王怡春，黃毓杰，鐘根深

(1.河南省免疫與靶向藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一，預(yù)后不良，致死率僅次于胰腺癌和肺癌，中位生存期僅15個月左右[1-2]。目前，膠質(zhì)瘤的治療方案仍然是傳統(tǒng)的手術(shù)聯(lián)合放射治療和化學(xué)治療。但化學(xué)治療的毒副作用和腫瘤的耐藥性降低了其臨床治療效果[2]。近年來研究提示，針對膠質(zhì)瘤特有的分子靶點(diǎn)開展分子靶向治療或許是研究新型抗癌方法的有效策略[2-3]。分化抑制因子(inhibitor of differentiation,ID)于1990年被BENEZRA等[4]發(fā)現(xiàn)，隨著研究的不斷深入，目前已在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)4個ID分子(ID1～I(xiàn)D4)，它們廣泛且重要的生物學(xué)功能引起了越來越多科學(xué)家的關(guān)注。ID2又被稱為DNA結(jié)合抑制因子2，是DNA結(jié)合和細(xì)胞分化的抑制因子，其與另外3個ID家族成員一樣，缺乏與DNA結(jié)合所必需的堿性氨基酸序列，可通過與具有堿性氨基酸序列的螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)結(jié)構(gòu)基序的轉(zhuǎn)錄因子如E蛋白等結(jié)合形成異二聚體而發(fā)揮經(jīng)典的轉(zhuǎn)錄抑制作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，ID2在組織中協(xié)同調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化和基因表達(dá)，參與多種人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[5]；其能調(diào)控膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境，促進(jìn)膠質(zhì)瘤浸潤性生長[6]；ID2的表達(dá)量一定程度上還與膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后密切相關(guān)。本文從ID2的分子結(jié)構(gòu)、基本功能、表達(dá)調(diào)控、對膠質(zhì)瘤進(jìn)展的影響等方面進(jìn)行綜述，旨在為基于ID2靶點(diǎn)的膠質(zhì)瘤治療藥物的研發(fā)提供新的理論參考。

1 ID2蛋白的結(jié)構(gòu)和基本生物學(xué)功能

ID2屬于螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì)家族，編碼基因定位于2p25染色體[5]。ID2蛋白相對分子質(zhì)量小，由2個高度保守的α螺旋和連接這2個螺旋的袢環(huán)區(qū)段構(gòu)成[5]，其半衰期短，通過真核生物體內(nèi)一種高效的蛋白質(zhì)降解途徑即泛素-蛋白酶體途徑降解[7]。

由于ID2缺乏與DNA的 “E box”或 “N box”相結(jié)合的堿性氨基酸序列，ID2與bHLH蛋白結(jié)合形成異二聚體，抑制后者與DNA或其他bHLH轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，對bHLH的轉(zhuǎn)錄活性起負(fù)調(diào)控作用,從而抑制相關(guān)基因的表達(dá)，這是ID蛋白的經(jīng)典生物學(xué)功能；ID蛋白還能通過其HLH結(jié)構(gòu)與抑癌基因視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein，pRb)及其相關(guān)口袋蛋白結(jié)合，從而升高后者的磷酸化水平，解除細(xì)胞周期阻滯[8-9]。此外，ID2還能與配對盒蛋白(人類：PAX，小鼠:Pax)轉(zhuǎn)錄因子[10]、20 S蛋白酶體的C8亞單位[11]、26 S蛋白酶體的S5a亞單位[12]和雌激素受體β-1[13]等非bHLH轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合發(fā)揮不同的作用。除HLH結(jié)構(gòu)域外，ID2蛋白的N-端和C-端的特定氨基酸序列也參與其執(zhí)行廣泛的生物學(xué)功能[5]。

2 ID2對膠質(zhì)瘤發(fā)生和發(fā)展的影響

對不同類型腫瘤患者的ID mRNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、直腸癌、胰腺癌、肝癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌、甲狀腺癌和鼻咽鱗狀細(xì)胞癌等多種腫瘤患者的ID mRNA和蛋白質(zhì)水平均增高，且高水平的ID mRNA和蛋白質(zhì)與疾病嚴(yán)重程度和不良預(yù)后密切相關(guān)[14]。在某些情況下，原癌基因也能介導(dǎo)ID基因的過度表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的發(fā)生[14-16]。正常成人大腦靜息星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中幾乎檢測不到ID2，而惡變的膠質(zhì)瘤細(xì)胞中ID2表達(dá)明顯升高，且其表達(dá)水平與腫瘤惡性等級及腫瘤血管密度呈正相關(guān)，例如與惡性程度低的星形細(xì)胞瘤相比，惡性程度高的間變性星形細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma，GBM)中的ID2蛋白表達(dá)量明顯更高[17]。作為神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在的ID和增殖促進(jìn)因子，ID2通過各種機(jī)制參與膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展。

2.1 ID2促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞惡性增殖據(jù)統(tǒng)計(jì)，約87%的膠質(zhì)瘤患者在早期就會出現(xiàn)腫瘤抑制基因p53的失活[18]。正常情況下，p53能夠與ID2基因啟動子的保守區(qū)域結(jié)合，抑制后者的表達(dá)，調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新能力，突變的p53可導(dǎo)致ID2表達(dá)升高，促進(jìn)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖和自我更新[19]。

