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介紹
胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(PanNETs)是一種相對罕見的腫瘤，近年來其發(fā)病率有所上升。功能性PanNETs由于癥狀和相關(guān)并發(fā)癥在現(xiàn)在的早期就會被發(fā)現(xiàn)，而無功能性PanNETs(NF-PanNETs)往往存在多年才被發(fā)現(xiàn)。原發(fā)性NF-PanNETs的最佳治療方案目前仍存在爭議，臨床治療難點在于腫瘤轉(zhuǎn)移的潛在危害和手術(shù)并發(fā)癥間的權(quán)衡。眾所周知，轉(zhuǎn)移的風險與腫瘤大小有關(guān)。因此，目前的治療指南建議手術(shù)切除直徑>2 cm的NF-PanNETs，并可選地密切監(jiān)測NF-PanNETs<2 cm的患者，臨床上迫切地需要能夠更好地預(yù)測原發(fā)性PanNETs的術(shù)前生物標記物。
了解這種疾病的分子機制對于提高診斷精準度和后續(xù)治療方式的選擇至關(guān)重要。基因測序表明，NF-PanNETs的DNA突變主要包括表觀遺傳調(diào)節(jié)基因的突變，如多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤1型(MEN1)、 α地中海貧血/智力低下綜合征X連鎖(ATRX)和死亡結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白(DAXX)。
DNA或組蛋白的化學修飾(如組蛋白乙酰化和DNA甲基化)調(diào)節(jié)全基因組的轉(zhuǎn)錄，從而直接控制細胞增殖和組織分化，而破壞這些表觀遺傳機制可導致腫瘤的發(fā)生。最近的研究已經(jīng)充分地證明了，在NF-PanNETs中，全基因組DNA甲基化或組蛋白修飾信號與固有的細胞狀態(tài)和腫瘤細胞起源有關(guān)。作者提供了關(guān)于NF-PanNETs表觀遺傳學特征的最新文獻綜述，主要涉及細胞起源、遺傳學以及全基因組DNA甲基化和組蛋白修飾分析，強調(diào)了科學研究向臨床治療轉(zhuǎn)化落地的機會。
胰腺內(nèi)分泌部發(fā)育過程中的細胞分化
胰腺是內(nèi)胚層衍生的器官。胰腺外分泌和內(nèi)分泌是由普通祖細胞通過基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控和細胞外信號(如Notch和WNT信號)的有組織模式發(fā)育而來的。雖然對胰腺內(nèi)分泌發(fā)育的許多研究對象都來自小鼠，但其中的一些關(guān)鍵概念可能與人類相同。胰腺和胰腺-十二指腸homeobox-1(PDX1)是胰腺早期發(fā)育所必需的轉(zhuǎn)錄因子。多能干細胞分化為外分泌細胞，以及內(nèi)分泌α、β、δ、ε和胰腺多肽細胞系。這些單獨的內(nèi)分泌細胞系均來源于Neurogenin 3(NEUROG3)的前體細胞。神經(jīng)細胞分化因子1(NEUROD1)和Aristaless Related Homeobox (ARX)是產(chǎn)生胰高血糖素的α細胞所必需的，而NK2 Homeobox 2(NKX2.2)和Paired Box 4(Pax4)則能誘導β細胞系產(chǎn)生胰島素。這些轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子基因表達的改變可以導致α細胞到β細胞的轉(zhuǎn)分化，這說明表觀遺傳調(diào)控的細胞分化程序具有可塑性。有研究證實bZIP轉(zhuǎn)錄因子MAFA和MAFB在α細胞和β細胞的功能成熟過程中起著重要作用。根據(jù)這一細胞譜系發(fā)展模式，胰高血糖素瘤被認為起源于α細胞，胰島素瘤起源于β細胞。目前，與NF-PanNETs相關(guān)的內(nèi)分泌細胞譜系尚不清楚。
NF-PanNETs表觀遺傳特性的遺傳基礎(chǔ)
2011年有研究發(fā)現(xiàn)在散發(fā)性NF-PanNETs患者體細胞中存在MEN1和ATRX/DAXX基因突變，而MEN1、ATRX和DAXX是腫瘤抑制基因，這表明它們的功能缺失在大多數(shù)NF-PanNETs發(fā)生中起著關(guān)鍵作用。
MEN1基因(位于染色體11q13)在多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤綜合征1型患者中發(fā)生突變，它編碼的Menin蛋白通過連接轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)修飾酶參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控。在含有H3K4me3(基因轉(zhuǎn)錄活性標志)甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的MLL1/2和KMT2A/B中，Menin作為支架蛋白的作用早已被廣泛研究。Menin缺失是NF-PanNET發(fā)展過程中的早期事件。然而，由MEN1缺失導致PanNet腫瘤發(fā)生的確切機制尚不清楚。有研究表明，MEN1的沉默并不會導致所有染色質(zhì)的改變，只是核心轉(zhuǎn)錄調(diào)控通路的微妙變化。
