張 俐，繆 旭，張冬梅，劉念念

（1.南通大學第二附屬醫(yī)院皮膚科，江蘇 南通 226001；2. 南通大學第二附屬醫(yī)院臨床研究中心，江蘇 南通 226001）

表觀遺傳是在不帶來基因組序列改變的情況下修改基因表達的過程，具有可遺傳性，主要有DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼RNA調控等，對細胞分化、個體發(fā)育過程的調節(jié)有重要意義［1］。當修飾過程出現(xiàn)異常時，能導致疾病發(fā)生，如癌癥。皮膚鱗狀細胞癌（Cutaneous squamous cell carcinoma，cSCC）是常見的非黑色素瘤皮膚癌，環(huán)境和自身等多種因素的相互作用，除了誘發(fā)p53、NOTCH、CDKN2A、TERTp等基因突變導致遺傳改變，還伴隨著復雜的信號通路改變及表觀遺傳學改變，遺傳和表觀遺傳學改變逐步累積的過程導致了cSCC的發(fā)生（如圖1），且近20%的皮膚癌的死亡都歸因于cSCC［2，3］。近期研究證據(jù)表明，表觀遺傳可能是cSCC發(fā)生和進展的關鍵因素，本文就表觀遺傳修飾在cSCC中的調控作用作一綜述。

圖1 皮膚鱗狀細胞癌機制圖

1 表觀遺傳在皮膚鱗狀細胞癌發(fā)生中的作用

1.1 DNA甲基化與皮膚鱗狀細胞癌 DNA甲基化是甲基基團被加成到DNA模板中的胞嘧啶核苷酸的過程［4］。目前已確定了3種催化該過程的DNA甲基轉移酶（DNMT）：DNMT1、DNMT3a和DNMT3b。在DNA甲基化維持中發(fā)揮作用的酶主要是DNMT1，而在DNA從頭甲基化中起作用是DNMT3a和DNMT3b［5］。當基因啟動子上的CpG島（CpG island，CGIs）由未甲基化狀態(tài)改變?yōu)榧谆癄顟B(tài)后，可作為一個?？奎c結合能夠改變染色質狀態(tài)的蛋白質，或者影響原有組蛋白的共價修飾，進而導致腫瘤發(fā)生。

由CGIs的高甲基化所致的轉錄沉默是腫瘤相關基因失活的常見機制，而原癌基因通過顯性突變或過量表達被激活成癌基因可造成雙重打擊［6］。在cSCC中，已經報道了啟動子區(qū)域CGIs高甲基化的相關基因，包括細胞周期調節(jié)因子CDKN2A［7］、轉錄因子FOXE1［8］、Wnt信號調節(jié)因子SFRP［9］和FRZB［10］、腫瘤抑制基因Filip11［11］、胞內絲氨酸蛋白酶抑制劑serpinB9［12］、凋亡陽性調節(jié)因子ASC［13］、G0S2［14］和DAPK1［15］及miRNA-204［16］等。此外，有學者對不同階段的cSCC患者的DNA甲基化情況進行研究，從光化性角化病到低風險侵襲性和高風險非轉移和轉移性cSCC，結果顯示在不同的cSCC階段DNA甲基化發(fā)生了大量非連續(xù)變化，而低風險和高風險階段的對比揭示了高風險腫瘤的表觀遺傳學特征，即DNA甲基化程度與腫瘤風險呈正相關，這一特征在臨床上可用于腫瘤的早期檢測、診斷和預后［17］。同時，針對特定基因啟動子甲基化的藥物可恢復基因轉錄而發(fā)揮抑癌作用。例如，中藥槐耳可通過抑制CDKN2A和TP53的甲基化水平抑制cSCC的增殖、遷移和侵襲［7］。目前，去甲基酶也被認為是有希望治療癌癥的靶點。

1.2 組蛋白修飾與皮膚鱗狀細胞癌 組蛋白由核心蛋白和連接蛋白H1組成，前者包括H2A、H2B、H3和H4等，可在后者作用下與DNA結合形成核小體，構成染色質的基本結構單位［18］。組蛋白尾部的N-端結構域可進行甲基化、乙?；?、泛素化和磷酸化等多種化學修飾，是轉錄后修飾的重要位點［19］。組蛋白修飾通過改變染色質的結構和功能，調控關鍵基因的轉錄，影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展及對藥物的敏感性［20，21］。此外，組蛋白修飾酶的異?；钚砸鸬谋碛^遺傳學改變也與癌癥表型的建立和維持有關，靶向藥物通過干擾參與組蛋白修飾的酶活性為癌癥治療提供了組蛋白修飾療法，是目前的研究熱點［22］。

