王維銘 王彩霞

佳木斯大學第一附屬醫(yī)院病理科,黑龍江省佳木斯市 154002

溴蛋白結構域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為其家族蛋白中機制研究較為清晰的蛋白,除了能夠通過BRD結構域來結合乙?；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。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)樣細胞,并將這些細胞稱為Cajal間質(zhì)細胞(ICC),并發(fā)現(xiàn)這些細胞廣泛存在于胃腸璧的肌層,而且發(fā)現(xiàn)這些細胞具有一定的起搏、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(即擁有超微結構研究中的細胞質(zhì)肌絲的特征)也沒有施旺細胞特征。然而,在顯微鏡下觀察,這些腫瘤細胞擁有以下特征:細胞突起、原始連接和較大的細胞質(zhì)空泡。得出結論,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 細胞系中,通過測量BRD4含量得知在胃腸道間質(zhì)瘤中BRD4表達上升。通過細胞活力測定實驗得知,BRD4轉(zhuǎn)染過后的細胞系相比較于對照組,呈現(xiàn)出更高的細胞生長活力。這些結果均表明,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血管為其提供營養(yǎng)支持,而測量血管的指標則是腫瘤細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含量相對較低。故可見BRD4在胃腸道間質(zhì)瘤中有促進腫瘤相關毛細血管生長的作用。再次:BRD4可以促進CCL2的激活,進而促進腫瘤的增殖。通過實時定量PCR實驗(qRT-PCR)測定得知,實驗組的CCL2表達量上升,而對照組的CCL2的表達量降低,通過ELISA實驗同樣證明了CCL2的表達量降低。這表明了BRD4可以促進胃腸道間質(zhì)瘤中的CCL2的表達。該實驗的潛在機制[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。結果表明,NF-κB通路在接受HCV核心蛋白治療的巨噬細胞的CCL2表達中起重要作用[4]。而CCL2的激活會刺激腫瘤相關巨噬細胞的聚積活躍,在胃腸道間質(zhì)瘤的腫瘤細胞及腫瘤間質(zhì)中,通過免組織化學染色均發(fā)現(xiàn)CD68呈陽性表達,用 BRD4 轉(zhuǎn)染的培養(yǎng)基中的細胞顯示,單核細胞被激活為巨噬細胞,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的招募從而誘導腫瘤細胞的增殖[5]。目前的研究證明,手術后的損傷可能導致CCL2表達增加,促進腫瘤生長,并促進Treg細胞的增殖。目前主要的發(fā)現(xiàn)如下:第一,手術創(chuàng)傷促進腫瘤生長,增加CCL2的表達和Treg的募集;CCL2表達與Treg豐度呈正相關。其次,抗CCL2抗體的加入降低了CCL2的表達以及Treg百分比及遷移,并抑制了體內(nèi)腫瘤的生長。第三,CCL2的高表達和外周血中Treg浸潤的增加影響腫瘤的預后。通過正反兩方面的驗證,證明了CCL2與Treg之間是正相關?？偠灾?研究表明,手術創(chuàng)傷可以通過增加CCL2表達促進Treg募集,從而形成免疫抑制環(huán)境并促進腫瘤細胞的進展。這些結果強烈表明,CCL2可能是一種新的術后干預方法,以防止復發(fā)。Treg細胞在自身免疫應答中可以限制自身免疫所導致的組織損傷,但是為腫瘤逃逸提供了條件。Treg細胞導致腫瘤逃逸的機理:Treg表達CD25,能夠消耗大量的IL-2,與T細胞競爭性的抑制,從而導致CD4+及CD8+等淋巴細胞生成減少;在腫瘤微環(huán)境中 Treg 細胞可以表達顆粒酶B,以顆粒酶B/穿孔素依賴的方式使NK、CTL等細胞溶解,抑制機體抗腫瘤免疫;再者Treg細胞容易聚集于腫瘤組織局部,從而導致機體對于腫瘤組織的不應答,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細胞上的CD27可以促進腫瘤生長[6],并且將Treg細胞上的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CCL2的表達,故BRD4與Treg之間是具有相關性的。以上幾個方面均說明了BRD4可以促進胃腸道間質(zhì)瘤的增殖。故研究BRD4與胃腸道間質(zhì)瘤臨床病理學相關性的關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在癌細胞中有顯著的表達。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的表達與胃癌患者的總生存率、首次進展生存率和進展后生存率呈負相關。有相關機制性的研究表明,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介導的胃癌細胞干細胞增殖所必需的此外,BRD4直接與啟動子結合,促進了miR-216a啟動子的甲基化水平,Wnt3a被確定為胃癌細胞中miR-216a-3p的直接靶點,研究結果確定了BRD4/miR-216a-3p/Wnt/β-catenin途徑在調(diào)節(jié)胃癌細胞的干細胞中起到了至關重要的作用[7],以通過C-MYC信號通路的轉(zhuǎn)錄及表觀遺傳學從而對胃癌組織進行增殖。已經(jīng)有研究表明,BRD4 可以作為表觀遺傳的“閱讀器”并通過溴結構域識別 H3 和 H4 中的乙?；馁嚢彼釟埢?。通過讀取乙?；M蛋白密碼,BRD4 與乙酰化 的H3 和 H4 結合[8]以調(diào)節(jié)與許多相關細胞參與的基因的轉(zhuǎn)錄有關,例如生長、凋亡、炎癥等。

