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組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2 在宮頸癌中的研究進(jìn)展

2023-01-03 11:55王昭娣王悅
關(guān)鍵詞:甲基化宮頸抑制劑

王昭娣,王悅

宮頸癌是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤,據(jù)國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer,IARC)調(diào)查統(tǒng)計(jì),2020 年預(yù)計(jì)宮頸癌新發(fā)病例為604 127 例,新發(fā)死亡病例為341 831 例,均占女性癌癥的第4 位[1]。早期宮頸癌預(yù)后良好,晚期預(yù)后差且易復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及耐藥,這些是宮頸癌治療中的難題。除了傳統(tǒng)手術(shù)治療、放療及化療外,腫瘤免疫治療和靶向治療也展現(xiàn)出較好前景。

表觀遺傳學(xué)指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平的變化,主要包括組蛋白修飾、DNA 修飾、非編碼RNA 和核小體重塑等[2]。組蛋白甲基化是表觀遺傳學(xué)中的重要一環(huán),其中果蠅zeste 基因增強(qiáng)子同源物2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)能通過(guò)介導(dǎo)H3K27 甲基化,使靶基因的表達(dá)下調(diào)或沉默,并與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及不良預(yù)后密切相關(guān)[3-4]。探索EZH2 在宮頸癌中的作用及機(jī)制,有助于尋找新的分子標(biāo)志物,為宮頸癌的診斷及治療提供依據(jù)。現(xiàn)對(duì)EZH2 在宮頸癌研究中的最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 EZH2 結(jié)構(gòu)及功能概述

EZH2 最早在1996 年被發(fā)現(xiàn),最終被定位于染色體7q35 位點(diǎn)。EZH2 蛋白(含有746 個(gè)氨基酸殘基),包括20 個(gè)外顯子和19 個(gè)內(nèi)含子,長(zhǎng)度41~323 bp和0.15~17.7 kb 不等,該基因的互補(bǔ)脫氧核糖核酸(complementary DNA,cDNA)序列與果蠅zeste 基因的增強(qiáng)子有高度同源性。EZH2 蛋白包含4 個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu):氨基(N)端的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、半胱氨酸富集區(qū)和羧基(C)端的SET 結(jié)構(gòu)域[5],SET 結(jié)構(gòu)域可由S-腺苷-L-甲硫氨酸(S-Adenosyl-Methionine,SAM)提供甲基,催化組蛋白H3K27 甲基化。

多梳家族蛋白(polycomb-group proteins,PcGs)以多梳抑制復(fù)合體(polycom repressor complex,PRC)的形式在生物體內(nèi)發(fā)揮抑制基因轉(zhuǎn)錄和沉默基因的作用,PRC 有維持復(fù)合物(PRC1)和起始復(fù)合物(PRC2)2 種主要形式。PRC2 由4 種核心組分構(gòu)成:EZH2、胚胎外胚層發(fā)育蛋白(embryonic ectoderm development,EED)、zeste 基因抑制子(suppressor of zeste 12,SUZ12)和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合蛋白46/48(retinoblastoma -associated proteins 46/48,RbAp46/48)[6]。EZH2 是具有催化活性的亞基,在EED 和SUZ12 的輔助作用下通過(guò)C 端的SET 結(jié)構(gòu)域催化H3K27 甲基化,抑制或沉默靶基因。研究表明EZH2的高表達(dá)與腫瘤的惡性行為密切相關(guān)[7]。

