神經(jīng)膠質(zhì)瘤的研究意義

1、<p>　　1 神經(jīng)膠質(zhì)瘤的研究意義 </p><p>　　神經(jīng)膠質(zhì)瘤（Glioma）是最常見的顱內(nèi)腫瘤，約占所有顱內(nèi)腫瘤的50%左右。目前臨床上IV型神經(jīng)膠質(zhì)瘤是惡性程度最高的腦部腫瘤，至今無法治愈[1]。多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM） 起源于腦部神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，成年腦癌患者中約80%為浸潤(rùn)性的星形細(xì)胞瘤。由于該腫瘤是浸潤(rùn)性生長(zhǎng)物，其和正常腦組織

2、沒有明顯的界限，因此難以被完全切除或根本不能手術(shù)。血腦屏障的存在，又使得化學(xué)藥物和一般抗腫瘤的中藥難以發(fā)揮療效。該腫瘤細(xì)胞對(duì)放療亦不甚敏感，非常容易復(fù)發(fā)。因此腦膠質(zhì)瘤至今仍是全身腫瘤中預(yù)后最差的腫瘤之一。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道神經(jīng)膠質(zhì)瘤的中位生存時(shí)間和無進(jìn)展生存時(shí)間分別為14.6個(gè)月和6.9個(gè)月，5年生存率為9.8%[2]。近年來，原發(fā)性惡性腦腫瘤發(fā)生率逐年遞增，年增長(zhǎng)率達(dá)到每100,000人口中有5.26個(gè)人，而且每年有17000人被最新診斷出患

3、有該致死性疾病[3, 4]。因此，積極研究神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)病原因、尋找惡性膠質(zhì)瘤治療切實(shí)有效的治療手段已成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題。</p><p>　　2 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化與神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系</p><p>　　人腦膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展過程中，多種癌基因、抑癌基因的異常改變牽涉其中。腫瘤的形成和發(fā)展與基因改變間的關(guān)系是近年來腫瘤學(xué)研究的核心問題之一。多種基因的改變都參與到腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)過

4、程中，腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)是腫瘤最基本的生物學(xué)行為，生長(zhǎng)異常是腫瘤惡性行為的基礎(chǔ)。大量的研究證實(shí)，腫瘤的形成起源于單個(gè)獲得了癌基因和（或）抑癌基因改變的細(xì)胞；腫瘤的發(fā)展（包括由分化較好的腫瘤轉(zhuǎn)變成分化差的腫瘤，局部浸潤(rùn)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移）則是更多癌基因和抑癌基因受累后作用疊加，腫瘤細(xì)胞克隆選擇和擴(kuò)增的最終結(jié)果[5]。</p><p>　　在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的大量研究中，人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）[6]、內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體（EGF

5、R）[7]、熱休克蛋白（HSP）[8]等分子以及PKA、PKC、ERK[9, 10]等關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子均在神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。p53基因的失活[11]和血小板源生長(zhǎng)因子（PDGF）與其受體的激活[12]是神經(jīng)膠質(zhì)瘤非常常見的兩個(gè)基因改變。P53基因突變?cè)谀z質(zhì)瘤的各個(gè)分期中都起到關(guān)鍵作用，據(jù)報(bào)道在25-30%的原發(fā)性膠質(zhì)瘤和60-70%的繼發(fā)性膠質(zhì)瘤中都發(fā)現(xiàn)p53基因的改變。p53下游信號(hào)（如MDM2, MDM4, I

6、NK4/ARF）在膠質(zhì)瘤的發(fā)展過程中也都起到關(guān)鍵作用[11]。</p><p>　　3. Zeb1與神經(jīng)膠質(zhì)瘤</p><p>　　Zeb1是胚胎發(fā)育過程中必須的轉(zhuǎn)錄因子[13]，在胚胎形成及發(fā)育中的作用其突變能引起胚胎嚴(yán)重畸形。ZEB1是軟骨形成的修飾基因，可抑制1型和2型膠原的表達(dá)，并在在胸腺T細(xì)胞發(fā)育中起主導(dǎo)作用，同時(shí)Zeb1也抑制IL-2的轉(zhuǎn)錄活性[14]，成體突變Zeb1可引起角

