轉錄因子在小細胞肺癌中作用的研究進展

馬甜甜，賈友超，白璐，商琰紅

河北大學附屬醫(yī)院，河北保定071000

小細胞肺癌（SCLC）占全部肺癌類型的13%～15%，目前針對化療后復發(fā)患者的治療仍缺乏有效應對方案［1-3］。因此，SCLC 被歸類為頑固性癌癥［4］。SCLC在臨床上被視為一種單一的疾病，其臨床治療方案一般建立于疾病分期、前期治療的基礎上，而沒有預先選擇特定的患者群體。轉錄因子分為神經(jīng)內分泌轉錄因子和非神經(jīng)內分泌轉錄因子，不同SCLC患者存在轉錄因子的差異性表達，這些差異表達的轉錄因子對SCLC的生物學行為影響很大，可影響患者的治療效果及預后［2］。本研究對SCLC的5種關鍵轉錄因子及其在SCLC 進展中的相關機制作用作一綜述，為深刻了解不同亞型SCLC 的分子特點提供依據(jù)。

1 神經(jīng)內分泌轉錄因子

1.1 acoete-scute同系物1（ASCL1）

1.1.1 ASCL1的生物學作用 ASCL1是基本螺旋—環(huán)—螺旋（bHLH）轉錄因子家族成員之一［5］，是肺神經(jīng)內分泌細胞分化成熟的決定因子。1997 年，BORGES 等［5］敲除新生小鼠 ASCL1 基因后發(fā)現(xiàn)肺神經(jīng)內分泌細胞消失，消除SCLC 中的ASCL1 轉錄因子后發(fā)現(xiàn)SCLC 神經(jīng)內分泌標志物表達顯著下降，提出ASCL1 可能參與了肺神經(jīng)內分泌分化過程。HES1 陽性細胞屬于非神經(jīng)內分泌細胞，HES1 表達上調可抑制ASCL1 表達，從而抑制SCLC 的神經(jīng)內分泌特性［6］。研究顯示，將 ASCL1 與 SV40 大 T 抗原共同轉染小鼠可促進具有神經(jīng)內分泌特征的肺腫瘤形成［2］。另外，ASCL1可顯著增強p53基因和pRb基因缺失而發(fā)揮的致瘤作用，從而導致肺癌的神經(jīng)內分泌分化［1］。以上研究均提示，ASCL1 與肺組織神經(jīng)內分泌分化密切相關。

1.1.2 ASCL1 在SCLC 進展中的相關機制 ASCL1通過多種途徑促進具有神經(jīng)內分泌表型的SCLC 生長，其靶基因包括 MYCL1、RET、SOX2 和NFIB 等［7］，可通過激活這些癌基因而促進SCLC 發(fā)生發(fā)展。Bcl-2是ASCL1的另一個轉錄靶點，作為抗凋亡調節(jié)因子，通過抑制細胞色素C在細胞質中的釋放，抑制細胞內的關鍵凋亡信號通路激活。研究顯示，ASCL1 高表達的SCLC 或神經(jīng)內分泌性非小細胞肺癌小鼠徑Bcl-2 抑制劑治療后，腫瘤生長受到抑制［8］。因此，ASCL1 可能通過調節(jié) Bcl-2 表達來維持肺神經(jīng)內分泌細胞祖細胞的譜系存活。

研究顯示，ASCL1可影響SCLC細胞的克隆能力和致瘤能力［5］。在依賴ASCL1 的神經(jīng)內分泌腫瘤中，Notch 通路激活可減少腫瘤細胞數(shù)量，延長神經(jīng)內分泌腫瘤小鼠的存活時間［6］。Notch 通路可通過Notch 蛋白直接抑制 ASCL1 表達［2］，也可通過誘導HES-1 和HEY-1 基因表達而間接抑制ASCL1 表達［9］。在具有神經(jīng)內分泌表型的 SCLC 中，Notch 通路活性受到抑制。一項關于人類SCLC 全外顯子測序的研究結果顯示，在大多數(shù)具有高神經(jīng)內分泌特征的SCLC中，Notch信號活性降低。研究顯示，在部分SCLC 中可出現(xiàn)Notch 的NECD 結構域突變，導致Notch信號家族受體對SCLC的抑癌作用減弱甚至消失［6］。DLL3 基因是 ASCL1 的一個轉錄靶點，可編碼Notch 抑制性配體［10］。ASCL1可通過促進DLL3表達而抑制Notch信號通路活性。根據(jù)這一作用機制，可利用靶向DLL3來解除ASCL1對Notch信號通路的抑制作用，從而發(fā)揮Notch信號通路的抗腫瘤活性。因此，在神經(jīng)內分泌表型的SCLC中，Notch信號通路和ASCL1 相互作用，共同維持SCLC 神經(jīng)內分泌表型。Notch 信號通路可通過抑制ASCL1 表達而發(fā)揮抗腫瘤作用，而ASCL1也可通過抑制Notch信號通路而維持SCLC的神經(jīng)內分泌特性。未來可通過激活Notch信號通路、抑制 ASCL1 表達、阻斷 ASCL1 對 Notch 抑制作用的任何環(huán)節(jié)，抑制SCLC 的發(fā)生發(fā)展?？傊珹SCL1作為SCLC的關鍵神經(jīng)內分泌轉錄因子，可通過多種途徑促進SCLC進展及神經(jīng)內分泌分化。

