聞乃妍，劉恬恬，付 雙，杜艷偉，黃衛(wèi)東

（長春中醫(yī)藥大學，吉林長春130117）

近年來研究表明，腦膠質(zhì)瘤中廣泛存在表觀遺傳學異常現(xiàn)象。與基因突變不同，表觀遺傳學是可逆的，它可以調(diào)控膠質(zhì)瘤細胞致瘤和非致瘤狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。組蛋白乙?；且环N重要的表觀遺傳學修飾方式。組蛋白乙?；喿x器——布羅莫結(jié)構(gòu)域蛋白4（bromodomain-containing protein 4，BRD4）作為膠質(zhì)瘤治療靶點，為恢復膠質(zhì)瘤細胞正常的表觀遺傳學狀態(tài)，更有效地治療惡性膠質(zhì)瘤提供了新的研究角度［1-3］。目前研究表明，下調(diào)BRD4基因或采用BRD4選擇性抑制劑JQ1，能夠有效地抑制膠質(zhì)母細胞瘤干細胞（glioblastoma stem cells，GSCs）增殖，促進細胞凋亡，但作用效果有一定的局限性，這提示不能被JQ1抑制的膠質(zhì)瘤細胞存在其它途徑維持異常的自我更新，因此BRD4抑制劑與其它藥物聯(lián)用治療腦膠質(zhì)瘤可能具有廣闊的前景。本文主要總結(jié)BRD4蛋白的生物學功能及對腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的影響，總結(jié)和介紹BRD4抑制劑的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為找尋更有效的膠質(zhì)瘤治療方法提供理論基礎(chǔ)。

1 腦膠質(zhì)瘤概述

腦膠質(zhì)瘤是成人最常見的原發(fā)性腦腫瘤之一，占惡性腦腫瘤70%以上。2007年世界衛(wèi)生組織分類標準中根據(jù)組織學和惡性程度將膠質(zhì)瘤分為4級［4］：I級和II級為低級別膠質(zhì)瘤（low-grade glioma，LGG），預后較好，主要為年輕患者，對治療敏感性強；III級和IV級屬于高級別膠質(zhì)瘤（high-grade glioma，HGG），尤其是IV級多形性膠質(zhì)母細胞瘤（glioblasto‐ma multiforme，GBM），惡性度最高，中位生存期僅能達到9～12個月，5年生存率不超過5%［5］。GBM可分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩種，原發(fā)性占絕大多數(shù)比例，繼發(fā)性較少見，臨床表中男性患GBM的發(fā)病率明顯高于女性。GBM具有浸潤性、侵襲性、遷移性等多種生物學特征，局部侵襲性能夠侵襲到腦實質(zhì)、蛛網(wǎng)膜下腔、血管周圍腔和白質(zhì)束；浸潤性可以浸潤到距離原發(fā)腫瘤1～2 cm處［6］；GSCs可沿腦白質(zhì)進行遷移，即便進行手術(shù)切除，仍然會伴有很高的復發(fā)率［7］。目前針對于惡性膠質(zhì)瘤的標準治療方法是最大安全范圍手術(shù)切除腫瘤組織配合放化療，雖然有一定療效但是患者中位生存期小于2年，因此亟需找尋更有效地治療腦膠質(zhì)瘤的方法［1，8］。

2 BRD4蛋白的生物學功能

BET（bromodomain and extra-terminal domain）家族是一類包含布羅莫結(jié)構(gòu)域的蛋白，包括BRD2、BRD3、BRD4和BRDT四種亞型，BRD4是其中被研究得最多最深入的一個亞型［9］。BRD4蛋白具有組蛋白乙?；喿x器功能，能夠選擇性地與組蛋白尾部的乙酰化賴氨酸殘基相結(jié)合，通過布羅莫結(jié)構(gòu)域募集轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子與乙酰化組蛋白相結(jié)合，從而調(diào)節(jié)一系列重要的生物過程，例如基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、染色質(zhì)重塑、DNA損傷和修復等［10］。

