B細胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點1在頭頸部鱗狀細胞癌中的研究進展△

劉智權，陳鐘,2#，黃天悅，陳瓔珞，曾麗萍

1廈門醫學院口腔醫學系，福建 廈門 361023

2口腔生物材料福建省高校工程研究中心，福建 廈門 3610230

在中國，頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）占全部惡性腫瘤的3%，它起源于上呼吸道、消化道的黏膜上皮，包括口腔癌、鼻腔癌、鼻旁竇癌、咽癌和喉癌等[1-2]。B細胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點1（Bcell-specific moloney murine leukemia virus insertion site 1，BMI1）基因是在哺乳動物中發現的第一個多梳家族（polycomb-group，Pc-G）成員[3]，其在多種人類惡性腫瘤中表達，參與細胞的增殖、分化和衰老過程，在干細胞的自我更新過程中也發揮著重要作用[4-7]。本文回顧近年來的相關文獻，從BMI1對腫瘤發生、增殖、遷移、免疫調節的作用及其抑制劑的應用進展等方面做一綜述。

1 BMI1 在HNSCC 發生和腫瘤細胞自我更新中的作用

腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）是關鍵的腫瘤起始細胞亞群[8]。CSC 的干性具有兩個主要的特征：分化，成為祖細胞從而產生異質性后代；自我更新，維持一個不斷擴大的干細胞池。這兩個特征保證了腫瘤的形成、生長和增殖[9-10]。BMI1與醛脫氫酶1 家族成員A1（aldehyde dehydrogenase 1 family member A1，ALDH1）、BCL11 轉錄因子B（BCL11 transcription factor B，BCL11B）、CD44、Nanog 同源框蛋白（Nanog homeobox，NANOG）等均為CSC 標志物，與HNSCC 中CSC 的自我更新有關[3-4]。

異常表觀遺傳（如甲基化）的積累被認為是腫瘤發生發展的早期事件，可使腫瘤細胞容易獲得突變特性和基因組不穩定性，從而導致腫瘤發生[11]。BMI1 可以通過控制DNA 甲基化促進腫瘤細胞群內CSC 的形成[12]。BMI1 能夠與DNA 甲基轉移酶1 相關蛋白1（DNA methyltransferase 1 associated protein 1，DMAP1）相互作用，抑制DNA 甲基轉移酶1（DNA methyltransferase 1，DNMT1）的表達，從而使NANOG啟動子甲基化喪失，進而促進CSC的形成[13-14]。

一方面，BMI1 與其他CSC 標志物協同作用促進腫瘤的惡性表型，如在HNSCC 組織中，BMI1 與BCL11B 強烈共表達，BCL11B 與腫瘤的低分化有關，BMI1 和CD44 高表達與HNSCC 患者生存率較低有關[15]。另一方面，BMI1的促癌作用又受到微小RNA（microRNA，miRNA）的影響。miRNA-200c 與BMI1 的表達呈負相關，miRNA-200c 過表達降低了BMI1 的表達水平以及包括ALDH1、NANOG、八聚體結合轉錄因子4（octamer-binding transcription factor 4，OCT4）和性別決定區Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）在內的干細胞標志物的表達水平[16-17]。miRNA-22 也在口腔癌中抑制BMI1、ALDH1 和CD44 的表達，并與CSC 的自我更新激活有關[18-19]。

