SETD2在腎癌中的研究進(jìn)展

徐松林，蔡立成，張誠

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)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(fā)病率呈上升趨勢。我國人口基數(shù)大，因此腎癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療尤為重要。手術(shù)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(xiàn)和發(fā)展，腎癌的個(gè)體化治療逐漸得到臨床認(rèn)可，但由于多數(shù)腎癌發(fā)現(xiàn)時(shí)已有轉(zhuǎn)移，或存在術(shù)后復(fù)發(fā)以及對于放療和化療不敏感等生物學(xué)特性，有必要性對腎癌進(jìn)行深入研究，以尋找更有效的治療手段。在人體內(nèi)，含SET結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移酶[2]。SETD2基因突變及其導(dǎo)致的編碼酶的改變與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有重要聯(lián)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(xì)胞癌的常見突變基因[7]。此前雖然已有關(guān)于SETD2在腎癌中的研究，但相關(guān)機(jī)制及通路尚未闡明?，F(xiàn)就SETD2基因在腎癌領(lǐng)域的研究進(jìn)展予以綜述，以加深對SETD2基因在腎癌發(fā)生發(fā)展中的認(rèn)識，從而為腎癌發(fā)生發(fā)展機(jī)制和相關(guān)通路的研究以及腎癌治療方式的改進(jìn)提供思路。

1 SETD2的概述

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

SETD2：含SET結(jié)構(gòu)域蛋白2；SRI：Set2 Rpb1 interacting

SETD2主要編碼一種甲基轉(zhuǎn)移酶。在組蛋白修飾方面，它可使H3K36發(fā)生三甲基化[15]。這種甲基化轉(zhuǎn)移酶活性的功能主要依賴于AWS SET-Post SET結(jié)構(gòu)域[16]，并可通過與C端結(jié)構(gòu)域RNA聚合酶Ⅱ的相互作用被招募到轉(zhuǎn)錄活性位點(diǎn)[17-18]。SETD2表達(dá)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(xiàn)狀

2.1SETD2基因與腎癌的代謝 腫瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過程往往伴隨著細(xì)胞代謝的改變。腎癌是一種代謝性疾病，在其發(fā)生發(fā)展過程中，許多參與細(xì)胞呼吸和能量代謝的基因發(fā)生突變，如希佩爾-林道基因缺失導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)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(xì)胞中人工克隆了兩個(gè)獨(dú)立的SETD2基因缺陷型細(xì)胞系，分別使用靶向代謝組學(xué)、RNA序列和分子生物學(xué)方法觀察分析代謝、基因和細(xì)胞表型的變化發(fā)現(xiàn)，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(huán)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(huán)生成乙酰輔酶A。此外，SETD2缺失組細(xì)胞與線粒體代謝、脂肪酸和葡萄糖氧化相關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量以及細(xì)胞大小或復(fù)雜性的增加有關(guān)。因此，SETD2表達(dá)的缺失誘導(dǎo)腎透明細(xì)胞癌的代謝向氧化磷酸化轉(zhuǎn)變，且這種轉(zhuǎn)變與PGC-1α介導(dǎo)的代謝網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。SETD2-PGC-1α代謝途徑的功能障礙可能在腎透明細(xì)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(xué)潛力，為腎透明細(xì)胞癌的精準(zhǔn)治療和個(gè)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(yīng)激狀態(tài)下，自噬對細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的保護(hù)和維持有重要作用。近年來，自噬在腎癌領(lǐng)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(diǎn)，尤其是腎透明細(xì)胞癌，此外，表觀遺傳學(xué)通路被認(rèn)為是調(diào)控細(xì)胞自噬的關(guān)鍵步驟。González-Rodríguez等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，腎癌細(xì)胞中，SETD2的缺失與游離的自噬相關(guān)蛋白(autophagy-related protein，ATG)12以及含有ATG12的復(fù)合物的異常累積有關(guān)(ATG5-ATG12復(fù)合物除外)。腎癌細(xì)胞中SETD2功能的恢復(fù)或野生型腎癌細(xì)胞中SETD2表達(dá)水平的降低表明，腎癌中SETD2的缺乏與腎癌細(xì)胞中短ATG12亞型的表達(dá)增加有關(guān)，短ATG12亞型的存在導(dǎo)致額外的含ATG12復(fù)合物和游離ATG12存在。ATG12依賴性結(jié)合系統(tǒng)的明顯缺陷與自噬通量降低有關(guān)，這與泛素樣蛋白結(jié)合系統(tǒng)在自噬體形成和擴(kuò)張中的作用一致。自噬影響癌細(xì)胞的存活，因此可以將SETD2和ATG12基因表達(dá)水平與腎癌患者預(yù)后情況相關(guān)聯(lián)。對腎癌患者進(jìn)行治療性干預(yù)時(shí)，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(huán)境 低密度脂蛋白受體相關(guān)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(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能與細(xì)胞外的30多個(gè)不同配體結(jié)合，并將其傳遞到細(xì)胞質(zhì)中[23]；此外，LRP1還可作為受體與細(xì)胞內(nèi)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(guān)疾病中具有一定作用。LRP1通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移，調(diào)節(jié)胰島素受體，從而抑制細(xì)胞凋亡[24]；LRP1的過表達(dá)與胰腺導(dǎo)管腺癌的不良預(yù)后和侵襲性有關(guān)[25]。Feng等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，腎透明細(xì)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(dá)明顯相關(guān)。LRP1與PBRM1、SETD2等基因以及白細(xì)胞介素-18、腫瘤浸潤之間的相關(guān)性均表明LRP1在免疫調(diào)節(jié)方面的意義。進(jìn)一步的免疫組織化學(xué)研究證實(shí)，LRP1與SETD2基因表達(dá)呈正相關(guān)[26]。免疫檢查點(diǎn)抑制劑是免疫治療的一線藥物。在LRP1過表達(dá)的病例中，免疫檢查點(diǎn)抑制劑可能通過多個(gè)途徑共同起作用。若LRP1的主要作用是免疫調(diào)節(jié)而非促進(jìn)血管生成，其過表達(dá)的透明細(xì)胞癌模型中也應(yīng)存在免疫排斥的相關(guān)機(jī)制。

