性别决定基因盒9在口腔鳞状细胞癌作用机制和治疗中的研究进展

    口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC） 是头颈部最常见的恶性肿瘤，其发病率和死亡率都很高，尤其以发展中国家为甚，2020年全球有超过37万新病例和17.7万人死亡。由于起病隐匿、症状不明显等原因，大多数OSCC患者在就诊时疾病已发展至晚期，其治疗效果及预后都不尽如人意。

    近半个世纪以来，尽管手术方法不断优化，理念不断更新，无数研究者也不断进行研究，但OSCC患者手术治疗后的5年生存率仍低于50%。近年来，肿瘤靶向治疗逐渐成为研究热点，这种治疗方法是在癌症早期进行靶向干预与治疗，以提高患者的预后生存率。性别决定基因盒（sex-determining region Y box，SOX） 家族是一类与早期胚胎发育相关的核转录因子，其成员具有高度保守的蛋白结合域。SOX2在口腔白斑病变中的表达量较高，且其核表达与早期OSCC相同。

    还有研究表明：转录因子SOX8在OSCC中高表达，并与临床病理因素及不良预后有关。作为SOX家族的一员，SOX9也具有高度保守的特性，位于人类性染色体的性别决定区SRY区域，参与胚胎发育过程，有助于外胚层、中胚层和内胚层的发育，并且在出生后内外胚层器官的损伤修复中扮演着重要的角色。

    此外，SOX9还在软骨形成、性腺形成过程中发挥重要作用。随着研究的深入进行，已陆续有学者发现SOX9与肺腺癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌、肝内胆管癌等全身恶性肿瘤的发生发展过程存在密切关联。一项Meta分析显示：SOX9在实体瘤中的过表达与肿瘤体积大、淋巴结转移、远处转移和较高的临床分期相关，并且SOX9的高表达对疾病总生存期和无病生存率有不利影响。SOX9在OSCC中的作用也逐渐被更多地研究，本文就此问题进行综述。

    1. SOX9 对OSCC 早期诊断和预防的作用

    目前，诊断OSCC仍然依赖于组织病理检查，而患者就诊时往往已经是癌症中晚期。中晚期患者病程发展较为迅速，不利于癌症的治疗和预后。近年来，许多专家学者致力于研究生物标志物，希望能够通过早期检测标志物的含量早发现早诊断并尽早治疗，以达到预防肿瘤及提高预后生存率的目的。据报道，在OSCC组织中检测到SOX9含量增加，并且与非肿瘤干细胞样细胞相比，肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）样细胞中SOX9的表达量显著上调。

    刘艳玲等通过对正常口腔黏膜组织、不典型上皮增生以及OSCC组织中SOX9表达量的检测，发现SOX9阳性率在上述3种组织中依次增加。代东等的研究亦发现，癌组织中SOX9的阳性率高于相应癌旁组织及正常口腔黏膜。上述研究提示SOX9可能存在一个“临界值”，突破此临界值后SOX9能够诱导正常组织细胞向癌细胞转化发展。Li等在研究槟榔对口腔恶性肿瘤的促进作用时也发现：槟榔可通过诱导SOX9等多能干性调节因子的表达，促进CSCs转化导致口腔癌的发生。

    此外，肿瘤中存在一种被称为肿瘤起始细胞（tumor-initiating cells，TIC） 的细胞亚群，具有干细胞样特征，有助于头颈肿瘤的高复发和转移。Yu等的研究发现：SOX9作为微小RNA 145 （micro-RNA 145，miR-145） 的下游靶点，与miR-145呈负相关， 敲除SOX9与miR-145过表达具有相似作用，表现为降低头颈肿瘤癌细胞成球能力和侵袭性，并抑制肿瘤起始特性。上述对SOX9的研究表明，该因子可能是一个潜在的预测肿瘤发生的分子指标，这为口腔预防和诊断提供了新的方向，也增加了OSCC靶向治疗的可行性与可靠性。

