BRD4在多種腫瘤中表達(dá)情況的研究進(jìn)展

王維銘 王彩霞

佳木斯大學(xué)第一附屬醫(yī)院病理科,黑龍江省佳木斯市 154002

溴蛋白結(jié)構(gòu)域4(Bromodomain and extraterminal domain 4,BRD4)是BET家族成員之一,該基因家族主要包括BRD2、BRD3、BRD4,其中BRD4有三種不同形式的剪切體。BRD4為其家族蛋白中機(jī)制研究較為清晰的蛋白,除了能夠通過BRD結(jié)構(gòu)域來結(jié)合乙?；揎椀慕M蛋白外,BRD4還能與其他一些蛋白如P-TEFb、Mediator形成蛋白復(fù)合物,P-TEFb蛋白能夠與CDK9發(fā)生相互作用并通過磷酸化來增加RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)的轉(zhuǎn)錄活性,以此來激活下游基因的表達(dá)。BRD4被證明參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程。

1 BRD4在胃腸道間質(zhì)瘤中的研究

圣地亞哥.卡哈爾首次記錄了由周圍神經(jīng)支配的器官周圍的神經(jīng)樣細(xì)胞,并將這些細(xì)胞稱為Cajal間質(zhì)細(xì)胞(ICC),并發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞廣泛存在于胃腸璧的肌層,而且發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞具有一定的起搏、協(xié)調(diào)腸壁整體運動的功能[1],在最初發(fā)現(xiàn)的一些樣本中,其中有9例既沒有平滑肌(即擁有超微結(jié)構(gòu)研究中的細(xì)胞質(zhì)肌絲的特征)也沒有施旺細(xì)胞特征。然而,在顯微鏡下觀察,這些腫瘤細(xì)胞擁有以下特征:細(xì)胞突起、原始連接和較大的細(xì)胞質(zhì)空泡。得出結(jié)論,許多胃壁腫瘤實際上并非來源于平滑肌,并創(chuàng)造了“胃間質(zhì)瘤”一詞。

