尚 開姚啟盛付圣賜

(1.湖北醫(yī)藥學院,湖北 十堰 442000;2.太和醫(yī)院泌尿外科,湖北 十堰 442000)

表觀遺傳學讓我們認識到子代表型取決于親代基因的局限性,組蛋白修飾、DNA甲基化和非編碼RNA等表觀遺傳在腫瘤的發(fā)生過程中起重要作用。細胞的生長發(fā)育同時受到環(huán)境因素影響,特定環(huán)境中表觀的遺傳特征甚至表現(xiàn)出可逆潛能[1-2]。EZH2通過對組蛋白甲基化修飾,激活或抑制相關基因表達導致腫瘤發(fā)生,研究發(fā)現(xiàn)其還參與組成腫瘤微環(huán)境(tumor microenvironment,TME)干擾破壞免疫穩(wěn)態(tài)而促進腫瘤進展,在不同免疫細胞中差異表達發(fā)揮不同的生理作用[3-4]。本文就EZH2在TME中如何調(diào)節(jié)免疫功能及其免疫治療的意義作一綜述。

1 EZH2基因及其生物學功能

EZH2是重要的表觀遺傳調(diào)控因子,是哺乳動物細胞中組蛋白H3賴氨酸27(H3K27)甲基化的兩種必需的催化酶之一,哺乳動物中已發(fā)現(xiàn)了兩個PcG復合物家族:PRC1(polycomb-complex 1)和PRC2。PRC1復合物由多個亞基組成,如PCGF、HPH、CBX和RING1同源基團組成,催化組蛋白H2A的單雙基化;而PRC2復合物主要由EED、SUZ12、RbAp46/48、EZH1或EZH2組成,參與H3K27的甲基化[5]。EZH2作為PRC2的催化亞基,是PRC2體外酶活性所必需的組成部分,其基因定位于7號染色體長臂7q35,包含20個外顯子,編碼746個氨基酸殘基。EZH2包括幾個結構域:SET保守結構域(位于C端維持組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶活性)、CXC結構域和ncRBD結構域(與其他PRC2成分和調(diào)控蛋白相互作用所必需)[6]。EZH2修飾組蛋白H3K27甲基化(H3K27me3)是一種轉(zhuǎn)錄抑制的表觀遺傳標記,參與維持干細胞特性(見表1),調(diào)控基因表達、細胞周期、細胞分化和組織器官的發(fā)育,H3K27me3可促進多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和演變[7-9]。

2 EZH2在腫瘤微環(huán)境中的作用

TME影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和演變,而EZH2可以調(diào)控TME不同組分的功能。腫瘤微環(huán)境不僅包括腫瘤細胞、細胞外基質(zhì)、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和脂肪細胞,還包括T細胞、B細胞、調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)、NK細胞、樹突狀細胞(DCs)和腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)等免疫細胞[4,10]。在TME中,腫瘤細胞、免疫細胞、多種細胞因子和趨化因子相互作用形成免疫穩(wěn)態(tài)[4]。EZH2在腫瘤微環(huán)境中主要有兩種免疫調(diào)節(jié)功能:維持慢性炎癥和建立免疫耐受[5]。慢性炎癥可誘導表觀基因重新編程,腫瘤細胞基因和表觀遺傳參與形成TME,致使腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)化,同時慢性免疫細胞與腫瘤細胞相互作用,進一步抑制抗腫瘤免疫反應,最終促進腫瘤進展[5,11]。在前列腺癌細胞中,EZH2激活PI3K-AKT信號通路介導其在S21位點發(fā)生磷酸化,致使EZH2復合體從抑制因子轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ钜蜃?通過IL-6、IL-8和TNF等反作用激活NF-κB靶基因,形成慢性炎癥-NFκB-EZH2通路循環(huán)并促進腫瘤進展[12]。卵巢癌中靶向EZH2發(fā)現(xiàn)相關microRNA表達增加,幫助腫瘤細胞逃避免疫監(jiān)測[13];彌漫大B細胞淋巴瘤中EZH2基因易發(fā)生突變,導致MHC-II獲得性缺陷,參與腫瘤免疫逃逸[14]。惡性黑色素瘤腫瘤內(nèi)T細胞浸潤和INF-α可使微環(huán)境中EZH2表達上調(diào),EZH2甲基化H3K27me3可抑制MHC-I、免疫蛋白酶體、細胞引誘趨化因子等抗原提呈相關蛋白,并沉默腫瘤細胞的免疫原性[15](見表1)。一系列報道顯示EZH2在腫瘤免疫微環(huán)境中的作用正在不斷被發(fā)現(xiàn),如免疫選擇、免疫編輯、免疫監(jiān)測、免疫維持、免疫逃逸等[16],研究其在不同時期不同免疫細胞類型中的調(diào)節(jié)功能,為指導臨床靶向EZH2的免疫治療具有重要意義。