7、膜營(yíng)養(yǎng)不良[15]，研究發(fā)現(xiàn)Zeb基因也能夠抑制抑癌基因的表達(dá)，可抑制 p63和腫瘤抑制基因臂板蛋白3F (semaphorin 3F，SEMA3F)的表達(dá)，而且視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤抑制蛋白(Retinoblastoma，Rb)缺失或p53蛋白表達(dá)的缺失或者p53突變體表達(dá)增加均可以誘導(dǎo)Zeb1的表達(dá)，說明Zeb1基因能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和癌癥的發(fā)展[16]。Zeb1是基膜(Basement Membrane，BM)的主要調(diào)節(jié)物，它可促使腫

8、瘤的間質(zhì)浸潤(rùn)[17]。Zeb1染色程度與子宮內(nèi)膜癌侵襲性表型相關(guān)，侵襲性II型子宮內(nèi)膜癌間質(zhì)細(xì)胞及上皮源性腫瘤細(xì)胞Zeb1表達(dá)明顯升高。在乳腺癌和結(jié)直腸癌侵犯的組織中瘤細(xì)胞及腫瘤間質(zhì)均可檢測(cè)到Zeb1表達(dá)，并且Zeb1可通過與E-鈣黏蛋白上保守的E2-boxes結(jié)合使其轉(zhuǎn)錄下調(diào)，導(dǎo)致EMT，誘導(dǎo)腫瘤</p><p>　　Zeb1信號(hào)通路在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的發(fā)生發(fā)展，侵襲及耐藥等方面均有十分重要的作用，Siebzehn

9、rubl等研究發(fā)現(xiàn)Zeb1在侵襲能力強(qiáng)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中高表達(dá)，目前可以通過檢測(cè)患者Zeb1表達(dá)作為預(yù)測(cè)短期生存率和治療反應(yīng)好壞的臨床指標(biāo)，而且Zeb1被認(rèn)做是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤復(fù)發(fā)的重要候選分子，浸潤(rùn)性腫瘤細(xì)胞的標(biāo)記和重要的潛在治療靶點(diǎn)[22]。但是，關(guān)于Zeb1參與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤致病過程的具體調(diào)節(jié)作用機(jī)制目前還不十分明了，仍需大量研究揭示驗(yàn)證其在惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和侵襲過程中上下游重要調(diào)控分子和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。 </p><p&

10、gt;　　我們前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)過表達(dá)PDGF-A能夠明顯促進(jìn)小鼠腦內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的形成；加入外源性PDGF-A能夠促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)生EMT并上調(diào)Zeb1、Vimentin的表達(dá)，下調(diào)E-cadherin的表達(dá)，抑制Zeb1后能抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，相反，Zeb1過表達(dá)能促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移，提示PDGFA可能通過Zeb1調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞EMT過程 （預(yù)實(shí)驗(yàn)3）。并且過表達(dá)microRNA-200b-c（生理狀態(tài)下，mRNA-200家族作為zeb1拮

11、抗分子）后可逆轉(zhuǎn)PDGF-A對(duì)Zeb1表達(dá)和細(xì)胞生長(zhǎng)遷移的促進(jìn)作用 （預(yù)實(shí)驗(yàn)10）。提示Zeb1可能在由PDGFRα介導(dǎo)的神經(jīng)膠質(zhì)瘤中起重要的調(diào)節(jié)作用，microRNA-200b-c可能參與該過程中。因此，基于已有研究結(jié)果，我們擬從分子、細(xì)胞、動(dòng)物模型、臨床樣本等不同層次深入研究Zeb1在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和腫瘤侵襲中的作用，并闡明其分子調(diào)控機(jī)制，為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的診斷和治療提供新的分子靶標(biāo)。</p><p>　　3

12、 ZEB1 在PDGFR 調(diào)節(jié)腫瘤瘤生長(zhǎng)與侵襲中的作用</p><p>　　血小板源衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）是可以由多種細(xì)胞產(chǎn)生的多肽，具有刺激平滑肌細(xì)胞、膠質(zhì)等細(xì)胞增生等廣泛的生理活性。PDGF是由A、B兩條多肽鏈通過二硫鍵連接而成的同型或異型二聚體。傳統(tǒng)的PDGF包括三種形式:PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB。近年來還發(fā)現(xiàn)了PDGF家族的另兩種形式:PDGF-C和PDGF-D[23]。血小板衍

