Advances in Clinical Medicine
Vol. 14  No. 03 ( 2024 ), Article ID: 82909 , 7 pages
10.12677/ACM.2024.143790

EIF4EBP1在肿瘤中的研究进展

刘梦帆*,毛睿#

新疆医科大学第一附属医院肿瘤中心,新疆 乌鲁木齐

收稿日期:2024年2月19日;录用日期:2024年3月12日;发布日期:2024年3月20日

摘要

本综述探讨了EIF4EBP1基因在肿瘤研究中的进展,强调了其在多种肿瘤类型中的表达模式、功能作用以及作为潜在治疗靶点的重要性。EIF4EBP1,作为mTOR信号通路的关键调控因子,参与调控蛋白质合成和细胞生长。研究表明,EIF4EBP1在肾细胞癌、肝细胞癌、卵巢癌、子宫内膜癌和食管鳞癌等多种肿瘤中表现出不同的表达水平和生物学功能,其异常表达与肿瘤的发展和预后密切相关。在信号通路方面,EIF4EBP1与mTOR、AKT等通路的相互作用在肿瘤增殖、转移、凋亡逃逸和药物抗性中扮演着关键角色。此外,EIF4EBP1还通过其他信号通路如PI3K/AKT/mTOR、EGFR等影响肿瘤的发生和发展。这些发现为肿瘤的诊断、预后评估和治疗提供了新的视角。在治疗策略方面,综述讨论了针对EIF4EBP1的多种潜在治疗方法,包括mTOR抑制剂、AKT抑制剂、基因治疗以及联合治疗策略。这些策略在实验室研究中显示出显著的抗肿瘤效果,为未来的临床应用提供了希望。总之,EIF4EBP1作为一个多面性的调控因子,在肿瘤研究中具有重要的研究价值。未来的研究需要进一步阐明其在肿瘤发展中的具体作用机制,并探索其在临床治疗中的应用潜力。

关键词

EIF4EBP1,肿瘤,研究进展,治疗靶点,mTOR信号通路

Research Progress of EIF4EBP1 in Tumors

Mengfan Liu*, Rui Mao#

Cancer Center, The First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi Xinjiang

Received: Feb. 19th, 2024; accepted: Mar. 12th, 2024; published: Mar. 20th, 2024

ABSTRACT

This review discusses the progress of EIF4EBP1 gene research in tumor biology, emphasizing its expression patterns, functional roles, and importance as a potential therapeutic target in various types of cancer. EIF4EBP1, as a critical regulator in the mTOR signaling pathway, is involved in the regulation of protein synthesis and cell growth. Studies have shown that EIF4EBP1 exhibits different expression levels and biological functions in various cancers, including renal cell carcinoma, hepatocellular carcinoma, ovarian cancer, endometrial cancer, and esophageal squamous cell carcinoma. Its abnormal expression is closely related to tumor development and prognosis. In terms of signaling pathways, the interaction of EIF4EBP1 with pathways such as mTOR and AKT plays a crucial role in tumor proliferation, metastasis, apoptosis evasion, and drug resistance. Additionally, EIF4EBP1 influences the occurrence and development of tumors through other signaling pathways, such as PI3K/AKT/mTOR and EGFR. These findings provide new perspectives for tumor diagnosis, prognosis assessment, and treatment. Regarding therapeutic strategies, the review discusses various potential treatments targeting EIF4EBP1, including mTOR inhibitors, AKT inhibitors, gene therapy, and combination therapy strategies. These approaches have shown significant anti-tumor effects in laboratory studies, offering hope for future clinical applications. In summary, EIF4EBP1, as a multifaceted regulatory factor, holds significant research value in tumor biology. Future studies are needed to further elucidate its specific roles in tumor development and explore its potential applications in clinical treatment.

