ARID1A基因突變或失表達介導(dǎo)腫瘤發(fā)生的機制及其在胃癌免疫治療中的價值*

王璇 劉寶瑞 綜述 魏嘉 審校

AT 豐富結(jié)合域1A（AT-rich interactive domain 1A，ARID1A）基因在多種腫瘤中均有較高的突變率，如卵巢透明細(xì)胞癌（40%～57%）［1-2］、胃癌（18%～27%）［3-4］、肝細(xì)胞癌（10%～17%）［5-6］、乳腺癌（5%～15%）［7-8］等，這些突變大部分是移碼突變或無義突變，會導(dǎo)致ARID1A 蛋白表達的缺失，從而導(dǎo)致其抑制腫瘤作用的喪失。ARID1A 的突變或表達缺失可能通過多種途徑導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。近年來腫瘤免疫治療發(fā)展迅速，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）以及程序性死亡受體配體1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）檢查點阻斷治療在多種腫瘤治療上取得了較好的效果，其中包括胃癌［9］。然而該免疫治療并非對所有患者均有效，僅一部分患者能夠?qū)D-1/PD-L1阻斷治療產(chǎn)生應(yīng)答，因此挑選出可以預(yù)測腫瘤能否對免疫治療產(chǎn)生應(yīng)答的生物標(biāo)記物至關(guān)重要。具有PD-L1 高表達、EB 病毒（Epstein-Barr virus，EBV）陽性、微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定性（microsatellite instability-high，MSI-H）、高腫瘤突變負(fù)荷（tumor mutation burden，TMB）及較多的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocytes，TILs）的胃癌患者對于PD-1單抗有較高的敏感性和應(yīng)答率，這些指標(biāo)可以作為預(yù)測胃癌免疫阻斷治療療效的生物標(biāo)志，ARID1A的突變或表達缺失與這些生物標(biāo)志存在密切的聯(lián)系。

1 ARID1A的結(jié)構(gòu)和功能

ARID1A基因是一個腫瘤抑制基因，定位于染色體1p35.3區(qū)域，有著豐富的A-T 序列，其編碼蛋白具有ATPase 活性，在多種腫瘤中有著高頻率的失活突變，它編碼了BRG1 相關(guān)因子250a（BAF250a），是SWI/SNF 染色質(zhì)重塑復(fù)合體的一個重要組成亞基。有研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A基因能夠通過調(diào)控細(xì)胞周期以及介導(dǎo)細(xì)胞凋亡來控制細(xì)胞增殖［10］，并且可以通過促進DNA 損傷修復(fù)和錯配修復(fù)（mismatch repair，MMR）來維持基因組的穩(wěn)定性［11］。ARID1A還可以通過與上游DNA損傷檢查點激酶共濟失調(diào)毛細(xì)血管擴張突變基因Rad3 相關(guān)蛋白（ataxia telangiectasia and rad3-related，ATR）的相互作用被招募到DNA雙鏈斷裂（double strand breaks，DSBs）處，促進DSBs 轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溎┒?，來維持DNA損傷應(yīng)答信號［12］。ARID1A可以通過調(diào)控STAG1 的表達來控制端粒的內(nèi)聚，ARID1A 功能的缺失會引起STAG1 表達下調(diào)，從而導(dǎo)致細(xì)胞有絲分裂期間端粒的缺陷以及染色體畸變（如后期橋、落后染色體或染色體融合）［13］。ARID1A 在肝臟等多種組織中起到抑制再生的作用，在小鼠模型中，ARID1A 的缺失可以提高組織修復(fù)能力，改善手術(shù)切除和化學(xué)損傷后的器官功能［14］。