13、生生長(zhǎng)因子受體（PDGFR）異常表達(dá)和激活是膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的主要分子機(jī)制之一[24]。在惡性膠質(zhì)瘤臨床樣本的11個(gè)擴(kuò)增基因中，PDGFRα排在第三位[12]，提示PDGFRα在神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵作用。另據(jù)報(bào)道神經(jīng)膠質(zhì)瘤病例中約30%的人與PDGFR的表達(dá)相關(guān)[25]，約40% PDGFRA高表達(dá)的病例中存在PDGFRA Δ8,9這一突變體，它外顯子8和9中的243個(gè)堿基缺失，可以導(dǎo)致其激活[26]。另外，還有文獻(xiàn)報(bào)道稱PDG

14、FRα過表達(dá)及受體上的多個(gè)下游調(diào)控位點(diǎn)均與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的惡性程度和很差的預(yù)后直接相關(guān)，也是膠質(zhì)瘤病人生存時(shí)間變短的主要因素[12]。但是PDGFRα在膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)侵襲過程中的具體機(jī)制、參與PDGFRα調(diào)控膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)侵襲的下游信</p><p>　　本課題組前期發(fā)表在J Clinical Investigation[12]和Oncogene[27]上研究表明， PDGFR?及其下游信號(hào)分子參與調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)瘤的增值和侵襲

15、。PDGFR?活化后，主要激活PI3K和MAPK途徑。PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）途徑能夠活化蛋白激酶B （PKB，Akt），該途徑在一系列廣譜的人類腫瘤中都可以被激活，其在惡性膠質(zhì)瘤中，也同樣起到重要作用，可通過激活CD133和p85位點(diǎn)的相互作用激活PI3K/Akt途徑促使膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的腫瘤原性[28]。</p><p>　　腫瘤細(xì)胞侵襲是惡性膠質(zhì)瘤發(fā)展過程中最重要的特征，PDGFR?及其下游關(guān)鍵信號(hào)分子都

16、在神經(jīng)膠質(zhì)瘤侵襲過程的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中扮演重要角色；而上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT)過程是腫瘤侵襲的重要步驟，E盒結(jié)合同源盒蛋白，即Zeb1是上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的誘導(dǎo)因素之一[29]。我們發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中存在PDGFR和Zeb1共高表達(dá)的現(xiàn)象（預(yù)實(shí)驗(yàn)2），因此，探討PDGFR和Zeb1是否存在調(diào)控關(guān)系以及其中可能的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)很可能成為解決神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞通過EMT過程發(fā)生侵

17、襲的癥結(jié)所在。</p><p>　　4 Zeb1蛋白分子的修飾和膠質(zhì)瘤的關(guān)系</p><p>　　Zeb1具有6個(gè)功能結(jié)構(gòu)域：包含兩個(gè)C2H2的鋅指ZFD結(jié)構(gòu)域，是DNA結(jié)合部位，結(jié)合到相關(guān)基因的Z盒和E盒[30]；中央部分有一個(gè)POU樣的HD結(jié)構(gòu)域；同時(shí)含有一個(gè)結(jié)合到R-Smads的SBD結(jié)構(gòu)域和結(jié)合CtBP蛋白的CID結(jié)構(gòu)域[31]；最后還包含一個(gè)結(jié)合共激活因子P300和P/CAF的

18、CBD結(jié)構(gòu)域（圖1）。正常情況下，Zeb1會(huì)有泛素化修飾，影響其轉(zhuǎn)錄抑制活性[32]，而Zeb1和CtBP1、HDAC1的直接結(jié)合介導(dǎo)了這種轉(zhuǎn)錄抑制[33, 34]。Zeb1蛋白分子存在多個(gè)潛在的能絲氨酸磷酸化的位點(diǎn)[35]，但迄今為止Zeb1的修飾和其功能的關(guān)系，尤其在膠質(zhì)瘤中的作用，很少有報(bào)道，我們?cè)陬A(yù)實(shí)驗(yàn)5中發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤中Zeb1存在一定的絲氨酸磷酸化修飾，這提示我們磷酸化可能參與了Zeb1的功能調(diào)節(jié)，因此探討Zeb1修飾作為調(diào)節(jié)