Keywords:EIF4EBP1, Tumor, Research Progress, Therapeutic Target, mTOR Signaling Pathway

Copyright © 2024 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

1. 引言

在肿瘤学领域,对肿瘤细胞增殖、侵袭和转移机制的深入理解是开发有效治疗策略的关键。近年来,随着分子生物学和细胞生物学研究的不断深入,EIF4EBP1基因作为调控蛋白质合成和细胞生长的重要因子,已有700余篇研究论文发表在PUBMED上,探讨了EIF4EBP1与肿瘤之间的关系,使其成为肿瘤研究的热点。EIF4EBP1,即eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1,是mTOR (哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)信号通路的关键下游效应分子,其表达在多种肿瘤中呈现异常,并与肿瘤的起始、进展和预后紧密相关。本综述旨在综合分析EIF4EBP1在不同肿瘤类型中的表达模式、功能作用,以及其在肿瘤诊断和治疗中的潜在应用。通过探讨EIF4EBP1与mTOR、AKT等信号通路的相互作用,本文揭示了其在肿瘤生物学中的多重角色,并讨论了针对EIF4EBP1的新型治疗策略,为未来的肿瘤治疗提供了新的视角和研究方向。

2. EIF4EBP1在肿瘤发展中的双重作用与治疗潜力

EIF4EBP1基因编码的蛋白质EIF4EBP1是一种关键的转录后调控因子,它在细胞中调控翻译起始和进程。它通过与eIF4E (eukaryotic translation Initiation Factor 4E)结合,直接调节mRNA的翻译起始。在静止或能量受限状态下,4E-BP1与eIF4E紧密结合,抑制翻译起始,而在细胞生长和增殖信号激活时,mTORC1复合物通过磷酸化4E-BP1,解除其对eIF4E的抑制,促进翻译起始,从而支持细胞生长和蛋白质合成。这一过程对于细胞对环境变化的响应和生理状态至关重要 [1] 。

在肿瘤学领域,EIF4EBP1的功能尤其受到关注,因为它是mTOR信号通路的一个下游效应分子,这个通路在肿瘤细胞的生长和代谢中起着核心作用。

EIF4EBP1在肿瘤发展中的作用呈现出复杂性,它既可以作为肿瘤抑制因子,也可能促进肿瘤的进展。在某些情况下,EIF4EBP1的表达水平上升,可能会抑制肿瘤的发生,而在其他情况下,它可能通过促进细胞增殖和生存来推动肿瘤的发展。例如,在肾细胞癌中,EIF4EBP1的表达增加与miR-125a-5p的相互作用有关 [2] ,这种相互作用可能促进肿瘤的进展。而在肝细胞癌中 [3] ,一种名为小檗碱(Berberine)的化合物能够抑制mTOR的活性,导致EIF4EBP1的去磷酸化和活性增加,促进其与eIF4E的结合,从而抑制Cap依赖性翻译来减少β-连环蛋白的表达;并且敲除4E-BP1和4E-BP2可以显著减弱小檗碱诱导的β-连环蛋白水平降低和下游基因表达的抑制,以及细胞死亡进而影响HCC细胞的生存。这表明EIF4EBP1可能是一个潜在的治疗靶点。

此外,EIF4EBP1还在多种类型的肿瘤中表现出其重要的表达和功能,如卵巢癌 [4] 、子宫内膜癌 [5] 、食管鳞状细胞癌 [6] 等。这些发现表明,EIF4EBP1可能在不同的肿瘤类型中发挥着不同的作用具体作用可能取决于肿瘤的微环境、细胞类型以及与其他信号路径之间的相互影响。

鉴于EIF4EBP1在肿瘤发展中的多样性,开发新的诊断标志物和治疗策略对研究其调控机制在不同肿瘤中的作用具有重要意义。通过深入了解EIF4EBP1对肿瘤细胞的生物学行为有何影响,科学家们或许能够研制出有关该蛋白的靶向治疗药物,为患者提供更有效的治疗。同时,EIF4EBP1的表达水平也可能成为实施个性化医疗的有力指标,对肿瘤的患者的预后进行预测。

3. EIF4EBP1相关信号通路在肿瘤中的作用

3.1. mTOR信号通路

mTOR (mammalian Target of Rapamycin)是一个能够调控细胞的生长、增殖和代谢的重要信号通路。在肿瘤发生和发展过程中,其承担着关键的作用。EIF4EBP1 (Eukaryotic translation Initiation Factor 4E-Binding Protein 1)是mTOR信号通路的一个关键调节因子,它参与调节蛋白质合成过程中的翻译起始复合物的组装。

研究表明,EIF4EBP1对mTOR信号通路的调控在不同类型的肿瘤中具有重要作用。例如,在宫颈癌中,EIF4EBP1的过表达促进了细胞的增殖和迁移,同时预后较差 [7] 。在三阴性乳腺癌中,EIF4EBP1的激活与细胞周期的调控和凋亡逃逸有关,而mTOR抑制剂与EGFR抑制剂的联用能够显著提高治疗效果 [8] 。此外,在人骨髓样甲状腺癌细胞中,mTOR信号通路与EIF4EBP1的相互作用参与了细胞凋亡的调控,该通路的抑制可能成为治疗甲状腺癌的潜在靶点 [9] 。