1.2.1 組蛋白甲基化與皮膚鱗狀細胞癌 組蛋白尾部的賴氨酸殘基（K）是組蛋白甲基化和乙?；揎椀闹饕课?，位于賴氨酸H3K4、H3K9、H3K27、H3K36、H3K79等處的組蛋白H3和位于H4K20位點的組蛋白H4是公認的賴氨酸甲基化位點，可進行單甲基化、雙甲基化或三甲基化修飾。H3K4、H3K36和H3K79的雙甲基化和三甲基化通常與基因激活有關，而H3K9、H3K27和H4K20的三甲基化通常與基因抑制有關［23，24］。組蛋白甲基化修飾需要賴氨酸甲基轉移酶（KMTs）參與，目前有24種不同的KMTs被報道［25］。組蛋白甲基轉移酶的突變和拷貝數(shù)異常（CNVs）已被證明是癌癥中的常見現(xiàn)象，在cSCC中也有報道［26，27］。研究表明，KMTs的突變也可能與侵襲性cSCC的總體存活率低有關［27］。且另一項研究對原發(fā)性cSCC、轉移性cSCC和正常皮膚組織進行了全外顯子組測序，揭示了轉移性cSCC中表觀遺傳調節(jié)因子的高突變：KMT2D （67%）、KMT2C （58%）、SETD2 （50%）、KMT2A （33%）和KAT6A（33%）［26］。KMT2D缺失導致組蛋白修飾H3 Lys 4 （H3K4）單甲基化（H3K4me1）和H3K27乙酰化（H3K27ac）廣泛丟失，以及靶基因p63的表達減少，抑制上皮分化，促進cSCC發(fā)生［28］。zeste基因增強子同源物2 （EZH2），一種用于H3K27三甲基化（H3K27me3）的組蛋白甲基轉移酶，可通過染色質凝聚導致基因沉默［29］。一項對cSCC細胞的研究表明，EZH2可能抑制先天免疫，從而抑制抗腫瘤免疫反應，并增加cSCC轉移的風險［30］。

1.2.2 組蛋白乙?；c皮膚鱗狀細胞癌 組蛋白乙酰化水平由組蛋白乙?；D移酶和組蛋白去乙酰化酶（HDAC）共同調節(jié)，組蛋白乙?；诤诵◇w組裝、基因轉錄和染色質狀態(tài)改變等細胞生物學過程中發(fā)揮著重要的作用，而組蛋白乙?；D移酶基因突變或HDAC異常表達往往與腫瘤發(fā)生相關。研究發(fā)現(xiàn)，T-LAK細胞源蛋白激酶（TOPK）通過上調HDAC1激活NF-κB途徑促進細胞自噬，從而促進cSCC的惡性進展［31］。近年來，組蛋白去乙?；?（HDAC） 抑制劑作為cSCC的表觀基因組靶向療法得到了越來越多的研究。

1.3 染色質重塑與皮膚鱗狀細胞癌 染色質重塑受組蛋白修飾物和染色質重構體的調節(jié)，通過改變染色質、核小體、組蛋白或DNA的包裝狀態(tài)，改變染色質結構和位置，調控基因表達。染色質重構體是具有ATP酶活性的復合物，通過利用ATP水解的能量重排核小體，或通過在DNA上標記招募其他活性成分，如組蛋白修飾劑，最終導致基因激活或沉默，從而改變染色質的結構。染色質重塑復合物可根據(jù)ATP酶亞單位的序列和特征分為4個家族：SWI/SNF、CHD、ISW和INO80［32］。在 哺 乳 動 物細胞中，目前的數(shù)據(jù)表明體細胞中的SWI/SNF復合物可以分為3類：BAF（BRG1/BRM相關因子）、PBAF（多溴相關BAF）和ncBAF或GBAF（非典范BAF或GLTSCR1/1L相關BAF）［33］。有研究報道，cSCC中BRM和BRG1的蛋白的表達水平低于正常皮膚組織，而BRM和BRG1在AK和正常皮膚組織中的表達相似，并認為BRM和BRG1的缺失可能參與AK向cSCC進展的過程［34］。此外，Mancini 等人認為BRG1的低表達以及低SWI/SNF活性與低分化的cSCC相關［35］。也有研究指出，組蛋白修飾和核小體重塑可通過促DNA損傷修復和促凋亡蛋白募集來響應紫外線誘導的DNA損傷［36］，為cSCC治療提供思考。

