转录因子在小细胞肺癌中作用的研究进展

马甜甜，贾友超，白璐，商琰红

河北大学附属医院，河北保定071000

小细胞肺癌（SCLC）占全部肺癌类型的13%～15%，目前针对化疗后复发患者的治疗仍缺乏有效应对方案［1-3］。因此，SCLC 被归类为顽固性癌症［4］。SCLC在临床上被视为一种单一的疾病，其临床治疗方案一般建立于疾病分期、前期治疗的基础上，而没有预先选择特定的患者群体。转录因子分为神经内分泌转录因子和非神经内分泌转录因子，不同SCLC患者存在转录因子的差异性表达，这些差异表达的转录因子对SCLC的生物学行为影响很大，可影响患者的治疗效果及预后［2］。本研究对SCLC的5种关键转录因子及其在SCLC 进展中的相关机制作用作一综述，为深刻了解不同亚型SCLC 的分子特点提供依据。

1 神经内分泌转录因子

1.1 acoete-scute同系物1（ASCL1）

1.1.1 ASCL1的生物学作用 ASCL1是基本螺旋—环—螺旋（bHLH）转录因子家族成员之一［5］，是肺神经内分泌细胞分化成熟的决定因子。1997 年，BORGES 等［5］敲除新生小鼠 ASCL1 基因后发现肺神经内分泌细胞消失，消除SCLC 中的ASCL1 转录因子后发现SCLC 神经内分泌标志物表达显著下降，提出ASCL1 可能参与了肺神经内分泌分化过程。HES1 阳性细胞属于非神经内分泌细胞，HES1 表达上调可抑制ASCL1 表达，从而抑制SCLC 的神经内分泌特性［6］。研究显示，将 ASCL1 与 SV40 大 T 抗原共同转染小鼠可促进具有神经内分泌特征的肺肿瘤形成［2］。另外，ASCL1可显著增强p53基因和pRb基因缺失而发挥的致瘤作用，从而导致肺癌的神经内分泌分化［1］。以上研究均提示，ASCL1 与肺组织神经内分泌分化密切相关。

1.1.2 ASCL1 在SCLC 进展中的相关机制 ASCL1通过多种途径促进具有神经内分泌表型的SCLC 生长，其靶基因包括 MYCL1、RET、SOX2 和NFIB 等［7］，可通过激活这些癌基因而促进SCLC 发生发展。Bcl-2是ASCL1的另一个转录靶点，作为抗凋亡调节因子，通过抑制细胞色素C在细胞质中的释放，抑制细胞内的关键凋亡信号通路激活。研究显示，ASCL1 高表达的SCLC 或神经内分泌性非小细胞肺癌小鼠径Bcl-2 抑制剂治疗后，肿瘤生长受到抑制［8］。因此，ASCL1 可能通过调节 Bcl-2 表达来维持肺神经内分泌细胞祖细胞的谱系存活。

研究显示，ASCL1可影响SCLC细胞的克隆能力和致瘤能力［5］。在依赖ASCL1 的神经内分泌肿瘤中，Notch 通路激活可减少肿瘤细胞数量，延长神经内分泌肿瘤小鼠的存活时间［6］。Notch 通路可通过Notch 蛋白直接抑制 ASCL1 表达［2］，也可通过诱导HES-1 和HEY-1 基因表达而间接抑制ASCL1 表达［9］。在具有神经内分泌表型的 SCLC 中，Notch 通路活性受到抑制。一项关于人类SCLC 全外显子测序的研究结果显示，在大多数具有高神经内分泌特征的SCLC中，Notch信号活性降低。研究显示，在部分SCLC 中可出现Notch 的NECD 结构域突变，导致Notch信号家族受体对SCLC的抑癌作用减弱甚至消失［6］。DLL3 基因是 ASCL1 的一个转录靶点，可编码Notch 抑制性配体［10］。ASCL1可通过促进DLL3表达而抑制Notch信号通路活性。根据这一作用机制，可利用靶向DLL3来解除ASCL1对Notch信号通路的抑制作用，从而发挥Notch信号通路的抗肿瘤活性。因此，在神经内分泌表型的SCLC中，Notch信号通路和ASCL1 相互作用，共同维持SCLC 神经内分泌表型。Notch 信号通路可通过抑制ASCL1 表达而发挥抗肿瘤作用，而ASCL1也可通过抑制Notch信号通路而维持SCLC的神经内分泌特性。未来可通过激活Notch信号通路、抑制 ASCL1 表达、阻断 ASCL1 对 Notch 抑制作用的任何环节，抑制SCLC 的发生发展。总之，ASCL1作为SCLC的关键神经内分泌转录因子，可通过多种途径促进SCLC进展及神经内分泌分化。