研究还发现,对于胃癌,mTOR信号通路与EIF4EBP1的关系对于癌症的发展和抗药性起着重要作用 [10] ,激活的mTOR通路通过影响4E-BP1的磷酸化状态,促进eIF4E与eIF4G的结合,增强FOXD1蛋白的翻译,从而推动胃癌细胞的增殖、迁移,并提高对顺铂的耐药性。H19是一种长链非编码RNA,研究发现,H19通过干扰EIF4EBP1与Raptor的结合,抑制了mTORC1信号通路的激活,从而抑制了垂体瘤细胞的生长和肿瘤的进展 [11] 。此外,mTORC1信号通路在胃癌组织中的表达也与肿瘤的浸润和转移有关 [12] 。

总的来说,EIF4EBP1作为mTOR信号通路的调节因子,在肿瘤生物学行为中发挥着重要的作用。该信号传导途径的异常激活与肿瘤细胞的增长、扩散、逃避凋亡以及对治疗药物产生抵抗等过程紧密相关。因此,深入研究EIF4EBP1在mTOR信号通路中的角色以及其对肿瘤生物学行为的影响,对于癌症治疗策略的制定和患者预后评估,这一点具有关键的临床价值。

3.2. AKT信号通路

EIF4EBP1作为mTOR信号通路的下游效应分子,在肿瘤中的作用已经得到广泛研究。然而,除了mTOR信号通路之外,AKT信号通路也是EIF4EBP1调控肿瘤发生发展的重要机制之一。

AKT信号通路是细胞内磷酸肌醇信号传导通路的重要组成部分,通过在多个细胞过程中发挥作用,如细胞生长、增殖、存活和凋亡等。AKT在活化后会磷酸化多个底物蛋白,从而调控细胞内多个信号通路的活性。在肿瘤中,AKT信号通路的异常活化常与肿瘤的发生和发展密切相关。

研究发现,EIF4EBP1通过AKT信号通路影响肿瘤细胞的增殖和生存。一个研究表明,AKT信号通路激活可以抑制EIF4EBP1的翻译抑制活性,进而促进肿瘤细胞的生长和增殖 [5] 。此外,另一个研究发现,在食道鳞状细胞癌(ESCC)中,一个小核糖核酸(snoRNA) SNORD12B可以与AKT的抑制剂PP-1α相互作用,并将PP-1α从细胞质重新定位到细胞核,从而激活了AKT-mTOR-4EBP1信号通路,并促进了ESCC细胞的增殖和转移 [6] 。

此外,AKT信号通路对肿瘤的发生和发展还通过调节EIF4EBP1的磷酸化状态来影响。在急性胰腺炎模型中的研究中发现,AKT1的活性降低会导致腺泡细胞的增殖减少,并加剧腺泡向导管细胞的转化(Acinar-to-Ductal Metaplasia, ADM)的形成,这两个过程是胰腺炎发展的重要环节。在这个过程中,EIF4EBP1的表达也受到调控 [13] 。

综上所述,EIF4EBP1通过AKT信号通路在肿瘤中发挥重要作用。AKT信号通路的活化可以促进EIF4EBP1的翻译活性,从而增加肿瘤细胞的增殖和生存能力。另外,通过调控EIF4EBP1的翻译抑制活性和磷酸化状态,AKT信号通路还可以影响肿瘤细胞的转化和肿瘤进展。因此,通过干扰AKT信号通路来调控EIF4EBP1的活性,可能成为治疗肿瘤的一种新策略。

3.3. 其他相关信号通路

EIF4EBP1通过其他信号通路如PI3K/AKT/mTOR、EGFR等在肿瘤中发挥重要作用。在胃癌中,研究发现长链非编码RNA (lncRNA) FOXD1-AS1通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进胃癌的进展和耐药性 [10] 。FOXD1-AS1的上调增加了胃癌细胞对顺铂的耐药性,并通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进FOXD1蛋白的翻译。FOXD1-AS1通过eIF4G-eIF4E-eIF4A转译复合物促进FOXD1蛋白的翻译,并通过激活PI3K/AKT/mTOR通路,通过释放磷酸化的4E-BP1蛋白,增强eIF4E与eIF4G的相互作用,从而增强FOXD1蛋白的翻译 [10] 。

