstract

研究背景: ICAT (inhibitor of b-catenin and TCF) 和HBP1 (HMG-box transcription factor 1) 抑癌基因分別位於染色體1p36.2和7q31的區域。ICAT和HBP1兩個蛋白質屬於Wnt/b-catenin訊號傳遞路徑的成員，經由拮抗b-catenin/TCF (T-cell factor) 複合體的共同活化作用而抑制Wnt/b-catenin訊號傳遞路徑的功能。因此，本研究假設若ICAT或HBP1有變異的情形發生，可能會造成Wnt/b-catenin訊號傳遞路徑的過度活化而導致腫瘤發生。材料與方法: 我們分析了95位非小細胞肺癌 (non-small cell lung cancer, NSCLC) 病人的ICAT和HBP1蛋白表現、mRNA表現及啟動子過度甲基化情形，並將變異結果和臨床病歷資料做相關的統計分析。我們使用免疫組織染色法 (immunohistochemistry, IHC)，觀察病人ICAT和HBP1蛋白，再以反轉錄-聚合酵素鏈反應 (Reverse-transcriptase polymerase chain reaction, RT-PCR) 分析組織細胞中ICAT和HBP1基因mRNA轉錄是否異常，續以聚合酵素鏈反應為基礎的甲基化分析 (methylation-specific PCR, MSP) 偵測ICAT和HBP1基因的啟動子過度甲基化頻率。結果: 本研究發現95位NSCLC病人中ICAT和HBP1蛋白低表達頻率分為別26% (25/95) 和31.6% (30/95)，ICAT和HBP1 mRNA低表達頻率分別為37.9% (36/95) 和33.7% (32/95)，而ICAT和HBP1基因啟動子甲基化頻率分別為36.8% (35/95) 和45.3% (43/95)；ICAT和HBP1蛋白質/mRNA、mRNA/啟動子甲基化、蛋白質/啟動子甲基化表現彼此間都呈現統計上的顯著相關性 (P<0.05)；我們也發現，原本有HBP1基因變異的肺癌細胞株在經過去甲基化藥物5’-aza-2’-deoxycytidine的處理之後，會使肺癌細胞株HBP1基因啟動子去甲基化與mRNA蛋白質表現量上升。另外，將ICAT和HBP1變異情形和臨床病理資料作統計相關性分析，結果發現，HBP1 mRNA低表達多發生在抽菸 (P=0.035) 及鱗狀上皮細胞肺癌病人 (P=0.021)。為了探討ICAT和HBP1變異是否會引發Wnt/-catenin訊號傳遞路徑的過度活化而導致其目標基因過度表現，因此本研究亦檢測了50位NSCLC病人之Wnt/-catenin目標基因 MMP7 (matrix metallopeptidase 7) 的表現與ICAT和HBP1蛋白失去活性的相關性，研究結果顯示-catenin過度表現同時MMP7 mRNA亦過度表現的病人之間達統計上相關性 (P=0.008)，這些病人中同時有HBP1蛋白失去活性的病例之間統計上亦達邊緣顯著相關 (P=0.069)。結論: 由本研究結果顯示，ICAT和HBP1發生變異，確實在肺癌形成過程中扮演一個重要的角色，其變異主要機制為啟動子過度甲基化。因為ICAT和HBP1變異會失去拮抗b-catenin/TCF複合物活化下游基因的能力，而導致細胞中b-catenin/TCF目標基因，如：MMP7過度表現，進一步導致肺腫瘤的發生或轉移。本研究亦為在癌症病人中首篇完整探討ICAT和HBP1蛋白表現、RNA表現、DNA啟動子過度甲基化的研究論文。