1.2 神经源性分化因子1（NEUROD1）

1.2.1 NEUROD1 的生物学作用 NEUROD1 是bHLH 转录因子家族的另一成员［4］，可通过多种途径发挥促肿瘤作用，是促进肺神经内分泌细胞发育的关键转录因子。NEUROD1 缺乏小鼠肺神经内分泌细胞形态改变、数量减少，而NEUROD1 过表达可诱导小鼠体内神经内分泌标记物表达，从而促进神经内分泌细胞增殖［6］。研究显示，NEUROD1 耗竭后SCLC 细胞迁移能力减弱［11］。NEUROD1 靶基因为MYC［7］，MYC蛋白可通过解除机体癌基因转录、细胞周期和代谢控制来促进肿瘤进展［12］。因此，NEU⁃ROD1 不仅可以促进SCLC 神经内分泌分化，还能通过多种途径促进SCLC的恶性进展。

1.2.2 NEUROD1 在SCLC 进展中的相关机制 采用不同方法可构建不同类型的SCLC 小鼠模型，这些小鼠模型与NEUROD1、ASCL1 的表达水平有关。MEUWISSEN 等［13］通过敲除 Tpr53 和 RB1 两个基因，构建出具有高度代表性的SCLC 小鼠模型。BOR⁃ROMEO 等［7］研究发现，敲除 Trp53/RB1/RBl2 三基因的小鼠肿瘤生长加速，表型类似于Trp53/Rb1 双敲除，并保留了许多人类SCLC 的特征。这两种SCLC 小鼠 模型 均 与 ASCL1-high/NEUROD1-low 的SCLC 亚 型 相 似［4］。BORROMEO 等［7］研究指出 ，ASCL1靶向包括MYCL1、RET、SOX2和NFIB 在内的致癌基因，而NEUROD1的靶基因是MYC，两者可通过调控不同的基因来调节SCLC 功能。在该研究中，ASCL1 失活似乎完全阻断了神经内分泌肿瘤进展，而NEUROD1 失活对肿瘤细胞数量、肿瘤大小及组织学外观均没有明显影响，表明该SCLC 小鼠模型肿瘤形成需要的是ASCL1而不是NEUROD1。

