NSD2在B細(xì)胞淋巴瘤中的研究進(jìn)展

王笑笑，高 波，潘 云

1 NSD2的結(jié)構(gòu)與功能

NSD2又稱多發(fā)性骨髓瘤SET結(jié)構(gòu)域蛋白(multiple myeloma SET domain-containing protein, MMSET)或Wolf-Hirschhorn綜合征候選蛋白1(wolf-Hirschhorn syndrome candidate 1, WHSC1)，是核受體結(jié)合域NSD家族成員之一，具有組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(the histone methyltransferase, HMT)活性，NSD2基因位于人染色體4p16.3上，全長(zhǎng)120 kb，該基因經(jīng)過剪切可形成MMSET1、MMSET2、REⅡBP等3種異構(gòu)體，其編碼蛋白質(zhì)包括以下結(jié)構(gòu)域：2個(gè)脯氨酸-色氨酸-脯氨酸(PWWP)結(jié)構(gòu)域、1個(gè)催化(SET)結(jié)構(gòu)域和5個(gè)PHD鋅指結(jié)構(gòu)域和1個(gè)高遷移率基團(tuán)框HMG(圖1)[1]。NSD2氨基末端的PWWP結(jié)構(gòu)域可與H3K36me2特異性結(jié)合，以使NSD2穩(wěn)定在染色質(zhì)上，起錨定作用，SET結(jié)構(gòu)域具有HMT的催化活性，NSD2可通過SET結(jié)構(gòu)域催化組蛋白賴氨酸殘基，調(diào)控染色體狀態(tài)，影響正常細(xì)胞的生物學(xué)行為。NSD2催化底物不同而發(fā)生不同程度的甲基化，如催化H3K4發(fā)生二甲基化產(chǎn)物為H3K4me2；催化H3K9發(fā)生二甲基化產(chǎn)物為H3K9me2；催化H3K27發(fā)生三甲基化產(chǎn)物為H3K27me3。NSD2催化相同底物也可發(fā)生不同程度的甲基化修飾，催化H3K36發(fā)生一甲基化、二甲基化和三甲基化，產(chǎn)物分別為H3K36me1、H3K36me2和H3K36me3，在小鼠體外實(shí)驗(yàn)中利用甲基化特異性H3抗體測(cè)定了NSD2催化位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)NSD2催化多發(fā)生H3K36單甲基化、二甲基化和多甲基化修飾，而其他位點(diǎn)的甲基化修飾尚未發(fā)現(xiàn)，NSD2主要通過H3K36me2對(duì)染色體的修飾進(jìn)而發(fā)揮作用。

圖1 三種常見的MMSET亞型的一級(jí)結(jié)構(gòu)

NSD2水平是動(dòng)態(tài)的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)劑cullin環(huán)連接酶4-Cdt2(cell-cycle regulator cullin-ring ligase 4-Cdt2, CRL4Cdt2)和蛋白酶體途徑共同調(diào)控，使其水平發(fā)生周期性變化[2]。NSD2參與復(fù)制前復(fù)合體(pre-replication complex pre-RC)與染色質(zhì)的結(jié)合過程，NSD2可促進(jìn)DNA復(fù)制，影響細(xì)胞周期進(jìn)程[3]。NSD2可通過H3K36me2促進(jìn)脂肪組織發(fā)育及調(diào)節(jié)PDX1表達(dá)促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、胰島素分泌，其N斷結(jié)構(gòu)可促進(jìn)干細(xì)胞分化并誘導(dǎo)中胚層形成，參與正常生長(zhǎng)發(fā)育[4]。NSD2與造血系統(tǒng)有關(guān)，參與B細(xì)胞的分化和成熟，與抗體形成有關(guān)[5]。NSD2的截?cái)嗤蛔冎率怪橇Πl(fā)育障礙和生長(zhǎng)延緩，NSD2缺少的患者出現(xiàn)以顱面部畸形、生長(zhǎng)智力障礙、先天心臟缺陷及抗體缺陷為特征的Wolf-Hirschhom綜合征?；蛳嚓P(guān)信號(hào)通路功能分析表明，NSD2可以調(diào)控細(xì)胞凋亡與p53通路(如BAX、BCL-2和Caspase 6)、細(xì)胞周期(Cyclin E2、E2F2、TP53INP1和CDC25A)、DNA修復(fù)基因(ATM、E2F2和GADD45A)，以及整合素介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)(CDC42和整合素α-L)相關(guān)[6]。NSD2突變或過表達(dá)影響正常的生命活動(dòng)，與疾病的產(chǎn)生有關(guān)。

