Издательский дом "Заславский"

Международный эндокринологический журнал Том 20, №7, 2024

ZEB1 як маркер метастазування в карциномах щитоподібної залози: огляд літератури та власних даних

Авторы: Зінич П.П., Пушкарьов В.М., Левчук Н.І., Тронько М.Д.
ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин імені В.П. Комісаренка НАМН України», м. Київ, Україна
Рубрики: Эндокринология
Разделы: Клинические исследования

Резюме

Метастази є провідною причиною смерті від злоякісних пухлин. Метастатичний процес передбачає вихід ракових клітин з первинної пухлини в кровоносну або іншу транспортну систему, колонізацію та проліферацію у віддаленому органі. Ключовим процесом метастатичного каскаду є епітеліально-мезенхімальний перехід (ЕМТ), який полягає в тому, що епітеліальні клітини перетворюються на мезенхімальні, здатні до міграції. При цьому відбувається заміна епітеліальних маркерів (E-кадгерин) на мезенхімальні (N-кадгерин, віментин, фібронектин). У злоякісних пухлинах ЕМТ ініціюється різними сигнальними шляхами через регуляцію факторів транскрипції (EMT-TF) і мікроРНК. Зниження експресії E-кадгерину індукується трансформуючим фактором росту β, епідермальним фактором росту, фактором росту фібробластів та інтерлейкіном-6. Фактори росту активують внутрішньоклітинні сигнальні шляхи, які, у свою чергу, індукують кілька репресорів транскрипції гена Е-кадгерину, таких як Snail, Slug, ZEB1 (zinc finger E-box binding homeobox 1), ZEB2, Twist, TBX-2 і SIX. ZEB1 — основний EMT-TF сімейства ZEB, він пов’язаний з клітинною пластичністю, дисемінацією та перемиканням зі сплячого на проліферативний фенотип у віддалених метастатичних сайтах, а також є визначальним фактором гіршого клінічного прогнозу для більшості видів раку людини. ZEB1 знаходиться в авангарді транскрипційних факторів, які беруть участь у контролі EMT, і сприяє переміщенню й дифузії пухлинних клітин, стовбуровості клітин, резистентності до лікування, метастазуванню й уникненню імунної реакції. Оскільки ZEB1 є ключовим регулятором ЕМТ, метастазування асоціюється з утворенням ракових стовбурових клітин і резистентністю до терапії для багатьох видів раку, у тому числі папілярної карциноми щитоподібної залози, він може бути найважливішим маркером інвазивності пухлин. Доопераційне дослідження його рівня в клітинах і плазмі крові при карциномах щитоподібної залози може допомогти у визначенні об’єму хірургічного втручання і подальшої терапії радіойодом.

Ключевые слова

папілярна карцинома щитоподібної залози; епітеліально-мезенхімальний перехід; ZEB1

ZEB1 як маркер метастазування в карциномах щитоподібної залози: огляд літератури та власних даних Для просмотра полной версии статьи, пожалуйста войдите или зарегистрируйтесь.
Список литературы