NEUROD1 与ASCL1 均为神经内分泌表型SCLC 的谱系特异性转录因子，表达NEUROD1 的SCLC 细胞通常也表达 ASCL1，因此 NEUROD1 在SCLC 中发挥何种作用仍需进一步研究。MOLLAO⁃GLU 等［14］通过在小鼠体内进行 MYC 扩增并敲除RB1/Trp53基因而构建SCLC 小鼠模型，其肿瘤细胞初始时表现出ASCL1 高表达表型，并表现出经典的亚型状态；但随着时间的推移，逐渐转变为ASCL1-low/NEUROD1-high状态，与变异亚型和低神经内分泌亚型一致。多项研究指出，ASCL1 是大多数具有神经内分泌表型的SCLC 主要调节因子，而NEU⁃ROD1 只在少部分具有ASCL1 低表达的低级别神经内分泌特征的 SCLC 中表达［7，10，15］。在低级别神经内分泌 SCLC 中，NEUROD1 可作为替代 ASCL1 的主要调节因子［7，14］。ZHANG 等［10］开发并验证了一种用于肺癌肿瘤和细胞系神经内分泌分化的稳健评分系统，证实高水平的神经内分泌亚型不仅表达神经内分泌细胞的主要转录因子ASCL1 或NEUROD1，同时还表达NKX2-1，而REST 表达降低；低水平的神经内分泌亚型表达REST，但不表达ASCL1、NEU⁃ROD1、NKX2-1。ASCL1-low/NEUROD1-high表型可能是介于高低神经内分泌表型SCLC 的第三种表型，因此 ASCL1 和 NEUROD1 在 SCLC 中的作用因SCLC神经内分泌分化程度而不同。相比之下，大多数非神经内分泌SCLC 不表达ASCL1 或NEUROD1，因此可依据ASCL1 和NEUROD1 表达水平将SCLC细分为ASCL1-high、NEUROD1-high、ASCL1 和NEU⁃ROD1 双阴性 SCLC 亚型［16］。总之，目前 NEUROD1对SCLC 神经内分泌影响机制的相关研究仍较欠缺，如何在去除ASCL1 对SCLC 影响的前提下探索NEUROD1 对SCLC 的影响机制，是未来值得深入研究的方向。

1.3 胰岛素相关蛋白1（INSM1）

1.3.1 INSM1 的生物学作用 INSM1 是一种锌指转录因子，最初从人类胰岛素瘤细胞系中分离出来。INSM1 在胰腺和肠神经细胞、肾上腺髓质细胞和大脑皮层基础神经元祖细胞的发育中具有重要作用，不仅表达于发育成熟的内分泌细胞中，而且表达于神经内分泌肿瘤中，包括胰岛素瘤、垂体瘤、嗜铬细胞瘤、甲状腺髓样癌、髓母细胞瘤、神经母细胞瘤以及视网膜母细胞瘤。研究显示，INSM1 基因可在携带有ASCL1和神经内分泌分子（如嗜铬粒蛋白A、突触蛋白和神经细胞黏附分子）的SCLC 中特异性表达［17］。有研究利用高通量化学筛选SCLC 细胞系，鉴定出SCLC 的3 种神经内分泌转录因子，分别为ASCL1、NEUROD1、INSM1［18］。在SCLC中，INSM1转录因子在ASCL1-high、NEUROD1-high 亚型中均优先表达［2］，其表达与SCLC 的神经内分泌评分密切相关［19］。因此，INSM1是继ASCL1、NEUROD1之后，又一参与神经内分泌分化的关键转录因子。

1.3.2 INSM1 在SCLC 进展中的相关机制 INSM1在SCLC 中的特异性表达可影响ASCL1 的表达。在腺癌细胞系（H358 和H1975）中，强制表达INSM1 基因可诱导 ASCL1 表达；在 SCLC 细胞系（H69 和H889）中，用小干扰RNA（siRNA）敲除INSM1基因可降低ASCL1 表达，而ASCL1 的强制敲除并不会影响INSM1表达［17］。INSM1突变小鼠ASCL1表达失控，证明INSM1在控制该谱系分化的转录网络中发挥关键作用［20］。一项染色质免疫沉淀研究表明，INSM1作为ASCL1 基因的转录因子，可与ASCL1 基因启动子区结合［17］，从而促进ASCL1表达。INSM1也是一种转录抑制因子，可通过与Notch信号通路的核心抑制因子RCOR1和RCOR2结合，阻断Notch信号通路中HES1和REST表达，从而促进ASCL1表达［21］。此外，INSM1可与 HES1 启动子结合，抑制 HES1 表达，而 HES1 是神经内分泌分化的关键负调节因子［20］。

因此，INSM1 在肺癌神经内分泌分化中可通过多种途径促进ASCL1 表达，从而参与SCLC 的发生发展。但目前鲜有INSM1 与NEUROD1 相关性的报道，两者是否也存在上下游关系仍未知。探索IN⁃SM1与ASCL1、NEUROD1的关系及相互调控机制，有助于深入了解SCLC 神经内分泌表型的分子特点。INSM1是否可成为SCLC神经内分泌亚型的一个潜在治疗靶点，仍有待进一步的基础研究及临床验证。