2 NSD2在B細(xì)胞淋巴瘤診斷中的意義

最近很多研究證實(shí)NSD2在一些B細(xì)胞淋巴瘤組織中異常高表達(dá)，提示這些可能成為B細(xì)胞淋巴瘤診斷的潛在標(biāo)志物。與正常漿細(xì)胞相比，15%～20%多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)患者中存在NSD2 mRNA的過表達(dá)。Oyer等[7]通過分析不同癌癥細(xì)胞系中NSD2 mRNA水平，發(fā)現(xiàn)NSD2在淋巴細(xì)胞瘤中含量最高，尤其是急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphoblastic leukemia, ALL)、伯基特淋巴瘤和彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma, DLBCL)。DLBCL樣本進(jìn)行免疫組化染色發(fā)現(xiàn)NSD2的陽(yáng)性率高達(dá)88.9%(8/9)，在反應(yīng)增生淋巴結(jié)組織中僅為10.3%(3/29)。對(duì)濾泡性淋巴瘤(follicular lymphoma, FL)患者樣本進(jìn)行免疫組化染色，NSD2的陽(yáng)性率達(dá)67%，與正常組織相比明顯上升，隨著腫瘤細(xì)胞的侵襲性增強(qiáng)，NSD2表達(dá)升高。這些均提示NSD2的過表達(dá)對(duì)腫瘤的檢測(cè)具有重要意義。

另外，NSD2的突變對(duì)B細(xì)胞淋巴瘤具有重大影響。染色質(zhì)修飾基因的突變是許多癌癥的復(fù)發(fā)特征，NSD2在套細(xì)胞淋巴瘤(mantle cell lymphoma, MCL)中的突變頻率達(dá)10%，且NSD2突變與腫瘤細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期有關(guān)。在FL復(fù)發(fā)型病例中染色質(zhì)修飾基因存在較高突變頻率。Barretina等[8]對(duì)人類癌癥基因測(cè)序匯總發(fā)現(xiàn)，NSD2在E1099處發(fā)生的突變類型絕大多數(shù)來源于淋巴瘤，表明NSD2突變可能與淋巴惡性腫瘤有關(guān)。NSD2在淋巴瘤中的所有點(diǎn)突變似乎均屬于激活突變，使其與染色質(zhì)親和力增加，增強(qiáng)甲基酶活性，使淋巴瘤整體染色質(zhì)甲基化水平改變，染色體功能障礙，驅(qū)動(dòng)基因表達(dá)，細(xì)胞產(chǎn)生侵襲表型，參與腫瘤的形成和進(jìn)展[9]。這些研究提示NSD2突變可作為淋巴瘤診斷的重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3 NSD2在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的作用

3.1 NSD2與MMMM是除非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin’s lymphoma, NHL)外第二大血液系統(tǒng)腫瘤，占所有血液系統(tǒng)腫瘤的10%，幾乎所有患者均有復(fù)發(fā)性，因此MM被認(rèn)為是無(wú)法治愈的腫瘤。MM發(fā)病率在逐年上升，硼替佐米等藥物以及造血干細(xì)胞移植，尚達(dá)不到臨床治愈的目的[10]。在MM中最早發(fā)現(xiàn)NSD2致癌性，但NSD2致癌途徑十分復(fù)雜，可能的途徑包括：(1)10%～15%的MM患者存在14q32的IgH和4p16.3的NSD2發(fā)生染色體易位t(4; 14)(p16; q32)，該易位形式是MM中最常見的易位之一，患者中存在t(4; 14)染色體易位多提示預(yù)后較差[11]。(2)在MM細(xì)胞株中，NSD2通過催化H3K36形成H3K36me2，可促進(jìn)MM細(xì)胞克隆性增殖，使細(xì)胞發(fā)揮致瘤功能[12]。(3)NSD2通過介導(dǎo)miRNA發(fā)揮促癌作用。NSD2、KAP1和組蛋白脫乙?；概cmiR-126啟動(dòng)子結(jié)合，導(dǎo)致H3K9的三甲基化增加、H3乙?；档秃蚼iR-126受抑制，進(jìn)而使miR-126抑制C-MYC蛋白翻譯作用解除，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和分化[13]。(4)NSD2可通過與β-catenin蛋白相互作用調(diào)控CCND1，參與Wnt信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤形成[14]。(5)NSD2還可通過NK-κB通路來調(diào)節(jié)VEGFA、Cyclin D等因子促進(jìn)腫瘤形成[15]。(6)NSD2的轉(zhuǎn)錄本MMSET1可特異結(jié)合到乙二醛酶1(GLO1)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游，增加GLO1的表達(dá)，從而使細(xì)胞克隆性增殖，凋亡減少，細(xì)胞向惡性轉(zhuǎn)化[16]。(7)NSD2的PHD結(jié)構(gòu)域可通過驅(qū)動(dòng)其他癌基因轉(zhuǎn)錄，來發(fā)揮致癌特性[17]。(8)NSD2通過介導(dǎo)AURKA甲基化降解p53蛋白酶，使細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)，凋亡減少，細(xì)胞發(fā)生致癌轉(zhuǎn)化，參與MM腫瘤的發(fā)生[18]。(9)NSD2通過抑制E-cadherin和誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)MM細(xì)胞增殖，增加細(xì)胞侵襲力[13]。(10)NSD2編碼的同工異構(gòu)體REⅡBP與SMN相互作用影響RNA修飾，促進(jìn)MM發(fā)生、發(fā)展[19]。NSD2通過直接或間接方式參與MM的發(fā)生、發(fā)展，為NSD2抑制劑靶向治療提供充分依據(jù)。

