腫瘤中SWI/SNF復(fù)合物亞基變異的作用及其相關(guān)治療策略進(jìn)展

郭慶，饒秋，周志毅

0 引言

染色質(zhì)重構(gòu)是基因表達(dá)動(dòng)態(tài)調(diào)控的重要機(jī)制之一，主要由不同的蛋白質(zhì)/蛋白質(zhì)復(fù)合物完成[1]。SWI/SNF復(fù)合物是首次在酵母中發(fā)現(xiàn)的影響交配型轉(zhuǎn)換的基因復(fù)合物之一，轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子等蛋白將SWI/SNF復(fù)合物募集到DNA區(qū)域，沿DNA移動(dòng)并通過(guò)變構(gòu)核小體修改DNA的可訪問(wèn)性或可及性（重塑染色質(zhì)），通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子與暴露DNA的結(jié)合實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)調(diào)控（抑制或者激活）。其亞基基因在20%以上的惡性腫瘤中發(fā)生突變[2]。

1 SWI/SNF復(fù)合物及其功能

哺乳動(dòng)物SWI/SNF復(fù)合物由多個(gè)亞基組成，包括兩個(gè)催化亞基BRM/SMARCA2和BRG1/SMARCA4，以及一組稱為BRG1/BRM相關(guān)因子的蛋白質(zhì)（是SWI/SNF復(fù)合物與DNA或蛋白質(zhì)結(jié)合所必需的亞基）[2]。SWI/SNF復(fù)合物主要包含兩類：BRG1/BRM相關(guān)因子復(fù)合物（BRG1/BRM associated factor, BAF）及多溴相關(guān)BAF復(fù)合物（polybromo-associated BAF, PBAF）。BAF及PBAF均包括三個(gè)核心亞基（SMARCB1、SMARCC1及SMARCC 2），輔助調(diào)節(jié)亞基存在差異，BAF主要包括ARID1A/1B、DPF1/2/3、SS18、SMARCE1、SMARCD1/D2/D3、ACTL6A及BRD9，PBAF主要包括ARID2、PBRM1、PHF10、SMARCE1、SMARCD1/D2/D3、ACTL6A及BRD7。SMARCA2及SMARCA4含有6個(gè)保守結(jié)構(gòu)域：QLQ結(jié)構(gòu)域、富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域、小解旋酶/SANT相關(guān)結(jié)構(gòu)域、DNA依賴性ATP酶結(jié)構(gòu)域、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（RB）結(jié)合結(jié)構(gòu)域（LxCxE）和Bromo結(jié)構(gòu)域。Bromo結(jié)構(gòu)域與乙?；M蛋白相互作用，參與SWI/SNF復(fù)合物與DNA的結(jié)合和穩(wěn)定性。LxCxE結(jié)構(gòu)域與RB腫瘤抑制基因家族的成員結(jié)合，而QLQ結(jié)構(gòu)域與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用有關(guān)。最后，解旋酶和DExDc結(jié)構(gòu)域分離DNA雙鏈，需ATP水解[3]。但這兩種ATP水解酶在功能上存在顯著差別，并不能彼此彌補(bǔ)。INI 1/SMARCB 1、BAF 155/SMARCC1和BAF170/SMARCC2稱為“核心亞基”，其對(duì)于SMARCA2或SMARCA4的ATP依賴染色質(zhì)重塑活性是必需的，主要參與雙鏈斷裂和核苷酸切除修復(fù)。SWI/SNF復(fù)合物還有7～10個(gè)輔助調(diào)節(jié)亞基，靶向特定的DNA或基因位點(diǎn)，負(fù)責(zé)不同復(fù)合物靶向的特異性基因組。BAF復(fù)合物包含ARID1A/B，PBAF復(fù)合物包含PBRM1、ARID2、BRD7和PHF10[4]。其含有與DNA或組蛋白相互作用所需的特定結(jié)構(gòu)域（溴結(jié)構(gòu)域、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、ARID及Zing finger等）[2-4]。