2 ARID1A 基因突變或失表達導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的可能機制

2.1 ARID1A突變與MMR缺陷

MMR 是機體DNA 修復(fù)機制的一種形式，主要通過糾正堿基錯配來防止基因突變以及維持基因組穩(wěn)定性。MMR 蛋白的喪失會導(dǎo)致DNA 復(fù)制錯誤的累積特別是位于短串聯(lián)重復(fù)序列基因組的區(qū)域，這種現(xiàn)象稱為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（microsatellite instability，MSI）。與臨床密切相關(guān)的MMR 蛋白有MLH1、PMS1、PMS2、MSH2、MSH6等。有研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A蛋白的C 端1600～1800 氨基酸區(qū)域和MMR 蛋白MSH2的N端可以介導(dǎo)它們的相互作用，在DNA復(fù)制時促進MMR，減少錯配發(fā)生［11］。已有多項研究表明，ARID1A失表達與腫瘤的MMR缺陷或MSI狀態(tài)相關(guān)，在子宮內(nèi)膜癌中，ARID1A 陽性表達的腫瘤中MSI 型約占10%，ARID1A 表達缺失的腫瘤中MSI 型約占63%，具有顯著的差別［15］。在食管癌患者中，ARID1A缺失型腺癌有32%為MMR 缺陷，而ARID1A 表達陽性的腺癌僅有1%為MMR缺陷［16］。Inada等［17］的研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A 失活與胃腺癌的淋巴管浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、不良預(yù)后以及MMR缺陷有關(guān)，ARID1A異常表達（表達減少或完全失活）的腫瘤更加頻繁地表現(xiàn)出MMR 功 能 缺陷，38 例MMR 基因 缺陷 患 者有18 例（47.4%）出現(xiàn)ARID1A 異常表達，而在451 例MMR 蛋白表達完整的患者中，僅91例（20.2%）的ARID1A表達異常［17］。Wang等［3］對22例胃癌樣本的全外顯子測序發(fā)現(xiàn)，ARID1A 在MSI 型（78%）和微衛(wèi)星穩(wěn)定（microsatellite stable，MSS）+EBV 型（47%）胃癌中突變率顯著高于MSS 非EBV 型（10%），這些研究均說明了ARID1A 突變與MSI 型胃癌以及EBV 陽性胃癌類型高度相關(guān)，這兩種亞型均被認(rèn)為是目前能從免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）治療獲益的胃癌亞型。

2.2 ARID1A與細(xì)胞周期阻滯

人類腫瘤的發(fā)生在很大程度上是由于多種基因改變的累積，包括突變、缺失、易位和擴增等，而ARID1A 可以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期特異性基因的表達，對細(xì)胞周期阻滯及受損DNA的修復(fù)至關(guān)重要［12］。在分化過程中，含ARID1A 的SWI/SNF（SWItch/Sucrose nonfermentable）復(fù)合物直接靶向并抑制E2F 應(yīng)答啟動子以及c-myc啟動子，后者的抑制對p21的誘導(dǎo)起重要作用［18］。ARID1A和ARID1B在細(xì)胞周期中也表現(xiàn)出不同的表達水平，ARID1A 在G0期積累，并在細(xì)胞周期的各個階段中下調(diào)，在有絲分裂期間完全消除；而ARID1B 在整個細(xì)胞周期，甚至在有絲分裂期間，都有較高的表達水平［19］。當(dāng)DNA 損傷時，特別是在雙鏈斷裂時，ARID1A通過與上游DNA損傷檢查點激酶ATR 的相互作用被招募到雙鏈斷裂中，停滯細(xì)胞周期，防止將受損（未修復(fù)）的DNA 傳遞到下一個細(xì)胞周期。而ARID1A 缺失在DNA 損傷反應(yīng)中不能啟動和維持細(xì)胞周期阻滯，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期檢查點的激活缺陷［12］。