    2. SOX9 对OSCC 发生发展过程的影响

    2.1　 SOX9 对OSCC进展中临床病理特征的作用

    相比于高-中分化OSCC和无淋巴结转移的患者，病理低分化和伴有淋巴结转移往往意味着需要更复杂的联合治疗方法，且其预后效果也更差。研究发现：低分化OSCC的SOX9阳性表达高于高-中分化者，有淋巴结转移者高于无淋巴结转移者，Ⅲ+Ⅳ期患者高于Ⅰ+Ⅱ期患者，说明SOX9参与了肿瘤发生发展过程，并与患者分化程度、淋巴结转移和临床分期有关。另一项研究则显示：SOX9表达量与除淋巴结转移以外的其他临床病理特征以及细胞增殖无关。

    Sumita 等对OSCCHSC-3 （一种转移性细胞系） 和HSC-4 （一种非转移性细胞系） 进行免疫荧光染色， 结果发现：SOX9同时定位于HSC-3的细胞核和细胞质中，而在HSC-4细胞系中SOX9仅出现在细胞核中，提示细胞质中表达SOX9可能与HSC-3细胞的高迁移能力有关，细胞质表达SOX9可以作为一个潜在的预测肿瘤侵袭性的生物标志物。有趣的是，该研究还显示细胞质中SOX9的高表达与区域复发显著相关，而细胞核和细胞质中SOX9的表达与病理T因子、临床分期或组织学分级均无相关关系。

    肿瘤的转移可以来源于播散性肿瘤细胞（disseminated tumor cells，DTCs），DTCs在被重新激活前可以休眠数年之久。Sosa等在实验性头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC） 休眠模型中检测到核受体亚家族2组F成员1 （nuclear receptor subfamily 2, group F, member1，NR2F1） 表达上调。

    为进一步探究NR2F1对人类的潜在影响，研究者选择了具有长休眠期的前列腺癌作为研究对象，在根治性前列腺切除术后患者的脊髓中分离出DTCs，并发现NR2F1在体内被阻断时，休眠DTCs的生长阻滞也将解除，而NR2F1诱导的肿瘤静止状态依赖于SOX9抑制剂。这表明抑制SOX9的表达量可能抑制HNSCC的进展，使之处于休眠状态。

    SOX9作为OSCC发生发展过程中潜在的调控因子，在不同的研究中显示出对口腔癌临床病理特征的不同影响，可见SOX9基因的复杂性和多面性，需要在接下来的研究中继续探索。

    2.2　 SOX9 作为调控因子调节肿瘤发生发展的作用及机制

    SOX9调节肿瘤发生发展过程中涉及多个信号通路，并且在不同的信号通路中表现不尽相同。肿瘤相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs） 在促进癌症的发生发展中具有重要作用。有学者基于此建立了OSCC细胞和CAFs共培养的三维体外模型，以检测CAFs介导的肿瘤在体内和体外的迁移和侵袭情况，结果发现：CAFs诱导转化生长因子-beta 1 （transforming growth factor-β1，TGF-β1） 通过旁分泌TGF-β1信号通路上调OSCC细胞中SOX9的表达，从而诱导了上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），在促进OSCC细胞的迁移和侵袭中发挥了重要作用。

    另外，TGF- β1信号的抑制降低了SOX9的表达和肿瘤侵袭，表明TGF-β1介导的侵袭依赖于SOX9，因此通过抑制TGF-β/SOX9轴或可达到抑制口腔癌症进展的目的。口腔癌病变过程中发生了EMT，并且EMT是肿瘤转移的基础，也是肿瘤细胞获得迁移性的重要原因。

    在EMT过程中有典型的标记物含量的变化，如上皮标记物E-钙黏蛋白（E-cadherin） 表达下调，间质标记物波形蛋白（vimentin）、纤连蛋白（fibronectin）和N-钙黏蛋白（N-cadherin） 表达增加。Hirano等的研究发现：TGF-β1通过上调SOX9的表达，促进其核易位以诱导N-钙黏蛋白的表达，从而导致OSCC细胞中EMT的发生。