有研究表明,BRD4在胃腸道間質(zhì)瘤中的表達(dá)升高。首先:Mu J等人[2]將pcDNA-3.1(+)-BRD4 載體轉(zhuǎn)染到GIST-882 和 GIST-T1 細(xì)胞系中,通過測量BRD4含量得知在胃腸道間質(zhì)瘤中BRD4表達(dá)上升。通過細(xì)胞活力測定實驗得知,BRD4轉(zhuǎn)染過后的細(xì)胞系相比較于對照組,呈現(xiàn)出更高的細(xì)胞生長活力。這些結(jié)果均表明,BRD4會刺激胃腸道間質(zhì)瘤的生長。其次:BRD4也被觀察到具有刺激血管增生的作用。腫瘤的生長需要毛細(xì)血管為其提供營養(yǎng)支持,而測量血管的指標(biāo)則是腫瘤細(xì)胞分泌的血管生成因子,例如 bFGF、PDGFB 和 VEGF。同樣的,轉(zhuǎn)染BRD4的實驗組其腫瘤分泌的血管生長因子表達(dá)含量相對于對照組較高,敲除BRD4基因組的胃腸道間質(zhì)瘤組,其腫瘤分泌的血管生長因子表達(dá)含量相對較低。故可見BRD4在胃腸道間質(zhì)瘤中有促進(jìn)腫瘤相關(guān)毛細(xì)血管生長的作用。再次:BRD4可以促進(jìn)CCL2的激活,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的增殖。通過實時定量PCR實驗(qRT-PCR)測定得知,實驗組的CCL2表達(dá)量上升,而對照組的CCL2的表達(dá)量降低,通過ELISA實驗同樣證明了CCL2的表達(dá)量降低。這表明了BRD4可以促進(jìn)胃腸道間質(zhì)瘤中的CCL2的表達(dá)。該實驗的潛在機(jī)制[3]研究,用NF-κB信號通路的特異性阻斷劑IMD0354,3μg作用于該通路上,測量了用特異性抑制劑預(yù)處理30min并用HCV核心蛋白處理24h的MΦ-THP-1上清液中CCL2的蛋白水平。阻斷NF-κB途徑顯著降低CCL2的表達(dá)。結(jié)果表明,NF-κB通路在接受HCV核心蛋白治療的巨噬細(xì)胞的CCL2表達(dá)中起重要作用[4]。而CCL2的激活會刺激腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的聚積活躍,在胃腸道間質(zhì)瘤的腫瘤細(xì)胞及腫瘤間質(zhì)中,通過免組織化學(xué)染色均發(fā)現(xiàn)CD68呈陽性表達(dá),用 BRD4 轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)基中的細(xì)胞顯示,單核細(xì)胞被激活為巨噬細(xì)胞,證明 BRD4 水平的增加會激活 TAM。最后:有研究表明,CCL2的上調(diào)可以加劇Treg的招募從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的增殖[5]。目前的研究證明,手術(shù)后的損傷可能導(dǎo)致CCL2表達(dá)增加,促進(jìn)腫瘤生長,并促進(jìn)Treg細(xì)胞的增殖。目前主要的發(fā)現(xiàn)如下:第一,手術(shù)創(chuàng)傷促進(jìn)腫瘤生長,增加CCL2的表達(dá)和Treg的募集;CCL2表達(dá)與Treg豐度呈正相關(guān)。其次,抗CCL2抗體的加入降低了CCL2的表達(dá)以及Treg百分比及遷移,并抑制了體內(nèi)腫瘤的生長。第三,CCL2的高表達(dá)和外周血中Treg浸潤的增加影響腫瘤的預(yù)后。通過正反兩方面的驗證,證明了CCL2與Treg之間是正相關(guān)?？偠灾?研究表明,手術(shù)創(chuàng)傷可以通過增加CCL2表達(dá)促進(jìn)Treg募集,從而形成免疫抑制環(huán)境并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的進(jìn)展。這些結(jié)果強(qiáng)烈表明,CCL2可能是一種新的術(shù)后干預(yù)方法,以防止復(fù)發(fā)。Treg細(xì)胞在自身免疫應(yīng)答中可以限制自身免疫所導(dǎo)致的組織損傷,但是為腫瘤逃逸提供了條件。Treg細(xì)胞導(dǎo)致腫瘤逃逸的機(jī)理:Treg表達(dá)CD25,能夠消耗大量的IL-2,與T細(xì)胞競爭性的抑制,從而導(dǎo)致CD4+及CD8+等淋巴細(xì)胞生成減少;在腫瘤微環(huán)境中 Treg 細(xì)胞可以表達(dá)顆粒酶B,以顆粒酶B/穿孔素依賴的方式使NK、CTL等細(xì)胞溶解,抑制機(jī)體抗腫瘤免疫;再者Treg細(xì)胞容易聚集于腫瘤組織局部,從而導(dǎo)致機(jī)體對于腫瘤組織的不應(yīng)答,加劇腫瘤逃逸的過程,利于腫瘤的增殖生長;還有研究表明,Treg細(xì)胞上的CD27可以促進(jìn)腫瘤生長[6],并且將Treg細(xì)胞上的PD-1通路阻斷和CD27的缺乏可協(xié)同限制腫瘤生長。而上訴已經(jīng)說明,BRD4可以通過NF-κB通路,促進(jìn)CCL2的表達(dá),故BRD4與Treg之間是具有相關(guān)性的。以上幾個方面均說明了BRD4可以促進(jìn)胃腸道間質(zhì)瘤的增殖。故研究BRD4與胃腸道間質(zhì)瘤臨床病理學(xué)相關(guān)性的關(guān)系可以為今后診斷和治療提供新思路。