2 EZH2 表達(dá)的臨床意義

有研究探討了EZH2 在宮頸癌中的表達(dá)及臨床意義。Azizmohammadi 等[8]選取39 例宮頸鱗癌組織和對(duì)應(yīng)癌旁組織,通過(guò)實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)(realtime quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)和免疫組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)癌組織中EZH2 的mRNA水平(P=0.003)和蛋白水平(P=0.002)均顯著高于癌旁組織,EZH2 表達(dá)與國(guó)際婦產(chǎn)科聯(lián)盟(International Federation of Gynecology and Obstetrics,F(xiàn)IGO)分期、分化程度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)(P<0.05)。腺癌和腺鱗癌約占宮頸癌病理類型的20%~25%,有研究共納入宮頸腺癌54 例、良性病變32 例和正常腺上皮樣本66 例,結(jié)果顯示與正常和良性病變組織相比,宮頸腺癌中EZH2 的表達(dá)顯著增高(P<0.05)[9]。唐梅等[10]納入了更多組織樣本,包括174 例宮頸癌(鱗癌143 例、非鱗癌31 例)、62 例宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)以及40 例正常宮頸組織,通過(guò)免疫組織化學(xué)法發(fā)現(xiàn)宮頸癌組EZH2 的陽(yáng)性表達(dá)率明顯高于CIN 組和正常組(73.0% vs.46.8%vs.7.5%,P<0.05);宮頸癌組中EZH2 表達(dá)除了與分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和分化程度有關(guān)外,還與腫瘤浸潤(rùn)深度有關(guān)(P<0.05),與年齡、病理類型、腫瘤大小無(wú)關(guān)(P>0.05);此外,EZH2 陽(yáng)性患者的無(wú)進(jìn)展生存期[progression free survival,PFS,(53.7±3.6)個(gè)月vs.(62.8±2.4)個(gè)月,P<0.01]和總生存期[overall survival,OS,(56.2±3.0)個(gè)月vs.(64.2±1.9)個(gè)月,P<0.01]均短于EZH2 陰性宮頸癌患者,多因素分析結(jié)果顯示此分子標(biāo)志物陽(yáng)性可能是影響預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(OR=1.483,95%CI:1.406~1.859,P<0.05)。但是也有研究通過(guò)免疫組織化學(xué)法分析117 例宮頸鱗癌組織發(fā)現(xiàn)EZH2 表達(dá)與FIGO 分期(P=0.100)或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P=0.564)無(wú)顯著相關(guān)性[11]。更多的研究表示病理分期較晚以及有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移時(shí)宮頸癌患者EZH2陽(yáng)性率顯著更高[10,12-13]。目前測(cè)定組織中EZH2 蛋白陽(yáng)性主要使用單一免疫組織化學(xué)法,同時(shí)免疫組織化學(xué)的結(jié)果與抗體的選擇、組織的選取以及結(jié)果判讀等密切相關(guān),這些因素可能導(dǎo)致研究結(jié)果之間的差異。未來(lái)研究還可以通過(guò)運(yùn)用蛋白質(zhì)印跡法(Western blotting)以及在mRNA 水平進(jìn)一步探索EZH2 在宮頸癌中表達(dá)的意義。

3 EZH2 的促瘤作用及相關(guān)機(jī)制

3.1 EZH2 促進(jìn)細(xì)胞增殖、侵襲及遷移Chen 等[14]通過(guò)基因編輯及短發(fā)夾RNA(short hairpin RNA,shRNA)技術(shù)上調(diào)或下調(diào)EZH2,發(fā)現(xiàn)EZH2 促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的增殖和腫瘤形成。該研究的熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)提示EZH2 能夠特異性結(jié)合到Wnt/β-連環(huán)蛋白(Wnt/β-catenin)通路抑制劑糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)和TP53 的啟動(dòng)子上。免疫組織化學(xué)法提示EZH2 表達(dá)與βcatenin、細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)和c-myc 表達(dá)呈正相關(guān)(P<0.05)。EZH2 通過(guò)GSK-3β 和TP53 的表觀遺傳沉默激活Wnt/β-catenin 通路,促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖和腫瘤形成。冀靜等[15]用RNA 干擾EZH2表達(dá)后,宮頸癌細(xì)胞周期阻滯于G1/S 期,增殖明顯受抑制,p21 蛋白水平明顯升高,提示沉默EZH2 基因可能通過(guò)上調(diào)p21 誘導(dǎo)C33A 細(xì)胞阻滯于G1 期,從而抑制宮頸癌細(xì)胞增殖,此研究從另一角度證實(shí)EZH2 的促腫瘤增殖作用。