    黄盛等则发现：干扰SOX9后E-钙黏蛋白表达水平升高，波形蛋白阳性细胞数减少，纤连蛋白和N-钙黏蛋白表达水平降低，表明干扰SOX9能抑制OSCC的EMT过程，从而抑制OSCC的发生和发展。杨文丽等的研究也证实了上述结论。

    β-catenin在细胞质中的异常积累可以诱导T细胞因子/淋巴增强因子（T cell factor/lymphoid enhancer factor， TCF/LEF） 介导的转录活性，上调基质金属蛋白酶-7 （matrix metalloproteinase-7，MMP-7） 并诱导EMT的发生，而Wnt信号转导通路的异常激活是肿瘤发生EMT的第1步，Wnt/β-catenin信号转导通路被发现参与OSCC细胞的侵袭和迁移，能够影响OSCC细胞的增殖、分化和EMT，这意味着Wnt/β-catenin信号转导通路的异常可能增强了OSCC细胞的侵袭和迁移。

    上述研究中亦发现干扰SOX9可明显抑制Wnt、β-catenin、TCF-4蛋白的表达。TCF-4是Wnt信号转导通路的重要分子已是共识，该研究采用荧光素酶实验，结果显示：干扰SOX9可降低TCF报告质粒荧光素酶的活性，表明Wnt/β-catenin通路的激活受到抑制，说明SOX9影响OSCC的发展与Wnt/β-catenin通路激活抑制存在一定的联系。

    另有研究发现：SOX9位于Wnt信号通路的下游，与细胞增殖和凋亡抑制相关。由此可以推断：SOX9作为Wnt信号通路的下游靶基因对于Wnt通路的激活具有正向作用，并能通过Wnt信号通路影响细胞增殖分化和EMT过程，进而影响OSCC的发生发展。此外，上文中提到OSCC高迁移性细胞系中SOX9在细胞质中高表达，而β-catenin在细胞质中的异常积累又可以促进OSCC侵袭和迁移，二者间是否相关，其作用机制又是如何，尚未见实验验证，可待将来继续深入研究。

    3. SOX9 作为肿瘤表面标志物及对OSCC 治疗、预后影响的研究

    3.1　 SOX9 作为肿瘤表面标志物的研究

    Prince等在2007年证实了HNSCC中存在一群具有自我更新和多向分化潜能的致瘤性癌细胞，即CSCs。CSCs是一群处于原始未分化状态的细胞，具有自我更新和较强的分化潜能，仅占肿瘤细胞中的一小部分，但对肿瘤的发生、转移、药物耐受和复发起着非常重要的作用。

    本质上来说，CSCs通过自我更新和无限增殖使肿瘤细胞群生生不息，因此有效的靶向杀伤CSCs是早期干预肿瘤进展和中晚期提高患者术后生存率的可靠方法，也是一直以来肿瘤领域的研究热点。传统的放射治疗（简称放疗） 和化学治疗（简称化疗）主要针对的是处于快速增殖期的肿瘤细胞，而对CSCs的杀伤作用不明显，部分对放化疗不敏感的CSCs，日后成为肿瘤复发的根源所在。

    目前，已经有很多关于OSCC干细胞标志物的研究，其中CD44、乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）被认为是目前最可靠的OSCC干细胞标志物，可利用此二者鉴别、分离OSCC干细胞。此外还有CD133、Nanog、SOX2、Bmi1、Wnt信号通路、EGFR信号通路和Notch信号通路等也与OSCC干细胞作用的发挥有着密切的联系。

    研究表明：SOX9在外胚层、中胚层和内胚层来源的组织中承担着干细胞标记物的作用。Oh等发现：在高级别卵巢癌中，转录因子SOX9与干性调节的ALDH1A1有很强的相关性，且其主要定位于淋巴结转移的高级别卵巢癌细胞质中，细胞质SOX9介导的细胞死亡抑制有助于此癌症中肿瘤干细胞的存活。而在胰腺癌中，SOX9能够通过诱导胰腺癌细胞产生干细胞特征，进而诱导肿瘤产生耐药性。