19、PDGFR調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的因素之一，有助于清晰闡明神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中的內(nèi)在原因。</p><p>　　圖1：Zeb1蛋白結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　總之，在前期研究的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目將借助體外實(shí)驗(yàn)與體內(nèi)動(dòng)物模型以及惡性膠質(zhì)瘤的臨床樣本，利用分子生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)等的研究方法，探討Zeb1介導(dǎo)PDGFR?調(diào)節(jié)的神經(jīng)膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)與侵襲作用及分子機(jī)制，深入探索其中可能的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，從而確定Zeb1是

20、否有可能成為一個(gè)新的神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療靶點(diǎn)。 本課題的目的在于希望通過該研究不僅可以補(bǔ)充PDGFR調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)瘤侵襲作用的機(jī)制，加深對(duì)PDGFR調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生與侵襲的作用的理解，還望找到新的治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤的靶向位點(diǎn)，如Zeb1，為建立新型的聯(lián)合基因靶向治療該致死性疾病提供理論基礎(chǔ)。 因此，該項(xiàng)目的研究具有重要的理論和臨床意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

21、<p>　　1.Tanaka, S., et al., Diagnostic and therapeutic avenues for glioblastoma: no longer a dead end? Nat Rev Clin Oncol, 2013. 10(1): p. 14-26.</p><p>　　2.Stupp, R., et al., Effects of radiotherapy

22、with concomitant and adjuvant temozolomide versus radiotherapy alone on survival in glioblastoma in a randomised phase III study: 5-year analysis of the EORTC-NCIC trial. Lancet Oncol, 2009. 10(5): p. 459-66.</p>

23、<p>　　3.Dolecek, T.A., et al., CBTRUS statistical report: primary brain and central nervous system tumors diagnosed in the United States in 2005-2009. Neuro Oncol, 2012. 14 Suppl 5: p. v1-49.</p><p>　　

24、4.Omuro, A. and L.M. DeAngelis, Glioblastoma and other malignant gliomas: a clinical review. JAMA, 2013. 310(17): p. 1842-50.</p><p>　　5.Hudson, T.J., Genome variation and personalized cancer medicine. J I

25、ntern Med, 2013. 274(5): p. 440-50.</p><p>　　6.Wang, T., et al., Silencing of the hTERT gene through RNA interference induces apoptosis via bax/bcl-2 in human glioma cells. Oncol Rep, 2012. 28(4): p. 1153-8

26、.</p><p>　　7.Feng, H., et al., Phosphorylation of dedicator of cytokinesis 1 (Dock180) at tyrosine residue Y722 by Src family kinases mediates EGFRvIII-driven glioblastoma tumorigenesis. Proc Natl Acad Sci

27、U S A, 2012. 109(8): p. 3018-23.</p><p>　　8.Alam, R., et al., PTEN suppresses SPARC-induced pMAPKAPK2 and inhibits SPARC-induced Ser78 HSP27 phosphorylation in glioma. Neuro Oncol, 2013. 15(4): p. 451-61.&l

28、t;/p><p>　　9.Alapati, K., et al., uPAR and cathepsin B knockdown inhibits radiation-induced PKC integrated integrin signaling to the cytoskeleton of glioma-initiating cells. Int J Oncol, 2012. 41(2): p. 599-61

29、0.</p><p>　　10.Ku, B.M., et al., Caffeine inhibits cell proliferation and regulates PKA/GSK3beta pathways in U87MG human glioma cells. Mol Cells, 2011. 31(3): p. 275-9.</p><p>　　11.England, B.

30、, T. Huang, and M. Karsy, Current understanding of the role and targeting of tumor suppressor p53 in glioblastoma multiforme. Tumour Biol, 2013. 34(4): p. 2063-74.</p><p>　　12.Liu, K.W., et al., SHP-2/PTPN1

31、1 mediates gliomagenesis driven by PDGFRA and INK4A/ARF aberrations in mice and humans. J Clin Invest, 2011. 121(3): p. 905-17.</p><p>　　13.Caramel, J., et al., A switch in the expression of embryonic EMT-i

32、nducers drives the development of malignant melanoma. Cancer Cell, 2013. 24(4): p. 466-80.</p><p>　　14.Williams, T.M., et al., Identification of a zinc finger protein that inhibits IL-2 gene expression. Sci

33、ence, 1991. 254(5039): p. 1791-4.</p><p>　　15.Liskova, P., et al., Variable ocular phenotypes of posterior polymorphous corneal dystrophy caused by mutations in the ZEB1 gene. Ophthalmic Genet, 2010. 31(4):