3.2 NSD2與ALLALL是兒童常見的白血病類型，約15%的ALL患者存在疾病復(fù)發(fā)死亡的風(fēng)險(xiǎn)。ALL患者基因組分析表明在B淋巴細(xì)胞發(fā)育、分化及細(xì)胞周期進(jìn)程中發(fā)生轉(zhuǎn)錄因子功能異常，可導(dǎo)致影響發(fā)育關(guān)鍵信號(hào)通路異常及抑癌基因丟失等改變，ALL中常觀察到編碼表觀遺傳學(xué)修飾因子的基因突變，其中NSD2基因突變便為其中之一。Jaffe等[20]在ALL中檢測(cè)到NSD2催化結(jié)構(gòu)域(SET結(jié)構(gòu)域)中第1 099位氨基酸發(fā)生由谷氨酸向賴氨酸的雜合突變(E1099K)，使NSD2發(fā)生功能獲得性突變，發(fā)生異常的表觀調(diào)控：NSD2突變的細(xì)胞系中NSD2與H3K36結(jié)合增強(qiáng)并提高H3K36甲基化進(jìn)程，致使H3K36me2增加而H3K27me3減少，NSD2突變是ALL細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的基礎(chǔ)。Swaroop等[21]研究發(fā)現(xiàn)在ALL的細(xì)胞株中去除NSD2的E1099K突變，細(xì)胞株增殖較少，G1期細(xì)胞增多，S期和G2/M期細(xì)胞減少，細(xì)胞凋亡增加，與基質(zhì)的黏附能力降低，遷移降低，在小鼠實(shí)驗(yàn)中具有突變的細(xì)胞攻擊性更強(qiáng)，對(duì)中樞系統(tǒng)的侵襲力更強(qiáng)，而中樞系統(tǒng)是兒童ALL復(fù)發(fā)的常見部位；提示NSD2的E1099K突變?cè)隗w外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)可促進(jìn)癌的形成，在體內(nèi)可增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲力。為了解影響ALL診斷-緩解-復(fù)發(fā)過程中基因演變，Ma等[22]收集患者不同時(shí)期遺傳物質(zhì)的改變包括體細(xì)胞序列突變、結(jié)構(gòu)變異和DNA拷貝數(shù)變化，確定了6種在診斷和復(fù)發(fā)時(shí)出現(xiàn)的高頻突變，NSD2基因被證明為ALL復(fù)發(fā)突變的特異基因。NSD2突變?cè)贏LL的進(jìn)展中起至關(guān)重要的作用，可成為治療的潛在靶點(diǎn)。

3.3 NSD2與DLBCLDLBCL是常見的NHL淋巴瘤，占NHL的30%～40%，屬于侵襲性B細(xì)胞淋巴瘤。DLBCL中存在很多因HMT和組蛋白去甲基轉(zhuǎn)移酶調(diào)節(jié)異常而發(fā)生的組蛋白甲基化程度改變，進(jìn)而導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)改變和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)異常，最終促使疾病的產(chǎn)生。大量研究也在不斷證實(shí)，組蛋白甲基化修飾在DLBCL疾病進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。如異常甲基化會(huì)增加DLBCL細(xì)胞侵襲性。NSD2在生發(fā)中心B細(xì)胞(germinal center B-cell, GCB)中高表達(dá)，NSD2缺失會(huì)導(dǎo)致GCB細(xì)胞免疫表型缺失，提示NSD2可能參與DLBCL細(xì)胞分化。為進(jìn)一步了解NSD2在DLBCL中的作用，郭孟賢等[23]利用shRNA病毒復(fù)合體轉(zhuǎn)染OCI-Ly3淋巴瘤細(xì)胞株，結(jié)果顯示shRNA可使NSD2發(fā)生基因沉默。實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn)除NSD2修飾產(chǎn)物H3k36me2水平下降外，BCL-2蛋白表達(dá)下調(diào)，BAX蛋白及Caspase 3蛋白表達(dá)上調(diào)，Akt/mTOR通路中Akt總蛋白下降不明顯，但具有活性磷酸化功能的p-Akt、p-mToR及p-P70S6k等因子水平下降，使PI3K/Akt信號(hào)通路負(fù)性調(diào)節(jié)，從而抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡。寧春萌等[24]研究發(fā)現(xiàn)在DLBCL中存在EZH2-miRNA-NSD2調(diào)控軸，抑制該調(diào)控軸，腫瘤細(xì)胞增殖能力、腫瘤細(xì)胞集落形成能力下降，以及細(xì)胞G1/S期轉(zhuǎn)換受阻，DNA合成受阻。DLBCL中NSD2也存在類似ALL類似突變。這些均提示NSD2在DLBCL發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

