安亞文 劉漢清綜述 袁 波 王建春 李煒昕 王 誠審校

生物鐘可調(diào)控人類生活的各個方面，包括睡眠、警覺、運動、維持體溫、激素分泌、免疫調(diào)節(jié)等[1]。生物鐘基因可控制生物節(jié)律，使細胞分裂、增殖等活動呈現(xiàn)有序性、協(xié)同性和周期性。晝夜節(jié)律紊亂是某些癌癥的已知風險因素，可影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[2]。流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)，夜班工作或其他夜晚暴露在光線下的工作所引起的生物鐘紊亂，與激素依賴的癌癥相關[3]。臨床證據(jù)表明生物鐘基因啟動子的甲基化或單核苷酸多態(tài)性與乳腺癌[4]、前列腺癌[5]、肺癌[6]、結腸癌[7]等腫瘤相關。膠質(zhì)瘤是最常見的顱內(nèi)腫瘤，發(fā)病機制尚不明確[8]，目前治療手段有手術[9]和放化療等[10]。由于腦膠質(zhì)瘤呈浸潤性生長，手術難以完全切除且極易復發(fā)。同時，膠質(zhì)瘤極易產(chǎn)生放療抵抗和化療耐藥，使放化療效果大打折扣。臨床研究發(fā)現(xiàn)替莫唑胺對膠質(zhì)瘤的有效治療率不足45%[11]。近期研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)母細胞瘤干細胞的自我更新能力依賴于生物鐘基因，而靶向沉默生物鐘基因腦和肌肉芳烴受體核轉(zhuǎn)錄因子樣蛋白-1基因（brain and muscle aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator-likeprotein 1,BMAL1）、晝夜運動輸出周期基因（circadian locomotor output cycles kaput,CLOCK）表達，可有效抑制膠質(zhì)母細胞瘤干細胞增殖，延長荷瘤小鼠的生存期[12]。這一發(fā)現(xiàn)提示生物鐘基因在膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。本文就生物鐘基因表達及功能在膠質(zhì)瘤中的作用研究進展綜述如下。

1 生物鐘基因在腦膠質(zhì)瘤中的表達

目前，已發(fā)現(xiàn)的生物鐘基因已有十余種，如BMAL1、CLOCK、Period基因家族（Per1、Per2、Per3）、隱花色素抑制因子基因（cryptochrome，Cry）1、Cry2、Timeless基因、酪蛋白激酶Ⅰ基因（casein kinase 1，CK1）、神經(jīng)PAS域蛋白基因（neuronal PASdomain protein 2，NPAS2）等。生物鐘基因具有正負反饋循環(huán)回路，構成內(nèi)源性的生物節(jié)律表現(xiàn)為近日的24 h周期，并通過神經(jīng)體液調(diào)節(jié)生理和行為來適應環(huán)境，維持生物的新陳代謝和生長發(fā)育[13]。根據(jù)TCGA數(shù)據(jù)庫顯示，Per1、Cry1、BMAL1、CLOCK等多個生物鐘基因在膠質(zhì)母細胞瘤組織和正常腦組織的表達存在差異，部分生物鐘基因與療效不佳顯著相關。

1.1 膠質(zhì)瘤Perl、Per2基因表達 1971年，Konopka和Benzer在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn)第一個生物鐘基因，并將之命名為Period（Per），有三個成員，即Per1/2/3。它們是晝夜節(jié)律的重要組成部分，與運動、新陳代謝和行為有關。Per多態(tài)性可能與某些癌癥發(fā)病風險增加有關，例如Per1突變與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生風險顯著相關[14]。Per2是p53信號通路的重要上游分子，在調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡和生物周期等方面有重要作用。

Per1、Per2在膠質(zhì)瘤和瘤旁組織的表達存在顯著差異。夏鶴春等[15]發(fā)現(xiàn)Per1、Per2在膠質(zhì)瘤組織的表達水平低于瘤旁組織，認為其低表達可能是腦膠質(zhì)瘤發(fā)生的重要危險因素。牛占峰等[16]進一步證實Perl低表達與膠質(zhì)瘤的惡性程度呈正相關。有文獻報道Per2在小鼠體內(nèi)發(fā)揮著腫瘤抑制因子的作用，對DNA損傷也具有一定修復作用[17]。另外，膠質(zhì)瘤病人預后不佳與Per的低表達有關[18]。因此，Per

基因?qū)δz質(zhì)瘤的診斷、預后評估均有一定的價值。

1.2 膠質(zhì)瘤Cry基因表達 Cry基因編碼黃酮類腺嘌呤二核苷酸結合蛋白，是調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的關鍵分子。Cry1和Cry2低表達會導致對正常晝夜節(jié)律控制的中斷，從而促進膠質(zhì)瘤的發(fā)生。有研究顯示，Cry1和Cry2在膠質(zhì)瘤組織中的表達水平與瘤旁組織有顯著差異，高級別膠質(zhì)瘤Cry表達水平較低級別膠質(zhì)瘤降低[19]，因此，Cry低表達膠質(zhì)瘤病人可能預后差。