在食管鳞状细胞癌中,小核糖核酸(snoRNA) SNORD12B的上调促进了食管鳞状细胞癌的增殖、迁移、侵袭和转移,通过影响PP-1α的核定位激活了AKT-mTOR-4EBP1信号通路 [6] 。SNORD12B与PP-1α相互作用,抑制了14-3-3ζ与PP-1α的结合,将PP-1α从细胞质定位到细胞核,导致细胞核中的PP-1α被固定,细胞质中的AKT磷酸化加强,从而激活AKT-mTOR-4EBP1信号通路 [6] 。

在肾透明细胞癌中,通过生物信息学方法构建的预测风险模型发现,EIF4EBP1与ERBB信号通路相关基因共同参与了肾透明细胞癌的发生和发展 [14] 。EIF4EBP1是这个预测风险模型的一个关键基因,它在肾透明细胞癌中的高表达与预后不良相关。该研究还发现,EIF4EBP1的表达与肿瘤的大小、分期、转移等临床病理特征相关,提示EIF4EBP1在肾透明细胞癌中的重要作用 [14] 。

在子宫内膜癌中,研究发现长链非编码RNA (lncRNA)激素受体活化剂(SRRA)通过Wnt/β-catenin信号通路促进子宫内膜癌的进展 [15] 。SRRA与eIF4E结合,增加了EIF4EBP1的表达和Wnt/β-catenin信号通路的活性,进而促进子宫内膜癌细胞的增殖、迁移和侵袭 [15] 。

综上所述,EIF4EBP1通过PI3K/AKT/MTOR、EGFR等其他信号途径在肿瘤中发挥着重要的作用。这些研究为了解EIF4EBP1的生物学功能及其在肿瘤发生和发展过程中所扮演的角色提供了重要的线索,并为今后的肿瘤治疗提供了新的思路和目标。

4. EIF4EBP1在肿瘤诊断和预后中的潜在价值

EIF4EBP1是一种参与细胞转录和翻译过程的重要调控蛋白,对多种肿瘤起关键作用。它与肿瘤的发生、发展和预后有很大的关系,因此,把EIF4EBP1作为一个生物标记应用在肿瘤诊断和预后评估中有光明的前景。

一项研究通过挖掘circRNA微阵列数据,发现circCHST15 (hsa_circ_0020303)在肾透明细胞肾癌(ccRCC)中高表达,并与恶性临床病理特征呈正相关。此外,circCHST15的高表达也与ccRCC患者的总生存期和无进展生存期呈负相关,同时影响ccRCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力,显示出其在ccRCC中的重要作用 [2] 。

在卵巢癌研究中,p-4EBP1 (EIF4EBP1的活化形式)被发现与患者的总生存期和无进展生存期呈负相关。p-4EBP1的高表达独立预测了卵巢癌患者的预后,并且可以作为卵巢癌患者的潜在生物标志物以及治疗决策的依据 [4] 。

此外,另一项研究使用高通量RNA-seq数据从TCGA数据库中分析了清除细胞肾癌(ccRCC)中的差异表达的自噬相关基因(DEARGs)。他们发现9个DEARGs的高/低表达与ccRCC患者的总生存期和无病生存期相关,并且这些DEARGs的表达还能准确区分健康个体和ccRCC患者,显示其作为ccRCC的潜在诊断标志物的潜力。此外,这些DEARGs的表达还与ccRCC细胞系对某些药物的敏感性相关,进一步表明这些基因在ccRCC治疗中的潜在作用 [16] 。

综上所述,EIF4EBP1具有重要的应用前景,可作为肿瘤诊断和预后的潜在生物标记。它与患者的预后密切相关,表现在肾透明细胞的肾癌和卵巢癌中。此外,清除细胞肾癌的潜在诊断和预后标志物,以及治疗的靶点,也可能是EIF4EBP1的相关基因。未来研究可进一步验证EIF4EBP1在肿瘤中的生物学功能及其相关基因,并对其在临床的潜力进行评估。

5. 针对EIF4EBP1的肿瘤治疗策略

EIF4EBP1基因在多种肿瘤中的异常表达与肿瘤的发生和发展密切相关。因此,探索针对EIF4EBP1的潜在治疗方法成为研究热点,包括小分子抑制剂、靶向药物和基因治疗等。