2 非神经内分泌转录因子

2.1 YAS相关蛋白1（YAP1）

2.1.1 YAP1 的生物学作用 YAP1 是 Hippo 信号通路下游的主要效应分子，可被Hippo 信号通路负调控，激活后可促进细胞增殖、组织分化及受损组织再生［22］。YAP1 是多种肿瘤发生过程中的重要癌蛋白［23］，YAP1 表达降低是高级别神经内分泌肺肿瘤的特征［24-25］。YAP1 转录因子在非神经内分泌肿瘤中高表达，而在ASCL1-high 或NEUROD1-high 肿瘤中不表达［2］。YAP1 在 SCLC 变异亚型中过度表达，使肿瘤失去神经内分泌特性［10］。相反，敲除YAP1可诱导神经内分泌标志物表达。因此，YAP1 可能参与调节神经内分泌的分化过程。

2.1.2 YAP1 在SCLC 进展中的相关机制 YAP1主要通过与TEAD 转录因子家族相互作用，并激活靶基因表达来发挥其转录活性［23］。YAP1/TEAD 可直接控制Notch2 受体表达，也可调节Notch 靶点Sox9 表达［25］。此外，YAP1 可上调 Notch 配体基因JAG1、DLL1和Notch核心转录因子RBPJ表达［26］。因此，YAP1可对Notch信号通路进行多层信号的串扰，而Notch信号通路也可上调YAP1基因表达，表明YAP1和JAG1/Notch信号通路之间存在正反馈回路［26］。

ASCL1 与 Notch 信号通路相互抑制，而 YAP1 与Notch 信号可形成正反馈回路。因此，SCLC 神经内分泌表型的存在可能与各种转录因子对Notch 信号的动态调节有关。能否通过调节Notch 信号通路使SCLC 维持某一表型，或实现不同亚型之间的转化，亦或以Notch 信号通路为靶点，探索SCLC 的新治疗理念等均有待进一步研究。生存分析表明，YAP1阴性患者比YAP1 阳性患者的化疗敏感性更高［4］。因此，YAP1 有望成为预测SCLC 神经内分泌表型和化疗敏感性的临床标志物，抑制YAP1 表达可为缺乏神经内分泌特性的SCLC 患者提供一种潜在的治疗方法［27］。

2.2 POU2F3 POU转录因子具有促进器官发育和细胞分化的重要功能，其中Ⅲ类POU基因（POU3F1、POU3F2、POU3F 和POU3F4）被认为是中枢神经系统和感觉器官不可缺少的转录因子［28］。POU2F3 作为这种转录因子家族成员之一，对胃肠道和呼吸道中一种罕见化学感觉细胞类型（簇状细胞）的产生具有重要作用。在12%～20% 的SCLC 患者中存在POU2F3表达，POU2F3高表达的SCLC可表现出典型的SCLC形态（燕麦细胞）。POU2F3表达与低神经内分泌SCLC 亚型标记物REST、MYC 以及簇状细胞标记（TRPM5、SOX9、CHAT 和ASCL2）有关，这些SCLC患者缺乏ASCL1、NEUROD1和其他神经内分泌标志物（INSM1、CHGA、GRP 和 CALCA）［16］。因 此 ，POU2F3-high SCLC 是区别于经典神经内分泌SCLC的另一 SCLC 亚型，POU2F3 是 ASCL1-low/NeuroD1-low亚型SCLC的主要调节因子。

综上所述，5 种转录因子在决定SCLC 的神经内分泌特性中发挥关键作用，已有文献报道根据该5种转录因子的表达差异及其作用通路将SCLC 分为不同亚型，了解各转录因子在SCLC 进展中的相关机制可为探索SCLC不同亚型的特点提供依据。