ATRX(位于染色體Xq21.1)和DAXX(位于染色體6p21)突變在大約三分之一的散發(fā)性NF-PanNETs患者中被發(fā)現(xiàn)。這些蛋白功能喪失如何促進NF-PanNet發(fā)育的確切機制尚不清楚。但ATRX和DAXX能夠形成組蛋白復(fù)合體，將組蛋白變體H3.3沉積到以H3K9me3為特征的重復(fù)異染色質(zhì)(如著絲粒周圍和端粒區(qū)域)附近。ATRX/DAXX失活突變的存在與ALT的存在密切相關(guān)，ALT是一種端粒酶不依賴的端粒維持機制，當ATRX/DAXX復(fù)合體功能喪失時，ALT成為替代生物標志物，并且是癌細胞永生化的原因。通過促進G4-DNA結(jié)構(gòu)的復(fù)制，ATRX保護細胞免受基因組不穩(wěn)定性的影響。因此，ATRX的缺失增加了染色體的不穩(wěn)定性和突變幾率。由于ATRX和DAXX也存在于啟動子中，因此ATRX/DAXX缺失導致的全轉(zhuǎn)錄組調(diào)控中斷可能是導致NFPanNET腫瘤發(fā)生的原因。突顯細胞環(huán)境重要性的是，在所有神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤中，ATRX/DAXX突變和ALT幾乎只在PanNet中被發(fā)現(xiàn)。ATRX/DAXX蛋白的缺失不是起始基因組改變所引起的，而是發(fā)生在原發(fā)NF-PANet發(fā)展的后期(圖1)。這些觀察結(jié)果符合ALT的存在和腫瘤大小的增加以及原發(fā)PanNETs 中ATRX/DAXX蛋白丟失之間的正相關(guān)關(guān)系。此外，丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)和DAXX/ATRX蛋白缺失是預(yù)測疾病復(fù)發(fā)或發(fā)展的一個重要生物標志物。
圖1
NF-PanNETs的表觀遺傳特征
與許多其他腫瘤類型相比，散發(fā)性NF-PanNETs的DNA突變數(shù)量相對較少。然而，由于反復(fù)發(fā)生的突變主要在涉及表觀遺傳過程中的基因，幾個研究小組最近將重點放在NF-PanNETs的DNA和組蛋白修飾信號上，在包括NF-PanNETs在內(nèi)的一系列NET中進行了H3K27ac染色質(zhì)免疫沉淀和測序。分級聚類揭示了兩種主要的NF-Pannet增強子亞型：β細胞樣瘤和α細胞樣瘤。此外，還發(fā)現(xiàn)了混合性和特征性陰性腫瘤。研究還發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子PDX1和ARX是區(qū)分這些腫瘤亞型重要生物標記物。有趣的是，ALT主要與α細胞樣亞型有關(guān)。由于PanNETs缺乏活性的NEUROG3和PAX4位點，且末端分化基因(如MAFA和FFAR1)的增強子活性較低，作者認為表達NFPanNETs的ARX和PDX1分別部分類似于成熟的α和β細胞，而不是祖細胞。在一項對83例散發(fā)性和MEN1相關(guān)的NF-PanNETs的回顧性研究中，PDX1的免疫組織化學缺失與術(shù)后肝轉(zhuǎn)移增加相關(guān)；同樣，最近的一項研究發(fā)現(xiàn)PDX1甲基化與較差的預(yù)后相關(guān)。
還有研究發(fā)現(xiàn)，ATRX/DAXX和MEN1突變的PanNETs表現(xiàn)出與α細胞相關(guān)的DNA甲基化和基因表達特征，并且ARX蛋白高水平表達，而PDX1由于PDX1啟動子甲基化而被抑制。這個所謂的A-D-M突變亞群(或MAD+)與沒有這種突變特征的PanNET相比，無復(fù)發(fā)存活率降低了。在之后的研究中，根據(jù)系統(tǒng)表觀遺傳學分析中與α細胞和β細胞的親緣關(guān)系PanNet被分為三個亞組。這些亞組包括一個以MEN1基因突變?yōu)樘卣鞯摩良毎麃喨海粋€幾乎沒有遺傳改變的β細胞亞群，以及一個中間亞群，在67%的腫瘤中有ATRX/DAXX和MEN1突變，并有更頻繁的拷貝數(shù)變異。在β細胞樣亞組中沒有ATRX/DAXX和MEN1突變，這與功能性原發(fā)性胰島素瘤沒有這些基因突變，而是YY1或其他表觀遺傳修飾基因的突變的報道是一致的(圖1)。大多數(shù)拷貝數(shù)變異發(fā)生在ATRX/DAXX和MEN1突變高發(fā)的亞組中。這些亞組沒有表現(xiàn)出整體的DNA甲基化水平差異，但可以根據(jù)包括MGMT、PDX1和Caspase 8(CASP8)在內(nèi)的基因位點甲基化水平的差異進行分類。
總結(jié)
NF-PanNETs是一類臨床表現(xiàn)多變的異質(zhì)性神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，臨床治療上常常需要臨床團隊在腫瘤轉(zhuǎn)移的不確定性與手術(shù)切除相關(guān)的發(fā)病率間進行權(quán)衡。因此，迫切需要尋找新得預(yù)后生物標記物來取代目前的放射學指標。目前，關(guān)于NF-PanNETs的表觀遺傳學基礎(chǔ)研究已經(jīng)識別出了基于組蛋白修飾和DNA甲基化模式的腫瘤亞群。回顧性分析表明，這些分子標記就具有在術(shù)前預(yù)測預(yù)后的價值。研究強調(diào)，顯示與疾病進展和不良預(yù)后相關(guān)的生物標志物的NF-PanNETs更多地表現(xiàn)為α細胞特征，如替代的端粒延長(ALT)，失活的ATRX或DAXX基因突變/拷貝數(shù)變異。相反，具有β細胞特性的NF-PanNETs往往缺乏這些生物標志物。ALT、轉(zhuǎn)錄因子蛋白表達，甚至是DNA甲基化可以用于在內(nèi)鏡超聲引導下的腫瘤活檢評估。在不久的將來，術(shù)前對腫瘤細胞起源和表觀遺傳學特征進行前瞻性研究很可能被常規(guī)應(yīng)用到臨床治療中。
參考文獻：https://doi.org/10.1002/path.5834
原文解讀：