在結(jié)構(gòu)上，BRD4蛋白有兩個保守的串聯(lián)布羅莫結(jié)構(gòu)域BD1和BD2，以及一個ET結(jié)構(gòu)域。BD1和BD2可與組蛋白和（或）轉(zhuǎn)錄因子上的乙酰化賴氨酸殘基結(jié)合。BRD4的ET結(jié)構(gòu)域主要通過與染色質(zhì)調(diào)控因子（精氨酸脫甲基酶JMJD6和賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶NSD3）相互作用而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。此外，ET結(jié)構(gòu)域還與ATP依賴性染色質(zhì)重構(gòu)復合物SWI/SNF和克羅莫結(jié)構(gòu)域解旋酶DNA結(jié)合蛋白4（chromodo‐main helicase DNA binding protein 4，CHD4）相互作用，表明BRD4具有改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)的作用［9］。

最初，發(fā)現(xiàn)BRD4具有基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用是由于BRD4可以與正性轉(zhuǎn)錄延伸因子b（positive transcrip‐tion elongation factor b，P-TEFb）復合體和調(diào)節(jié)因子構(gòu)成的蛋白復合物相結(jié)合［11］。P-TEFb復合體是一個由細胞周期蛋白依賴性激酶9（cyclin-dependent ki‐nase 9，CDK9）及其調(diào)節(jié)亞基cyclin T1、T2或K構(gòu)成的異二聚體，通過磷酸化RNA聚合酶II（RNA poly‐merase II，Pol II）延長復合物來激活Pol II［12］。BRD4有2個結(jié)構(gòu)域可以與P-TEFb相互作用，分別是C末端結(jié)構(gòu)域（C-terminal domain，CTD）和BD2結(jié)構(gòu)域。CTD與cyclin T1和CDK9相互作用；BD2結(jié)構(gòu)域能夠識別cyclin T1的乙?；瘏^(qū)域。7SK核內(nèi)小RNA與HEXIM1蛋白形成核糖核蛋白復合物，該復合物可以隔離P-TEFb并使其功能失活，BRD4阻止P-TEFb與7SK/HEXIM復合體結(jié)合，從而保持P-TEFb的活性。因此，BRD4是乙酰化組蛋白和基因轉(zhuǎn)錄之間相互作用的重要條件［13］。此外，BRD4能夠募集JMJD6到增強子使H4R3me1和H4R3me2去甲基化。增強子與BRD4/JMJD6/P-TEFb復合物相結(jié)合促進啟動子區(qū)域Pol II的釋放，促進轉(zhuǎn)錄延長［9］。

BRD4是一種在哺乳動物組織中廣泛表達的核蛋白，最初被認為是一種控制細胞周期的蛋白［14］。BRD4通過與乙?；M蛋白（H3Lys14和H4Lys5/8/12）及非組蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)DNA復制和基因轉(zhuǎn)錄，從而影響細胞周期［15］。在G0/G1期轉(zhuǎn)化過程中，細胞通過有絲分裂刺激誘導BRD4表達。當細胞進入M期階段，BRD4與染色體相互作用，標記那些在G1期轉(zhuǎn)錄的基因，以確保細胞周期正常進展。微量注射BRD4抗體到HeLa細胞核中可完全抑制細胞的有絲分裂，表明BRD4在細胞周期中也發(fā)揮重要作用。在膠質(zhì)瘤細胞及GSCs中沉默BRD4表達或利用BRD4抑制劑能夠有效抑制細胞活力和增殖能力，通過抑制p21、cyclin D1等細胞周期相關(guān)蛋白的表達誘導細胞大量停滯在G1期，S期比例減小。長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）HOTAIR對膠質(zhì)瘤細胞增殖具有重要作用，BRD4能夠與HOTAIR啟動子相結(jié)合，調(diào)節(jié)lncRNA的表達，表明BRD4可以通過調(diào)控lncRNA的表達促進GSCs增殖［16-18］。