神經(jīng)前體細(xì)胞(neural precursor cell,NPC)作為神經(jīng)干細(xì)胞的一種類型，在生物體的整個生命周期中具有持續(xù)分裂的能力。許多研究結(jié)果提示腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞可能來源于NPC[20-22]。p53基因突變將解除其對ID2的表達(dá)抑制，引起多種癌前表型，包括NPC細(xì)胞大量增殖和自我更新[22-23]。此外，膠質(zhì)瘤相關(guān)的蛋白磷酸酶2能保護(hù)ID2去磷酸化不被降解，使ID2在NPC和GBM細(xì)胞中維持較高的活性水平，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性增殖[5,24]。

2.2 ID2維持膠質(zhì)瘤細(xì)胞在代謝應(yīng)激狀態(tài)下的存活大量擴(kuò)增的癌細(xì)胞通過有氧糖酵解來滿足其對能量、生物合成和氧化還原增加的需求，對葡萄糖有高度依賴性[25-27]，包括膠質(zhì)瘤在內(nèi)的實(shí)體腫瘤中經(jīng)常處于葡萄糖缺乏狀態(tài)。低糖可以通過促進(jìn)線粒體活性氧(reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)，ID2的表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤細(xì)胞在缺糖狀態(tài)下的存活能力顯著相關(guān)[28]。ID2可以通過調(diào)節(jié)線粒體電子傳遞鏈復(fù)合物的功能，減少葡萄糖剝奪誘導(dǎo)的線粒體超氧化物和ROS的產(chǎn)生，從而減少線粒體損傷，提高腫瘤細(xì)胞在缺糖時的存活率。缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia inducible factor 1α,HIF1α)能促進(jìn)糖酵解，調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的代謝，保護(hù)應(yīng)激狀態(tài)下的腫瘤細(xì)胞。作為HIF1α的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，ID2能夠與其他HIF1α靶基因如3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1或缺氧誘導(dǎo)基因1協(xié)同作用來增強(qiáng)HIF1α的功能，將葡萄糖從能量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為生物合成，提高細(xì)胞的存活能力，促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖[29-30]。

2.3 ID2促進(jìn)膠質(zhì)瘤新生血管形成免疫抑制、炎癥反應(yīng)、血管及淋巴管生成等支持并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)移病灶的出現(xiàn)。膠質(zhì)瘤有豐富的新生血管網(wǎng)絡(luò)支持其呈浸潤性生長。除了對正常造血分化的影響外，ID2對膠質(zhì)瘤免疫微環(huán)境中新生血管形成也有重要作用。在血管生成中起主導(dǎo)作用的血管內(nèi)皮生長因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor 2,VEGFR2)能驅(qū)動造血祖細(xì)胞分化為具有癌前免疫抑制和促血管生成功能的髓源抑制細(xì)胞[6]。有報道稱，ID2是 VEGFR2 發(fā)揮促血管生成和免疫抑制功能的關(guān)鍵上游蛋白，參與調(diào)控造血分化，促進(jìn)膠質(zhì)瘤新生血管形成[6,30-31]。

2.4 ID2促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和遷移腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤進(jìn)展的生物學(xué)特征。基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是介導(dǎo)細(xì)胞膜降解和細(xì)胞遷移的鋅依賴性內(nèi)肽酶[32]。ID2可能通過促進(jìn)MMP基因的表達(dá)，支持膠質(zhì)瘤細(xì)胞浸潤[5,33]。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，使用特異性ID2小分子抑制劑能降低人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87和HS683中高表達(dá)的ID2，同時抑制MMP2和MMP9的表達(dá)，顯著減慢膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[34]。已有研究表明，與低轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞系相比，高轉(zhuǎn)移的人類腫瘤細(xì)胞株具有相對較高的ID2表達(dá)量和較低的腦信號素3F(semaphorin 3F,SEMA3F)水平[35]。E47屬于bHLH蛋白，是真核生物的一個重要核轉(zhuǎn)錄因子，ID2能與其結(jié)合，抑制相關(guān)基因的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，SEMA3F是E47/ID2通路的一個直接靶基因，同時也是一種有效的細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑制因子。在U87等高轉(zhuǎn)移性人類腫瘤細(xì)胞系中，原癌基因c-Myc上調(diào)導(dǎo)致ID2過表達(dá)，使SEMA3F表達(dá)降低[36]。即惡性膠質(zhì)瘤中可能存在這樣一條信號通路：膠質(zhì)瘤細(xì)胞中突變的c-Myc上調(diào)ID2，異常升高的ID2與E47蛋白形成異二聚，抑制SEMA3F的表達(dá)，從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力。

3 結(jié)論

傳統(tǒng)的膠質(zhì)瘤治療手段是手術(shù)輔以放射治療、化學(xué)治療，但化學(xué)治療的不良反應(yīng)和腫瘤的耐藥性嚴(yán)重制約患者的治療效果。目前普遍認(rèn)為，腫瘤的發(fā)生是基因與環(huán)境因素共同作用所致，在基因水平上針對腫瘤特有的分子靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)已成為研究新型抗癌方法的關(guān)鍵。ID2是一種特殊的多功能蛋白，在膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展中通過不同的信號通路發(fā)揮重要作用。深入探討ID2在人膠質(zhì)瘤中的表達(dá)性質(zhì)及其在腫瘤惡性進(jìn)展中的作用機(jī)制，有望為膠質(zhì)瘤的治療提供新的思路。