    另外，SOX9 通过Notch 信号通路可以诱导肝细胞癌发生后的肝细胞去分化，并且能够促进癌症转移和降低生存率。学者们还发现：SOX9作用于SOX2的下游，维持人乳腺管腔内祖细胞和乳腺癌干细胞活性，并且SOX9 是肿瘤干细胞表面标志物ALDH1A3 表达活性和SOX2 激活Wnt 信号所必需的。SOX9 在全身其他恶性肿瘤中，作为肿瘤表面标志物的研究由来已久，但在口腔癌中的研究甚少，SOX9是否可以作为口腔癌肿瘤表面标志物还有待后续研究。

    3.2　 SOX9 对OSCC治疗、预后的影响作用

    当前临床上，以外科手术为主，放疗和化疗为辅的联合治疗仍然是OSCC最为常见的治疗方法。顺铂（cisplatin，DDP） 是临床上常用的铂类化疗药之一，在化疗初期能够取得较好的疗效。随着时间的推移，肿瘤细胞会出现耐药性，而DDP耐药性的产生，给OSCC的治疗和预后带来了极大的挑战。

    有学者采集106例手术切除的癌组织标本，利用免疫组织化学法分析SOX9的表达对癌症预后的影响，结果显示：SOX9作为一个独立的预后因素，高表达SOX9组的预后较差，可能与SOX9的表达引起化疗耐药有关，并在之后的研究中发现抑制SOX9的表达可以恢复癌细胞的化疗敏感性。还有研究发现：SOX9在口腔癌中高表达，并且高表达SOX9的患者总体生存率较低。

    一项Meta分析中，研究者也证实了SOX9的表达与OSCC患者的存活率相关。此外，细胞质中SOX9的高表达还被发现与较短的疾病特异性生存和无复发生存显著相关，即细胞质表达SOX9与不良临床预后存在密切联系。另有研究发现SOX9在细胞质中的表达与OSCC淋巴结转移的延迟有关，因此可以说细胞质表达SOX9可能是潜在的预测OSCC预后的生物标志物。

    4.结论与展望

    SOX9自胚胎发育伊始就已经开始发挥作用，在全身其他恶性肿瘤中，SOX9的研究已颇有成果，然而在口腔癌中的研究仍显不足。虽有不足，但对于OSCC中SOX9作用的研究已经在不断深入，已有的国内外研究均肯定了SOX9在OSCC中的作用。与正常组织相比，OSCC组织中的SOX9表达量明显异常。

    SOX9还与OSCC的发生发展和侵袭转移密切相关。上调SOX9的表达能够促进OSCC的生长，促进肿瘤细胞侵袭迁移，并导致不良预后和较低的生存率，敲低SOX9的表达则可降低肿瘤的恶性程度。SOX9发挥作用的机制尚未完全明了，目前学者们认可的机制是：通过靶向调控TGF-β信号通路调节SOX9的表达，诱导EMT的发生，从而把控OSCC的侵袭和迁移。

    另外SOX9作为Wnt信号通路的下游靶分子，不仅可以直接靶向调控SOX9的表达，还能通过靶向调控该信号通路的其他相关分子间接调控SOX9，调控OSCC发生发展进程。这意味着SOX9可以直接作为靶向治疗OSCC的分子标志物，通过抑制其表达而抑制肿瘤细胞增殖侵袭，这无疑给OSCC的治疗提供了更多的可能性。

    此外，SOX9表达上调与患者的低生存率和不良预后息息相关，存在成为OSCC肿瘤干细胞表面标志物的可能，为靶向治疗OSCC提供了可能性，也说明SOX9可能是潜在的OSCC早期诊断和预测预后的靶向因子。但是也应该认识到，SOX9的作用机制是复杂且多面的，研究清楚其在OSCC发生发展及预后中的具体作用机制有助于降低OSCC居高不下的病死率。

    此外，SOX9 可能通过引起化疗耐药导致不良预后的发生，但与化疗耐药的关系及具体机制如何尚无实验验证，SOX9靶向治疗OSCC的可行性如何也有待继续深入研究。未来仍需继续努力探索并解决上述问题，以期为OSCC的诊疗提供更多的支持。