SETD2在腎癌中的研究進展

徐松林，蔡立成，張誠

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院泌尿外科，哈爾濱 150001)

腎癌占腎臟腫瘤的90%以上，占成人惡性腫瘤的3%～4%[1]。近年來，腎癌發病率呈上升趨勢。我國人口基數大，因此腎癌的早發現、早診斷、早治療尤為重要。手術治療仍是目前腎癌的主要治療手段。隨著免疫治療等的出現和發展，腎癌的個體化治療逐漸得到臨床認可，但由于多數腎癌發現時已有轉移，或存在術后復發以及對于放療和化療不敏感等生物學特性，有必要性對腎癌進行深入研究，以尋找更有效的治療手段。在人體內，含SET結構域蛋白2(SET domain-containing protein 2，SETD2)是組蛋白H3第36位賴氨酸(histone H3 lysine 36，H3K36)的一種特異性三甲基轉移酶[2]。SETD2基因突變及其導致的編碼酶的改變與多種腫瘤的發生發展有重要聯系，如腎癌[3]、前列腺癌[4]、胰腺癌[5]、白血病[6]等。SETD2基因是腎癌，特別是腎透明細胞癌的常見突變基因[7]。此前雖然已有關于SETD2在腎癌中的研究，但相關機制及通路尚未闡明。現就SETD2基因在腎癌領域的研究進展予以綜述，以加深對SETD2基因在腎癌發生發展中的認識，從而為腎癌發生發展機制和相關通路的研究以及腎癌治療方式的改進提供思路。

1 SETD2的概述

人類SETD2基因位于第3號染色體細胞遺傳帶p21.31位點，在各種惡性腫瘤中，該區域經常靶向出現拷貝數丟失[8]。SETD2基因是包含一個147 kb的基因組區域，由21個外顯子編碼的8 452 nt轉錄本，其編碼的SETD2蛋白有AWS-SET-Post SET結構域、WW結構域、SRI(Set2 Rpb1 interacting)結構域三個保守的功能結構域。AWS-SET-Post SET結構域兩側分別是AWS域和Post SET域，SET結構域在一些細菌和病毒、酵母菌甚至哺乳動物以及人類中的進化均較為保守[9-10]；含有WW結構域基因的異常表達與多種疾病有關，如各種惡性腫瘤及腫瘤的不同亞型[11-12]；SRI結構域與RNA聚合酶Ⅱ的最大亞基Rpb1的超磷酸化C端結構域特異性相互作用，并可使SETD2的活性趨向主動轉錄基因。SRI結構域的缺失將導致SETD2無法通過與延長RNA聚合酶Ⅱ的C端結構域結合而到達目標基因位點，可能影響H3K36的甲基化[13]，上述結構決定了其功能[14]，見圖1。

SETD2：含SET結構域蛋白2；SRI：Set2 Rpb1 interacting

SETD2主要編碼一種甲基轉移酶。在組蛋白修飾方面，它可使H3K36發生三甲基化[15]。這種甲基化轉移酶活性的功能主要依賴于AWS SET-Post SET結構域[16]，并可通過與C端結構域RNA聚合酶Ⅱ的相互作用被招募到轉錄活性位點[17-18]。SETD2表達水平降低，H3K36的三甲基化水平也明顯下降[19]。

2 SETD2基因在腎癌中的研究現狀

2.1SETD2基因與腎癌的代謝 腫瘤細胞的發生發展過程往往伴隨著細胞代謝的改變。腎癌是一種代謝性疾病，在其發生發展過程中，許多參與細胞呼吸和能量代謝的基因發生突變，如希佩爾-林道基因缺失導致缺氧誘導因子-1依賴性的能量代謝基因重編程，包括葡萄糖攝取、糖酵解和乳酸生成增加[20]。Liu等[20]通過鋅指核酸酶從786-O細胞中人工克隆了兩個獨立的SETD2基因缺陷型細胞系，分別使用靶向代謝組學、RNA序列和分子生物學方法觀察分析代謝、基因和細胞表型的變化發現，突變的ATP、糖酵解/線粒體呼吸能力、檸檬酸合成酶活性以及天冬氨酸、蘋果酸、琥珀酸、延胡索酸和α-酮戊二酸等三羧酸循環代謝物水平升高；并且利用丙酮酸以外的其他來源為三羧酸循環生成乙酰輔酶A。此外，SETD2缺失組細胞與線粒體代謝、脂肪酸和葡萄糖氧化相關的基因網絡紊亂，這與過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ co-activator 1α，PGC-1α)、線粒體質量以及細胞大小或復雜性的增加有關。因此，SETD2表達的缺失誘導腎透明細胞癌的代謝向氧化磷酸化轉變，且這種轉變與PGC-1α介導的代謝網絡有關。SETD2-PGC-1α代謝途徑的功能障礙可能在腎透明細胞癌中起刺激因子的作用，并提供了基于靶向治療的代謝組學潛力，為腎透明細胞癌的精準治療和個體化治療提供了方向。