2 BRD4在胃癌中的研究

目前已經(jīng)有多篇文獻(xiàn)研究表明,BRD4在多種腫瘤疾病中發(fā)揮作用,且已經(jīng)成為許多腫瘤的潛在靶點。在胃癌中, BRD4在癌細(xì)胞中有顯著的表達(dá)。并且,在腫瘤組織中敲除了BRD4基因之后,腫瘤的增殖活性、增殖速度及ALDH1活性方面均顯著下降。重要的是,BRD4的表達(dá)與胃癌患者的總生存率、首次進(jìn)展生存率和進(jìn)展后生存率呈負(fù)相關(guān)。有相關(guān)機(jī)制性的研究表明,BRD4的敲除基因中,最顯著上調(diào)的miRNA是miR-216a-3p,Wnt/β-catenin信號通路是BRD4介導(dǎo)的胃癌細(xì)胞干細(xì)胞增殖所必需的此外,BRD4直接與啟動子結(jié)合,促進(jìn)了miR-216a啟動子的甲基化水平,Wnt3a被確定為胃癌細(xì)胞中miR-216a-3p的直接靶點,研究結(jié)果確定了BRD4/miR-216a-3p/Wnt/β-catenin途徑在調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的干細(xì)胞中起到了至關(guān)重要的作用[7],以通過C-MYC信號通路的轉(zhuǎn)錄及表觀遺傳學(xué)從而對胃癌組織進(jìn)行增殖。已經(jīng)有研究表明,BRD4 可以作為表觀遺傳的“閱讀器”并通過溴結(jié)構(gòu)域識別 H3 和 H4 中的乙?；馁嚢彼釟埢Ｍㄟ^讀取乙?；M蛋白密碼,BRD4 與乙酰化 的H3 和 H4 結(jié)合[8]以調(diào)節(jié)與許多相關(guān)細(xì)胞參與的基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān),例如生長、凋亡、炎癥等。

2019年Qin ZY等[9]研究顯示,癌癥轉(zhuǎn)移作為導(dǎo)致死亡的最常見原因與遺傳表觀修飾的異常表達(dá)有關(guān)。BRD4作為一種乙?；慕M蛋白和新興的抗癌治療靶點,可促進(jìn)胃癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。人體中BRD4的含量多少與無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移胃癌患者的短期生存率有關(guān)。同樣的,BRD4在體外同樣發(fā)揮著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖能力。故BRD4在胃癌的發(fā)展中起到重要的作用。

3 BRD4在食管鱗狀細(xì)胞癌中的研究

食管癌是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,主要分為兩大組織病理學(xué)類型:食管鱗狀細(xì)胞癌(ESCC)和食管腺癌。受飲食、遺傳等因素影響,我國97%以上的食管癌為食管鱗狀細(xì)胞癌。 一直以來,食管鱗狀細(xì)胞癌生存率偏低的主要原因受限于目前存在的手術(shù)技術(shù)問題及對于食管鱗狀細(xì)胞癌的分子機(jī)制尚不完全明確所致。2022年Wu Q等人[10]研究發(fā)現(xiàn),BRD4在食管鱗狀細(xì)胞癌中的發(fā)生發(fā)展起著關(guān)鍵作用,在食管鱗狀細(xì)胞癌患者組織中,BRD4的轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)表達(dá)水平顯著增加。通過機(jī)理研究表明,RCC2 是 BRD4 的下游靶目標(biāo)。BRD4或RCC2的抑制導(dǎo)致食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞增殖減少。BRD4-TP73 相互作用促進(jìn)了 BRD4 復(fù)合物與 RCC2 的啟動子區(qū)域的結(jié)合,并隨后調(diào)節(jié)了RCC2的轉(zhuǎn)錄。此外,用BRD4的靶向抑制劑作用于腫瘤組織,結(jié)果顯示顯著降低了模型中的腫瘤體積,這表明BRD4的表達(dá)可能有助于腫瘤進(jìn)展[10]?？偟膩碚f,這些發(fā)現(xiàn)表明BRD4抑制可能成為一種通過下調(diào)RCC2來治療食管鱗狀細(xì)胞癌前景的策略。此外,用抑制劑靶向抑制BRD4,結(jié)果顯示顯著降低了目的模型中的腫瘤體積。

已經(jīng)有研究表明,BRD4是一種乙?；慕M蛋白,由組蛋白乙?；?HAT)和組蛋白去乙?；?HDAC)動態(tài)控制,是一種主要類型的表觀遺傳修飾,通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。許多HDAC的突變和/或異常表達(dá)已在癌癥中得到證實[11]。 因此,HDAC抑制劑(HDACIs)被認(rèn)為是有希望對抗食管鱗狀細(xì)胞癌的治療劑,組蛋白乙?；缴弑徽J(rèn)為與基于HDACI的抗癌治療有關(guān)。BRD4屬于BET家族的含溴結(jié)構(gòu)域蛋白,BRD4的作用是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的組蛋白乙酰賴氨酸殘基,從而發(fā)揮作用。故BRD4在研究食管鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展及其分子機(jī)制上存在巨大的價值。