34、 p. 230-4.</p><p>　　16.Chang, C.J., et al., p53 regulates epithelial-mesenchymal transition and stem cell properties through modulating miRNAs. Nat Cell Biol, 2011. 13(3): p. 317-23.</p><p>　　1

35、7.Spaderna, S., et al., A transient, EMT-linked loss of basement membranes indicates metastasis and poor survival in colorectal cancer. Gastroenterology, 2006. 131(3): p. 830-40.</p><p>　　18.Chaffer, C.L.,

36、 et al., Poised chromatin at the ZEB1 promoter enables breast cancer cell plasticity and enhances tumorigenicity. Cell, 2013. 154(1): p. 61-74.</p><p>　　19.Hasuwa, H., et al., miR-200b and miR-429 function

37、in mouse ovulation and are essential for female fertility. Science, 2013. 341(6141): p. 71-3.</p><p>　　20.Hur, K., et al., MicroRNA-200c modulates epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in human colorec

38、tal cancer metastasis. Gut, 2013. 62(9): p. 1315-26.</p><p>　　21.Liu, W., et al., Inhibition of TBK1 attenuates radiation-induced epithelial-mesenchymal transition of A549 human lung cancer cells via activa

39、tion of GSK-3beta and repression of ZEB1. Lab Invest, 2014. 94(4): p. 362-70.</p><p>　　22.Siebzehnrubl, F.A., et al., The ZEB1 pathway links glioblastoma initiation, invasion and chemoresistance. EMBO Mol M

40、ed, 2013. 5(8): p. 1196-212.</p><p>　　23.Little, P.J., GPCR responses in vascular smooth muscle can occur predominantly through dual transactivation of kinase receptors and not classical Galphaq protein sig

41、nalling pathways. Life Sci, 2013. 92(20-21): p. 951-6.</p><p>　　24.Verhaak, R.G., et al., Integrated genomic analysis identifies clinically relevant subtypes of glioblastoma characterized by abnormalities i

42、n PDGFRA, IDH1, EGFR, and NF1. Cancer Cell, 2010. 17(1): p. 98-110.</p><p>　　25.Brennan, C., Genomic profiles of glioma. Curr Neurol Neurosci Rep, 2011. 11(3): p. 291-7.</p><p>　　26.Clarke, I.

43、D. and P.B. Dirks, A human brain tumor-derived PDGFR-alpha deletion mutant is transforming. Oncogene, 2003. 22(5): p. 722-33.</p><p>　　27.Feng, H., et al., Dynamin 2 mediates PDGFRalpha-SHP-2-promoted gliob

44、lastoma growth and invasion. Oncogene, 2012. 31(21): p. 2691-702.</p><p>　　28.Wei, Y., et al., Activation of PI3K/Akt pathway by CD133-p85 interaction promotes tumorigenic capacity of glioma stem cells. Pro

45、c Natl Acad Sci U S A, 2013. 110(17): p. 6829-34.</p><p>　　29.Huang, R.Y., et al., An EMT spectrum defines an anoikis-resistant and spheroidogenic intermediate mesenchymal state that is sensitive to e-cadhe

46、rin restoration by a src-kinase inhibitor, saracatinib (AZD0530). Cell Death Dis, 2013. 4: p. e915.</p><p>　　30.Remacle, J.E., et al., New mode of DNA binding of multi-zinc finger transcription factors: del

47、taEF1 family members bind with two hands to two target sites. EMBO J, 1999. 18(18): p. 5073-84.</p><p>　　31.Postigo, A.A., Opposing functions of ZEB proteins in the regulation of the TGFbeta/BMP signaling p

48、athway. EMBO J, 2003. 22(10): p. 2443-52.</p><p>　　32.Long, J., D. Zuo, and M. Park, Pc2-mediated sumoylation of Smad-interacting protein 1 attenuates transcriptional repression of E-cadherin. J Biol Chem,

49、2005. 280(42): p. 35477-89.</p><p>　　33.Wang, J., et al., The transcription repressor, ZEB1, cooperates with CtBP2 and HDAC1 to suppress IL-2 gene activation in T cells. Int Immunol, 2009. 21(3): p. 227-35.

50、</p><p>　　34.Zhao, L.J., et al., Interaction of ZEB and histone deacetylase with the PLDLS-binding cleft region of monomeric C-terminal binding protein 2. BMC Mol Biol, 2009. 10: p. 89.</p><p>