SWI/SNF亞基不僅與啟動(dòng)子結(jié)合，而且與其他調(diào)控區(qū)域（如增強(qiáng)子和DNA復(fù)制起始區(qū)）緊密結(jié)合。此外，SWI/SNF可結(jié)合/共沉淀許多蛋白質(zhì)，在細(xì)胞周期、細(xì)胞骨架和染色體組織等過(guò)程中發(fā)揮作用[3]。表明SWI/SNF復(fù)合物的功能比單純的轉(zhuǎn)錄調(diào)控更為廣泛。

2 SWI/SNF復(fù)合物亞基變異在腫瘤中的作用

現(xiàn)針對(duì)各個(gè)SWI/SNF復(fù)合物亞基變異進(jìn)行分析，見(jiàn)表1[3,5]。

2.1 催化亞基

SMARCA2和SMARCA4雖同為SWI/SNF的ATP水解酶，但兩者在惡性腫瘤中的突變譜明顯不同。SMARCA4和SMARCA2在結(jié)直腸癌、漿液性卵巢癌、胰腺癌、肝細(xì)胞癌、肺癌和乳腺癌、膠質(zhì)瘤、黑色素瘤和鱗狀細(xì)胞癌中均有不同頻率的突變，在卵巢透明細(xì)胞癌、腎癌、血液系統(tǒng)腫瘤和髓母細(xì)胞瘤中存在SMARCA4突變但無(wú)SMARCA2突變[5-6]，大多數(shù)突變位于解旋酶催化結(jié)構(gòu)域。SMARCA4是繼ARID1A之后惡性腫瘤中第二頻繁突變的SWI/SNF基因，其作用比SMARCA2更重要。

在卵巢高鈣血癥型小細(xì)胞癌（small cell carcinoma of the ovary, SCCOHT）中均有SMARCA2蛋白缺失[7]，常發(fā)生表觀基因改變。SMARCA2缺失可發(fā)生在橫紋肌樣瘤、乳腺癌、肺癌、食道癌、膀胱癌、胃癌和卵巢癌中[7-8]。SMARCA2突變非常罕見(jiàn)，但可見(jiàn)于腺樣囊性癌（5%）[9]。SMARCA4和SMARCA2是SWI/SNF的相對(duì)互斥亞基，在SMARCA4缺陷腫瘤中，SMARCA2上調(diào)，可補(bǔ)充SMARCA4的功能丟失[4]。但在SCCOHT和SMARCA4缺陷性胸部肉瘤（SMARCA4-deficient thoracic sarcomas, SMARCA4-DTS）中SMARCA4和SMARCA2表達(dá)同時(shí)丟失[10]，與在其他SMARCA4缺陷腫瘤中的合成致死關(guān)系不同。

在SCCOHT中均有SMARCA4基因突變。SCCOHT是雙等位SMARCA4失活突變（包括截短、移碼或缺失），近一半的SCOOHT在種系細(xì)胞中檢測(cè)出SMARCA4突變，并可能表現(xiàn)為橫紋肌樣瘤易感性綜合征[11]。 SMARCA4-DTS也與重復(fù)性SMARCA4突變相關(guān)，導(dǎo)致SMARCA4功能喪失[12]。

催化亞基突變也出現(xiàn)在胃腸道低分化癌（undifferentiated gastrointestinal carcinoma, UGC）中，包括：結(jié)腸、小腸、胃和遠(yuǎn)端食道，主要顯示SMARCB1或SMARCA4失活，也有SMARCA2和ARID1A改變。SMARCA2和SMARCB1是UGC中最常見(jiàn)的SWI/SNF突變亞基（分別為77%和50%）。所有SMARCB1突變的病例也有SMARCA2突變，而SMARCA2和SMARCA4突變相互排斥， SMARCB1和SMARCA4之間也是如此[3]。

2.2 核心亞基

SMARCB1幾乎在所有惡性橫紋肌樣腫瘤（malignant rhabdoid tumor, MRT）中都存在基因缺失或截短突變，是MRT中唯一的重復(fù)性遺傳異常[13]。在家族性神經(jīng)瘤病和腦膜瘤中有SMARCB1雙等位基因丟失。80%以上的上皮樣腫瘤中也存在SMARCB1蛋白丟失（主要因純合子缺失）。而其他兩個(gè)核心亞基（SMARCC1和SMARCC2）卻鮮有突變[5]。

