膠質(zhì)母細胞瘤中的關(guān)鍵晝夜節(jié)律因子

李思博 關(guān)梅村 譚 晶 張麗娜

(1. 佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 佳木斯，154000； 2. 佳木斯大學(xué)附屬第二醫(yī)院，黑龍江佳木斯，154000；3. 大慶油田總醫(yī)院，黑龍江 大慶，163411)

膠質(zhì)瘤是最常見的原發(fā)性腦腫瘤，每年全世界范圍內(nèi)確診人數(shù)約為10萬人，高死亡率與復(fù)發(fā)率是膠質(zhì)瘤的主要特征[1]。膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)是世界衛(wèi)生組織分類為Ⅳ級高度惡性腦膠質(zhì)瘤，復(fù)發(fā)率幾乎為100%，患者中位生存期不足兩年，五年生存率<5%[2]。在病程期間，膠質(zhì)母細胞瘤患者常伴有癲癇、腦水腫等惡性并發(fā)癥，嚴重影響患者的生活能力，并對其家庭造成破壞性的影響。盡管手術(shù)、化療、放療、靶向治療、免疫治療等多種治療方法不斷的發(fā)展，卻只能有限的改善病人的生存期。

晝夜節(jié)律在維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用，其核心成分根據(jù)組織特異性在不同組織中表達[3]，并且已經(jīng)被證實在多種癌癥發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[4-7]。晝夜節(jié)律是由13個轉(zhuǎn)錄因子組成的連鎖轉(zhuǎn)錄負反饋回路調(diào)控的，其中的任何節(jié)點突變都可能破壞特定組織中正常的晝夜節(jié)律[3]。越來越多的研究表明晝夜節(jié)律基因的異常改變與腫瘤發(fā)生所依賴的環(huán)境存在明顯的相關(guān)性，揭示了晝夜節(jié)律基因作為腫瘤潛在治療靶點的潛力。在膠質(zhì)母細胞瘤中晝夜節(jié)律核心元件參與多項腫瘤生物學(xué)過程，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中承擔(dān)重要的角色。為深入了解膠質(zhì)母細胞瘤的轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性，本文對膠質(zhì)母細胞瘤中關(guān)鍵晝夜節(jié)律因子CLOCK，BMAL1與核受體家族成員NR1D2的腫瘤生物學(xué)功能進行綜述。

1 CLOCK:BMAL1

晝夜節(jié)律核心元件CLOCK和BMAL1形成的異源二聚體(CLOCK:BMAL1)通過上調(diào)下游NR1D2、PER等生物鐘基因的表達，可以通過負反饋機制來抑制自身的表達。在不同的腫瘤中，CLOCK:BMAL1發(fā)揮的功能也有所差異。例如，在乳腺癌、前列腺癌中CLOCK:BMAL1的表達可以抑制腫瘤發(fā)展，但是在結(jié)直腸癌中CLOCK:BMAL1卻作為癌基因發(fā)揮促癌功能[8]。早期的研究表明CLOCK:BMAL1在膠質(zhì)母細胞瘤中通過NF-kB通路促進腫瘤進展[9]。膠質(zhì)母細胞瘤具有獨特的腫瘤微環(huán)境，其中包括具有自我更新能力的膠質(zhì)母細胞瘤干細胞(GSCs)，與腫瘤的血管生成、免疫浸潤、復(fù)發(fā)和耐藥等惡性進展相關(guān)[10]。最近，Dong等[11]研究發(fā)現(xiàn)GSCs的增殖相較于分化的腫瘤細胞和正常細胞，依賴于CLOCK:BMAL1表達。CLOCK或BMAL1的下調(diào)可以誘導(dǎo)GSCs的細胞周期阻滯和細胞凋亡。進一步地，CHIP分析發(fā)現(xiàn)BMAL1與GSCs DNA中的代謝基因相結(jié)合，促進GSCs的代謝重編程。靶向BMAL1或CLOCK可以通過降低GSCs線粒體代謝功能來減弱三羧酸循環(huán)酶的表達，進而抑制細胞生長[11]。Dong等通過探究CLOCK:BMAL1與代謝基因的相關(guān)性，揭示了晝夜節(jié)律基因促癌功能可能涉及的途徑。

膠質(zhì)母細胞瘤具有很強的可塑性，GSCs與其他細胞交互作用來重塑腫瘤微環(huán)境，表現(xiàn)為廣泛的轉(zhuǎn)錄與遺傳異質(zhì)性[12]。作為膠質(zhì)母細胞瘤腫瘤微環(huán)境的主要成分，腫瘤相關(guān)巨噬細胞/小膠質(zhì)細胞的M2極化狀態(tài)(免疫抑制狀態(tài))與腫瘤細胞的干性呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)[13]。Chen等[13]的研究發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律在干細胞自我更新過程中發(fā)揮重要功能，CLOCK與BMAL1通過轉(zhuǎn)錄上調(diào)新型趨化因子OLFML3來招募M2極化小膠質(zhì)細胞進入腫瘤微環(huán)境，從而增強了GSCs的自我更新與促腫瘤免疫。在膠質(zhì)母細胞瘤模型中，敲除CLOCK或OLFML3顯著降低了M2小膠質(zhì)細胞的密度，并且延長了異種移植小鼠的總生存率。Chen等的研究揭示了晝夜節(jié)律基因CLOCK和BMAL1在膠質(zhì)母細胞瘤維持中的潛在機制。總之，CLOCK和BMAL1廣泛的參與腫瘤生物學(xué)過程，其中包括作為GSCs的干性因子，抑制膠質(zhì)母細胞瘤的抗腫瘤免疫，并調(diào)節(jié)膠質(zhì)母細胞瘤脂肪酸代謝和糖酵解代謝。