2019年Qin ZY等[9]研究顯示,癌癥轉(zhuǎn)移作為導致死亡的最常見原因與遺傳表觀修飾的異常表達有關。BRD4作為一種乙?；慕M蛋白和新興的抗癌治療靶點,可促進胃癌的進展和轉(zhuǎn)移。人體中BRD4的含量多少與無遠處轉(zhuǎn)移胃癌患者的短期生存率有關。同樣的,BRD4在體外同樣發(fā)揮著促進腫瘤細胞的增殖能力。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類型:食管鱗狀細胞癌(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胞癌。 一直以來,食管鱗狀細胞癌生存率偏低的主要原因受限于目前存在的手術技術問題及對于食管鱗狀細胞癌的分子機制尚不完全明確所致。2022年Wu Q等人[10]研究發(fā)現(xiàn),BRD4在食管鱗狀細胞癌中的發(fā)生發(fā)展起著關鍵作用,在食管鱗狀細胞癌患者組織中,BRD4的轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)表達水平顯著增加。通過機理研究表明,RCC2 是 BRD4 的下游靶目標。BRD4或RCC2的抑制導致食管鱗狀細胞癌細胞增殖減少。BRD4-TP73 相互作用促進了 BRD4 復合物與 RCC2 的啟動子區(qū)域的結合,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,結果顯示顯著降低了模型中的腫瘤體積,這表明BRD4的表達可能有助于腫瘤進展[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來治療食管鱗狀細胞癌前景的策略。此外,用抑制劑靶向抑制BRD4,結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)結構和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關鍵作用。許多HDAC的突變和/或異常表達已在癌癥中得到證實[11]。 因此,HDAC抑制劑(HDACIs)被認為是有希望對抗食管鱗狀細胞癌的治療劑,組蛋白乙?；缴弑徽J為與基于HDACI的抗癌治療有關。BRD4屬于BET家族的含溴結構域蛋白,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在研究食管鱗狀細胞癌的發(fā)生發(fā)展及其分子機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。含有溴結構域和額外末端結構域的蛋白質(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)結構和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關鍵作用,因此在癌癥進展、侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。有報道稱BRD4的擴增可以轉(zhuǎn)錄激活C-MYC[13],從而調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲。RAC1(Ras相關C3肉毒桿菌毒素底物1)的擴增已顯示可促進腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲、遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、血管生成、細胞周期進程和調(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)為認知功能和感覺功能的異常,當患者出現(xiàn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移后,其1年后的死亡率可以高達80%[16]。但是即使如此,我們對乳腺癌腦轉(zhuǎn)移的機制及發(fā)生過程并不完全知曉,其生物學機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)移的細胞和分子機制,為開發(fā)新的診斷生物標志物和治療靶點提供基礎。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)移中的生物學功能和分子機制有待闡明。在研究中,發(fā)現(xiàn) circBCBM1在體外顯著促進 231-BR 細胞的增殖和遷移以及在體內(nèi)的生長和腦轉(zhuǎn)移。進一步的研究表明,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)含溴結構域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軸促進乳腺癌腦轉(zhuǎn)移。總之,研究表明,circBCBM1在體外促進 231-BR 細胞增殖和遷移,在體內(nèi)促進腫瘤細胞的生長和腦轉(zhuǎn)移。從機制上講,circBCBM1通過充當 miR-125a的捕獲器來增加BRD4的表達。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,則其術后中位生存期不到20個月,幾乎無法治愈[19]。含溴結構域蛋白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可以通過其溴結構域與乙酰化的組蛋白賴氨酸殘基結合,并進一步招募轉(zhuǎn)錄因子以激活下游基因表達[20]。因此,BRD4 抑制劑,如 JQ1 和 Ibet-762,已被開發(fā)用于靶向 BRD4 進行抗腫瘤治療[21], 這些抑制劑主要通過與溴結構域競爭性抑制來組織其與組蛋白結合。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)濟和心理的負擔。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可以選擇性地結合下游靶mRNA的3’非翻譯區(qū)(3’UTR),并促進其降解。多種致癌因子,如 miR-203、miR-410 和 miR-34a,已被確定為促進前列腺癌細胞增殖的致癌因子[23],miR-200a 是 miR-200家族的成員,已顯示參與調(diào)節(jié)腫瘤進展的多種生物學過程。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(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是前列腺癌患者預后的獨立危險因素[23]。此研究還發(fā)現(xiàn),含溴結構域蛋白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之間的關聯(lián)。結果表明,miR-200a作為一種抗癌因子,通過抑制BRD4介導的雄激素受體(AR) 信號傳導來抑制去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)的進展。故得出結論,BRD4可作為抑制去勢抵抗性前列腺癌的下游靶點來進行研究,對其的發(fā)生發(fā)展及預后質(zhì)治療提供新的思路。

6 BRD4在非小細胞肺癌中的研究

非小細胞肺癌是一種原發(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,有相當大的一部分是非小細胞肺癌,在非小細胞肺癌的治療手段中,化療是很重要的一種方法,以鉑類為基礎的化學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,據(jù)報道PD-L1有19.6%～65.3%在NSCLC中表達[25]。有報道稱,順鉑通過 cGAS/STING 途徑增加PD-L1表達[26]。前文已經(jīng)提過,含有溴結構域和額外末端結構域的蛋白質(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)結構和基因轉(zhuǎn)錄在許多生物過程中發(fā)揮關鍵作用,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表達和干擾素γ(IFN-γ)刺激的PD-L1表達來調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境(TIME),進而引發(fā)腫瘤免疫原性提高 T 細胞和自然殺傷(NK)細胞的活性。因此,基于以上幾個方面,BRD4調(diào)節(jié)非小細胞肺癌的治療免疫微環(huán)境和限制腫瘤進展有很大影響。

7 小結

BRD4因子在多種腫瘤中均參與表達,通過NF-κB通路促進CCL2的表達,從而使腫瘤相關巨噬細胞聚積等多種途徑增加腫瘤逃逸的機會,促進腫瘤生長。BRD4在多種腫瘤中高表達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、治療及預后提供新的思路。