3 EZH2在免疫細胞中的作用

在TME中,EZH2過表達或缺失均可干擾免疫穩(wěn)態(tài),其在多種免疫細胞中表達并發(fā)揮不同的生理作用。

3.1 T細胞

初始T細胞識別腫瘤抗原,分化為效應性T細胞,趨化至腫瘤組織,形成浸潤性淋巴細胞發(fā)揮效應,但其壽命短,大部分在發(fā)揮效應后凋亡,有一少部分可快速增殖、分化成效應性T細胞,介導最主要抗腫瘤免疫反應,即細胞免疫。TME中記憶T細胞壽命長,可自我更新并在再次識別抗原時快速表達并發(fā)揮作用。EZH2通過調(diào)節(jié)T細胞分化、效應、趨化和凋亡等不同功能影響其抗腫瘤作用[17-18]。

CD8+T:EZH2對CD8+記憶性T細胞的發(fā)育和維持發(fā)揮關鍵作用。He等[18]人利用穩(wěn)定表達卵清蛋白(OVA)抗原的黑色素瘤荷瘤發(fā)現(xiàn),特異性敲除T細胞EZH2,降低OVA特異性記憶性T細胞數(shù)量。進一步研究發(fā)現(xiàn)EZH2可通過抑制ID2,PRDM1和EOMES等基因轉(zhuǎn)錄,增強H3K4me3和Pol II與ID3基因座結合,上調(diào)ID3轉(zhuǎn)錄而增強記憶性T細胞的分化。當TCR信號活化Akt,磷酸化EZH2,其活性被抑制,能增加效應性而減少記憶性T細胞。EZH2增強抗腫瘤免疫的能力還體現(xiàn)在能提高CD8+T細胞增殖活性和抵抗凋亡的能力增強。NUMB和FBXW7是Notch的主要負性調(diào)節(jié)因子,EZH2通過H3K27me3抑制2種阻遏物轉(zhuǎn)錄,從而激活T細胞Notch信號,增加細胞的增殖?？沟蛲龌駼cl-2也受EZH2調(diào)控。EZH2活化,上調(diào)Bcl-2信號抵抗凋亡,促進T細胞生存。Zhao等[13]發(fā)現(xiàn),卵巢癌通過增加microRNA101和microRNA26a抑制浸潤性CD8+T細胞中EZH2表達從而逃避免疫攻擊,同時發(fā)現(xiàn)使用shRNA或抑制劑可干擾CD8+T細胞EZH2作用,能夠抑制其抗腫瘤功能。還有學者發(fā)現(xiàn)CD8+T細胞長期暴露于抗原環(huán)境中易發(fā)生衰竭,表現(xiàn)為對抗原免疫反應性下降,進一步削弱抗腫瘤免疫[19]。

CD4+T:EZH2抑制CD4+初始T細胞分化成效應細胞。通過特異性性敲除T細胞EZH2發(fā)現(xiàn),EZH2-/-CD4+初始T細胞體外分化成Th1、Th2和Th17等效應細胞增多,分泌的IFN-γ、IL13和IL-17等對應的效應分子明顯增加。體內(nèi)研究也有相同的結論,CD4CreEzh2Fl/FlC57在OVA接觸實驗中誘發(fā)的過敏性哮喘癥狀,病理特征更嚴重,進一步證實了EZH2對Th2分化的抑制作用。EZH2抑制CD4+T細胞分化可能與其沉默T-bet和Gata3等效應細胞關鍵轉(zhuǎn)錄因子相關,H3K27me3在IFNG、Il10等基因位點的調(diào)控也依賴PRC2-EZH2[20]。