1.2 神經(jīng)源性分化因子1（NEUROD1）

1.2.1 NEUROD1 的生物學作用 NEUROD1 是bHLH 轉錄因子家族的另一成員［4］，可通過多種途徑發(fā)揮促腫瘤作用，是促進肺神經(jīng)內分泌細胞發(fā)育的關鍵轉錄因子。NEUROD1 缺乏小鼠肺神經(jīng)內分泌細胞形態(tài)改變、數(shù)量減少，而NEUROD1 過表達可誘導小鼠體內神經(jīng)內分泌標記物表達，從而促進神經(jīng)內分泌細胞增殖［6］。研究顯示，NEUROD1 耗竭后SCLC 細胞遷移能力減弱［11］。NEUROD1 靶基因為MYC［7］，MYC蛋白可通過解除機體癌基因轉錄、細胞周期和代謝控制來促進腫瘤進展［12］。因此，NEU?ROD1 不僅可以促進SCLC 神經(jīng)內分泌分化，還能通過多種途徑促進SCLC的惡性進展。

1.2.2 NEUROD1 在SCLC 進展中的相關機制 采用不同方法可構建不同類型的SCLC 小鼠模型，這些小鼠模型與NEUROD1、ASCL1 的表達水平有關。MEUWISSEN 等［13］通過敲除 Tpr53 和 RB1 兩個基因，構建出具有高度代表性的SCLC 小鼠模型。BOR?ROMEO 等［7］研究發(fā)現(xiàn)，敲除 Trp53/RB1/RBl2 三基因的小鼠腫瘤生長加速，表型類似于Trp53/Rb1 雙敲除，并保留了許多人類SCLC 的特征。這兩種SCLC 小鼠 模型 均 與 ASCL1-high/NEUROD1-low 的SCLC 亞 型 相 似［4］。BORROMEO 等［7］研究指出 ，ASCL1靶向包括MYCL1、RET、SOX2和NFIB 在內的致癌基因，而NEUROD1的靶基因是MYC，兩者可通過調控不同的基因來調節(jié)SCLC 功能。在該研究中，ASCL1 失活似乎完全阻斷了神經(jīng)內分泌腫瘤進展，而NEUROD1 失活對腫瘤細胞數(shù)量、腫瘤大小及組織學外觀均沒有明顯影響，表明該SCLC 小鼠模型腫瘤形成需要的是ASCL1而不是NEUROD1。