自噬是代謝過程中較為保守的分解過程，特別是靶向自噬。應激狀態下，自噬對細胞穩態的保護和維持有重要作用。近年來，自噬在腎癌領域的作用引起了人們的注意[21]。自噬是腎癌治療過程中的潛在治療靶點，尤其是腎透明細胞癌，此外，表觀遺傳學通路被認為是調控細胞自噬的關鍵步驟。González-Rodríguez等[22]的研究發現，腎癌細胞中，SETD2的缺失與游離的自噬相關蛋白(autophagy-related protein，ATG)12以及含有ATG12的復合物的異常累積有關(ATG5-ATG12復合物除外)。腎癌細胞中SETD2功能的恢復或野生型腎癌細胞中SETD2表達水平的降低表明，腎癌中SETD2的缺乏與腎癌細胞中短ATG12亞型的表達增加有關，短ATG12亞型的存在導致額外的含ATG12復合物和游離ATG12存在。ATG12依賴性結合系統的明顯缺陷與自噬通量降低有關，這與泛素樣蛋白結合系統在自噬體形成和擴張中的作用一致。自噬影響癌細胞的存活，因此可以將SETD2和ATG12基因表達水平與腎癌患者預后情況相關聯。對腎癌患者進行治療性干預時，靶向自噬過程可能對腎癌的治療具有潛在意義。

2.2SETD2基因與腎癌的免疫及微環境 低密度脂蛋白受體相關蛋白1(low-density lipoprotein receptor-related protein 1，LRP1)是低密度脂蛋白受體家族的成員之一，屬于一種跨膜轉運蛋白，能與細胞外的30多個不同配體結合，并將其傳遞到細胞質中[23]；此外，LRP1還可作為受體與細胞內信號蛋白相互作用。因此，LRP1在人類多種疾病，尤其是腫瘤及其相關疾病中具有一定作用。LRP1通過調節基質金屬蛋白酶2和基質金屬蛋白酶9的表達促進腫瘤細胞遷移，調節胰島素受體，從而抑制細胞凋亡[24]；LRP1的過表達與胰腺導管腺癌的不良預后和侵襲性有關[25]。Feng等[26]的研究發現，腎透明細胞癌中的LRP1與一些常見突變基因[如PBRM1(Polybromo 1)基因、SETD2基因、賴氨酸去甲基化酶5C基因]的表達明顯相關。LRP1與PBRM1、SETD2等基因以及白細胞介素-18、腫瘤浸潤之間的相關性均表明LRP1在免疫調節方面的意義。進一步的免疫組織化學研究證實，LRP1與SETD2基因表達呈正相關[26]。免疫檢查點抑制劑是免疫治療的一線藥物。在LRP1過表達的病例中，免疫檢查點抑制劑可能通過多個途徑共同起作用。若LRP1的主要作用是免疫調節而非促進血管生成，其過表達的透明細胞癌模型中也應存在免疫排斥的相關機制。

乳頭狀腎細胞癌占腎癌的15%～20%，由于患者數量相對有限，一般不作為腎癌分子機制和隨機臨床試驗研究的范圍[27]。因此，仍缺乏可靠的乳頭狀腎細胞癌分子生物學研究證據，目前，免疫抑制劑或疫苗正逐漸成為腎癌的一種新的治療手段，如程序性細胞死亡受體1(programmed cell death receptor 1，PD-1)/程序性細胞死亡配體1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)阻斷乳頭狀腎細胞癌的有效應答率可達30%，遠高于腎透明細胞癌[28]。對161例原發性乳頭狀腎細胞癌進行研究分析發現，SETD2基因突變是2型乳頭狀腎細胞癌的特點之一[29]。Wang等[30]的實驗發現，乳頭狀腎細胞癌的免疫風險相關特征與15個基因相關；高風險組患者腫瘤的炎癥微環境增加，促進了乳頭狀腎細胞癌的進展，患者往往預后不良，并伴隨SETD2基因的突變，其風險特征與染色體缺失呈正相關，但染色體缺失或突變可能影響調控免疫的基因，有待進一步驗證；此外，高風險組CD8+和CD4+T細胞浸潤程度明顯增加，腫瘤微環境中PD-L2、PD-L1、PD-1和細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白-4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTL-4)的表達明顯升高。因此，雖然T細胞在乳頭狀腎細胞癌微環境中呈高水平浸潤，但PD-1或 CTL-4介導的抑制途徑可能抑制了T細胞的功能。由此可見，高風險組患者更有可能受益于針對PD-1和CTLA4的免疫檢查點阻斷治療，故可將其應用于乳頭狀腎細胞癌的診斷、免疫治療及預后。

