Cd44-KO 基因敲除小鼠

CD44是一种非激酶细胞表面跨膜糖蛋白，广泛被认为是癌症干细胞（CSC）的标志物。CD44基因通过选择性剪接产生标准（CD44s）和变异（CD44v）亚型，这些亚型与配体如透明质酸（HA）、骨桥蛋白（OPN）和基质金属蛋白酶（MMPs）的相互作用驱动多种癌症相关的信号传导[1]。CD44的表达与肿瘤发生、发展、转移和侵袭密切相关，被认为是肿瘤治疗的重要靶点。此外，CD44还参与多种生物学过程，如细胞相互作用、粘附、造血和肿瘤转移等[2]。

CD44基因的变异体与癌症风险之间的关系尚未明确。一些研究表明，CD44基因的多态性与癌症风险增加有关，而另一些研究则没有发现这种关联[3]。例如，一项针对12篇包含25,777例病例和27,485例对照的研究的荟萃分析显示，CD44基因的多态性与总体癌症风险之间没有显著关联。然而，基于来源的对照组，rs13347基因型的分析表明，在隐性模型中（TT vs. TC+CC），基于人群的（P-B）组的癌症风险显著增加[3]。

CD44基因的变异体还可能影响造血干细胞的动员。一项对92例计划进行自体干细胞移植的淋巴瘤和多发性骨髓瘤患者的研究发现，CD44基因单核苷酸多态性（rs13347）与动员CD34+造血祖细胞的有效性相关。具有（CT+CC）基因型的患者与具有（TT）基因型的患者相比，在收集目标CD34计数时所需的分离次数更多。T等位基因与较差的动员有关。CD44单核苷酸多态性分析可能有助于预测动员效果不佳的患者[4]。

CD44蛋白的家族成员在细胞粘附、细胞与细胞和细胞与基质相互作用中发挥重要作用。这些蛋白由一个基因通过选择性剪接编码，并且可以通过多种翻译后修饰进一步修饰。CD44蛋白是单链分子，包括一个N端细胞外结构域、一个膜近端区域、一个跨膜结构域和一个细胞质尾。CD44基因仅在高等生物中发现，其氨基酸序列在哺乳动物物种之间高度保守。CD44蛋白的主要配体是透明质酸，是细胞外基质的一个组成部分。其他CD44配体包括骨桥蛋白、丝氨酸糖蛋白、胶原蛋白、纤连蛋白和层粘连蛋白。CD44蛋白的主要生理作用是通过细胞与细胞和细胞与基质的粘附来维持器官和组织结构，但某些变异体也可以介导淋巴细胞活化和归巢，以及化学因子和激素的呈现[5]。

在肿瘤细胞中，CD44的表达模式经常发生异常，表现为与正常组织相比，肿瘤细胞中不寻常的转录物和蛋白质水平显著升高。在肿瘤细胞中也观察到未成熟CD44转录本的异常处理，这可能导致内含子的不适当保留和mRNA中隐秘剪接位点的使用。选择性剪接的外显子表达模式的异常也与肿瘤进展和转移潜能相关。在许多不同器官的恶性肿瘤样本中频繁检测到这些异常，并且在侵袭性和高风险的癌前病变中也存在，这表明CD44表达在临床评估中的潜在应用[6]。

CD44在肿瘤生长和进展中具有双重作用，既可以作为肿瘤抑制因子，也可以作为肿瘤促进因子。例如，在乳腺癌细胞系MCF-7中，通过四环素关闭调节CD44基因的表达，研究发现SOD2（超氧化物歧化酶2）是CD44下游的转录靶点，参与乳腺癌转移。SOD2基因属于铁/锰超氧化物歧化酶家族，编码线粒体蛋白。SOD2通过激活不同的信号通路，调节乳腺癌细胞血管生成能力，参与细胞增殖和侵袭[7]。

CD44的结构元素在特定功能中发挥作用。例如，CD44的透明质酸结合功能在细胞系和融合蛋白中得到了评估，这些融合蛋白由CD44的外部结构域与人类IgG1的铰链、CH2和CH3区域结合而成。这些研究表明，CD44的透明质酸结合受表达其的细胞调节，至少部分调节是由CD44本身的细胞特异性翻译后修饰，特别是N-糖基化决定的。由基因中11个可选外显子的选择性剪接决定的CD44变异体决定了CD44的额外功能，以及参与透明质酸结合的调节。可溶性CD44可能调节细胞表面CD44的功能。CD44的细胞质结构域以某种方式参与配体结合，这种结合方式尚不清楚。它还决定了极化上皮细胞中的膜定位，并可能参与CD44与细胞骨架的相互作用以及介导配体结合后的事件[8]。

CD44的缺失通过调节PPARγ和细胞周期相关途径促进脂肪生成。一项研究在人和小鼠脂肪组织中研究了CD44的细胞类型特异性表达，并进一步研究了CD44在成脂肪细胞中的表达如何调节脂肪细胞功能。使用CRISPR Cas9介导的基因缺失和慢病毒介导的基因再表达，研究发现CD44的缺失促进了脂肪细胞分化和脂肪生成，而CD44的再表达则消除了这种作用，并降低了3T3-L1细胞中的胰岛素敏感性和脂肪素分泌。机制上，CD44通过抑制Pparg表达来实现这一点。使用定量蛋白质组学分析，还发现细胞周期调节途径主要因CD44的缺失而减少。事实上，CD44的再表达适度恢复了所有细胞周期阶段的蛋白质表达。这些数据还得到了CD44缺乏细胞中前脂肪细胞增殖率增加的支持，而CD44的再表达减弱了这种作用。这些数据表明，CD44在调节脂肪生成和脂肪细胞功能中起着关键作用，可能通过调节PPARγ和细胞周期相关途径。这项研究首次提供了证据，表明在CD44主要表达在免疫细胞中的情况下，CD44在前脂肪细胞中的表达在调节脂肪细胞功能方面起着关键作用。因此，针对前脂肪细胞中的CD44可能为治疗肥胖相关代谢并发症提供治疗潜力[9]。

CD44基因的多态性与鼻咽癌易感性有关。一项在中国东部人群中进行的研究发现，与最常见的rs13347CC基因型相比，CT+TT基因型显著增加了个体患鼻咽癌的风险。此外，关于CD44 3'UTR的瞬时转染实验表明，rs13347T等位基因的存在导致了比C等位基因更大的转录活性。同样，与C携带者相比，在Western blotting结果中，rs13347T携带者的CD44表达更多。所有这些发现都表明，CD44 rs13347C>T多态性可能通过提高CD44表达来影响鼻咽癌的发生[10]。

综上所述，CD44是一种多功能细胞表面蛋白，在多种生物学过程中发挥重要作用。CD44的表达与肿瘤发生、发展、转移和侵袭密切相关，被认为是肿瘤治疗的重要靶点。CD44基因的多态性与癌症风险增加之间的关系尚未明确。CD44的变异体还可能影响造血干细胞的动员。CD44在肿瘤生长和进展中具有双重作用，既可以作为肿瘤抑制因子，也可以作为肿瘤促进因子。CD44的结构元素在特定功能中发挥作用。CD44的缺失通过调节PPARγ和细胞周期相关途径促进脂肪生成。CD44基因的多态性与鼻咽癌易感性有关。