NEUROD1 與ASCL1 均為神經(jīng)內分泌表型SCLC 的譜系特異性轉錄因子，表達NEUROD1 的SCLC 細胞通常也表達 ASCL1，因此 NEUROD1 在SCLC 中發(fā)揮何種作用仍需進一步研究。MOLLAO?GLU 等［14］通過在小鼠體內進行 MYC 擴增并敲除RB1/Trp53基因而構建SCLC 小鼠模型，其腫瘤細胞初始時表現(xiàn)出ASCL1 高表達表型，并表現(xiàn)出經(jīng)典的亞型狀態(tài)；但隨著時間的推移，逐漸轉變?yōu)锳SCL1-low/NEUROD1-high狀態(tài)，與變異亞型和低神經(jīng)內分泌亞型一致。多項研究指出，ASCL1 是大多數(shù)具有神經(jīng)內分泌表型的SCLC 主要調節(jié)因子，而NEU?ROD1 只在少部分具有ASCL1 低表達的低級別神經(jīng)內分泌特征的 SCLC 中表達［7，10，15］。在低級別神經(jīng)內分泌 SCLC 中，NEUROD1 可作為替代 ASCL1 的主要調節(jié)因子［7，14］。ZHANG 等［10］開發(fā)并驗證了一種用于肺癌腫瘤和細胞系神經(jīng)內分泌分化的穩(wěn)健評分系統(tǒng)，證實高水平的神經(jīng)內分泌亞型不僅表達神經(jīng)內分泌細胞的主要轉錄因子ASCL1 或NEUROD1，同時還表達NKX2-1，而REST 表達降低；低水平的神經(jīng)內分泌亞型表達REST，但不表達ASCL1、NEU?ROD1、NKX2-1。ASCL1-low/NEUROD1-high表型可能是介于高低神經(jīng)內分泌表型SCLC 的第三種表型，因此 ASCL1 和 NEUROD1 在 SCLC 中的作用因SCLC神經(jīng)內分泌分化程度而不同。相比之下，大多數(shù)非神經(jīng)內分泌SCLC 不表達ASCL1 或NEUROD1，因此可依據(jù)ASCL1 和NEUROD1 表達水平將SCLC細分為ASCL1-high、NEUROD1-high、ASCL1 和NEU?ROD1 雙陰性 SCLC 亞型［16］?？傊?，目前 NEUROD1對SCLC 神經(jīng)內分泌影響機制的相關研究仍較欠缺，如何在去除ASCL1 對SCLC 影響的前提下探索NEUROD1 對SCLC 的影響機制，是未來值得深入研究的方向。

1.3 胰島素相關蛋白1（INSM1）

1.3.1 INSM1 的生物學作用 INSM1 是一種鋅指轉錄因子，最初從人類胰島素瘤細胞系中分離出來。INSM1 在胰腺和腸神經(jīng)細胞、腎上腺髓質細胞和大腦皮層基礎神經(jīng)元祖細胞的發(fā)育中具有重要作用，不僅表達于發(fā)育成熟的內分泌細胞中，而且表達于神經(jīng)內分泌腫瘤中，包括胰島素瘤、垂體瘤、嗜鉻細胞瘤、甲狀腺髓樣癌、髓母細胞瘤、神經(jīng)母細胞瘤以及視網(wǎng)膜母細胞瘤。研究顯示，INSM1 基因可在攜帶有ASCL1和神經(jīng)內分泌分子（如嗜鉻粒蛋白A、突觸蛋白和神經(jīng)細胞黏附分子）的SCLC 中特異性表達［17］。有研究利用高通量化學篩選SCLC 細胞系，鑒定出SCLC 的3 種神經(jīng)內分泌轉錄因子，分別為ASCL1、NEUROD1、INSM1［18］。在SCLC中，INSM1轉錄因子在ASCL1-high、NEUROD1-high 亞型中均優(yōu)先表達［2］，其表達與SCLC 的神經(jīng)內分泌評分密切相關［19］。因此，INSM1是繼ASCL1、NEUROD1之后，又一參與神經(jīng)內分泌分化的關鍵轉錄因子。

1.3.2 INSM1 在SCLC 進展中的相關機制 INSM1在SCLC 中的特異性表達可影響ASCL1 的表達。在腺癌細胞系（H358 和H1975）中，強制表達INSM1 基因可誘導 ASCL1 表達；在 SCLC 細胞系（H69 和H889）中，用小干擾RNA（siRNA）敲除INSM1基因可降低ASCL1 表達，而ASCL1 的強制敲除并不會影響INSM1表達［17］。INSM1突變小鼠ASCL1表達失控，證明INSM1在控制該譜系分化的轉錄網(wǎng)絡中發(fā)揮關鍵作用［20］。一項染色質免疫沉淀研究表明，INSM1作為ASCL1 基因的轉錄因子，可與ASCL1 基因啟動子區(qū)結合［17］，從而促進ASCL1表達。INSM1也是一種轉錄抑制因子，可通過與Notch信號通路的核心抑制因子RCOR1和RCOR2結合，阻斷Notch信號通路中HES1和REST表達，從而促進ASCL1表達［21］。此外，INSM1可與 HES1 啟動子結合，抑制 HES1 表達，而 HES1 是神經(jīng)內分泌分化的關鍵負調節(jié)因子［20］。