在MRT中，SMARCB1缺失增加了多梳抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex 2, PRC2）亞基EZH2的豐度，EZH2高表達(dá)使PRC2不能被置換，導(dǎo)致DNA甲基化，從而抑制腫瘤抑制基因CDKN2A，導(dǎo)致增殖增加[14]。

在腎髓質(zhì)癌[15]中存在不平衡易位后的SMARCB1截短。SMARCB1功能喪失可誘導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白D1，導(dǎo)致細(xì)胞周期的G1期細(xì)胞增殖。SMARCB1缺陷約占鼻竇癌的10%[16]。與MRT一樣，其基因組高度穩(wěn)定，表明SMARCB1丟失可能是其發(fā)生的驅(qū)動(dòng)因素。低分化小兒脊索瘤存在由染色體22q11缺失引起的SMARCB1缺失[17]。

2.3 輔助調(diào)節(jié)亞基

在家族性脊膜瘤中，SMARCE1雜合突變并完全丟失，并與透明細(xì)胞組織學(xué)形態(tài)相關(guān)[18]，更具侵襲性，較易擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，可能與SMARCE1作用于類固醇激素反應(yīng)有關(guān)[19]。在透明細(xì)胞腎癌(約40%)、上皮樣肉瘤（約83%）和膽管癌（約32%）中存在PBRM1失活突變或缺失。14%的HCV相關(guān)肝細(xì)胞肝癌、小部分惡性黑色素細(xì)胞瘤和肺癌有ARID2失活突變[5]。

表1 SWI/SNF復(fù)合物亞基在惡性腫瘤中的變異情況Table1 Abnormality of SWI/SNF complex subunits in malignant tumors

ARID1A是腫瘤中突變頻率最高的SWI/SNF基因，一項(xiàng)約3 000份腫瘤標(biāo)本的大型研究發(fā)現(xiàn)，其在10%以上的腫瘤中存在丟失：胃癌（14%）、間變性甲狀腺癌（14%）、低級(jí)別和高級(jí)別子宮內(nèi)膜樣癌（分別占29%和39%）、子宮癌（漿液癌18%、癌肉瘤14%）[5]。并在肝細(xì)胞癌[20]、肺腺癌[21]、膀胱癌[22]或膽管癌[23]中存在突變。約50%的卵巢透明細(xì)胞癌及近40%的子宮內(nèi)膜癌存在ARID1A突變，其也與良性子宮內(nèi)膜異位癥癌變相關(guān)[24]。 ARID1A在腫瘤中常發(fā)生截短突變，導(dǎo)致C末端結(jié)合區(qū)的缺失，破壞復(fù)合物的組合。ARID1A丟失并不能通過(guò)ARID1B的表達(dá)增多加以補(bǔ)償，且在大多數(shù)腫瘤中ARID1B表達(dá)比ARID1A更低[25]。

SMARCC2突變很罕見(jiàn)，但可見(jiàn)于微衛(wèi)星不穩(wěn)定的胃癌和結(jié)直腸癌[26]。 SKARCC2外顯子8的重復(fù)序列是移碼突變的熱點(diǎn)，分別存在于胃癌（9%）和結(jié)直腸癌（15%）中。該突變產(chǎn)生終止密碼子，導(dǎo)致SMARCC2的功能喪失。

2.4 滑膜肉瘤SS18移位

SS18首先在滑膜肉瘤（synovial sarcoma, SS）中被鑒定，t（X； 18）（p11.2； q11.2）易位引起18號(hào)染色體上的SS18與X染色體上的SSX1、SSX2或SSX4融合[27]，導(dǎo)致SS18 C末端與SSX蛋白的78個(gè)C末端氨基酸融合。SS18-SSX融合蛋白與正常SS18亞基競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合到SWI/SNF復(fù)合物中?？赡苡捎谌诤系鞍左w積較大，SMARCB1亞基從滑膜肉瘤BAF（ssBAF）復(fù)合物中被置換。通常，SMARCB1被排出及降解導(dǎo)致功能喪失，然而，SW1/SNF復(fù)合物中的SS18-SSX進(jìn)入整合導(dǎo)致復(fù)合物功能增強(qiáng)，即染色質(zhì)占據(jù)能力增強(qiáng)和PRC被強(qiáng)力驅(qū)逐置換。融合蛋白的SSX與特定DNA位點(diǎn)結(jié)合可導(dǎo)致ssBAF定向到其他的基因組位點(diǎn)[28]，激活SOX2致癌基因。該機(jī)制使SWI/SNF復(fù)合物具有了致癌活性。