  1. Welch DR, Hurst DR. Defining the Hallmarks of Metastasis. Cancer Res. 2019 Jun 15;79(12):3011-3027. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-0458.
  2. Zinich PP, Pushkarev VM, Bolgov MYu, Guda BB, Pushkarev VV. Molecular mechanisms of the formation of metastases. Markers of metastasis in thyroid carcinoma (review literary). Endokrynologia. 2020;25(3):249-264. Ukrainian. doi: 10.31793/1680-1466.2020.25-3.227.
  3. Emon B, Bauer J, Jain Y, Jung B, Saif T. Biophysics of Tumor Microenvironment and Cancer Metastasis — A Mini Review. Comput Struct Biotechnol J. 2018 Jul 27;16:279-287. doi: 10.1016/j.csbj.2018.07.003.
  4. Nieto MA, Huang RY, Jackson RA, Thiery JP. EMT: 2016. Cell. 2016 Jun 30;166(1):21-45. doi: 10.1016/j.cell.2016.06.028.
  5. Liao TT, Yang MH. Revisiting epithelial-mesenchymal transition in cancer metastasis: the connection between epithelial plasticity and stemness. Mol Oncol. 2017 Jul;11(7):792-804. doi: 10.1002/1878-0261.12096.
  6. Kang E, Seo J, Yoon H, Cho S. The Post-Translational Regulation of Epithelial-Mesenchymal Transition-Inducing Transcription Factors in Cancer Metastasis. Int J Mol Sci. 2021 Mar 30;22(7):3591. doi: 10.3390/ijms22073591.
  7. Roche J. The Epithelial-to-Mesenchymal Transition in Cancer. Cancers (Basel). 2018 Feb 16;10(2):52. doi: 10.3390/cancers10020052. Erratum in: Cancers (Basel). 2018 Mar 19;10(3):E79. doi: 10.3390/cancers10030079.
  8. Varun BR, Ramani P, Arya I, Palani J, Joseph AP. Epithelial-–mesenchymal transition in cancer stem cells: Therapeutic implications. J Oral Maxillofac Pathol. 2023;27:359-63.
  9. Santarosa M, Maestro R. The Autophagic Route of E-Cadherin and Cell Adhesion Molecules in Cancer Progression. Cancers (Basel). 2021 Dec 16;13(24):6328. doi: 10.3390/cancers13246328.
  10. Drápela S, Bouchal J, Jolly MK, Culig Z, Souček K. ZEB1: A Critical Regulator of Cell Plasticity, DNA Damage Response, and Therapy Resistance. Front Mol Biosci. 2020 Mar 19;7:36. doi: 10.3389/fmolb.2020.00036.
  11. Krebs AM, Mitschke J, Lasierra Losada M, Schmalhofer O, Boerries M, Busch H, et al. The EMT-activator Zeb1 is a key factor for cell plasticity and promotes metastasis in pancreatic cancer. Nat Cell Biol. 2017 May;19(5):518-529. doi: 10.1038/ncb3513.
  12. Caramel J, Ligier M, Puisieux A. Pleiotropic Roles for ZEB1 in Cancer. Cancer Res. 2018 Jan 1;78(1):30-35. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-17-2476.
  13. Zheng X, Dai F, Feng L, Zou H, Feng L, Xu M. Communication Between Epithelial-Mesenchymal Plasticity and Cancer Stem Cells: New Insights Into Cancer Progression. Front Oncol. 2021 Apr 21;11:617597. doi: 10.3389/fonc.2021.617597. 
  14. Berenguer J, Celià-Terrassa T. Cell memory of epithelial-mesenchymal plasticity in cancer. Curr Opin Cell Biol. 2021 Apr;69:103-110. doi: 10.1016/j.ceb.2021.01.001.
  15. Haerinck J, Goossens S, Berx G. The epithelial-mesenchymal plasticity landscape: principles of design and mechanisms of regulation. Nat Rev Genet. 2023 Sep;24(9):590-609. doi: 10.1038/s41576-023-00601-0.
  16. Li R, Ong SL, Tran LM, Jing Z, Liu B, Park SJ, et al. Chro–nic IL-1β-induced inflammation regulates epithelial-to-mesenchymal transition memory phenotypes via epigenetic modifications in non-small cell lung cancer. Sci Rep. 2020 Jan 15;10(1):377. doi: 10.1038/s41598-019-57285-y.
  17. Wang R, Yan Z. Cancer spreading patterns based on epi–thelial-mesenchymal plasticity. Front Cell Dev Biol. 2024 Apr 11;12:1259953. doi: 10.3389/fcell.2024.1259953.