EZH2 在宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及深部浸潤(rùn)時(shí)表達(dá)升高,可見EZH2 能夠促進(jìn)腫瘤侵襲及遷移。Ding等[16]發(fā)現(xiàn),使用EZH2 抑制劑GSK343 后,宮頸癌腫瘤細(xì)胞中上皮標(biāo)志物E-鈣黏蛋白上調(diào),間充質(zhì)標(biāo)志物N-鈣黏蛋白和波形蛋白下調(diào),可見EZH2 通過(guò)調(diào)控上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)來(lái)促進(jìn)宮頸癌的轉(zhuǎn)移及侵襲。另有研究發(fā)現(xiàn)用RNA 干擾技術(shù)抑制EZH2 后,宮頸腫瘤細(xì)胞的基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2,MMP-2)下調(diào),遷移侵襲能力降低,可見EZH2 的促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移作用還可能通過(guò)調(diào)控MMP-2 基因來(lái)實(shí)現(xiàn)[17]。

有研究發(fā)現(xiàn)EZH2 的上游基因,可以通過(guò)對(duì)EZH2表達(dá)的調(diào)控影響宮頸癌的增殖及轉(zhuǎn)移。微小RNA-137(miR-137)及miR-214 在宮頸癌中低表達(dá),其下調(diào)可解除對(duì)下游靶基因EZH2 表達(dá)的抑制,促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞體內(nèi)外的增殖和遷移[18-19]。另外,研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)LINC01535 能夠結(jié)合miR-214,解除miR-214 對(duì)其靶基因EZH2 的抑制作用,上調(diào)EZH2 蛋白的表達(dá),發(fā)揮生物學(xué)作用[20]。

非編碼RNA 能將EZH2 定向募集到靶基因上,EZH2 通過(guò)使靶基因H3K27 甲基化在表觀遺傳學(xué)水平修飾靶基因,進(jìn)而導(dǎo)致靶基因抑制或沉默。目前已有關(guān)于與宮頸癌細(xì)胞增殖或遷移、侵襲相關(guān)非編碼RNA 的研究。lncRNA ARAP1-AS1 通過(guò)募集EZH2沉默雙特異性磷酸酶5(dual-specificity phosphatase 5,DUSP5)的表達(dá),激活A(yù)RAP1-AS1/EZH2/DUSP5軸促進(jìn)SiHa 細(xì)胞增殖和遷移[21]。lncRNA PVT1 將EZH2 招募到miR-200b 啟動(dòng)子上,增加該區(qū)域組蛋白H3K27 三甲基化水平,并抑制miR-200b 表達(dá),導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞增殖和遷移[22]。lncRNA SNHG7 能夠促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖,研究發(fā)現(xiàn)其機(jī)制是招募EZH2與Dickkopf 同源物1(Dickkopf-1,DKK1)啟動(dòng)子的結(jié)合,下調(diào)DKK1 基因的表達(dá),從而激活宮頸癌中Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)途徑[23]。環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)AGFG1 在宮頸癌中過(guò)表達(dá),與不良預(yù)后密切相關(guān),通過(guò)募集EZH2 表觀遺傳修飾下調(diào)p53 發(fā)揮致癌作用,在體外影響SiHa 和HeLa 細(xì)胞的增殖能力[24]。circ_0019435 可導(dǎo)致EZH2 向DKK1和人第10 號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene,PTEN 基因)啟動(dòng)子方向募集,下調(diào)DKK1 和PTEN 基因的表達(dá),激活Wnt/β-catenin途徑,增加HeLa 和SiHa 細(xì)胞體外的增殖、侵襲、遷移和EMT 作用[25]。在宮頸癌中,EZH2 參與的非編碼RNA 的募集作用,該定向募集對(duì)宮頸癌細(xì)胞其他惡性生物學(xué)行為的作用需要更多研究去驗(yàn)證。

3.2 EZH2 促進(jìn)腫瘤血管生成EZH2 高表達(dá)時(shí)宮頸惡性腫瘤微血管密度(microvascular density,MVD)更高。Fathy 等[26]通過(guò)對(duì)54 例宮頸癌組織免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn),EZH2 和內(nèi)皮素-1(endothelin-1,ET-1)的表達(dá)與MVD 呈正相關(guān)(P<0.01),EZH2 可作用于ET-1 促進(jìn)腫瘤血管的生成。此外,還有研究發(fā)現(xiàn)宮頸病變[包括65 例宮頸癌和90 例宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)]患者組織中EZH2 與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子C(vascular endothelial growth factor C,VEGF-C)的表達(dá)呈正相關(guān)(r=0.857,P=0.000),EZH2 還可作用于VEGF-C 促進(jìn)腫瘤血管的生成[27]。