4 BRD4在乳腺癌中的研究

乳腺癌(Breast cancer)是女性最容易罹患的惡性腫瘤,全球范圍內(nèi)大約有12%的女性受此影響[12]。目前MYC基因的研究在乳腺癌中具有廣泛前景。MYC基因,尤其是C-MYC被稱為“超級轉(zhuǎn)錄因子”,因為它們調(diào)節(jié)控制多種代謝途徑的大量基因的轉(zhuǎn)錄。含有溴結(jié)構(gòu)域和額外末端結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)包括 BRD2、 BRD3和 BRD4,是染色質(zhì)重塑表觀遺傳蛋白,通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,因此在癌癥進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。有報道稱BRD4的擴(kuò)增可以轉(zhuǎn)錄激活C-MYC[13],從而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲。RAC1(Ras相關(guān)C3肉毒桿菌毒素底物1)的擴(kuò)增已顯示可促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲、遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、血管生成、細(xì)胞周期進(jìn)程和調(diào)節(jié)耐藥性等[14]。乳腺癌的腦部轉(zhuǎn)移在所有腫瘤腦轉(zhuǎn)移中排第二位,有10%～30%的乳腺癌病例有腦部轉(zhuǎn)移的發(fā)生[15]。乳腺癌腦部轉(zhuǎn)移的主要臨床表現(xiàn)為認(rèn)知功能和感覺功能的異常,當(dāng)患者出現(xiàn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移后,其1年后的死亡率可以高達(dá)80%[16]。但是即使如此,我們對乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的機(jī)制及發(fā)生過程并不完全知曉,其生物學(xué)機(jī)制方面還需要更多的研究。我們迫切需要確定乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的細(xì)胞和分子機(jī)制,為開發(fā)新的診斷生物標(biāo)志物和治療靶點提供基礎(chǔ)。環(huán)狀RNA(circRNA)是新興的內(nèi)源性非編碼RNA亞群。CircRNA是單鏈、共價閉合的RNA分子,由前體mRNA的反向剪接產(chǎn)生[17]。作為一種新型的circRNA,其在乳腺癌腦轉(zhuǎn)移中的生物學(xué)功能和分子機(jī)制有待闡明。在研究中,發(fā)現(xiàn) circBCBM1在體外顯著促進(jìn) 231-BR 細(xì)胞的增殖和遷移以及在體內(nèi)的生長和腦轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步的研究表明,circBCBM1可以作為一種捕獲has-miR-125a-5p(簡稱miR-125a)的介質(zhì),通過Sonic Hedgehog(SHH)信號通路上調(diào)含溴結(jié)構(gòu)域4(BRD4),然后上調(diào)基質(zhì)金屬肽酶9(MMP9)。因此環(huán)狀RNA circBCBM1通過調(diào)節(jié)miR-125a/BRD4軸促進(jìn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移?？傊?研究表明,circBCBM1在體外促進(jìn) 231-BR 細(xì)胞增殖和遷移,在體內(nèi)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長和腦轉(zhuǎn)移。從機(jī)制上講,circBCBM1通過充當(dāng) miR-125a的捕獲器來增加BRD4的表達(dá)。重要的是,circBCBM1在腦轉(zhuǎn)移患者的組織和血漿樣本中上調(diào)。究闡明了circBCBM1通過circBCBM1/miR-125a/BRD4軸加速了乳腺癌腦轉(zhuǎn)移,為乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的診斷和治療提供了創(chuàng)新的候選靶點。

5 BRD4在前列腺癌中的研究

前列腺癌(Prostate cancer)是常見的惡性腫瘤,同樣也是導(dǎo)致西方國家男性死亡率第二高的惡性腫瘤,盡管雄激素剝奪療法(ADT)在癌癥治療的初級階段有效[18],但PCa患者在ADT治療18～24個月后不可避免地復(fù)發(fā)為去勢抵抗性前列腺癌(CRPC),而一旦發(fā)展成為去勢抵抗性前列腺癌,則其術(shù)后中位生存期不到20個月,幾乎無法治愈[19]。含溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(BRD4)屬于BET家族,據(jù)報道它在包括前列腺癌在內(nèi)的多種癌癥中發(fā)揮致癌作用,其本質(zhì)是核蛋白。BRD4可以通過其溴結(jié)構(gòu)域與乙酰化的組蛋白賴氨酸殘基結(jié)合,并進(jìn)一步招募轉(zhuǎn)錄因子以激活下游基因表達(dá)[20]。因此,BRD4 抑制劑,如 JQ1 和 Ibet-762,已被開發(fā)用于靶向 BRD4 進(jìn)行抗腫瘤治療[21], 這些抑制劑主要通過與溴結(jié)構(gòu)域競爭性抑制來組織其與組蛋白結(jié)合。因此,可為癌的診斷與治療提供新的思路。