這些證據(jù)均表明EZH2在T細胞中扮演重要角色,EZH2磷酸化維持記憶CD8+T細胞的抗腫瘤作用,與腫瘤細胞EZH2過表達提示其惡性程度較高是否矛盾?EZH2在CD4+T細胞中的作用尚未完全明確,TME中T細胞如何參與EZH1和EZH2之間的相互轉(zhuǎn)換?這些問題仍有待進一步探討。

3.2 Treg細胞

Treg細胞是一類特殊的CD4+T細胞,對維持免疫穩(wěn)態(tài)和自我耐受至關重要。EZH2介導表觀遺傳對調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)的募集和發(fā)揮其免疫抑制作用不可或缺[21]。EZH2在未成熟或休眠的Treg細胞中以基礎速率表達,誘導激活后迅速表達。EZH2缺失的Treg細胞在突變小鼠模型中不能維持免疫穩(wěn)態(tài),表現(xiàn)出組織中浸潤較多淋巴細胞,同時小鼠壽命縮短[22]。FOXP3是Treg的轉(zhuǎn)錄因子,FOXP3表達降低可導致EZH2缺失,EZH2與FOXP3相互作用激活Treg,EZH2在FOXP3結合位點的募集性降低,將導致H3K27me3沉積和基因抑制[21]。Yang等[21]評估EZH2對Treg功能的影響,在特異性缺失EZH2的轉(zhuǎn)基因小鼠發(fā)現(xiàn)脾和淋巴結中幼稚T細胞明顯減少,CD4細胞中FOXP3表達降低,INF-γ和IL-4抗體可逆轉(zhuǎn)FOXP3的表達,可能機制是FOXP3在缺失EZH2的轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)表達減少將導致INF-γ和IL-4等細胞因子異常表達。因此,Treg中EZH2的表達在TME發(fā)揮重要調(diào)控作用[23],Treg失調(diào)如何引起效應T細胞功能紊亂仍是一大問題。

3.3 B細胞

EZH2在生發(fā)中心B細胞(GC B)中表達升高,在介導GC B細胞表型中發(fā)揮重要作用,是GC B細胞成熟和形成免疫球蛋白親和力所必需的[24]。EZH2在B細胞各個發(fā)育和分化階段的作用不可或缺。在B細胞前體階段,EZH2協(xié)調(diào)IL-7響應能力、增殖和lgκ鏈重組;EZH2通過抑制漿細胞關鍵轉(zhuǎn)錄因子Prdm1和Irf4,使GC B細胞能夠耐受AID介導的體細胞高頻突變,防止末端過早分化,促進細胞增殖;在漿細胞中,EZH2與Blimp-1相互作用促進Xbp1和未折疊蛋白(UPR)反應以及特異性代謝,可抑制B細胞基因表達并提高免疫球蛋白產(chǎn)生率[24]。Guo等[25]也證實在EZH2缺失的情況下,抗體分泌細胞中組蛋白H3賴氨酸27三甲基化基因?qū)l(fā)生異常調(diào)控,致使抗體分泌細胞的成熟、新陳代謝和功能發(fā)生紊亂。TME中EZH2調(diào)節(jié)B細胞功能發(fā)揮關鍵作用,如何促進B細胞成熟、參與形成免疫球蛋白及分泌仍有待深入研究。

3.4 NK細胞

NK細胞是先天免疫系統(tǒng)的組成部分,能夠不經(jīng)過MHC-I抗原提呈對各種外來抗原、感染和腫瘤細胞迅速作出反應[26]。研究表明EZH2可通過表觀遺傳機制調(diào)節(jié)NK細胞的發(fā)育參與腫瘤免疫。造血干細胞中CD122、NKG2D、TOLL樣受體和NK細胞顆粒酶可促進NK細胞及其前體細胞發(fā)育增殖,抑制EZH2后均表達增加,增強抗腫瘤作用[27-28]。NK細胞中靶向EZH2免疫治療可能是抗腫瘤治療的一種有效方法。