  18. Pastushenko I, Blanpain C. EMT Transition States during Tumor Progression and Metastasis. Trends Cell Biol. 2019 Mar;29(3):212-226. doi: 10.1016/j.tcb.2018.12.001.
  19. Hong T, Watanabe K, Ta CH, Villarreal-Ponce A, Nie Q, Dai X. An Ovol2-Zeb1 Mutual Inhibitory Circuit Governs Bidirectional and Multi-step Transition between Epithelial and Mesenchymal States. PLoS Comput Biol. 2015 Nov 10;11(11):e1004569. doi: 10.1371/journal.pcbi.1004569.
  20. Jolly MK, Tripathi SC, Jia D, Mooney SM, Celiktas M, Hanash SM, et al. Stability of the hybrid epithelial/mesenchymal phenotype. Oncotarget. 2016 May 10;7(19):27067-84. doi: 10.18632/oncotarget.8166.
  21. Pastushenko I, Brisebarre A, Sifrim A, Fioramonti M, Revenco T, Boumahdi S, et al. Identification of the tumour transition states occurring during EMT. Nature. 2018 Apr;556(7702):463-468. doi: 10.1038/s41586-018-0040-3.
  22. Lambert AW, Weinberg RA. Linking EMT programmes to normal and neoplastic epithelial stem cells. Nat Rev Cancer. 2021 May;21(5):325-338. doi: 10.1038/s41568-021-00332-6.
  23. Neophytou C, Boutsikos P, Papageorgis P. Molecular Mecha–nisms and Emerging Therapeutic Targets of Triple-Negative Breast Cancer Metastasis. Front Oncol. 2018 Feb 22;8:31. doi: 10.3389/fonc.2018.00031.
  24. Fischer KR, Durrans A, Lee S, Sheng J, Li F, Wong ST, et al. Epithelial-to-mesenchymal transition is not required for lung metastasis but contributes to chemoresistance. Nature. 2015 Nov 26;527(7579):472-6. doi: 10.1038/nature15748.
  25. Madany M, Thomas T, Edwards LA. The Curious Case of ZEB1. Discoveries (Craiova). 2018 Dec 31;6(4):e86. doi: 10.15190/d.2018.7.
  26. Lu J, Fei F, Wu C, Mei J, Xu J, Lu P. ZEB1: Catalyst of immune escape during tumor metastasis. Biomed Pharmacother. 2022 Sep;153:113490. doi: 10.1016/j.biopha.2022.113490.
  27. Zhang Y, Xu L, Li A, Han X. The roles of ZEB1 in tumorigenic progression and epigenetic modifications. Biomed Pharmacother. 2019 Feb;110:400-408. doi: 10.1016/j.biopha.2018.11.112.
  28. Stemmler MP, Eccles RL, Brabletz S, Brabletz T. Non-redundant functions of EMT transcription factors. Nat Cell Biol. 2019 Jan;21(1):102-112. doi: 10.1038/s41556-018-0196-y.
  29. Park MK, Lee H, Lee CH. Post-Translational Modification of ZEB Family Members in Cancer Progression. Int J Mol Sci. 2022 Dec 1;23(23):15127. doi: 10.3390/ijms232315127.
  30. Qin Y, Yu J, Zhang M, Qin F, Lan X. ZEB1 promotes tumori–genesis and metastasis in hepatocellular carcinoma by regulating the expression of vimentin. Mol Med Rep. 2019 Mar;19(3):2297-2306. doi: 10.3892/mmr.2019.9866.
  31. Hakuno F, Takahashi SI. IGF1 receptor signaling pathways. J Mol Endocrinol. 2018 Jul;61(1):T69-T86. doi: 10.1530/JME-17-0311.
  32. Llorens MC, Lorenzatti G, Cavallo NL, Vaglienti MV, Perrone AP, Carenbauer AL, et al. Phosphorylation Regulates Functions of ZEB1 Transcription Factor. J Cell Physiol. 2016 Oct;231(10):2205-17. doi: 10.1002/jcp.25338.
  33. Huang Q, Zheng S, Gu H, Yang Z, Lu Y, Yu X, et al. The deubiquitinase BRCC3 increases the stability of ZEB1 and promotes the proliferation and metastasis of triple-negative breast cancer cells. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 2024 Apr 25;56(4):564-575. doi: 10.3724/abbs.2024005.
  34. Li N, Babaei-Jadidi R, Lorenzi F, Spencer-Dene B, Clarke P, Domingo E, et al. An FBXW7-ZEB2 axis links EMT and tumour microenvironment to promote colorectal cancer stem cells and chemoresistance. Oncogenesis. 2019 Feb 19;8(3):13. doi: 10.1038/s41389-019-0125-3.
