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近期有关恶性胸膜间皮瘤的遗传学与生物学重要发现

Published at: 2015年第1卷第S1期

沈建飞
关键词:

Robert McMillan1, Marjorie Zauderer2, Matthew Bott1, Marc Ladanyi3

1Department of Pathology and Human Oncology & Pathogenesis Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA;Department of Surgery, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA

2Department of Medicine, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA

3Department of Pathology and Human Oncology & Pathogenesis Program, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, NY, USA

译者:沈建飞,浙江省台州医院

审校:梅建东,四川大学华西医院胸外科

认识恶性胸膜间皮瘤(MPM)相关的特定基因突变可能有助于寻找理想的治疗靶点。近期有研究报道了以往未知的BAP1和LATS2基因多发遗传变异,进一步的研究工作加深了我们对NF2失活突变导致肿瘤发生机制的理解。本文将重点对近期的这些发现及其与MPM治疗的关系进行综述。

BAP1

BRCA相关蛋白1(BAP1)含729个氨基酸,由位于染色体3p21的BAP1基因编码。近期的一项全基因组分析表明约25%的MPM患者存在体细胞BAP1基因突变和缺失(1)。随后的分析还发现高发MPM、葡萄膜黑色素瘤(UM)、黑色素瘤、皮肤黑色素瘤(CM)及其他恶性肿瘤的家族中,生殖细胞存在BAP1基因突变(2,3)。约84%的转移性UM、14%的肾透明细胞癌(RCC)以及少部分肺癌和乳腺癌患者存在体细胞BAP1突变(4-7)。

有关BAP1功能的研究将其定性为定位于细胞核内的去泛素化酶(DUB),属于DUB中的泛素羧基末端水解酶(UCH)家族成员。质谱分析确定宿主细胞因子1(HCF1)和性梳样蛋白1(ASXL1)是BAP1的主要结合蛋白。BAP1与HCF1共同调节启动区域与转录因子E2F和YY1结合的基因表达,可能还影响其他未知的转录因子。HCF1募集组蛋白甲基转移酶,激活位于染色质启动区域的组蛋白,从而增强基因转录(8-10)。作为一种与ASXL1结合的配体, BAP1可形成去泛素化(PR-DUB)复合体,将泛素与组蛋白H2A裂解。组蛋白H2A第119位赖氨酸单泛素化是多梳蛋白复合物介导的基因调控体系的一个调节标志(11)。多梳蛋白引导胚胎发育过程中的分化,已发现多种癌症存在多梳蛋白复合体不同亚基的缺陷(12)。利用siRNA敲低BAP1可改变由E2F和YY1调节的基因及多梳相关基因的表达(1,10)。BAP1的其他功能可能还包括在DNA损伤修复中的作用,但这仍需进一步明确(5)。虽然BAP1蛋白最初是以BRCA1基因的RING指状结构域为诱饵进行酵母双杂交筛选发现,BAP1和BRCA1之间的关系仍不清楚。

基于BAP1在组蛋白泛素化中的明显作用和已知的不同组蛋白修饰在功能上的相互联系,在UM和MPM细胞中又鉴定出了作用于其他类型染色质修饰的因子,如组蛋白乙酰化。组蛋白去乙酰化酶抑制剂伏林司他(又名SAHA)、曲古抑菌素A及丙戊酸(VPA)均可迟滞BAP1野生型(WT)UM细胞株的生长,使其基因表达谱恢复到侵袭性较弱时的状态。通过shRNA抑制UM细胞株中BAP1的表达可增强该细胞株对VPA的敏感性,抑制细胞增殖,但在另外三种BAP1野生型MPM细胞株(211H、HMeso、H2373)及BAP1缺陷的细胞株(H28)中采用SAHA进行类似的研究,却未能显示出BAP1缺失与增强组蛋白去乙酰化酶抑制剂作用敏感性之间的关系(13)。(R. McMillan及M. Ladanyi,数据尚未发表)此外,将SAHA作为二线化疗方案的大型III期优效性试验并未使患者产生生存或临床无进展生存期(PFS)获益(14)。但有趣的是,对RCC细胞株的研究发现,通过shRNA降低BAP1表达水平可增强该细胞对PARP抑制剂的敏感性(5)。

BAP1突变是反映UM转移潜能的一个敏感且特异的标志物,与RCC组织学分级较高相关(4,5)。BAP1缺失可能伴随着较高的吸烟率,但尚未发现其与MPM更具侵袭性相关(M. Zauderer,数据未发表)。最近一项针对生殖细胞BAP1突变患者的研究,通过皮肤科及眼科追踪这些患者,显示出BAP1基因在CM及UM二级预防中的重要性(15)。