3.5 DC細胞

樹突狀細胞(DC)是抗原呈遞細胞,是連接先天免疫系統(tǒng)和適應性免疫之間的重要橋梁。Tian等[29]報道EZH2過表達在多數(shù)組織細胞和樹突狀細胞腫瘤的成瘤過程中發(fā)揮重要作用,如組織細胞肉瘤、濾泡性樹突狀細胞肉瘤、朗格漢斯細胞增多癥和樹突狀細胞肉瘤。Gunawan等[30]也證實EZH2調(diào)節(jié)DCs整合素信號轉(zhuǎn)導和粘附動力學,促進自身免疫性腦脊髓炎的發(fā)生。這些均表明EZH2在DC中發(fā)揮重要調(diào)控作用,但其機制尚未完全清楚。

3.6 TAM細胞

巨噬細胞是在造血系統(tǒng)中形態(tài)表現(xiàn)多樣,具有維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、組織修復和免疫調(diào)節(jié)等多種功能,所謂腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)指可促進腫瘤細胞增殖和存活或者調(diào)節(jié)免疫抑制微環(huán)境而促進腫瘤進展一類巨噬細胞[31-32]。Qiao等[33]研究發(fā)現(xiàn)EZH2介導H3K27me3甲基化,沉默MERTK、PPARG等基因,使IFN-γ誘導巨噬細胞活化。另有學者也提出小膠質(zhì)細胞中EZH2通過抑制細胞信號抑制因子3(Socs3)可導致自身免疫性炎癥,EZH2缺失直接刺激Socs3表達,從而增強腫瘤壞死因子受體相關因子6的降解,通過建立小膠質(zhì)細胞EZH2缺失的小鼠模型發(fā)現(xiàn)沉默Socs3可重新激活小膠質(zhì)細胞的功能并抑制自身免疫性炎癥[32]。然而TAM中EZH2失調(diào)能夠促進腫瘤進展的機制仍然不明。

3.7 其他細胞

PLZF(promyelocytic leukemia zinc finger)是EZH2甲基化和降解的靶點,EZH2通過調(diào)節(jié)PLZF濃度,使胸腺產(chǎn)生的iNKT(invariant natural killer T)細胞數(shù)量維持在適當水平,促進免疫穩(wěn)態(tài)。EZH2的缺失使PLZF激活IL-4,促進NKT細胞擴增,破壞TME適應性免疫[34]。通過建立EZH2缺陷的小鼠模型也顯示其中NKT2細胞數(shù)量增加,并導致免疫穩(wěn)態(tài)紊亂和出現(xiàn)哮喘樣病理改變;還有報道EZH2缺失將損害朗格漢斯細胞(langerhans cells,LCs)的粘附結構,導致遷移基底膜受阻,參與調(diào)節(jié)皮膚耐受[35-36]。

這些結果均表明腫瘤微環(huán)境免疫改變將破壞免疫穩(wěn)態(tài)可促進腫瘤發(fā)生。EZH2在腫瘤和各種免疫細胞之間起著關鍵作用,對自身免疫、異源反應和抗腫瘤免疫的調(diào)控有重要意義。隨著研究的深入我們可能發(fā)現(xiàn)新的治療策略,提高免疫治療的療效。

4 EZH2的免疫治療

大量證據(jù)表明EZH2通過表觀遺傳參與抗腫瘤免疫和免疫逃逸,其相關的免疫治療如免疫檢查點阻滯劑和EZH2特異性抑制劑逐漸成為活躍的研究領域,越來越多以EZH2為靶點的藥物被相繼報道,并在體外細胞實驗、體內(nèi)臨床前模型實驗和患者臨床試驗中顯示出對各種惡性腫瘤的抗腫瘤作用。