3 其他SWI/SNF相關(guān)腫瘤發(fā)生機(jī)制

SWI/SNF復(fù)合物可通過(guò)與長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）相互作用參與腫瘤發(fā)生。其機(jī)制是：lncRNA直接與SWI/SNF復(fù)合物相互作用，拮抗其活性，或使SWI/SNF復(fù)合物在某些特定位點(diǎn)募集[29]，促使腫瘤發(fā)生。

最近研究成果包括：（1）發(fā)現(xiàn)SWI/SNF復(fù)合物在譜系特異性基因增強(qiáng)子調(diào)節(jié)中的作用[30]。SWI/SNF復(fù)合物直接與p300組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，從而調(diào)節(jié)靶基因上H3K27Ac（組蛋白H3K27乙?；┑幕钚浴＿@種SWI/SNF調(diào)節(jié)在典型的遠(yuǎn)端增強(qiáng)子中顯示出強(qiáng)活性，主要參與分化和發(fā)育的基因。提示SWI/SNF亞基缺失（如SMARCB1、ARID1A）可通過(guò)該途徑誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生；（2）如前所述，SWI/SNF復(fù)合物（如SMARCB1）與PRC2的EZH2之間存在特異性拮抗關(guān)系，多梳復(fù)合物是SWI/SNF的關(guān)鍵非核小體底物。EZH2負(fù)責(zé)組蛋白H3第27位賴氨酸的三甲基化，這是與基因組轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)的標(biāo)記[14]。

4 SWI/SNF復(fù)合物亞基驅(qū)動(dòng)相關(guān)腫瘤的新型治療策略探討

在臨床上，對(duì)異常缺失的基因產(chǎn)物進(jìn)行恢復(fù)很難實(shí)現(xiàn)，因此，對(duì)于基因表達(dá)缺失驅(qū)動(dòng)腫瘤的治療仍然存在很大的挑戰(zhàn)。但SWI/SNF亞基異常與其他致癌基因異常共同發(fā)生，因此，利用特異性的合成致死關(guān)系是其治療的有效途徑。合成致死關(guān)系是導(dǎo)致細(xì)胞適應(yīng)性喪失的兩種遺傳事件（如突變）的組合，即兩者同時(shí)發(fā)生將會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。目前，對(duì)于SWI/SNF復(fù)合物亞基之間或SWI/SNF亞基缺失與異常激活的致癌信號(hào)途徑之間的合成致死關(guān)系已經(jīng)成為精準(zhǔn)治療的熱門領(lǐng)域。目前主要如下。

4.1 SWI/SNF復(fù)合物旁系同源亞基內(nèi)部之間

SWI/SNF亞基缺失腫瘤會(huì)表現(xiàn)出對(duì)其他旁系同源亞基獨(dú)特的強(qiáng)依賴性，以維持其增殖適應(yīng)性。如SMARCA4-SMARCA2及ARID1AARID1B。在SMARCA4缺陷非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）細(xì)胞系中，RNAi文庫(kù)合成致死篩選發(fā)現(xiàn)，SMARCA2為癌細(xì)胞系增殖所需的最強(qiáng)合成致死依賴性亞基[31]?？墒褂冒猩锓肿拥呐潴w依賴性蛋白質(zhì)降解技術(shù)特異性降解亞基，直接靶向SWI/SNF ATP酶和溴結(jié)構(gòu)域[32]。