2 BMI1誘導的干性在HNSCC細胞增殖中的作用

干性相關通路和細胞增殖能力密切相關，腫瘤細胞中干性通路的遺傳異常往往導致腫瘤細胞增殖并侵犯周圍組織，引發腫瘤惡性轉化。

RNA 干擾BMI1會在一定程度上抑制HNSCC中CSC 的增殖[20]。一方面，BMI1敲除通過上調磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的表達間接或直接抑制蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）的激活，而PTEN缺失通過影響磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/AKT 信號通路促進大多數腫瘤的發生發展[21]。另一方面，BMI1 對腫瘤細胞增殖的促進作用與細胞周期蛋白依賴的蛋白激酶抑制劑4a（inhibitor of cyclindependent kinase 4a，INK4a）/可變閱讀框（alternative reading frame，ARF）重疊基因有關，該基因的產物——細胞周期調控蛋白p16INK4a和p14ARF在細胞增殖過程中發揮重要作用[20]。BMI1 通過p16INK4a依賴的途徑調節HNSCC 進展過程中的細胞增殖：p16 能夠抑制周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）4/CDK6 介導的視網膜母細胞瘤（retinoblastoma，RB）基因的磷酸化，從而阻止細胞從G1期進入S 期，進而抑制腫瘤細胞增殖[22]。Kim等[23]研究指出，BMI1 也可以通過上調p15INK4b和p57KIP2（CDK 抑制劑）的表達抑制轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號轉導，延長腫瘤細胞的增殖壽命。

BMI1 可以誘導端粒酶激活，其螺旋-轉角結構域（helix-turn domain，HT）和N-末端的環指結構域（ring finger domain，RF）對于鼻咽癌細胞HMEC 的端粒酶誘導至關重要。此外，BMI1 還通過影響苯并咪唑出芽抑制解除同源物蛋白1（budding uninhibited by benzimidazoles 1，BUB1）、極光激酶A（aurora kinase A，AURKA）、癌癥高表達蛋白（highly expressed in cancer，HEC1）、Ki-67、B 細胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）和Bcl-2 相關X 蛋白（Bcl-2-associated X protein，BAX）等基因表達發揮促進腫瘤細胞增殖的作用[21]。

與此同時，也存在截然不同的研究結果，H?yry等[24]的免疫組化結果表明，BMI1免疫表達缺失促進了舌癌的發展，說明BMI1具有抑制腫瘤的功能。

3 BMI1 誘導的干性與上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

細胞干性與腫瘤轉移能力密切相關，腫瘤細胞干性基因主要通過調控EMT 相關通路影響腫瘤轉移。BMI1 的過度表達與口腔上皮細胞的EMT 和預后不良顯著相關[4,25]。一方面，BMI1 始終與TWIST1 協同抑制E-鈣黏蛋白和p16INK4a的表達，促進EMT 及口腔癌、咽癌的發生，且與預后不良相關[26]；另一方面，BMI1 可以通過調節Snail 的表達和增加Snail 的穩定性，直接促進EMT 和惡性鼻咽癌的發生[27]。Chou 等[28]研究表明，BMI1 通過上調AURKA 的表達誘導EMT，從而將CSC、染色體不穩定性（chromosomal instability，CIN）和EMT 聯系起來。

此外，BMI1 還可以直接靶向PTEN，激活PI3K/AKT/Snail 信號通路，最終抑制E-鈣黏蛋白的表達，導致上皮細胞侵襲能力增強。然而，關于鼻咽癌的研究卻有不同的發現，PTEN 可能抑制了BMI1 誘導的細胞遷移和侵襲[27]。

4 BMI1 誘導的干性在免疫調節中的作用

BMI1 參與調節HNSCC 中免疫細胞的作用。Hosokawa 等[29]的小鼠實驗結果顯示，BMI1 是表達輔助性T 細胞（helper T cell，Th）2 相關細胞因子以及調節Th2 分化所必需的，在CD4+T 細胞分化和功能中發揮一定作用。BMI1 還參與成熟CD8+T 淋巴細胞增殖、細胞周期和衰老的調節[30]。同時，BMI1 可以促進T 細胞前體即胸腺T 細胞的發育[31]。

此外，CSC 可能是HNSCC 發生免疫逃逸的原因[32]。免疫逃逸在HNSCC 進展和轉移過程中具有關鍵作用，腫瘤細胞經常轉移至富含免疫細胞的頸部淋巴結[33]。在HNSCC 中，膜蛋白CD200 通過調節BMI1 獲得干性，并抑制巨噬細胞活化，誘導Th1 轉換為Th2，抑制腫瘤特異性T 細胞免疫反應，從而促進免疫逃逸[34]。