乳頭狀腎細(xì)胞癌占腎癌的15%～20%，由于患者數(shù)量相對有限，一般不作為腎癌分子機(jī)制和隨機(jī)臨床試驗(yàn)研究的范圍[27]。因此，仍缺乏可靠的乳頭狀腎細(xì)胞癌分子生物學(xué)研究證據(jù)，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(xì)胞死亡受體1(programmed cell death receptor 1，PD-1)/程序性細(xì)胞死亡配體1(programmed cell death-ligand 1，PD-L1)阻斷乳頭狀腎細(xì)胞癌的有效應(yīng)答率可達(dá)30%，遠(yuǎn)高于腎透明細(xì)胞癌[28]。對161例原發(fā)性乳頭狀腎細(xì)胞癌進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，SETD2基因突變是2型乳頭狀腎細(xì)胞癌的特點(diǎn)之一[29]。Wang等[30]的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，乳頭狀腎細(xì)胞癌的免疫風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)特征與15個(gè)基因相關(guān)；高風(fēng)險(xiǎn)組患者腫瘤的炎癥微環(huán)境增加，促進(jìn)了乳頭狀腎細(xì)胞癌的進(jìn)展，患者往往預(yù)后不良，并伴隨SETD2基因的突變，其風(fēng)險(xiǎn)特征與染色體缺失呈正相關(guān)，但染色體缺失或突變可能影響調(diào)控免疫的基因，有待進(jìn)一步驗(yàn)證；此外，高風(fēng)險(xiǎn)組CD8+和CD4+T細(xì)胞浸潤程度明顯增加，腫瘤微環(huán)境中PD-L2、PD-L1、PD-1和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白-4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTL-4)的表達(dá)明顯升高。因此，雖然T細(xì)胞在乳頭狀腎細(xì)胞癌微環(huán)境中呈高水平浸潤，但PD-1或 CTL-4介導(dǎo)的抑制途徑可能抑制了T細(xì)胞的功能。由此可見，高風(fēng)險(xiǎn)組患者更有可能受益于針對PD-1和CTLA4的免疫檢查點(diǎn)阻斷治療，故可將其應(yīng)用于乳頭狀腎細(xì)胞癌的診斷、免疫治療及預(yù)后。

目前對SETD2基因的結(jié)構(gòu)已有一定的認(rèn)識，但其下游細(xì)胞通路的調(diào)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(huán)境的研究。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶1(cyclin-dependent kinase 1，CDK1)-細(xì)胞周期蛋白B1(cyclin B1，CCNB1)復(fù)合物是細(xì)胞周期調(diào)控的關(guān)鍵分子。Li等[7]的分析發(fā)現(xiàn)，SETD2缺失腎癌細(xì)胞系中的Polo樣激酶1-CDK1/CCNB1調(diào)控通路被異常激活，且Polo樣激酶1作為潛在的腫瘤靶點(diǎn)，其上調(diào)可刺激下游靶點(diǎn)CKD1的染色質(zhì)定位，從而使SETD2缺失的細(xì)胞增殖減少，而這種減少可通過CDK1的消耗進(jìn)行拮抗。