近年来,许多研究针对EIF4EBP1的治疗策略已经取得了一定的进展。一项研究使用了mTOR抑制剂everolimus和EGFR酪氨酸激酶抑制剂gefitinib联合治疗三阴性乳腺癌(TNBC)细胞,并取得了显著的抗肿瘤效果 [8] 。这项研究发现,everolimus和gefitinib的联合治疗在PTEN-mutant CAL-51细胞中诱导了协同的生长抑制作用,并且显著降低了4E-BP1的活化水平。另外,联合治疗还显著抑制了细胞周期进程并增加了细胞凋亡。这表明针对mTOR和EGFR的联合抑制可能是治疗携带PI3K激活突变的TNBC的有效方法。

另一项研究探索了利用二甲双胍(metformin)和吡格列酮(pioglitazone)联合治疗无法切除的甲状腺髓样癌(ATC)的潜力 [9] 。研究结果显示,该联合治疗药物对两个ATC细胞系SW1736和C643具有显著的抗肿瘤活性。此外,联合治疗还显著下调了多个与细胞周期和肿瘤抑制相关的基因的表达。这表明metformin和pioglitazone的联合治疗可能通过调节mTOR信号通路和细胞凋亡途径来抑制ATC的生长和进展。

除了药物治疗,基因治疗也被探索作为治疗EIF4EBP1异常表达的肿瘤的一种策略。一项研究发现,通过抑制短型泌乳素受体(PRLR_SF)可以诱导子宫癌细胞的FOXO3a/EIF-4EBP1介导的细胞死亡 [17] 。研究结果显示,PRLR_SF在子宫癌中过度表达,而PRLR_SF的抑制可以显著抑制子宫肿瘤的生长和发展。进一步的蛋白质分析揭示了基因治疗后的下游靶点,揭示了FOXO3a和EIF-4EBP1在调节细胞死亡中的重要作用。

此外,一项研究发现,使用特定的抗氧化蛋白Prx1和Grx3抑制剂frenolicin B可通过抑制mTORC1/4E-BP1信号通路来诱导肿瘤细胞的抗肿瘤效应 [18] 。研究发现,frenolicin B选择性地抑制了Prx1和Grx3的活性,并导致细胞内谷胱甘肽水平降低、活性氧增加,从而抑制了肿瘤细胞的生长。此外,frenolicin B的使用还显著抑制了mTORC1/4E-BP1信号通路的活化。这项研究结果表明,frenolicin B可以作为Prx1和Grx3的有效抑制剂,同时强调了4E-BP1磷酸化状态作为肿瘤细胞对ROS类治疗反应的潜在预测标志。

综上所述,EIF4EBP1具有重要的应用前景,可作为肿瘤诊断和预后的潜在生物标记。它与患者的预后密切相关,表现在肾透明细胞的肾癌和卵巢癌中。此外,清除细胞肾癌的潜在诊断和预后标志物,以及治疗的靶点,也可能是EIF4EBP1的相关基因。未来研究可进一步验证EIF4EBP1在肿瘤中的生物学功能及其相关基因,并对其在临床的潜力进行评估。

6. 总结

在本综述中,我们深入探讨了EIF4EBP1基因在肿瘤研究中的重要作用,揭示了EIF4EBP1基因在肿瘤发展中的多重作用,以及其巨大的潜在治疗目标。EIF4EBP1通过调控,mTOR、AKT等关键信号通路,对肿瘤细胞的增殖、凋亡、代谢等产生影响,从而在多种不同类型的肿瘤中发挥至关重要的作用。此外,EIF4EBP1的异常表达与肿瘤的侵袭性和预后密切相关,可以成为潜在的生物标志物进行诊断和预后评估。虽然目前EIF4EBP1的研究进展显著,但仍有不少未知的领域尚待探索。未来的研究需要进一步阐明EIF4EBP1在肿瘤增殖、凋亡、代谢等过程中的具体作用机制,以及将其转化为有效的临床治疗策略。随着个性化医疗和精准治疗理念的不断发展,EIF4EBP1有望成为肿瘤治疗领域的重要突破点,为患者带来更更有效的治疗方案。

文章引用

刘梦帆,毛 睿. EIF4EBP1在肿瘤中的研究进展
Research Progress of EIF4EBP1 in Tumors[J]. 临床医学进展, 2024, 14(03): 909-915. https://doi.org/10.12677/ACM.2024.143790

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  19. NOTES

    *第一作者。

    #通讯作者。

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