1.4 非編碼RNA調控與皮膚鱗狀細胞癌

1.4.1 microRNA與皮膚鱗狀細胞癌 MicroRNAs是一種非編碼RNA，長度約22bp，可通過促進信使RNA裂解和抑制蛋白質的翻譯過程來改變內源性基因的表達水平［37］。MicroRNAs的差異表達譜已被報道在各種不同的癌癥中，包括皮膚癌。研究發(fā)現(xiàn)，在cSCC中，miR-205和miR-203的表達是相互排斥的，miR-205在具有神經浸潤、浸潤性生長模式、結締組織增生等預后不良特征的cSCC中表達，miR-205在臨床上與局部復發(fā)和預后不良的cSCC相關；相反，miR-203在表現(xiàn)出與良好預后相關的組織特征的腫瘤中表達［38］。另一項研究表明，miR-221在cSCC中過表達，miR-221通過與PTEN相互作用而發(fā)揮致癌作用［39］。早期的一項研究對150多例cSCC組織進行定量RT-PCR檢測，并與癌旁正常組織比較，發(fā)現(xiàn)miR-20a在cSCC中顯著降低，且與TNM分期相關。此外，2019年發(fā)表的一篇綜述表明，在cSCC中，存在一系列具有促癌功能的miRNAs和抑癌功能的miRNAs。腫瘤誘導物家族包括一大組miRNAs（例如miR-21、miR-205、miR-365、miR31、miR-186、miR-766、miR-142和miR-135B），它們一般作用于PTEN、PDCD4、GRHL3 HOXA9和RhoBTB，這些基因通過參與促進腫瘤增殖、侵襲、遷移、維持干細胞特性和阻礙凋亡等過程發(fā)揮促癌作用；在miRNAs（例如miR-34a、miR-125b、miR-181a、miR-148a、miR20a、miRNA-203、miR-204、miR-199a、miR-124和miR-214）抑癌家族中，有一些成員通過調控HMGB1、SIRT6、MMPs、MAP激酶、KRAS、LIMK1、c-myc、SHP2、CD44等基因，在促進細胞凋亡和衰老的同時參與調節(jié)細胞周期、上皮—間充質轉化和干性等過程［40］。

1.4.2 長鏈非編碼RNA與皮膚鱗狀細胞癌 LncRNA是一種長度大于200 bp的非編碼RNA，據(jù)報道，在人類中約有8%的lncRNA可以通過編碼短肽來調節(jié)許多生物學過程，如細胞生長、抗凋亡、腫瘤遷移和侵襲，LncRNA的功能包括組蛋白修飾、染色質重塑、轉錄激活、轉錄干擾、核轉運和細胞周期調節(jié)等［41］。目前發(fā)現(xiàn)一些LncRNA在許多腫瘤組織中異常表達，不僅對組織癌變傾向有一定的提示意義，而且還發(fā)現(xiàn)其對抗腫瘤耐藥性有潛在影響［42］。

許多LncRNA在cSCC中異常表達，可通過不同機制調控腫瘤發(fā)生過程。例如，在cSCC過表達的LncRNA中，PICSAR（LINC00162）通過抑制ERK2的負性調控因子DUSP6機制促進cSCC細胞的增殖和遷移，并促進異體移植腫瘤的生長，而PICSAR可被P38MAPK抑制［43］，此外，PICSAR敲低通過下調整合素α2β1和α5β1的表達，增加了cSCC細胞對I型膠原和纖維連接蛋白的黏附，減少了cSCC細胞遷移［44］；MALAT1通過MALAT1-KTN1- EGFR軸并與c-myc相互作用參與腫瘤的形成［45］；LINC01048通過增加TAF15與YAP1啟動子的結合來激活cSCC細胞中的YAP1進而發(fā)揮致癌作用［46］；HOTAIR通過海綿miR-326上調PRAF2的表達，促進cSCC細胞增殖、遷移和EMT過程［47］。研究顯示，用THOR基因的靶向抑制劑IGF2BP1敲低A431細胞中的THOR基因可下調IGF2BP1依賴的mRNAs，進而抑制A431細胞的增殖及活性［48］。LINC00319在cSCC組織和細胞系中顯著上調，并通過調節(jié)miR-1207-5p介導的細胞周期蛋白依賴性激酶3（CDK3）促進A431細胞的增殖、遷移和侵襲［49］。在cSCC低表達的LncRNA中，TINCR通過ERK1/2-SP3（特異性蛋白3）途徑促進ALA-PDT誘導的細胞凋亡和自噬［50］；LINC00520通過抑制EGFR和失活PI3KAKT信號通路來抑制cSCC的A431細胞的侵襲和遷移［51］。目前跡象表明，lncRNA作為cSCC生物標志物及治療靶點有巨大潛力。