  35. Zhou Z, Zhang P, Hu X, Kim J, Yao F, Xiao Z, et al. USP51 promotes deubiquitination and stabilization of ZEB1. Am J Cancer Res. 2017 Oct 1;7(10):2020-2031.
  36. Zhang S, Hong Z, Chai Y, Liu Z, Du Y, Li Q, et al. CSN5 promotes renal cell carcinoma metastasis and EMT by inhibiting ZEB1 degradation. Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jun 17;488(1):101-108. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.05.016.
  37. Chan FF, Wong CM. ZEB1 Fuels Serine Metabolism to Promote HCC Metastasis. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2023;16(4):646-647. doi: 10.1016/j.jcmgh.2023.07.002.
  38. Bruneel K, Verstappe J, Vandamme N, Berx G. Intrinsic Balance between ZEB Family Members Is Important for Melanocyte Homeostasis and Melanoma Progression. Cancers (Basel). 2020 Aug 11;12(8):2248. doi: 10.3390/cancers12082248.
  39. Wu LM, Wang J, Conidi A, Zhao C, Wang H, Ford Z, et al. Zeb2 recruits HDAC-NuRD to inhibit Notch and controls Schwann cell differentiation and remyelination. Nat Neurosci. 2016 Aug;19(8):1060-72. doi: 10.1038/nn.4322.
  40. Lenda B, Żebrowska-Nawrocka M, Turek G, Balcerczak E. Zinc Finger E-Box Binding Homeobox Family: Non-Coding RNA and Epigenetic Regulation in Gliomas. Biomedicines. 2023 May 5;11(5):1364. doi: 10.3390/biomedicines11051364.
  41. Zhang P, Sun Y, Ma L. ZEB1: at the crossroads of epithelial-mesenchymal transition, metastasis and therapy resistance. Cell Cycle. 2015;14(4):481-7. doi: 10.1080/15384101.2015.1006048.
  42. Qin Y, Tang B, Hu CJ, Xiao YF, Xie R, Yong X, et al. An hTERT/ZEB1 complex directly regulates E-cadherin to promote epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in colorectal cancer. Oncotarget. 2016 Jan 5;7(1):351-61. doi: 10.18632/oncotarget.5968.
  43. Liu M, Yang J, Zhang Y, Zhou Z, Cui X, Zhang L et al. ZIP4 Promotes Pancreatic Cancer Progression by Repressing ZO-1 and Claudin-1 through a ZEB1-Dependent Transcriptional Mechanism. Clin Cancer Res. 2018 Jul 1;24(13):3186-3196. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-18-0263.
  44. Guo Q, Yu DY, Yang ZF, Liu DY, Cao HQ, Liao XW. IGFBP2 upregulates ZEB1 expression and promotes hepatocellular carcinoma progression through NF-κB signaling pathway. Dig Liver Dis. 2020 May;52(5):573-581. doi: 10.1016/j.dld.2019.10.008.
  45. Wang D, Keyoumu K, Yu R, Wen D, Jiang H, Liu X, et al. Extracellular matrix marker LAMC2 targets ZEB1 to promote TNBC malignancy via up-regulating CD44/STAT3 signaling pathway. Mol Med. 2024 May 17;30(1):61. doi: 10.1186/s10020-024-00827-6.
  46. Soleymani L, Zarrabi A, Hashemi F, Hashemi F, Zabolian A, Banihashemi SM, et al. Role of ZEB Family Members in Proliferation, Metastasis, and Chemoresistance of Prostate Cancer Cells: Revealing Signaling Networks. Curr Cancer Drug Targets. 2021;21(9):749-767. doi: 10.2174/1568009621666210601114631.
  47. Hu Q, Ma X, Li C, Zhou C, Chen J, Gu X. Downregulation of THRSP Promotes Hepatocellular Carcinoma Progression by Triggering ZEB1 Transcription in an ERK-dependent Manner. J Cancer. 2021 May 19;12(14):4247-4256. doi: 10.7150/jca.51657.
  48. Zhou Y, Lin F, Wan T, Chen A, Wang H, Jiang B, et al. ZEB1 enhances Warburg effect to facilitate tumorigenesis and metastasis of HCC by transcriptionally activating PFKM. Theranostics. 2021 Apr 3;11(12):5926-5938. doi: 10.7150/thno.56490.
