小细胞肺癌多基因组学研究进展

本文来源：肿瘤研究与临床, 2021,33(7) : 549-552.

DOI：10.3760/cma.j.cn115355-20200910-00516

本文引用：齐静, 徐波. 小细胞肺癌多基因组学研究进展 [J] .



摘要

多基因组学测序研究开启了非小细胞肺癌（NSCLC）的靶向精准治疗时代，然而，小细胞肺癌（SCLC）基因组学研究较少，目前其发病机制驱动基因尚未明确组织获取困难致瘤因素复杂疾病进展迅速化疗耐药机制不清是SCLC转化研究难以突破的主要原因因此，多基因组学测序研究对于全面解析SCLC的基因组特征明确肿瘤驱动基因以及探索药物治疗靶点显得尤为重要文章分析了SCLC已发表的多基因组学等相关研究结果，并对其临床相关性等进行了初步探讨



小细胞肺癌（SCLC）是我国肺癌常见类型之一，其发病率及在肺癌中占比呈逐渐上升趋势SCLC进展快，易复发转移，5年生存率AT颠换比率非常高，提示可能与烟草暴露密切相关[10]SCLC基因组多见非整倍体变异，如3p4q5q10q13q17p染色体结构的缺失及3q5p6p8q17q1920q基因组大片段拷贝数的增加常见的基因突变包括：TP53RB1NotchCREBBPEP300PIK3CA等，常见的基因扩增包括MYCSOX2FGFR等

2.1TP53和RB1TP53和RB1的双等位基因功能失活几乎普遍存在于SCLC，突变率高达90%～100%Meuwissen等[11]通过Cre-loxP体系敲除小鼠肺上皮Rb1和Trp53基因后，成功构建了"经典型"SCLC基因工程小鼠模型p53蛋白除与DNA序列特异性结合参与转录调节外，还广泛参与细胞周期阻滞DNA修复和细胞凋亡等多种细胞功能TP53错义突变常见于多种人体肿瘤，多提示预后不良[12]RB1主要参与调控细胞周期及细胞分化等，其高频突变仅见于SCLCRB1通过负性调控E2F家族转录活性，间接调控组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶（EZH2）基因的扩增，EZH2高表达于增殖的神经干细胞中，参与并维持神经祖细胞的特异性表达以及调节肺基底细胞与分泌型细胞之间的表型转换[13,14]SCLC体外研究发现，RB1缺失细胞的生存依赖Aurora激酶，Aurora抑制剂能在RB1缺失细胞中产生合成致死效应[15]，RB1缺失还与部分肺腺癌EGFR抑制剂耐药后发生的SCLC转化密切相关[16]

2.2MYC家族促癌基因MYC（MYCMYCLMYCN）扩增约发生在15% SCLC患者中[6]，作为转录激活因子驱动多种细胞周期和发育调控相关基因的表达，提示患者预后不良[17]3种MYC基因相互排斥存在，均能以不同表达模式驱动SCLC的发生发展[18]MYCT58A过表达驱动的基因工程小鼠模型与"变异型"SCLC表型一致（NEUROD1高/ASCL低），小鼠淋巴结和肝脏转移迅速，Aurora抑制剂联合化疗能明显提高肿瘤控制率并延长小鼠存活期，提示MYC扩增SCLC患者或可获益于Aurora抑制剂联合一线化疗[19]

2.3Notch信号通路约25%的SCLC患者发生Notch失活突变[8]Notch信号参与诱导细胞周期阻滞抑制NE细胞表型转化，是SCLC中的肿瘤抑制因子和NE分化的主调节因子ASCL1调控表达的δ样蛋白3（DLL3）属于Notch通路抑制性配体，在SCLC等高级别NE肿瘤中高度上调并异常表达于细胞表面[20]在复发或难治SCLC患者中应用Rova-T（DLL3靶向抗体药物偶联物）能显著提高肿瘤客观缓解率，高表达DLL3患者的疾病控制率可达89%，提示DLL3作为SCLC临床治疗的新靶点，是预测Rota-T疗效的有效分子标志物[21]

2.4PI3K信号通路约40%的SCLC患者发生了PI3K-AKT-mTOR通路的变异（6% PIK3CA，7% PTEN，13% AKT2/3，9% RICTOR，4mTOR）PI3K-AKT-mTOR通路在SCLC细胞增殖存活迁移和化疗抵抗过程中起重要作用[22]MYC家族基因扩增较少富集在PI3K-AKT-mTOR通路改变的SCLC患者中相较于顺铂，PI3K-AKT-mTOR抑制剂能明显抑制PI3K-AKT-mTOR通路突变SCLC细胞系的增殖能力[22]靶向PI3K信号可能为SCLC患者带来新的治疗选择

2.5bcl-275%～90%原发SCLC存在bcl-2蛋白的上调[23]bcl-2表达受TP53调控，TP53失活是bcl-2表达上调的主要原因[24]bcl-2抑制剂能明显诱导高表达bcl-2的SCLC小鼠移植瘤的消退[25]，同时抑制bcl-2和PI3K-mTOR通路能产生协同抗肿瘤效应，相关临床试验正在复发SCLC患者中展开[26]

2.6CREBBPSCLC中组蛋白乙酰转移酶CREBBPEP300以及组蛋白甲基转移酶MLLMLL2和EZH2的突变频率均在4%～10%[6,7]，以上突变可能是表观遗传调控全基因组改变的主要来源CREBBP和EP300在SCLC中起肿瘤抑制作用CREBBP缺失可降低SCLC组蛋白乙酰化水平，抑制细胞黏附基因CDH1等的转录与表达，促进上皮间质转化，加速小鼠移植瘤生长，组蛋白去乙酰化酶抑制剂可提高SCLC组蛋白乙酰化水平，恢复CDH1表达，抑制小鼠肿瘤生长[27]