CRY蛋白穩(wěn)定劑可能是一種新的膠質(zhì)瘤的治療藥物[20]。KL001是一種咔唑類小分子化合物，可特異性地與CRY相互作用來穩(wěn)定CRY1和CRY2蛋白，其機制是通過結合到輔因子黃素腺嘌呤二核苷酸口袋，減少CRY蛋白結合到F-框亮氨酸豐富重復蛋白3泛素連接酶，從而阻止泛素依賴的CRY蛋白降解過程[21]。研究發(fā)現(xiàn)，KL001及其衍生物具有抑制膠質(zhì)瘤干細胞增殖的功能，CRY的小分子穩(wěn)定劑可以減少膠質(zhì)瘤細胞的生長[12]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)氟哌啶醇可使膠質(zhì)母細胞瘤Cry1表達升高，具有治療膠質(zhì)瘤的潛力[22]。因此，Cry不僅可以作為膠質(zhì)瘤診斷和預后的一項標志物，還可以作為藥物開發(fā)的靶點，為其治療提供新的選擇。

1.3 膠質(zhì)瘤CLOCK基因表達 CLOCK基因編碼的蛋白質(zhì)在調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律中起中心作用。CLOCK蛋白是堿性-螺旋-環(huán)-螺旋家族的轉(zhuǎn)錄因子，具有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性。CLOCK突變可增加少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)病風險并促進神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的增殖和遷移，在細胞凋亡、DNA損傷等過程具有重要作用。高級別膠質(zhì)瘤組織CLOCK的表達高于瘤旁組織[23]，也顯著高于低級別膠質(zhì)瘤[24]。沉默U-87 MG膠質(zhì)瘤細胞CLOCK的表達，上調(diào)p53表達，下調(diào)c-Myc、Cyclin B1表達，導致細胞凋亡和細胞周期阻滯[25]，抑制細胞的增殖、存活和遷移[26]。因此，CLOCK基因的表達水平可作為膠質(zhì)瘤診斷及預后評估的指標，并且降低CLOCK表達有望成為膠質(zhì)瘤的治療選擇。

1.4 膠質(zhì)瘤BMAL1表達 BMAL1是哺乳動物生物鐘反饋抑制回路成員。CLOCK與BMAL1以異二聚體形式結合在E-box元件，激活Per1、Per2、Cry1和Cyr2等，CRY、PER蛋白在細胞質(zhì)被翻譯，然后磷酸化并形成異質(zhì)二聚體后返回細胞核，抑制核內(nèi)CLOCKBMALl異二聚體的活性，這種負反饋回路使得CRY和PER蛋白可以調(diào)節(jié)自身的轉(zhuǎn)錄[27]。

干預生物鐘基因可有效抑制膠質(zhì)瘤的發(fā)展。膠質(zhì)母細胞瘤干細胞對BMAL1具有顯著的依賴性，下調(diào)BMAL1表達促進膠質(zhì)母細胞瘤干細胞凋亡和細胞周期阻滯[12]。但也有研究顯示BMAL1表達下調(diào)可促進腫瘤侵襲[28]。因此，BMAL1在膠質(zhì)瘤中的作用及機制還需要更多的研究來闡明。

2 靶向調(diào)控生物鐘基因為膠質(zhì)瘤治療提供新的方案

2.1 靶向調(diào)控生物鐘基因治療膠質(zhì)瘤的前景與展望隨著基因測序技術的成熟以及膠質(zhì)瘤臨床試驗的開展，以分子分型為基礎的靶向個體化治療逐漸得到認可[29]。靶向療法已經(jīng)成為膠質(zhì)瘤研究領域的熱點。目前，靶向生物鐘基因的精準治療研究已經(jīng)取得一定進展。2012年以來，多個生物鐘蛋白的晶體結構如CRY1、PER1/2/3、FBXL3及BMAL1：CLOCK復合物、PER2：CRY1復合物等均被成功解析，為從原子水平更精確地了解生物鐘調(diào)控機制打開了新的視角。微觀結構的解謎使得在原子水平探究生物鐘蛋白多組分復合物相互作用靶點成為可能，并為指導靶向治療的配體選擇提供方案，對膠質(zhì)瘤生物鐘基因表達的研究，為其治療提供了新的手段，具有廣闊的應用前景。

2.2 時間療法 時間療法是基于生物鐘基因而提出的一種腫瘤新療法。根據(jù)生物鐘基因表達規(guī)律給藥可增強化療藥物的療效。根據(jù)機體、腫瘤、藥物代謝三者的生物節(jié)律，選擇合理用藥時間，保持標準劑量治療基礎上，在毒性最低時間提高藥物使用劑量，可提高療效，進而改善病人生存質(zhì)量和生存率。已有報道發(fā)現(xiàn)多種抗癌藥物的致死劑量耐受性或療效隨晝夜節(jié)律的改變而不同[30，31]。替莫唑胺是膠質(zhì)瘤的標準化療藥物，但耐藥現(xiàn)象嚴重限制了其臨床應用效果。膠質(zhì)母細胞瘤BMAL1依賴的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)替莫唑胺敏感性，替莫唑胺誘導的DNA損傷反應、凋亡激活和生長抑制在BMAL1表達的日峰值附近出現(xiàn)。

綜上所述，生物鐘基因在腦膠質(zhì)瘤中的表達與瘤旁組織存在顯著差異，并且在膠質(zhì)瘤的診療和預后方面有一定的應用價值。膠質(zhì)瘤組織Cry、Per低表達與其惡性程度正相關，并且提示病人的預后不佳。CLOCK、BMAL1基因在膠質(zhì)瘤組織中高表達，與其惡性程度成正比。Cry還可以作為膠質(zhì)瘤治療藥物開發(fā)的新靶點，為其治療提供新的選擇。