3.4 NSD2與MCLMCL是除DLBCL外另一侵襲性B細(xì)胞淋巴瘤，在亞洲國(guó)家患者發(fā)病年齡中位數(shù)較小，患者確診時(shí)多處于臨床晚期，全身狀況較差，預(yù)后不良，中位生存期較短[25]。MCL的發(fā)生、發(fā)展和維持機(jī)制主要為細(xì)胞周期的異常調(diào)控，DNA損傷反應(yīng)，分子和基因組改變，BCR信號(hào)傳導(dǎo)以及淋巴組織微環(huán)境。關(guān)于MCL的分子致病機(jī)制，利用全外顯子測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，與MCL發(fā)病相關(guān)的基因突變有ATM、TP53、WHSC1(NSD2)等，其中NSD2在所有病例中的突變頻率達(dá)31.3%，位于所有病例基因突變頻率的前3位，相對(duì)于DLBCL及伯基特淋巴瘤，MCL發(fā)生NSD2突變更常見，NSD2在MCL中的突變具有激活功能，可增加H3K36甲基化，而減少H3K27甲基化，使具有增殖和細(xì)胞周期調(diào)控的基因過表達(dá)，NSD2與患者不良預(yù)后有關(guān)，NSD2突變可作為預(yù)后因子，完善MIPI標(biāo)準(zhǔn)，提高對(duì)預(yù)后評(píng)估的準(zhǔn)確性[26]。NSD2突變是MCL中的致癌分子機(jī)制，與患者異質(zhì)性及腫瘤發(fā)展有關(guān)，可能成為潛在MCL治療靶點(diǎn)。

4 NSD2在腫瘤耐藥機(jī)制中的作用

最近研究發(fā)現(xiàn)，NSD2是腫瘤細(xì)胞耐藥的關(guān)鍵靶點(diǎn)。依魯替尼是治療MCL的有效化療藥物，行依魯替尼治療的患者中位生存期可達(dá)62個(gè)月，但依魯替尼對(duì)進(jìn)展或轉(zhuǎn)化類患者治療效果差。Jain等[27]在對(duì)依魯替尼耐藥性機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，約75%的MCL轉(zhuǎn)化型患者中存在NSD2突變，在進(jìn)展型MCL患者中也觀察到NSD2突變，提示NSD2對(duì)依魯替尼耐藥性和MCL克隆性進(jìn)化機(jī)制有關(guān)。伴t(4; 14)MM患者的腫瘤細(xì)胞對(duì)常規(guī)的化療耐藥，以致生存率低，NSD2抑制劑可提高患者治愈力[7]。NSD2通過Akt/Erk途徑并介導(dǎo)BCL-2和Bax表達(dá)來抑制細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展和化學(xué)敏感性。Zhang等[28]研究發(fā)現(xiàn)NSD2可以介導(dǎo)PTEN參與DNA斷裂雙鏈修復(fù)(DSB)-NSD2介導(dǎo)K349處PTEN發(fā)生二甲基化修飾被53BP1Tudor結(jié)構(gòu)域識(shí)別，促使PTEN募集到DNA損傷位點(diǎn)，參與DNA斷裂雙鏈的修復(fù)反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)證明聯(lián)合NSD2抑制劑和PI3K抑制劑可抵抗細(xì)胞耐藥性，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)化療或放療的敏感性。這些均提示NSD2介導(dǎo)腫瘤耐藥，NSD2抑制劑可作為耐藥的B細(xì)胞淋巴瘤治療靶點(diǎn)。

5 小結(jié)

表觀遺傳修飾可通過引起染色質(zhì)構(gòu)象改變，來影響基因表達(dá)和復(fù)制。表觀遺傳靶向治療旨在通過利用表觀遺傳修飾可逆特性，來抵消致癌的表觀修飾程序。綜上，作者回顧了NSD2對(duì)B細(xì)胞淋巴瘤發(fā)生、發(fā)展及生物學(xué)行為的影響，揭示NSD2有望成為潛在靶向治療藥物的靶點(diǎn)。NSD2抑制劑研究越來越多，如LEM-14、INCB054329及LEM-06等使NSD2為腫瘤治療提供更多的可能，但NSD2在臨床研究中患者病例數(shù)相對(duì)較少，仍需擴(kuò)充樣本進(jìn)行深入探討，以提高研究的可靠性。