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。轉錄因子分為神經內分泌轉錄因子和非神經內分泌轉錄因子，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。

1 神經內分泌轉錄因子

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—螺旋（bHLH）轉錄因子家族成員之一［5］，是肺神經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 基因后發現肺神經內分泌細胞消失，消除SCLC 中的ASCL1 轉錄因子后發現SCLC 神經內分泌標志物表達顯著下降，提出ASCL1 可能參與了肺神經內分泌分化過程。HES1 陽性細胞屬于非神經內分泌細胞，HES1 表達上調可抑制ASCL1 表達，從而抑制SCLC 的神經內分泌特性［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基因缺失而發揮的致瘤作用，從而導致肺癌的神經內分泌分化［1］。以上研究均提示，ASCL1 與肺組織神經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 發生發展。Bcl-2是ASCL1的另一個轉錄靶點，作為抗凋亡調節因子，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 Bcl-2 表達來維持肺神經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 的神經內分泌腫瘤中，Notch 通路激活可減少腫瘤細胞數量，延長神經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，在大多數具有高神經內分泌特征的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，從而發揮Notch信號通路的抗腫瘤活性。因此，在神經內分泌表型的SCLC中，Notch信號通路和ASCL1 相互作用，共同維持SCLC 神經內分泌表型。Notch 信號通路可通過抑制ASCL1 表達而發揮抗腫瘤作用，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 抑制作用的任何環節，抑制SCLC 的發生發展?？傊?，ASCL1作為SCLC的關鍵神經內分泌轉錄因子，可通過多種途徑促進SCLC進展及神經內分泌分化。

1.2 神經源性分化因子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］，可通過多種途徑發揮促腫瘤作用，是促進肺神經內分泌細胞發育的關鍵轉錄因子。NEUROD1 缺乏小鼠肺神經內分泌細胞形態改變、數量減少，而NEUROD1 過表達可誘導小鼠體內神經內分泌標記物表達，從而促進神經內分泌細胞增殖［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］研究發現，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SCLC 功能。在該研究中，ASCL1 失活似乎完全阻斷了神經內分泌腫瘤進展，而NEUROD1 失活對腫瘤細胞數量、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出ASCL1 高表達表型，并表現出經典的亞型狀態；但隨著時間的推移，逐漸轉變為ASCL1-low/NEUROD1-high狀態，與變異亞型和低神經內分泌亞型一致。多項研究指出，ASCL1 是大多數具有神經內分泌表型的SCLC 主要調節因子，而NEU?ROD1 只在少部分具有ASCL1 低表達的低級別神經內分泌特征的 SCLC 中表達［7，10，15］。在低級別神經內分泌 SCLC 中，NEUROD1 可作為替代 ASCL1 的主要調節因子［7，14］。ZHANG 等［10］開發并驗證了一種用于肺癌腫瘤和細胞系神經內分泌分化的穩健評分系統，證實高水平的神經內分泌亞型不僅表達神經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神經內分泌分化程度而不同。相比之下，大多數非神經內分泌SCLC 不表達ASCL1 或NEUROD1，因此可依據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］。總之，目前 NEUROD1對SCLC 神經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 在胰腺和腸神經細胞、腎上腺髓質細胞和大腦皮層基礎神經元祖細胞的發育中具有重要作用，不僅表達于發育成熟的內分泌細胞中，而且表達于神經內分泌腫瘤中，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、神經母細胞瘤以及視網膜母細胞瘤。研究顯示，INSM1 基因可在攜帶有ASCL1和神經內分泌分子（如嗜鉻粒蛋白A、突觸蛋白和神經細胞黏附分子）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 亞型中均優先表達［2］，其表達與SCLC 的神經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絡中發揮關鍵作用［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 是神經內分泌分化的關鍵負調節因子［20］。

因此，INSM1 在肺癌神經內分泌分化中可通過多種途徑促進ASCL1 表達，從而參與SCLC 的發生發展。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 神經內分泌表型的分子特點。INSM1是否可成為SCLC神經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 是多種腫瘤發生過程中的重要癌蛋白［23］，YAP1 表達降低是高級別神經內分泌肺腫瘤的特征［24-25］。YAP1 轉錄因子在非神經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，使腫瘤失去神經內分泌特性［10］。相反，敲除YAP1可誘導神經內分泌標志物表達。因此，YAP1 可能參與調節神經內分泌的分化過程。

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揮其轉錄活性［23］。YAP1/TEAD 可直接控制Notch2 受體表達，也可調節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 神經內分泌表型的存在可能與各種轉錄因子對Notch 信號的動態調節有關。能否通過調節Notch 信號通路使SCLC 維持某一表型，或實現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）被認為是中樞神經系統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可表現出典型的SCLC形態（燕麥細胞）。POU2F3表達與低神經內分泌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和其他神經內分泌標志物（INSM1、CHGA、GRP 和 CALCA）［16］。因 此 ，POU2F3-high SCLC 是區別于經典神經內分泌SCLC的另一 SCLC 亞型，POU2F3 是 ASCL1-low/NeuroD1-low亞型SCLC的主要調節因子。

綜上所述，5 種轉錄因子在決定SCLC 的神經內分泌特性中發揮關鍵作用，已有文獻報道根據該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。