脊索瘤分子调控机制的研究进展

doi:10.3971/j.issn.1000-8578.2019.18.0930

脊索瘤分子调控机制的研究进展

梁辰，杨辰龙，刘晓光

Research Advances in Molecular Regulatory Mechanism of Chordoma

LIANG Chen, YANG Chenlong, LIU Xiaoguang

Department of Orthopaedics, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China Corresponding Author: LIU Xiaoguang, E-mail: xgliuspine@

Abstract: Chordoma is a rare primary malignant bone tumor derived from notochord remnants. Due to its strong local invasiveness and chemotherapy resistance, chordoma has a high local recurrence rate and poor prognosis. Although previous studies identified many molecules including brachyury as the oncogenes in chordoma, the pathogenesis of chordoma remains to be fully elucidated. The treatment of chordoma is still a challenge for the surgeons. In recent year, multiple novel biomarkers such as iASPP, SMARCB1 and signaling pathways like PI3K/AKT have been reported to be related with the pathogenesis of chordoma. Identifying crucial targets and signaling pathways is helpful to understand the pathogenesis of chordoma further, and lays a solid foundation to develop new drugs to improve the therapeutic effects of chordoma on the other hand. In this paper, we aim to review the recent advances in molecular regulation mechanism of chordoma.

Key words: Chordoma; Molecule; Regulatory mechanism; Signaling pathway; Epigenetics

摘 要：脊索瘤是起源于胚胎残余脊索组织的原发性恶性肿瘤。由于脊索瘤局部侵袭性高及化疗耐受性强，其复发率较高，预后较差。虽然相关研究发现原癌基因Brachyury等多个分子参与脊索瘤发生发展，然而其病因仍不明确。脊索瘤的治疗仍然是困扰临床医生的难题。近年来，新的分子标志物iASPP、SMARCB1及信号通路PI3K/AKT等被证实与脊索瘤的发生相关。确定关键分子及信号通路，一方面有助于深入了解脊索瘤的病因及发病机制，另一方面也为研发新的靶向药物以改善脊索瘤治疗现状奠定基础。本文从目前研究较多的关键分子、信号通路及表观遗传学等方面对脊索瘤分子调控机制的研究进展进行综述。

关键词：脊索瘤；分子；调控机制；信号通路；表观遗传学

中图分类号：R738.1

文献标识码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)：

收稿日期：2018-07-10；修回日期：2018-11-16

作者单位：100191 北京，北京大学第三医院骨科

通信作者：刘晓光，E-mail: xgliuspine@

作者简介：梁辰（1988-），男，博士在读，主要从事

脊柱肿瘤的基础及临床研究·综 述·

0 引言

脊索瘤是起源于胚胎残余脊索组织的原发肿瘤，国外数据统计其发病率约为百万分之一，占恶性骨肿瘤的1%~4%。肖建如等曾对近十年华东地区3个大型数据库中的1 209例原发性骨肿瘤数据进行分析，结果显示脊索瘤在恶性骨肿瘤中所占比例高达9.8%。该肿瘤发病年龄在50~60岁，男性多于女性，儿童罕见。组织学上，脊索瘤分为经典型，软骨型及去分化型，以经典型为主。发生部位以中轴骨、骶骨最多，其次是颅底及脊柱其他节段[1-2]。脊索瘤为低、中度恶性肿瘤，生长缓慢，起病隐匿，症状不典型，确诊时多数肿瘤体积较大，且临近结构复杂，手术切除难度高。脊索瘤对化疗不敏感，对放疗部分敏感，目前手术切除配合放疗是治疗脊索瘤的常规手段。然而，脊索瘤术后复发率较高，中位生存期6~7年，5年生存率约为65%，10年生存率约为35%[3]。虽然肿瘤的多模式治疗发展迅速，然而脊索瘤的治疗仍是困扰临床医生的难题。既往研究表明，脊索瘤的发生发展具有复杂的调控机制。近年来，有关脊索瘤分子生物学研究逐渐深入，包括Brachyury在内的多个分子、信号通路及mi-croRNA被相继发现，脊索瘤相关靶向治疗也取得一定进展。本文主要对脊索瘤发生发展过程中关键分子、信号通路及表观遗传学等方面的最新研究进展进行综述。

关键分子及信号通路的选择，主要是将肿瘤发生的经典途径与脊索瘤的自身特点相结合，

选取与脊索瘤发生高度相关的分子及信号通路

进行阐述。其中，由于脊索瘤起源于胚胎残余脊索组织，所以本文重点选取了与胚胎发育异常相关的基因及通路。此外，本文选取了与细胞周期相关及肿瘤干细胞相关的关键分子。最后，对表观遗传学在脊索瘤研究中的最新进展进行了阐述。

1 关键分子

1.1 胚胎相关分子

Brachyury基因，是T-box基因家族中的一员，位于6q27区域，编码转录因子Brachyury蛋白，在胚胎发育过程中调控中胚层向脊索分化。Brachy-ury是近年来研究较为深入的脊索瘤标志物，其在脊索瘤诊断中具有重要价值。