2 NR1D2

NR1D2又名REV-ERBβ，是一種與血紅素結(jié)合的晝夜節(jié)律元件，通常作為抑制因子參與多種生物學(xué)過程，包括代謝、細胞增殖等[14-16]。小分子激動劑SR9009和SR9011通過增強REV-ERBs(NR1D1，NR1D2)功能來發(fā)揮腫瘤抑制功能[14]，NR1D1在正常組織中表達豐富，而NR1D2則是多種癌癥中的功能性因子。在膠質(zhì)母細胞瘤中，NR1D2的功能仍然存在爭議。近期的研究中，Yu等[17]發(fā)現(xiàn)NR1D2在膠質(zhì)母細胞瘤細胞與組織中高表達，并且可能與膠質(zhì)瘤分級呈正相關(guān)。NR1D2的沉默改變了膠質(zhì)母細胞瘤細胞的形態(tài)，并且抑制了細胞增殖和侵襲。通過RNA-seq和CHIP分析，Yu等[17]發(fā)現(xiàn)NR1D2促進控膠質(zhì)母細胞瘤惡性進展部分依賴于受體酪氨酸激酶AXL介導(dǎo)的PI3K/AKT通路。這項研究揭示了NR1D2的促癌功能，使NR1D2成為膠質(zhì)母細胞瘤潛在的治療靶點。與之相反的是，Sulli等[18]研究發(fā)現(xiàn)NR1D2表達水平與腦癌患者預(yù)后呈顯著正相關(guān)，小分子激動劑SR9009和SR9011通過阻斷癌細胞自噬、抑制脂肪從頭合成關(guān)鍵酶損害了膠質(zhì)母細胞瘤的體內(nèi)生長，并延長了小鼠的生存率。SR9009和SR9011抑癌功能涉及多個通路，NR1D2下調(diào)使得SR9009和SR9011的抑癌活性受到抑制[18]。最近，Chen等[13]研究表明SR9009和SR9011通過下調(diào)干細胞因子抑制了GSCs的生長，并且發(fā)現(xiàn)GSCs對于SR9009和SR9011的化療敏感性遠高于分化的腫瘤細胞。Sulli等的研究于腦癌的定義十分的寬泛，其中包括具有獨特CPG島甲基化特征的IDH突變膠質(zhì)母細胞瘤、低級別膠質(zhì)瘤、腦轉(zhuǎn)移癌等，所以NR1D2與腦癌的相關(guān)性不能夠直接反應(yīng)膠質(zhì)母細胞瘤中NR1D2的生物學(xué)功能，并且由于GSCs的生長依賴于CLOCK:BMAL1的表達，SR9009和SR9011對于GSCs的抑制功能可能是通過增強NR1D2從而抑制了CLOCK:BMAL1的表達來實現(xiàn)的。而分化的膠質(zhì)母細胞瘤細胞對于CLOCK:BMAL1的低敏感性使得NR1D2扮演了具有促癌功能和抑癌功能的雙重角色。在其他人的研究中，我們同樣觀察到了SR9009增強了膠質(zhì)母細胞瘤細胞株T98G的細胞毒性[19]。盡管SR9009和SR9011的抑癌功能依賴于NR1D2，但是根據(jù)其使用劑量的差異，可能涉及到其他功能性蛋白，并且NR1D1在抑癌過程中發(fā)揮的功能并不清楚?？傊?，關(guān)于NR1D2的腫瘤生物學(xué)功能仍需進一步闡明。

3 挑戰(zhàn)與展望

晝夜節(jié)律基因家族參與了多種生物學(xué)過程，直接或間接調(diào)控數(shù)千種基因的表達[20]，因此成為腫瘤分子生物學(xué)研究的重點，特別對于其核心成員CLOCK、BMAL1和NR1D2腫瘤生物學(xué)功能的研究。令人感興趣的是，NR1D2在不同狀態(tài)下，其功能出現(xiàn)了明顯的差異。膠質(zhì)母細胞瘤的獨特腫瘤微環(huán)境有大量的免疫細胞浸潤，特別是外周血來源的腫瘤相關(guān)巨噬細胞[21]。GSCs可以通過分泌IL-33、骨膜蛋白和骨橋蛋白來招募腫瘤相關(guān)巨噬細胞，同時驅(qū)使腫瘤相關(guān)巨噬細胞M2極化[22-23]，免疫小膠質(zhì)細胞與晝夜節(jié)律的相關(guān)性已經(jīng)得到了初步表述，這樣就提出了一個問題，是否晝夜節(jié)律能夠招募腫瘤相關(guān)巨噬細胞進入膠質(zhì)瘤微環(huán)境，從而促進膠質(zhì)母細胞瘤惡性進展。未來的研究中，我們將會深入探究晝夜節(jié)律基因?qū)τ谀[瘤相關(guān)巨噬細胞浸潤的直接或間接調(diào)控作用，擴展晝夜節(jié)律基因的腫瘤生物學(xué)認識。

綜上所述，盡管目前關(guān)于晝夜節(jié)律在膠質(zhì)母細胞瘤發(fā)展過程中所發(fā)揮的功能存在部分爭議，但是仍然為這一無法根治的疾病提供了全新的見解。直接抑制晝夜節(jié)律基因可能會使細胞損傷并且導(dǎo)致細胞衰老，直接影響患者身體的正常生理過程[24]，所以靶向晝夜節(jié)律發(fā)揮功能依賴的下游因子，或許可以成為一種全新的治療方案。