2.3SETD2基因與腎癌的DNA損傷修復(fù) DNA損傷修復(fù)在腫瘤進(jìn)程中起重要作用。Na等[31]通過分析腫瘤基因組圖譜數(shù)據(jù)庫中的腎癌樣本發(fā)現(xiàn)，腎癌患者的DNA損傷修復(fù)通路存在變化，特別是局限性晚期腎透明細(xì)胞癌，此類患者的無病生存期縮短，復(fù)發(fā)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(xì)胞癌中的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性無關(guān)。腎透明細(xì)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(zhì)相關(guān)的關(guān)鍵復(fù)制蛋白染色體維持復(fù)合物7(minichromosome maintenance complex component 7，MCM7)和DNA聚合酶δ阻礙復(fù)制叉的進(jìn)展，在DNA斷裂時(shí)不能加載晶狀體上皮來源的生長因子和Rad51同源重組修復(fù)因子。此外，SETD2野生型腎透明細(xì)胞癌染色體斷點(diǎn)位置偏離H3K36me3位點(diǎn)，H3K36me3陰性腎透明細(xì)胞癌患者體內(nèi)表現(xiàn)出更明顯的DNA損傷修復(fù)，表明SETD2通過穩(wěn)定核小體、抑制復(fù)制應(yīng)激和協(xié)調(diào)DNA修復(fù)來維持基因組完整性，有助于理解基因組不穩(wěn)定性中染色質(zhì)調(diào)節(jié)的意義。

3 SETD2基因與腎癌患者的預(yù)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(zhuǎn)移性腎癌的效果有限。Wang等[33]對腎癌樣本的分析發(fā)現(xiàn)，SETD2低表達(dá)腎癌樣本更易出現(xiàn)更高級別的腫瘤核分級，出現(xiàn)除肺臟以外的其他器官轉(zhuǎn)移以及多器官轉(zhuǎn)移。與SETD2低表達(dá)相比，酪氨酸激酶抑制劑治療SETD2高表達(dá)樣本的效果更好。因此，經(jīng)酪氨酸激酶抑制劑治療的SETD2低表達(dá)轉(zhuǎn)移性腎癌患者的預(yù)后較差。

2012年國際泌尿病理學(xué)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(xué)特征與腎透明細(xì)胞癌相似，但具有良性特征，無復(fù)發(fā)或進(jìn)展，故兩者預(yù)后完全不同[34-35]。目前主要依靠病理學(xué)手段對MCRCNLMP和腎透明細(xì)胞癌進(jìn)行鑒別，但對于明確區(qū)分MCRCNLMP和腎透明細(xì)胞癌伴囊性變(clear cell renal cell carcinoma with cystic change，ccRCCCC)的形態(tài)學(xué)和組織學(xué)特征尚不清楚。Kim等[36]用基因測序等方法對臨床標(biāo)本進(jìn)行研究分析，最終篩選出包括SETD2在內(nèi)的6個(gè)靶基因，發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)化為惡性ccRCCCC的關(guān)鍵基因之一。在所有入組ccRCCCC患者中，賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2C均存在改變，且該基因在大多數(shù)MCRCNLMP患者中陽性表達(dá)。SETD2和賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2C基因在腎癌發(fā)生發(fā)展以及表觀遺傳學(xué)調(diào)控方面的作用及其相關(guān)聯(lián)系有待于進(jìn)一步驗(yàn)證，該研究樣本量有限，研究結(jié)果存在一定局限性，但可為兩種腫瘤的表觀遺傳學(xué)方面的鑒別診斷、腎癌的良惡性及其相互轉(zhuǎn)變的研究提供新思路。

4 小 結(jié)

SETD2基因突變存在于各種實(shí)體腫瘤及非實(shí)體腫瘤中。近年來，表觀遺傳學(xué)研究的進(jìn)展使腎癌的診斷、治療水平不斷提高，患者預(yù)后明顯改善?，F(xiàn)代臨床科研及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)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(yīng)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(jìn)惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展：①抑制DNA修復(fù)以及干擾基因組的穩(wěn)定性；②改變細(xì)胞代謝；③癌癥相關(guān)基因的異常激活；④細(xì)胞周期過程的失調(diào)。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(biāo)志物及腎癌治療的潛在靶點(diǎn)，以促進(jìn)個(gè)體化治療，提高患者生存率。