5 BMI1 抑制劑在HNSCC 治療中的作用

在HNSCC 中，BMI1 通過調節腫瘤細胞的干性導致多方面的變化，包括腫瘤起始、侵襲性生長、轉移、免疫逃逸等，所有這些事件協同作用促進腫瘤進展[33,35-36]。一般來說，Pc-G 在發育期細胞中高度表達，但在成熟期的干細胞中數量有限[37]。因此，BMI1 抑制劑PTC-209 在抑制HNSCC，尤其是早期HNSCC 惡性表型方面具有一定作用。

5.1 抑制腫瘤起始

N?r 等[35]研究發現，在體外實驗中，順鉑可以誘導BMI1 表達并增加HNSCC 中CSC 的比例，提示BMI1 與化療耐藥性有關，而BMI1 抑制劑PTC-209 能夠降低CSC 的比例，有效對抗耐藥性。同時，在體內實驗中，BMI1 抑制劑治療人口腔癌異種移植小鼠能夠延緩腫瘤進展，并降低CSC 的比例[38]。研究表明，與順鉑相比，PTC-209能夠有效抑制淋巴結中CSC 衍生的腫瘤細胞的生長；并且，與單獨PTC-209 或順鉑治療相比，順鉑聯合PTC-209 治療對淋巴結中轉移性腫瘤細胞生長的抑制作用更大[39]。除此之外，還可以將PTC-209 與程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）抑制劑聯合使用，有效地減少HNSCC 中的BMI1+CSC，抑制腫瘤生成，從而針對性解決PD-1 阻斷免疫療法治療效果欠佳、腫瘤復發率高的問題[33,39-41]。因此，BMI1抑制劑在與其他藥物聯合使用時能夠發揮更大的治療潛能。

5.2 抑制腫瘤細胞增殖、遷移

抑制BMI1 的表達可以導致喉癌HEP2 細胞周期G0/G1和亞G0相中細胞的積累，顯著降低細胞周期蛋白D1（cyclin D1）的表達，進而抑制腫瘤細胞的增殖能力并促進腫瘤細胞凋亡[20,42]。在抑制腫瘤遷移方面，BMI1 抑制劑能夠促進PD-1 阻斷治療的效果，抑制HNSCC 侵襲性生長，并顯著減少HNSCC 復發和淋巴結轉移[33]。

5.3 腫瘤免疫治療

PTC-209 能夠通過抑制BMI1 的表達刺激腫瘤細胞中的趨化因子，招募和激活CD8+T 細胞，強烈誘導腫瘤細胞的免疫反應。具體機制包括：①通過抑制BMI1 的表達激活環狀GMP-AMP 合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）/干擾素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）信號轉導通路，并激活干擾素調節因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）的轉錄；②通過抑制BMI1 的表達擦除趨化因子啟動子上的抑制性標記——組蛋白H2A 第119 位賴氨酸位點的單泛素化（H2AK119ub1）[43]。將PTC-209 與免疫檢查點阻斷（immune checkpoint blockade，ICB）治療相結合，能夠通過表觀遺傳觸發CSC 衰老和分化程序并重建免疫監視，從而耗竭CSC 并促進腫瘤消退[33]。

然而，BMI1敲除會導致胸腺T細胞發育減少[44]、CD4+CD8+胸腺細胞水平降低[45]、外周B 淋巴細胞數量減少[46]。因此，雖然短期抑制BMI1 可以有效清除HNSCC 中的CSC，但是長期使用BMI1 抑制劑可能對T 細胞產生消極影響，反而不利于抗腫瘤免疫反應。

6 小結與展望

在HNSCC 中，BMI1 能夠通過影響腫瘤細胞的干性調節各種惡性表型。BMI1 通過甲基化等途徑促進CSC 形成，與其他CSC 標志物、miRNA 等協同作用促進腫瘤發生，還可通過與TWIST1 和Snail等共同表達調節EMT，通過調節PTEN和INK4AARF基因座促進腫瘤細胞增殖。基于BMI1 在HNSCC 中的作用，BMI1 抑制劑的使用可降低CSC 比例，抑制腫瘤細胞增殖、遷移，有望成為免疫治療的新方向。