3.3 EZH2 抑制細(xì)胞凋亡EZH2 在多種腫瘤中與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。在宮頸癌中的研究發(fā)現(xiàn),用EZH2 抑制劑3-去氮腺嘌呤(3-deazaneplanocin A,DZNep)處理后,C33A 細(xì)胞(6.57±0.25 vs.1.35±0.12,P<0.05)和SiHa 細(xì)胞(5.04±0.13 vs.0.75±0.11,P<0.05)的凋亡比例顯著高于未經(jīng)DZNep 處理的對(duì)照組,Western blotting 結(jié)果顯示凋亡蛋白B 細(xì)胞淋巴瘤/白血病-xL(B cell lymphoma/leukemia-xL,BclxL)表達(dá)下調(diào),促凋亡蛋白B 細(xì)胞淋巴瘤-2 促細(xì)胞凋亡(B cell lymphoma-2 interacting mediator of cell death,Bim)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)表達(dá)上調(diào),可見在宮頸腫瘤中EZH2 也與細(xì)胞凋亡有關(guān)[28]。lncRNA SNHG8 通過(guò)增加回復(fù)引導(dǎo)半胱氨酸豐富蛋白Kazal 基元(reversion inducing cysteine rich protein with Kazal motifs,RECK)啟動(dòng)子區(qū)域中EZH2 和H3K27me3 的富集,表觀遺傳修飾RECK 使該基因沉默,增加了宮頸癌細(xì)胞的抗凋亡作用[29]。

3.4 EZH2 誘導(dǎo)順鉑耐藥宮頸癌的鉑耐藥一直是治療的難題,EZH2 也參與腫瘤的鉑耐藥。與HeLa細(xì)胞相比,順鉑耐藥宮頸癌細(xì)胞(HeLa/DDP)中EZH2 的表達(dá)更高,運(yùn)用shRNA 技術(shù)敲低HeLa/DDP細(xì)胞的EZH2 表達(dá),接著用順鉑處理細(xì)胞48 h,與未敲低EZH2 表達(dá)的HeLa/DDP 細(xì)胞(34.88 μg/mL)相比,IC50值顯著降低(19.09 μg/mL,P<0.01),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)抑制EZH2 后可能上調(diào)Dicer 酶而逆轉(zhuǎn)宮頸癌的順鉑耐藥[30]。另有研究表明miR-217 在SiHa/DDP 細(xì)胞中低表達(dá),上調(diào)miR-217 可部分逆轉(zhuǎn)順鉑耐藥性并且下調(diào)EZH2 的表達(dá),其可能通過(guò)作用于EZH2 參與宮頸癌順鉑耐藥的調(diào)控,具體調(diào)控機(jī)制尚待進(jìn)一步研究[31]。

3.5 EZH2 促進(jìn)腫瘤免疫逃逸T 細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immunoglobulin mucin-3,Tim-3)和半乳糖凝集素9(galectin-9)的結(jié)合可引起免疫耐受[32]。Zhang 等[33]發(fā)現(xiàn)宮頸癌中EZH2 可直接與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase,DNMT)相互作用,抑制DNMT 的表達(dá),降低Tim-3/galectin-9 啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平,從而促進(jìn)了該通路上調(diào),引起免疫耐受并導(dǎo)致癌變過(guò)程中的免疫逃逸。但EZH2 促進(jìn)腫瘤免疫逃逸的機(jī)制仍需進(jìn)行更多研究加以證明。