2.3 ARID1A與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是指細(xì)胞細(xì)胞失去上皮特征，獲得間充質(zhì)特征的過程，通常被定義為上皮標(biāo)志物E-鈣黏素（Ecadherin）的丟失和間充質(zhì)標(biāo)志物波形蛋白（vimentin）表達的增加。EMT 與腫瘤的多種生物學(xué)行為有關(guān)，包括腫瘤發(fā)生、惡性進展、遷移、脈管侵犯和耐藥性等［20］。在胃癌細(xì)胞系中ARID1A 表達沉默后，vimentin和N-鈣黏素（N-cadherin）的表達升高［21］。免疫熒光分析顯示當(dāng)ARID1A 在HGC-27 細(xì)胞中表達沉默時，細(xì)胞膜上的E-cadherin幾乎完全消失，而β-連環(huán)蛋白（β-catenin）在胞漿和細(xì)胞核中分布增加。這些結(jié)果表明ARID1A 沉默破壞了細(xì)胞膜結(jié)合的E-cadherin/β-catenin復(fù)合物，并誘導(dǎo)β-catenin重新定位到細(xì)胞核中。細(xì)胞核中的β-catenin能夠激活淋巴樣增強因子-1/T 細(xì)胞因子（lymphoid enhancer factor-1/T cell factor，LEF-1/TCF）轉(zhuǎn)錄，啟動EMT過程［21］。也有研究表明，在小鼠子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞中ARID1A可以與EMT 相關(guān)基因的啟動子結(jié)合，抑制EMT 發(fā)生，當(dāng)ARID1A 敲除后，這種抑制被解除，EMT 相關(guān)基因表達增加［22］。ARID1A 突變的胰腺癌細(xì)胞系具有更高的間充質(zhì)性、遷移性、侵襲性?；虮磉_分析顯示，EMT 和干細(xì)胞識別通路的激活部分依賴于ARID1A失活［23］。在腎癌細(xì)胞中，用siRNA 沉默ARID1A 后，腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出EMT 特征，具體表現(xiàn)為紡錘體指數(shù)（spindle index）增加，間充質(zhì)標(biāo)記物［纖維連接蛋白（fibronectin）和vimentin］增加，上皮標(biāo)記物（E-cadherin和zonula occludens-1）減少［24］。

2.4 ARID1A與TP53

有研究發(fā)現(xiàn)，在卵巢癌細(xì)胞系和小鼠移植瘤模型中保留ARID1A 的表達則抑制腫瘤生長，而沉默ARID1A的表達可促進細(xì)胞生長和致瘤性。在與p53免疫共沉淀的實驗中，ARID1A 通過C 端區(qū)域與p53共沉淀，表明兩者之間存在直接的相互作用。ARID1A 基因調(diào)控的下游靶基因中，細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制因子1A（cyclin-dependent kinase inhibitor 1A，CDKN1A）和SMAD 蛋白家族3（mothers against decapentaplegic homolog 3，SMAD3）同時也是p53 的靶基因，而且ARID1A對其的調(diào)控必須依賴p53，這一發(fā)現(xiàn)為ARID1A 作為抑癌基因與p53 協(xié)同調(diào)控卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中CDKN1A和SMAD3的轉(zhuǎn)錄和腫瘤生長的假說提供了功能性證據(jù)。此外這項研究中77 例卵巢透明細(xì)胞癌和子宮內(nèi)膜樣癌中，34 例ARID1A突變型腫瘤均是TP53野生型，6例TP53突變型腫瘤均是ARID1A野生型［25］，在其他腫瘤如肝內(nèi)膽管癌中也發(fā)現(xiàn)了ARID1A突變和TP53突變的負(fù)相關(guān)性［26］，說明在不同癌種中ARID1A 突變和TP53 突變的互斥性是類似的，這種互斥性的相關(guān)機制尚未明確。