目前，体外研究已证实Brachyury是脊索瘤发生的关键分子。在脊索瘤细胞系中敲低Brachyury 后，细胞增殖受到显著抑制，细胞向衰老表型发展。最新研究发现，Brachyury基因及其上下游信号通路参与脊索瘤的恶性形成。在颅底脊索瘤中，激活PI3K/Akt通路可上调Brachyur y的基因表达，且该通路抑制剂可显著抑制脊索瘤细胞的生长[4]。Shah等[5]发现Brachyury-YAP通路在调控脊索瘤的多能性及侵袭性方面具有重要作用。在分子诊断及预测脊索瘤预后方面，虽然Brachyury 是公认的标志物，但是其表达量高低与肿瘤预后的相关性仍存在争议。最新的高通量测序及基因组学研究发现，Brachyury基因拷贝数目及SNP位点与脊索瘤预后可能存在一定相关性。Kelley等[6]前期研究表明Brachyury基因拷贝数增加是家族性脊索瘤重要的易感因素，SNP位点rs1056048及rs3816300可能与脊索瘤发病相关。Wang等[7]研究了Brachyury基因3种异构体在脊索瘤及脊索组织中的表达情况，脊索瘤组织及细胞系中长异构体表达水平最高，而长/短异构体比例在脊索瘤和脊索组织中存在明显差异。异构体差异表达是否影响脊索瘤发生发展，可能成为今后研究Brachyury基因的一个方向。

目前，脊索瘤中Brachyury基因上下游分子机制相关研究仍处于初始阶段，生物信息学预测的信号通路有待于进一步验证。构建以Brachyury为中心的网络，寻找治疗脊索瘤的有效靶点，开发应用小分子抑制剂进行治疗，可能成为脊索瘤治疗的新途径。

1.2 细胞周期相关分子

1.2.1 P53及相关蛋白 P53是维持细胞正常功能的重要调控者，当出现DNA损伤时，P53基因通过调控细胞周期阻滞及凋亡发挥抑癌作用。作为研究最为广泛的抑癌基因，超过50%的肿瘤中可见P53变异。然而，脊索瘤中有关P53基因遗传变异的研究较少，而关于P53蛋白表达水平的报道也不尽相同。早期研究表明，脊索瘤中P53表达水平与预后之间无显著相关性，P53基因在脊索瘤中无变异表现。也有研究报道，P53蛋白在脊索瘤中高表达且与患者预后不良相关。Yakkioui等[8]对25例脊索瘤标本中细胞周期相关标志物进行免疫组织化学染色，P53阳性占28%，且P53表达水平与脊索瘤细胞增殖能力及患者预后不良相关。

P53蛋白在脊索瘤中的表达水平及其与预后的相关性，需要进一步加大样本量进行检测及数据分析。p53基因作为公认的抑癌基因，在脊索瘤中未有变异发生，且表达水平增高与临床预后不良相关，提示可能存在抑制P53蛋白功能的机制，从而抑制P53对脊索瘤发生发展的调控。

鼠双微基因2（m o u s e d o u b l e m u r i n e 2, MDM2）是一种原癌蛋白，可与P53蛋白结合，抑制P53介导的反式转录激活，并通过泛素化修饰导致P53降解，抑制其功能。MDM2基因扩增可在7%的肿瘤中检测到，而在未检测出该基因扩增的肿瘤中MDM2蛋白表达明显增多[9]。有研究报道，15%的脊索瘤中存在MDM2基因扩增。在脊索瘤中，P53的表达水平降低与MDM2过表达显著相关，也提示MDM2通过抑制P53蛋白功能，促进脊索瘤的生长[10]。

P53凋亡刺激蛋白（ASPP）是通过与P53蛋白家族相互作用，调控P53家族细胞凋亡诱导功能的一类蛋白。P53凋亡刺激蛋白抑制因子（inhibitor of apoptosis stimulating protein of p53, iASPP）是ASPP家族的一员，在多种肿瘤中呈过表达状态。Ma等[11]研究表明，在脊索瘤中，iASPP高表达，且表达水平与预后不良显著相关，iASPP可促进脊索瘤的增殖、侵袭，敲低iASPP表达可以增加脊索瘤对顺铂的敏感度。

在脊索瘤中，是否存在其他抑制P53功能的蛋白、MDM2影响脊索瘤生物学功能的机制及iASPP 对脊索瘤的其他作用，有待于进一步深入研究。

1.2.2 CDKN2A P16蛋白是由CDKN2A基因编码，调控细胞周期的重要蛋白。P16主要通过阻止CDK4/cyclinD1复合体形成、抑制RB蛋白磷酸化，将细胞周期阻滞于G1期。P16是一种公认的抑癌蛋白，在多种肿瘤中低表达。早期研究报道