目前對SETD2基因的結構已有一定的認識，但其下游細胞通路的調控仍不明確。由于化療不敏感以及耐藥性等問題，有必要加深對腎癌微環境的研究。細胞周期蛋白依賴性激酶1(cyclin-dependent kinase 1，CDK1)-細胞周期蛋白B1(cyclin B1，CCNB1)復合物是細胞周期調控的關鍵分子。Li等[7]的分析發現，SETD2缺失腎癌細胞系中的Polo樣激酶1-CDK1/CCNB1調控通路被異常激活，且Polo樣激酶1作為潛在的腫瘤靶點，其上調可刺激下游靶點CKD1的染色質定位，從而使SETD2缺失的細胞增殖減少，而這種減少可通過CDK1的消耗進行拮抗。

2.3SETD2基因與腎癌的DNA損傷修復 DNA損傷修復在腫瘤進程中起重要作用。Na等[31]通過分析腫瘤基因組圖譜數據庫中的腎癌樣本發現，腎癌患者的DNA損傷修復通路存在變化，特別是局限性晚期腎透明細胞癌，此類患者的無病生存期縮短，復發率升高。Kanu等[32]對SETD2缺失型腎癌的研究表明，雙等位基因SETD2突變與腎透明細胞癌中的微衛星不穩定性無關。腎透明細胞癌中，SETD2的缺失揭示了異常、減少的核小體壓縮以及染色質相關的關鍵復制蛋白染色體維持復合物7(minichromosome maintenance complex component 7，MCM7)和DNA聚合酶δ阻礙復制叉的進展，在DNA斷裂時不能加載晶狀體上皮來源的生長因子和Rad51同源重組修復因子。此外，SETD2野生型腎透明細胞癌染色體斷點位置偏離H3K36me3位點，H3K36me3陰性腎透明細胞癌患者體內表現出更明顯的DNA損傷修復，表明SETD2通過穩定核小體、抑制復制應激和協調DNA修復來維持基因組完整性，有助于理解基因組不穩定性中染色質調節的意義。

3 SETD2基因與腎癌患者的預后和鑒別診斷

用于腎癌治療的靶向藥物——酪氨酸激酶抑制劑(舒尼替尼，索拉非尼等)已在北美、歐洲、亞洲國家上市，但其治療轉移性腎癌的效果有限。Wang等[33]對腎癌樣本的分析發現，SETD2低表達腎癌樣本更易出現更高級別的腫瘤核分級，出現除肺臟以外的其他器官轉移以及多器官轉移。與SETD2低表達相比，酪氨酸激酶抑制劑治療SETD2高表達樣本的效果更好。因此，經酪氨酸激酶抑制劑治療的SETD2低表達轉移性腎癌患者的預后較差。

2012年國際泌尿病理學會腎腫瘤共識會議提出了低度惡性潛能多房囊性腎腫瘤(mutilocular cystic renal cell neoplasm of low malignant potential，MCRCNLMP)的概念，其遺傳和組織病理學特征與腎透明細胞癌相似，但具有良性特征，無復發或進展，故兩者預后完全不同[34-35]。目前主要依靠病理學手段對MCRCNLMP和腎透明細胞癌進行鑒別，但對于明確區分MCRCNLMP和腎透明細胞癌伴囊性變(clear cell renal cell carcinoma with cystic change，ccRCCCC)的形態學和組織學特征尚不清楚。Kim等[36]用基因測序等方法對臨床標本進行研究分析，最終篩選出包括SETD2在內的6個靶基因，發現只有ccRCCCC中的SETD2基因變化較MCRCNLMP中更常見，說明SETD2基因可能是良性MCRCNLMP轉化為惡性ccRCCCC的關鍵基因之一。在所有入組ccRCCCC患者中，賴氨酸甲基轉移酶2C均存在改變，且該基因在大多數MCRCNLMP患者中陽性表達。SETD2和賴氨酸甲基轉移酶2C基因在腎癌發生發展以及表觀遺傳學調控方面的作用及其相關聯系有待于進一步驗證，該研究樣本量有限，研究結果存在一定局限性，但可為兩種腫瘤的表觀遺傳學方面的鑒別診斷、腎癌的良惡性及其相互轉變的研究提供新思路。

4 小 結

SETD2基因突變存在于各種實體腫瘤及非實體腫瘤中。近年來，表觀遺傳學研究的進展使腎癌的診斷、治療水平不斷提高，患者預后明顯改善。現代臨床科研及轉化醫學的水平可為患者提供更廣泛和更為有效的治療手段，從而避免以往治療過程中患者的一些不良反應和毒性，提供更多治療選擇。Li等[7]的研究表明，SETD2至少通過4種途徑促進惡性腫瘤的發生和發展：①抑制DNA修復以及干擾基因組的穩定性；②改變細胞代謝；③癌癥相關基因的異常激活；④細胞周期過程的失調。SETD2可能有一定抑癌作用，可能作為一種降低靶向治療耐藥的生物標志物及腎癌治療的潛在靶點，以促進個體化治療，提高患者生存率。