2.5 ARID1A與腫瘤發(fā)生、發(fā)展相關(guān)信號通路

SWI/SNF 可以通過ARID1A 與Yes 相關(guān)蛋白/轉(zhuǎn)錄共激活因子PDZ 結(jié)合基序（Yes-associated protein/transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，YAP/TAZ）結(jié)合，使其不能在細(xì)胞核內(nèi)與TEA 結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子（TEA domain transcription factor，TEAD）結(jié)合，無法進一步誘導(dǎo)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，從而抑制YAP/TAZ 介導(dǎo)的腫瘤發(fā)生。在小鼠模型中，敲除肝臟ARID1A 及神經(jīng)纖維素2（neurofibromin 2，NF2）基因以上調(diào)YAP 之后，觀察到了明顯的肝臟體積增大和腫瘤發(fā)生，驗證了ARID1A對YAP/TAZ的核內(nèi)抑制作用［27］。在胃癌中，ARID1A-SWI/SNF可以直接與磷酯酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositol 3-hydroxy Kinase，PIK3CA）和丙酮酸脫氫酶激酶同工酶1（pyruvate dehydrogenase kinase isozyme 1，PDK1）的啟動子結(jié)合，抑制其轉(zhuǎn)錄，影響PI3K/AKT通路的磷酸化。當(dāng)ARID1A 缺失時，胃癌細(xì)胞增殖速度加快、細(xì)胞體積增大、糖攝取量增加，且這種細(xì)胞的增殖、體積生長和糖攝取的增加可以被靶向AKT 和PI3K 的抑制劑MK2206 和LY294002 抑 制［28］。聯(lián) 合PI3K 抑 制 劑BKM120 和PARP（poly ADP-ribose polymerase）抑制劑奧拉帕尼（olaparib）對ARID1A 表達缺陷的胃癌細(xì)胞有明顯的抑制作用［29］。EZH2可以抑制Th1型趨化因子CXC趨化因子配體9（C-X-C motif chemokine ligand 9，CXCL9）和CXCL10 的功能，并在多種癌癥類型中發(fā)揮致癌作用，ARID1A 通過其羧基末端與EZH2 相互作用，拮抗EZH2 介導(dǎo)的抑制作用，ARID1A 對EZH2 的拮抗作用是ARID1A 調(diào)控腫瘤細(xì)胞IFN 信號基因表達的機制之一［30］。Bitler 等［31］研究發(fā)現(xiàn)在ARID1A 突變的卵巢透明細(xì)胞癌細(xì)胞中，EZH2甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑能夠以合成致死的方式起作用，導(dǎo)致ARID1A 突變的卵巢腫瘤在荷瘤小鼠體內(nèi)消退。EZH2 抑制劑治療晚期實體瘤的多個Ⅰ期或Ⅱ期臨床試驗正在進行中，ARID1A的突變狀態(tài)可能成為一個具有臨床價值的生物學(xué)標(biāo)志。

3 ARID1A與胃癌免疫治療

3.1 ARID1A突變或表達缺失與胃癌亞型

2014年一項基于癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）的研究對295 例原發(fā)胃癌進行了綜合分子分析，將胃癌分成了EBV陽性、MSI、染色體不穩(wěn)定性（chromosomal instability，CIN）和基因穩(wěn)定（genomically stable，GS）4 種亞型，彌漫型胃癌主要歸類于GS 亞型，這4 種亞型在總生存期（overall survival，OS）或無病生存期方面均無顯著差異［32］。Cristescu 等［33］將亞洲癌癥研究組（the Asian Cancer Research Group，ACRG）中300 例胃癌病例基于MSI 狀態(tài)、p53 和EMT 基因表達特征分為MSI、MSS/EMT、MSS/TP53-和MSS/TP53+共4 種亞型，其中彌漫型胃癌可歸類于具有EMT 特征的微衛(wèi)星穩(wěn)定組（MSS/EMT），預(yù)后最差?？紤]到彌漫型胃癌的分子異質(zhì)性，Kim 等［34］基于基因表達譜將彌漫型胃癌進一步劃分為N型（the normal-like）、INT型（intestinal-type-like）和COD 型（core diffuse type），研究發(fā)現(xiàn)INT 型胃癌和COD型相比，PIK3CA和ARID1A的突變明顯更多（分別為30.8%vs.8.6%，42.3%vs.5.7%），且具有更高水平的TMB 和PD-L1 表達。有研究根據(jù)EBV 陽性、MSI、E-cadherin異常和p53的表達確定了5組不同分型胃癌：EBV陽性、錯配修復(fù)缺陷型（dMMR）、E-cadherin 異常表達、p53 異常表達、p53 正常表達。其中EBV陽性組胃癌與PD-L1高表達顯著相關(guān)且具有更長的生存期［35］，在ARID1A 表達缺失的胃癌中，MSIH及EBV陽性的比例更高［36］。