3.6 EZH2 與人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)的關(guān)系HPV 是宮頸癌發(fā)生發(fā)展最主要的危險(xiǎn)因素。研究顯示在HPV16 陽(yáng)性的宮頸癌細(xì)胞中沉默E7 基因,EZH2 的表達(dá)會(huì)顯著下調(diào);HPV16 E7 通過(guò)介導(dǎo)口袋蛋白(pocket protein)釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F(E2F transcription factor),在轉(zhuǎn)錄水平上激活EZH2的表達(dá),而E6 的刺激作用較弱;同時(shí)EZH2 能夠促進(jìn)HPV 陽(yáng)性的宮頸癌細(xì)胞的增殖以及凋亡抵抗[34]。此后有研究發(fā)現(xiàn)HPV18 E6 或E7 過(guò)表達(dá)均可導(dǎo)致EZH2 和H3K27me3 表達(dá)水平增加;HPV18 E6 和E7可能通過(guò)叉頭框蛋白M1(forkhead box protein M1,F(xiàn)OXM1)和E2F-1 與EZH2 啟動(dòng)子區(qū)相互作用,上調(diào)EZH2 和H3K27me3 的表達(dá)[33]??梢奅ZH2 能夠與HPV 蛋白相互作用,影響宮頸癌的進(jìn)展,進(jìn)一步提示EZH2 可以作為宮頸癌新的治療靶點(diǎn)。

4 EZH2 抑制劑

目前研究已證實(shí)EZH2 介導(dǎo)表觀遺傳修飾的失調(diào)在癌癥的發(fā)生發(fā)展中的作用,EZH2 可作為新型抗癌靶點(diǎn)。目前一些高選擇性的小分子EZH2 抑制劑已經(jīng)研制出來(lái)并用于多種腫瘤的實(shí)驗(yàn)室以及臨床研究。GSK126、PF06821497 和CPI-1205 等抑制劑在淋巴瘤、非小細(xì)胞肺癌以及前列腺癌等方面已經(jīng)進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)階段;EPZ-6438 是一種選擇性可口服的EZH2 抑制劑,由美國(guó)Epizyme 公司研發(fā),2020年該藥經(jīng)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)批準(zhǔn)上市,對(duì)多種惡性腫瘤的抗腫瘤活性和預(yù)后效果均表現(xiàn)良好[35]。

目前在宮頸癌中EZH2 抑制劑還在細(xì)胞水平研究階段,如GSK343 和DZNep。GSK343 能夠通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)抑制甲基供體SAM 來(lái)發(fā)揮作用。如GSK343 在作用濃度為50 μmol/L 時(shí),處理HeLa、SiHa 細(xì)胞48 h、72 h 能夠顯著抑制HeLa 細(xì)胞的增殖以及遷移能力,并證明其抑癌作用可能是通過(guò)抑制HeLa 細(xì)胞EMT過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的[16,36]。DNZep 能抑制S-腺苷高半胱氨酸水解酶(S-adenosy-L-homocysteine hydrolase,SAHH)活性,使失活的S-腺苷高半胱氨酸(Sadenosy-L-homocysteine,SAH)積聚,進(jìn)而抑制EZH2的活性。利用DZNep 抑制C33A、SiHa 宮頸癌細(xì)胞中EZH2 的表達(dá)48 h 后,能夠誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞早期凋亡,其對(duì)兩種細(xì)胞的IC50 分別為4 μmol/L 和6 μmol/L[28]。用不同濃度DZNep(1、5 和10 μmol/L)處理鉑耐藥HeLa/DDP 細(xì)胞后,Western blotting 顯示EZH2 和H3K27me3 的表達(dá)水平降低,隨著時(shí)間的增加,四甲基偶氮唑鹽(MTT)比色法檢測(cè)的細(xì)胞活力顯著降低[30]。可見EZH2 抑制劑有望成為治療惡性腫瘤的新興手段,具有良好的發(fā)展前景。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2 在宮頸癌中高表達(dá),與預(yù)后不良有關(guān)。宮頸癌中EZH2 參與腫瘤的增殖、遷移、侵襲、血管生成、耐藥以及免疫逃逸等作用。研究表明EZH2 有望作為宮頸癌新的生物標(biāo)志物,有助于宮頸癌的早期診斷、預(yù)后評(píng)估和療效評(píng)價(jià)。但是目前關(guān)于EZH2 在宮頸癌中作用及機(jī)制的研究較少,未來(lái)將EZH2 作為藥物靶點(diǎn),開發(fā)出高效、低毒性、高選擇性的EZH2 靶向藥物可作為發(fā)展方向之一,同時(shí)也需要進(jìn)行更多臨床實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證該靶向藥物和生物標(biāo)志物的診療效果?;趩我凰幬镒饔玫挠邢扌?,還可以探索EZH2 靶向藥聯(lián)合傳統(tǒng)治療的療效與安全性,從而制定出更好的治療方案。

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