2.7其他SCLC中SOX2扩增率约为15%[7,8]SOX2是维持干细胞多能性和自我更新的关键蛋白，正常分化细胞SOX2表达异常后经重编程可重新获得细胞多能性[28]肺上皮细胞SOX2过表达可增加神经祖细胞数量并促进肿瘤发生，敲低SOX2表达水平后能明显抑制SOX2扩增SCLC细胞株的增殖能力[7]TP73是TP53的同系物，13%的SCLC患者存在TP73基因突变或重排，重排产生的N末端截短的p73转录变异体对野生型p73和p53发挥了显性抑制作用，提示TP73或将成为SCLC新的潜在治疗靶点[8]50%的SCLC患者SRSF1拷贝数增加及mRNA过表达，与患者预后呈负相关[29]致瘤基因FGFR1CCNE1在SCLC中的扩增率约为6%[30]融合转录本的发现为SCLC靶向研究提供了新思路，如RLF-MYCL1融合沉默MYCL1能明显抑制RLF-MYCL1融合SCLC细胞的增殖能力[7]

DNA甲基化是最早发现的基因表观修饰方式，在维持染色体结构X染色体失活基因印记和肿瘤发展中起着重要的作用启动子区高甲基化会导致染色体呈异染色质状态，抑制相关基因的转录和翻译首次SCLC基因组甲基化测序研究在超过77%肿瘤组织中发现了73个甲基化区域，且异常甲基化多富集在NEUROD1启动子结合区，提示与细胞的恶性转化相关[31]，甲基化水平的增加与患者预后不良显著相关[32]不同表观遗传表达谱的SCLC细胞株，对化疗的敏感性也不同[33]在SCLC肿瘤和细胞株中，FasTrail-R1和Caspase-8基因启动子区CpG岛均发生了甲基化，DNA甲基化酶抑制剂联合干扰素γ（IFN-γ）能部分恢复这3种蛋白的表达，增加SCLC细胞株对Fas-L和Trail诱导的细胞凋亡的敏感性；联合应用DNA甲基化酶抑制剂与组蛋白去乙酰化酶抑制剂时，也可以恢复Caspase-8的表达及增加Trail诱导的细胞凋亡[20]SCLC蛋白质组学研究中表达显著升高的蛋白包括：生长因子受体KIT抗凋亡蛋白bcl-2促凋亡蛋白BIM和BaxEZH2及聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）等[23]肿瘤基因的不稳定性使其更容易产生并积累DNA损伤，但同时也会导致肿瘤DNA损伤修复功能发生部分丢失，使其更依赖于尚存的DNA修复路径，充分修复放化疗所致的DNA损伤，导致放化疗抵抗[34]PARP抑制剂可以在同源重组修复缺陷肿瘤细胞中充分抑制PARP介导的DNA单链修复路径，产生协同细胞杀伤的作用多种PARP抑制剂已用于临床治疗BRCA突变卵巢癌患者，以降低复发转移风险及改善预后另有研究提示，BRCA野生型或没有同源重组修复缺陷的卵巢癌患者也可以获益于PARP抑制剂[35]PARP抑制剂联合一线化疗能显著延长广泛期SCLC患者的疾病无进展时间[36]SCLC中SLFN11蛋白阳性与PARP抑制剂联合替莫唑胺组患者总生存率提高的趋势显著相关[37]SLFN11通过与DNA损伤位点结合，抑制细胞同源重组修复过程并激活细胞复制应激反应SLFN11表达缺失的SCLC细胞对PARP抑制剂抵抗[38]此外，在40%的SCLC化疗抵抗异种移植物模型中发现，EZH2通过对SLFN11基因进行组蛋白修饰，诱导局部染色质发生凝集，以沉默SLFN11的表达，EZH2抑制剂能明显逆转SLFN11的沉默，恢复SCLC异种移植物的化疗敏感性[39]免疫组库测序是通过多重聚合酶链反应（PCR）和高通量测序技术，分析编码淋巴细胞互补决定区（CDR）的DNA序列，获得机体的免疫特征T淋巴细胞通过T细胞受体（TCR）特异性识别和结合大量不同抗原-MHC分子，介导体细胞免疫应答反应决定TCR结构的VDJ基因片段的不同组合及重组过程中不同数量核苷酸的随机插入构成了数量达1014～1020的TCR库，赋予了T细胞识别外来抗原的巨大潜力αβ型TCR占外周T细胞库的90%～95%，其β链可变区中以CDR3区变异型最大CDR3是直接与抗原肽结合的位点，也是决定T细胞克隆型的区域，相同的CDR3序列称为一种克隆型，因此是免疫组库研究的热点近年来，研究人员相继在肝癌乳腺癌和子宫颈癌等患者中开展了基于群体细胞或单细胞的免疫组学测序研究，SCLC的免疫学研究现主要围绕在免疫检查点抑制剂的临床和基础实验中，目前并无免疫组库测序数据以供解读SCLC的致瘤驱动因素多样且错综复杂，临床对导致SCLC基因变异机制的理解以及如何在临床中利用其引起的治疗差异等方面仍存在许多知识空白肿瘤基因表达谱与测序样本DNA质量密切相关，相信随着更多高质量SCLC肿瘤样本的获取高通量测序技术的进步以及基于单细胞层面的测序研究，多基因组学测序研究能够为SCLC的基础和临床研究提供更多既全面又可靠的信息

所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献

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