4.2 SMARCB1表達(dá)缺失和EZH2抑制

SMARCB1表達(dá)缺失和PRC2抑制之間存在合成致死關(guān)系，EZH2是PRC2的催化亞基。小分子介導(dǎo)EZH2抑制的臨床前研究已在SMARCB1缺陷腫瘤中得到驗(yàn)證[33]。而且，特異性EZH2抑制小分子還可與其他關(guān)鍵效應(yīng)信號(hào)抑制劑組合使用，以提高效果，如溴結(jié)構(gòu)域或SHH信號(hào)抑制劑[32]。

4.3 SWI/SNF亞基缺失與其他下游依賴性信號(hào)通路

在SWI/SNF亞基缺失腫瘤中，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)其他下游依賴性信號(hào)通路的合成致死關(guān)系靶標(biāo)，如YES1[34]、PARP[35]、ATR[36]、PIK3CA[37]、KRAS[38]、BRAF[3]、Topo Ⅱ[39]及細(xì)胞周期蛋白D1[40]等。

SWI/SNF復(fù)合物與DNA損傷修復(fù)有關(guān)。SWI/SNF亞基缺失癌細(xì)胞對(duì)DNA修復(fù)途徑抑制劑的易感性增強(qiáng)。PIK3/AKT途徑在該領(lǐng)域具有重要意義?；趕hRNA的篩選研究發(fā)現(xiàn)，PIK3CA（p110）和PIK3R2（p85）的兩個(gè)催化亞基在ARID1A缺陷癌細(xì)胞中顯示很高的脆弱性。抑制PIK3途徑藥物可能是易實(shí)現(xiàn)的臨床選擇。事實(shí)上，一些針對(duì)PIK3/AKT途徑節(jié)點(diǎn)的制劑已快速轉(zhuǎn)向FDA批準(zhǔn)[41]。SMARCA4表達(dá)缺失與對(duì)拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ抑制劑的耐受性相關(guān)，EZH2抑制劑與依托泊苷（一種拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ（Topo Ⅱ）抑制劑）在SMARCA4缺失腫瘤中具有協(xié)同抗腫瘤作用[42]。SMARCB1失活可導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白D1上調(diào)。目前一種細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）4/6抑制劑ribociclib（LEE011）正在進(jìn)行階段1/2臨床試驗(yàn)[40]。

4.4 其他

目前，針對(duì)滑膜肉瘤中致癌性SS18-SSX特異性降解或針對(duì)SS18-SSX的合成致死關(guān)系的治療途徑還在研究中。此外，SWI/SNF亞基還可作為治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子。如類固醇治療對(duì)小兒急性淋巴細(xì)胞白血病的反應(yīng)與3個(gè)SWI/SNF亞基（SMARCB1、SMARCA4、ARID1A）的表達(dá)水平相關(guān)：低表達(dá)與較高的治療反應(yīng)相關(guān)[43]。SMARCE1表達(dá)可用作卵巢癌和肺癌藥物反應(yīng)的標(biāo)志物：卵巢癌對(duì)順鉑、多柔比星和5-氟尿嘧啶的敏感度可能與低SMARCE1表達(dá)有關(guān)[44]，低SMARCE1表達(dá)也與非小細(xì)胞肺癌的MET和ALK抑制劑耐藥相關(guān)[45]。

5 總結(jié)

SWI/SNF復(fù)合物在細(xì)胞信號(hào)調(diào)控等多個(gè)方面發(fā)揮了重要作用，并且，其亞基異常涉及較多惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展，因此，對(duì)其復(fù)雜的作用機(jī)制及臨床應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究很有意義，如進(jìn)一步研究SWI/SNF復(fù)合物異常對(duì)惡性腫瘤預(yù)后的影響、其表達(dá)缺失的具體機(jī)制（如SNP、插入缺失、拷貝數(shù)變異、體細(xì)胞DNA突變、甲基化/染色質(zhì)結(jié)構(gòu)/基因表達(dá)水平）及致癌機(jī)制（包括單個(gè)及多個(gè)亞基），基因組學(xué)時(shí)代的來(lái)臨也使系統(tǒng)研究SWI/SNF復(fù)合物異常涉及的信號(hào)通路、合成致死篩選及具體機(jī)制成為可能，從而為此類腫瘤的靶向精準(zhǔn)治療帶來(lái)希望。