因此，INSM1 在肺癌神經(jīng)內分泌分化中可通過多種途徑促進ASCL1 表達，從而參與SCLC 的發(fā)生發(fā)展。但目前鮮有INSM1 與NEUROD1 相關性的報道，兩者是否也存在上下游關系仍未知。探索IN?SM1與ASCL1、NEUROD1的關系及相互調控機制，有助于深入了解SCLC 神經(jīng)內分泌表型的分子特點。INSM1是否可成為SCLC神經(jīng)內分泌亞型的一個潛在治療靶點，仍有待進一步的基礎研究及臨床驗證。

2 非神經(jīng)內分泌轉錄因子

2.1 YAS相關蛋白1（YAP1）

2.1.1 YAP1 的生物學作用 YAP1 是 Hippo 信號通路下游的主要效應分子，可被Hippo 信號通路負調控，激活后可促進細胞增殖、組織分化及受損組織再生［22］。YAP1 是多種腫瘤發(fā)生過程中的重要癌蛋白［23］，YAP1 表達降低是高級別神經(jīng)內分泌肺腫瘤的特征［24-25］。YAP1 轉錄因子在非神經(jīng)內分泌腫瘤中高表達，而在ASCL1-high 或NEUROD1-high 腫瘤中不表達［2］。YAP1 在 SCLC 變異亞型中過度表達，使腫瘤失去神經(jīng)內分泌特性［10］。相反，敲除YAP1可誘導神經(jīng)內分泌標志物表達。因此，YAP1 可能參與調節(jié)神經(jīng)內分泌的分化過程。

2.1.2 YAP1 在SCLC 進展中的相關機制 YAP1主要通過與TEAD 轉錄因子家族相互作用，并激活靶基因表達來發(fā)揮其轉錄活性［23］。YAP1/TEAD 可直接控制Notch2 受體表達，也可調節(jié)Notch 靶點Sox9 表達［25］。此外，YAP1 可上調 Notch 配體基因JAG1、DLL1和Notch核心轉錄因子RBPJ表達［26］。因此，YAP1可對Notch信號通路進行多層信號的串擾，而Notch信號通路也可上調YAP1基因表達，表明YAP1和JAG1/Notch信號通路之間存在正反饋回路［26］。

ASCL1 與 Notch 信號通路相互抑制，而 YAP1 與Notch 信號可形成正反饋回路。因此，SCLC 神經(jīng)內分泌表型的存在可能與各種轉錄因子對Notch 信號的動態(tài)調節(jié)有關。能否通過調節(jié)Notch 信號通路使SCLC 維持某一表型，或實現(xiàn)不同亞型之間的轉化，亦或以Notch 信號通路為靶點，探索SCLC 的新治療理念等均有待進一步研究。生存分析表明，YAP1陰性患者比YAP1 陽性患者的化療敏感性更高［4］。因此，YAP1 有望成為預測SCLC 神經(jīng)內分泌表型和化療敏感性的臨床標志物，抑制YAP1 表達可為缺乏神經(jīng)內分泌特性的SCLC 患者提供一種潛在的治療方法［27］。

2.2 POU2F3 POU轉錄因子具有促進器官發(fā)育和細胞分化的重要功能，其中Ⅲ類POU基因（POU3F1、POU3F2、POU3F 和POU3F4）被認為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官不可缺少的轉錄因子［28］。POU2F3 作為這種轉錄因子家族成員之一，對胃腸道和呼吸道中一種罕見化學感覺細胞類型（簇狀細胞）的產(chǎn)生具有重要作用。在12%～20% 的SCLC 患者中存在POU2F3表達，POU2F3高表達的SCLC可表現(xiàn)出典型的SCLC形態(tài)（燕麥細胞）。POU2F3表達與低神經(jīng)內分泌SCLC 亞型標記物REST、MYC 以及簇狀細胞標記（TRPM5、SOX9、CHAT 和ASCL2）有關，這些SCLC患者缺乏ASCL1、NEUROD1和其他神經(jīng)內分泌標志物（INSM1、CHGA、GRP 和 CALCA）［16］。因 此 ，POU2F3-high SCLC 是區(qū)別于經(jīng)典神經(jīng)內分泌SCLC的另一 SCLC 亞型，POU2F3 是 ASCL1-low/NeuroD1-low亞型SCLC的主要調節(jié)因子。

綜上所述，5 種轉錄因子在決定SCLC 的神經(jīng)內分泌特性中發(fā)揮關鍵作用，已有文獻報道根據(jù)該5種轉錄因子的表達差異及其作用通路將SCLC 分為不同亞型，了解各轉錄因子在SCLC 進展中的相關機制可為探索SCLC不同亞型的特點提供依據(jù)。