NF2

35-40%的MPM患者存在多发性神经纤维瘤病2型(NF2)基因失活突变。NF2基因编码ERM(埃兹蛋白、根蛋白及膜突蛋白)蛋白结构域,也被称为神经纤维素2(Merlin),是一种抑癌基因,介导细胞增殖过程中的接触抑制(16,17)。NF2位于染色体22q11,最初被鉴定为家族性神经纤维瘤病的的致病突变。其他研究已证实NF2基因突变还零星存在于神经鞘瘤、室管膜瘤、脑膜瘤、MPM及少数RCC和CM患者中(18)。

ERM蛋白连接膜蛋白与细胞皮质的细胞骨架肌动蛋白,因此推测NF2的功能主要在细胞皮质,即细胞膜内表面的胞质区(19)。有关NF2功能的研究已证实其可调节RAC-PAK信号通路、EGFR-RAS-ERK信号通路、PI3K-Akt信号通路及FAK-Src信号通路(20,21)。然而,与其他ERM蛋白不同的是NF2缺乏一个标准的羧基端肌动蛋白结合基序,且活化的NF2定位在细胞核内(22)。NF2活化时呈“闭合”构象,由分子内N-末端FERM结构域和C末端结合形成,这有别于其他ERM蛋白活化时的“开放”构像。NF2的S518位点磷酸化破坏了分子内结合,导致NF2呈非活化的“开放”构象(17)。

最近的质谱分析发现E3泛素连接酶CRL4是野生型NF2的主要结合配体,但在癌症中发现突变的NF2配体则不是上述蛋白。野生型NF2与CRL4的DCAF1亚基结合,抑制CRL4介导的组蛋白泛素化以及其他靶蛋白。虽然CRL4的底物尚未完全确定,但若不受NF2的抑制,其可激活大量致癌程序,导致细胞过度增殖(22)。NF2、BAP1和组蛋白泛素化之间的共同作用链提示这两大MPM抑癌基因之间可能存在相互作用。

此外,还发现NF2缺失可导致不依赖于AKT通路的mTORC1激活,这提供了一条靶向抑制该通路的途径(23)。使用依维莫司,并联合激酶抑制剂和雷帕霉素进行的临床前研究表明,与NF2野生型相比,NF2缺失使细胞株对上述药物敏感性增加(23,24)。西南肿瘤协作组(SWOG)进行的II期临床研究将依维莫司单药作为MPM的二线化疗方案,未能达到主要结局指标的4个月PFS,不过该研究并未专门挑选NF2缺失的患者入组(25)。

LATS2

最近对MPM细胞株进行的比较基因组杂交研究发现,位于染色体13q12的大肿瘤抑制基因2(LATS2)存在频发突变,但肿瘤样本中LATS2基因突变的发生率低于细胞株,20个细胞株中有7个存在突变,而25个肿瘤样本中仅3个存在LATS2基因突变,其他报道也发现MPM肿瘤存在LATS2突变(1,26)。LATS2蛋白是一种丝氨酸苏氨酸激酶,促进Yes相关蛋白(YAP)磷酸化,又是Hippo信号通路的成员。Hippo信号通路在胚胎发育过程中调控器官生长,而该信号通路的改变使细胞生长的接触抑制受损,与肿瘤发生相关。YAP是Hippo信号通路的主要下游调节因子,在核内去磷酸化状态时活化,发挥转录因子的作用。先前在MPM、肝癌、肺癌和结肠癌细胞核中均发现YAP过表达。YAP被LATS2磷酸化后可灭活转录因子,并清除胞浆内的YAP(27,28)。有趣的是,NF2缺失也伴有核内YAP表达增加。此外,NF2缺失的MPM细胞株转染NF2 cDNA后可导致YAP磷酸化增加(29)。然而,同时存在NF2和LATS2失活突变的MPM细胞株Y-Meso-14,通过质粒转染编码LATS2基因,无需NF2基因就足以恢复YAP磷酸化,这提示NF2作用于LATS2的上游(26)。

结论

癌症特异的基因突变为寻找理想的治疗靶点提供了可能。以往发现的MPM遗传学改变,如位于9p21的P16/CDKN2A频发纯合缺失与患者预后相关(30)。新的研究发现,如生殖细胞BAP1突变有望识别MPM高危人群,这部分人群可从密切追踪及早期干预中获益。通过发现MPM中变化的信号通路,如PI3K-AKT-mTORC1与Hippo信号通路,有望开发出比目前治疗更为有效的靶向治疗方案。PI3K-AKT-mTORC1抑制剂GDC-0980的I期临床试验显示对MPM患者有效,这可能成为这类治疗方案的一个范例(31)。随着越来越多的患者接受下一代全外显子、全转录组及全基因组测序,在不久的将来,我们对MPM分子生物学的理解将会进一步深化。

致谢

声明:本文所有作者均无利益冲突。

参考文献见:http://www.annalscts.com/article/view/1050/1599

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