  49. Dongre A, Weinberg RA. New insights into the mechanisms of epithelial-mesenchymal transition and implications for cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019 Feb;20(2):69-84. doi: 10.1038/s41580-018-0080-4.
  50. Chocarro de Erauso L, Zuazo M, Arasanz H, Bocanegra A, Hernandez C, Fernandez G, et al. Resistance to PD-L1/PD-1 Blockade Immunotherapy. A Tumor-Intrinsic or Tumor-Extrinsic Phenomenon? Front Pharmacol. 2020 Apr 7;11:441. doi: 10.3389/fphar.2020.00441.
  51. Guo Y, Lu X, Chen Y, Rendon B, Mitchell RA, Cuatrecasas M, et al. Zeb1 induces immune checkpoints to form an immunosuppressive envelope around invading cancer cells. Sci Adv. 2021 May 21;7(21):eabd7455. doi: 10.1126/sciadv.abd7455.
  52. Ichikawa MK, Endo K, Itoh Y, Osada AH, Kimura Y, Ueki K, et al. Ets family proteins regulate the EMT transcription factors Snail and ZEB in cancer cells. FEBS Open Bio. 2022 Jul;12(7):1353-1364. doi: 10.1002/2211-5463.13415.
  53. Guda BB, Pushkarev VM, Pushkarev VV, Kovalenko AYe, Taraschenko YM, Kovzun OI, et al. The expression and activation of extracellular signal-regulated kinase-1/2 and proliferating cell nuclear antigen content in normal tissue and human thyroid tumors. SM J Endocrinol Metab. 2015;1(1):1002. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3919531.
  54. Guda BB, Pushkarev VV, Kovzun OI, Pushkarev VM, Tronko MD. PCNA expression as a marker of proliferation in benign and highly differentiated malignant tumors of the human thyroid gland (literature review and clinical case). International Journal of Endocrinology (Ukraine). 2019;15(4):339-43. doi: 10.22141/2224-0721.15.4.2019.174822.
  55. Garifulin OM, Filonenko VV, Bdzhola AV, Pushkarev VV, Zinich PP, Pushkarev VM, et al. Expression of Ribosomal Protein Kinase S6 (S6K1) Isoforms in Different Types of Papillary Thyroid Carcinoma. Cytology and Genetics. 2023;57(4):305-311.
  56. Liu R, Cao Z, Pan M, Wu M, Li X, Yuan H, et al. A no–vel prognostic model for papillary thyroid cancer based on epithelial-mesenchymal transition-related genes. Cancer Med. 2022 Dec;11(23):4703-4720. doi: 10.1002/cam4.4836.
  57. Meng X, Kong DH, Li N, Zong ZH, Liu BQ, Du ZX, et al. Knockdown of BAG3 induces epithelial-mesenchymal transition in thyroid cancer cells through ZEB1 activation. Cell Death Dis. 2014 Feb 27;5(2):e1092. doi: 10.1038/cddis.2014.32.
  58. Wang Q, Shang J, Zhang Y, Zhou Y, Tang L. MiR-451a restrains the growth and metastatic phenotypes of papillary thyroid carcinoma cells via inhibiting ZEB1. Biomed Pharmacother. 2020 Jul;127:109901. doi: 10.1016/j.biopha.2020.109901.
  59. Vedovatto S, Oliveira FD, Pereira LC, Scheffel TB, Beckenkamp LR, Bertoni APS, et al. CD73 mitigates ZEB1 expression in papillary thyroid carcinoma. Cell Commun Signal. 2024 Feb 22;22(1):145. doi: 10.1186/s12964-024-01522-z.
  60. Morillo-Bernal J, Fernández LP, Santisteban P. FOXE1 regu–lates migration and invasion in thyroid cancer cells and targets ZEB1. Endocr Relat Cancer. 2020 Mar;27(3):137-151. doi: 10.1530/ERC-19-0156.
  61. Xiang Y, Wang W, Gu J, Shang J. Circular RNA VANGL1 Facilitates Migration and Invasion of Papillary Thyroid Cancer by Modulating the miR-194/ZEB1/EMT Axis. J Oncol. 2022 Mar 8;2022:4818651. doi: 10.1155/2022/4818651.
  62. Pérez G, López-Moncada F, Indo S, Torres MJ, Castellón EA, Contreras HR. Knockdown of ZEB1 reverses cancer stem cell properties in prostate cancer cells. Oncol Rep. 2021 May;45(5):58. doi: 10.3892/or.2021.8009.