免疫檢查點是指免疫系統(tǒng)存在大量抑制通路,這些通路對于維持自我耐受和調(diào)節(jié)外周組織生理免疫反應強度及持續(xù)時間,減少組織損傷至關重要[37]。免疫檢查點阻滯劑,包括抗CTLA-4抗體,GITR抗體、抗PD-1(PDCD1)抗體和抗PDL-1(CD274)抗體是抗腫瘤免疫治療方法之一[38]。有報道在結直腸癌中,靶向抑制EZH2可以增強CXCL9和CXCL10趨化因子的表達,阻止效應T細胞向TME的轉(zhuǎn)運[39]。通過小鼠腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)EZH2表達升高可抑制T細胞抗腫瘤免疫,抗CTLA-4免疫治療和靶向抑制EZH2可增強抗腫瘤免疫反應,改善抗腫瘤作用[21,40]。

此外,以EZH2為靶點的抑制劑的研究亦是熱點之一,EZH2抑制劑能夠競爭性抑制S-腺苷-L-同型半胱氨酸水解酶(SAH),增加細胞SAH水平,從而抑制S-腺苷-L-蛋氨酸依賴組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶活性,可顯著降低H3K27me3水平,具有明顯抗腫瘤增殖作用[7]。隨著研究的深入,新型EZH2抑制劑如GSK126[7]、GSK343[41]、GSK503[41]、EI1[7]、CPI-1205[42]、+UNC1999[7]、Constellation Compound 3[7]、OR-S1[43]、OR-S2[43]、Tazemetostat[44](見表1)等相繼被發(fā)現(xiàn),特別是在EZH2高表達的腫瘤中應用前景極具吸引力,研究顯示抑制EZH2有助于逆轉(zhuǎn)抗腫瘤免疫,但同時在一定時間內(nèi)也可降低免疫細胞的生存[39](見表1)。報道指出EZH2在抗腫瘤免疫中對腫瘤細胞和免疫細胞表現(xiàn)出截然相反的作用,所以此方法對抗腫瘤免疫影響尚未完全明確,EZH2對免疫細胞的作用可能取決于腫瘤類型、TME和治療方法[15,45]。

此外,任何單一藥物治療都可使腫瘤細胞耐藥,對EZH2抑制劑的耐藥機制已有報道。在細胞系模型研究中,長期暴露于EZH2抑制劑的細胞中發(fā)現(xiàn)EZH2的兩個新的次級突變(Y111L和Y661D)可產(chǎn)生協(xié)同作用導致細胞耐藥[46]。彌漫大B細胞淋巴瘤中IGF-1R,PI3K和MAPK通路的激活亦可促進對EZH2抑制劑的耐藥[14]。最新研究指出,復發(fā)性頭頸部鱗狀細胞癌中靶向EZH2可以增強抗原呈遞,GSK126聯(lián)合抗PD-1治療可以規(guī)避抗PD-1耐藥,改善藥物敏感性[47](見表1);亦有報道惡性黑色素瘤中EZH2失活與CTLA-4抗體和IL-2聯(lián)合治療具有協(xié)同作用[15]。這些結果表明免疫、基因、內(nèi)分泌等聯(lián)合治療可能是未來抗腫瘤的一種方法。

表1 臨床免疫治療結果Table 1 Clinical immunotherapy results

5 結論與展望

大量研究已表明,EZH2是表觀遺傳腫瘤相關的重要調(diào)節(jié)因子,其在腫瘤免疫中的作用機制尚不明確,對靶向EZH2免疫治療提出了新的挑戰(zhàn)。EZH2既可以作為腫瘤抑制因子,也可以作為腫瘤啟動因子,取決于EZH2發(fā)揮功能的細胞環(huán)境。EZH2在腫瘤中功能也可能僅僅反映了在腫瘤的不同階段該蛋白所扮演的作用,即在腫瘤發(fā)生起始階段表達抑制因子,當細胞環(huán)境改變時,表觀遺傳學參與基因調(diào)控后成為腫瘤啟動因子。了解EZH2在TME復雜的作用機制應是今后研究的重點,將EZH2抑制劑與免疫療法相結合可能是一有效途徑,但需同時考慮其對宿主和腫瘤免疫的潛在影響,這些都有待進一步研究證實。明確EZH2在TME、免疫細胞、免疫應答和抗腫瘤免疫中作用,為以后藥物研發(fā)及指導臨床腫瘤靶向免疫治療具有重要意義。