3.2 ARID1A與免疫相關(guān)生物標(biāo)志的關(guān)系

胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，隨著腫瘤免疫治療的發(fā)展，多項臨床研究顯示免疫檢查點阻斷治療在胃癌患者上也取得了較顯著的效果［37-38］。然而ICIs并不對所有胃癌患者均有效，為了提高免疫檢查點阻斷治療的療效，需要進一步篩選出相關(guān)的生物標(biāo)記物，選擇出可以對ICIs產(chǎn)生特異性應(yīng)答的患者人群。PD-1/PD-L1 抑制劑誘導(dǎo)的腫瘤消退受一些腫瘤微環(huán)境相關(guān)因素的影響，如PD-L1 表達狀態(tài)和TILs 數(shù) 量［39］。KEYNOTE-059 試 驗 中，PD-1 單 抗pembrolizumab 對PD-L1 聯(lián) 合 陽 性 評分（combined positive score，CPS）≥1 的患者療效較好［9］。這說明腫瘤微環(huán)境相關(guān)因素如PD-L1狀態(tài)和TILs數(shù)量可以作為免疫檢查點阻斷治療的生物標(biāo)志。Kim 等［40］研究發(fā)現(xiàn)，EBV 陽性和MSI-H 的轉(zhuǎn)移性胃癌經(jīng)過pembrolizumab 治療后的總反應(yīng)率（overall response rate，ORR）分別為100%和85.7%，顯著高于其他亞型的胃癌，說明EBV 陽性與MSI-H 也與免疫治療療效相關(guān)。此外高TMB 的腫瘤對PD-1 抑制劑的應(yīng)答率較高，是一個強有力的預(yù)測腫瘤對免疫檢查點阻斷反應(yīng)的指標(biāo)［41］。這些影響免疫阻斷治療的生物標(biāo)志間也存在相互的關(guān)聯(lián)，一項對487例晚期胃癌樣本的組織分析顯示，PD-L1表達陽性與MMR缺陷、EBV陽性以及高密度CD3+和CD8+TILs高度相關(guān)［42］。另一項對89例胃印戒細(xì)胞癌（signet-ring cell carcinoma，SRCC）樣本的研究也發(fā)現(xiàn)，CD3+TILs 數(shù)量增加與PD-1的表達增加以及MSI狀態(tài)相關(guān)，其中唯一1例EBV陽性的樣本，同時也是MSI 型且PD-L1 表達陽性，伴隨高度CD3+T細(xì)胞浸潤［43］。ARID1A突變或表達缺失與這些免疫治療的預(yù)測因子也有著緊密的聯(lián)系。有研究表明，ARID1A 表達缺失與胃癌患者的高TNM 分期、淋巴管侵犯、血管侵犯、EBV陽性相關(guān)，且與較短的OS、較差的預(yù)后顯著相關(guān)，尤其在分化較差的Ⅰ期或Ⅱ期胃癌中與較短的OS 相關(guān)［44］。Shen 等［11］研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A缺失與MMR缺陷及腫瘤MSI狀態(tài)高度相關(guān)，并且可以提高卵巢癌、胃癌等多種腫瘤的TMB 水平。同時，該研究還發(fā)現(xiàn)在小鼠移植瘤模型中，患有ARID1A缺失的卵巢癌的小鼠表現(xiàn)出高TMB、較多的TILs 數(shù)量以及較高的PD-L1 表達。在胃癌中，ARID1A表達缺失與MSI-H、EBV陽性、PD-L1陽性高度相關(guān)，在MSI-H 腫瘤患者中，PD-L1 表達水平在ARID1A缺失腫瘤中顯著升高［36］。在機制上，ARID1A可以與MMR 蛋白MSH2 相互作用，在DNA 復(fù)制時召集MSH2以發(fā)揮MMR功能，因此ARID1A突變或表達缺失與腫瘤MMR功能缺陷相關(guān)［11］。在腫瘤細(xì)胞中ARID1A 的缺失可以通過激活PI3K/AKT 通路上調(diào)PDL1的表達，加入PI3K的抑制劑后，PD-L1的表達明顯下降［36］。ARID1A 可以與DNA 損傷檢查點激酶ATR的相互作用被招募到DSBs，促進DNA 損傷修復(fù)，因此當(dāng)ARID1A突變或失表達時，DNA損傷修復(fù)能力下降，基因組穩(wěn)定性下降，腫瘤的TMB水平升高［12］。