由于雄激素依賴性前列腺癌(ADPC)很容易轉(zhuǎn)變?yōu)殡y治性去勢抵抗性前列腺癌(CRPC),從而降低患者的生存率及生活質(zhì)量,對患者及家庭帶來了經(jīng)濟(jì)和心理的負(fù)擔(dān)。Guan H等人[22]于研究發(fā)現(xiàn),一種MicroRNA(miRNA)由一系列短序列的(18～22個核苷酸)非編碼、單鏈RNA分子組成。miRNA可以選擇性地結(jié)合下游靶mRNA的3’非翻譯區(qū)(3’UTR),并促進(jìn)其降解。多種致癌因子,如 miR-203、miR-410 和 miR-34a,已被確定為促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞增殖的致癌因子[23],miR-200a 是 miR-200家族的成員,已顯示參與調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展的多種生物學(xué)過程。通過研究發(fā)現(xiàn),雄激素依賴性前列腺癌組織中miR-200a的表達(dá)存在差異。在雄激素依賴性前列腺癌(ADPC)組織和去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)組織中,定量實時聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)證實miR-200a在去勢抵抗性前列腺癌CRPC患者的癌組織中顯著降低。統(tǒng)計分析還顯示,miR-200a是前列腺癌患者預(yù)后的獨立危險因素[23]。此研究還發(fā)現(xiàn),含溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(BRD4)是miR-200a的潛在下游靶基因,通過蛋白質(zhì)印跡分析驗證了miR-200a與BRD4之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明,miR-200a作為一種抗癌因子,通過抑制BRD4介導(dǎo)的雄激素受體(AR) 信號傳導(dǎo)來抑制去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)的進(jìn)展。故得出結(jié)論,BRD4可作為抑制去勢抵抗性前列腺癌的下游靶點來進(jìn)行研究,對其的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后質(zhì)治療提供新的思路。

6 BRD4在非小細(xì)胞肺癌中的研究

非小細(xì)胞肺癌是一種原發(fā)性肺癌,在各個國家的腫瘤發(fā)生率中都占據(jù)著很大一部分,就我國而言,導(dǎo)致肺癌發(fā)生的最主要原因是吸煙,我國成年男性,大約2/3的中國成年男性是吸煙者,占全球吸煙者的1/3。而在肺癌發(fā)生的病例中,有相當(dāng)大的一部分是非小細(xì)胞肺癌,在非小細(xì)胞肺癌的治療手段中,化療是很重要的一種方法,以鉑類為基礎(chǔ)的化學(xué)療法和放射療法已被廣泛使用[24]。PD-L1在人類所患的很多腫瘤中均有表達(dá),據(jù)報道PD-L1有19.6%～65.3%在NSCLC中表達(dá)[25]。有報道稱,順鉑通過 cGAS/STING 途徑增加PD-L1表達(dá)[26]。前文已經(jīng)提過,含有溴結(jié)構(gòu)域和額外末端結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)包括 BRD2、 BRD3和BRD4,是染色質(zhì)重塑表觀遺傳蛋白,通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,JQ1作為BRD4的抑制劑而存在。最近有研究說明,JQ1通過抑制腫瘤中PD-L1表達(dá)和干擾素γ(IFN-γ)刺激的PD-L1表達(dá)來調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境(TIME),進(jìn)而引發(fā)腫瘤免疫原性提高 T 細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞的活性。因此,基于以上幾個方面,BRD4調(diào)節(jié)非小細(xì)胞肺癌的治療免疫微環(huán)境和限制腫瘤進(jìn)展有很大影響。

7 小結(jié)

BRD4因子在多種腫瘤中均參與表達(dá),通過NF-κB通路促進(jìn)CCL2的表達(dá),從而使腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞聚積等多種途徑增加腫瘤逃逸的機(jī)會,促進(jìn)腫瘤生長。BRD4在多種腫瘤中高表達(dá)提示該因子可能參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程,故BRD4可能將成為新的腫瘤免疫靶點,對腫瘤的診斷、治療及預(yù)后提供新的思路。