1.5 表觀遺傳學療法與皮膚鱗狀細胞癌 盡管手術切除是大部分cSCC患者的一線治療方法，但是不適合于復發(fā)或轉移的晚期患者，通過對cSCC致病機制的廣泛研究，靶向治療和免疫治療為這類患者提供了希望，目前被認為是這類不能手術治療患者的主要治療方法。美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準了靶向PD-1抗體（西米普利單抗、派姆單抗）等藥物用于臨床靶向免疫治療晚期cSCC，并取得了一定的療效，而阿維魯單抗、CK-301等靶向PD-L1抗體藥物也進入臨床試驗，這些藥物通過阻斷PD-L1與T細胞表面PD-1 結合，避免T細胞失活起抗腫瘤作用［52］。另外，不符合抗PD-1治療條件或抗PD-1無效的患者可接受靶向EGFR的藥物治療，它們通過阻斷Ras等下游信號通路來抗腫瘤生長［53］，如西妥昔單抗、厄洛替尼等藥物已經先后完成二期臨床試驗。

基于表觀遺傳變化可以逆轉的特性，表觀遺傳改變成為癌癥治療的主要候選靶點，逆轉表觀遺傳改變恢復正常的表觀基因組為開發(fā)有效的表觀遺傳治療提供了機會。表觀遺傳治療最早始于20世紀70年代末逆轉DNA甲基化的試劑研發(fā)，專門針對表觀基因組的藥物，稱為表觀藥物，經過對大量樣本進行的表觀遺傳調節(jié)研究，表觀藥物大致分為兩類：DNA甲基轉移酶抑制劑和組蛋白去乙酰酶抑制劑［54］。這兩種抑制劑（DNMTi和HDACi）都會影響染色質結構和表觀藥物的可及性，開放的染色質比緊密的染色質更容易結合這些藥物，從而增強了藥物殺死癌細胞的效果［55］。

DNMTi是胞苷的改進形式，其作用方式是與所有具有生物活性的DNMTs的催化活性部位共價結合，進而抑制DNMTs的酶活性［56］。目前美國FDA批準了兩種DNMTi：2004年批準的5-氮胞苷（5-Azacytidine）和2006年批準的地西他濱（Decitabine），它們在治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤顯示出重要的臨床益處，但是這些藥物藥代動力學較差，半衰期較短，因無法口服而難以給藥，且長時間或大量使用可能產生胎兒畸形和男性生育力下降等副作用［57，58］。另外，以甲基轉移酶為靶點仍然缺乏特異性，可能會導致整體基因組低甲基化。目前尚未檢索到cSCC與DNMTi相關臨床試驗報道。

HDACs通過去除組蛋白中的乙?；鶃斫⒁种迫旧|的環(huán)境，而HDACi能夠重建正常的組蛋白乙?；Ｊ健DACi通過抑制血管生成、產生活性氧（ROS）、調節(jié)細胞周期、阻滯生長、促進凋亡和影響癌細胞分化等分子事件發(fā)揮抗癌作用［59］。HDACi分為五大類：短鏈脂肪酸類、環(huán)肽類、異羥肟酸類、苯甲酰胺類和雜化分子。FDA分別于2006年、2009年、2014年和2015年批準了伏立諾他（SAHA）、羅米地辛（Romodepsin）、貝利司他（Belinostat）和帕比司他（Panobinostat）等用于癌癥治療的強效HDACi藥物［60］，許多具有HDACi活性的化合物在其他癌癥中正在用于治療或正在進行臨床試驗，目前研究顯示這類藥物常見的副作用通常較低，包括疲倦、惡心和嘔吐等［58］。Joshi等人研究顯示，人參皂苷20（R）-Rg3或shHDAC3處理使HDAC3下調會導致c-Jun乙酰化，進而抑制cSCC上皮間充質轉，此外，他們還發(fā)現(xiàn)伏立諾他在高度免疫抑制的小鼠中抑制人異種移植表皮樣cSCC的生長；曲古抑菌素A誘導SCC細胞產生不可逆的生長停滯，MS-275 顯著降低小鼠的cSCC 腫瘤負荷［61］。這些研究表明，HDACi代表了一種有前途的cSCC新興療法。當表觀遺傳藥物與其他表觀遺傳藥物、化療、免疫療法或靶向藥物聯(lián)合使用時，可產生抗癌的協(xié)同反應。這種方法的目標是解除表觀遺傳沉默機制和癌細胞的重新編程［62］。雖然DNMTi和HDACi作為單一藥物在癌癥治療中都是有效的，但在聯(lián)合治療方法中，這些抑制劑通過增強對不適當沉默的基因的上調而產生更強的抗腫瘤作用［63］。

2 結語

表觀遺傳學改變通過影響腫瘤遺傳過程中的關鍵基因發(fā)揮作用，是一種將環(huán)境壓力和基因表達聯(lián)系起來的機制，可逆表現(xiàn)遺傳修飾是腫瘤治療干預的理想靶點，期待更多及更深入的研究為cSCC患者早期診斷及治療選擇提供理論依據(jù)。同時，為了避免cSCC患者對不敏感藥物不必要的副作用，識別生物標記物的臨床試驗對準確預測有效藥物具有重要意義。