3.3 ARID1A突變或失表達與ICI治療療效的關(guān)系

有研究表明，負(fù)載ARID1A缺陷型腫瘤的小鼠和對照組相比不僅表現(xiàn)高TMB、較多的TILs 數(shù)量以及較高的PD-L1 表達，并且用PD-L1 抗體治療可以明顯降低腫瘤負(fù)荷，延長OS，表明ARID1A 缺陷腫瘤對針對PD-1/PD-L1 通路的免疫檢查點阻斷治療敏感［11］。另有研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A突變或失表達可能成為預(yù)測抗PD-1/PD-L1 免疫治療后無進展生存期延長的生物標(biāo)志，Okamura 等［45］對3 403 例腫瘤患者進行了二代測序后篩選出1 540例ARID1A突變率大于5%的9 種腫瘤患者（其中胃食管癌患者107 例，ARID1A 突變率20%），有ARID1A 突變的腫瘤比ARID1A 野生型腫瘤MSI 的發(fā)生率顯著增高（20%vs.0.9%，P＜0.001）），其中在胃食管癌中ARID1A突變型與ARID1A 野生型MSI 的比例分別為33%、3.2%（P=0.002）。類似地，ARID1A 突變的腫瘤與ARID1A 野生型腫瘤相比，高TMB（＞20 個突變/mb）的發(fā)生率更高（26%vs. 8.4%，P＜0.001），其中在胃食管癌中ARID1A突變型與ARID1A野生型高TMB發(fā)生率分別為29%、1.3%（P=0.001）。在375 例接受了抗PD-1/PDL1 免疫治療的患者中ARID1A 突變的腫瘤患者無進展生存期明顯長于野生型腫瘤患者（10.9個月vs.3.9個月，P=0.006），其中胃食管癌中ARID1A 突變型與ARID1A野生型的無進展生存期分別為11.4個月、2.5個月（P=0.21）［45］。以上研究表明，ARID1A 的突變與抗PD-1/PD-L1免疫治療較好預(yù)后相關(guān)，可能是檢查點阻斷治療敏感性的一個基因標(biāo)記。

4 結(jié)語

綜上所述，ARID1A 具有調(diào)控細(xì)胞周期、介導(dǎo)DNA損傷修復(fù)、組織再生等生物學(xué)功能，它的突變或表達缺失可以通過多種機制介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。同時ARID1A 還與腫瘤的免疫檢查點阻斷治療療效相關(guān)，尤其與胃癌的EBV 陽性、高PD-L1 表達、MSI-H、高TMB 及較多的TILs 數(shù)量相關(guān)，ARID1A 缺失的腫瘤在接受ICIs 治療后可以獲得更好的無進展生存期。這可能使得ARID1A 成為新的免疫治療的生物標(biāo)志。隨著腫瘤免疫治療的飛速發(fā)展，越來越多的生物標(biāo)志將會被發(fā)現(xiàn)，這更有利于篩選適合免疫阻斷治療的人群，提高免疫治療的獲益，但這些生物標(biāo)志的可靠性仍需大樣本的臨床數(shù)據(jù)驗證。