除了調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和細胞周期，BRD4在DNA損傷檢查點的激活調(diào)控方面也發(fā)揮著重要作用。BRD4通過募集凝集素II染色質(zhì)重構(gòu)復合物到乙?；M蛋白上，從而發(fā)揮內(nèi)源性DNA損傷應(yīng)答信號抑制劑的作用。BRD4缺失導致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松弛，γH2AX噪點增多，而當BRD4表達增強會降低γH2AX表達水平，減弱DNA損傷信號對電離輻射的應(yīng)答［19］。Wen等［18］發(fā)現(xiàn)，siBRD4或JQ1能引起GSCs中γH2AX表達水平升高，DNA損傷加重。

GSCs被認為是導致腦膠質(zhì)瘤術(shù)后高復發(fā)率、對放療抵抗和化療耐藥的主要原因［20-21］。通過轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，對JQ1敏感的GBM細胞中OLIG2的表達水平上調(diào)明顯；OLIG2是proneural亞型GBM的標志物，異常表達的OLIG2與其他神經(jīng)發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子相互作用可誘導GBM細胞多能性分化，提示JQ1對GSCs表型穩(wěn)定產(chǎn)生重要影響［22-23］。其它研究表明，敲除BRD4能夠減弱GSCs的干性，使乙醛脫氫酶1活性下降，干性調(diào)節(jié)因子表達下調(diào)，神經(jīng)球成球能力減弱。此外，抑制miR-142-5-p或重新激活Wnt/βcatenin信號通路可逆轉(zhuǎn)沉默BRD4對GSCs干性的抑制作用，表明BRD4/miR-142-5-p/Wnt/β-catenin可能是膠質(zhì)瘤細胞中負責維持干細胞特性的信號通路，這可能成為一個具有前途的表觀遺傳學治療腦膠質(zhì)瘤的方法［15］。Wen等［18］的研究表明，siBRD4或JQ1可降低GSCs神經(jīng)球的成球能力，抑制GSCs自我更新；JQ1還可有效抑制GSCs標志物nestin的表達水平，提示BRD4對于GSCs維持干性具有重要作用。

3 BRD4抑制劑進入前期臨床試驗的進展

2010年Filippakopoulos等［24］發(fā)現(xiàn)了第一個具有甲基三唑并二氮雜?類骨架結(jié)構(gòu)的選擇性BRD4抑制劑——JQ1。之后的幾年里越來越多的BET抑制劑被發(fā)現(xiàn)。目前雖然還沒有BET抑制劑獲得FDA的批準，但是有幾種藥物已處于臨床試驗階段（表1）。

表1 BET抑制劑的臨床試驗Table 1.Clinical trials with BETinhibitors（https：//www.clinicaltrials.gov/）

目前，針對BET抑制劑耐受性和毒副作用的研究還不夠全面。I期藥物存在一定的劑量限制性毒性（dose-limiting toxicity，DLT），表現(xiàn)為頭痛、嘔吐、腹瀉、疲勞、厭食、味覺障礙、血小板減少等。DLT較小的藥物有MK-8628/OTX-015、CPI-0610、RO6870810/TEN-010和GSK525762。文獻表明，在OTX015的Ib期試驗中，47例晚期實體腫瘤患者中僅有7例出現(xiàn)部分不良反應(yīng)，相較于其它BET抑制劑，OTX015的毒副作用反應(yīng)較少［25］。在給藥劑量方面，最初許多關(guān)于用藥劑量的研究表明藥物連續(xù)劑量應(yīng)為每天1次。然而，由于藥物毒性等多種原因，對于一些藥物根據(jù)腫瘤類型制定了替代方案，推薦進行間歇性給藥。以O(shè)TX015為例，實體瘤給藥劑量為每日80 mg，造血系統(tǒng)惡性腫瘤推薦間歇性給藥，每日80 mg，給藥2周，停藥1周。絕大多數(shù)的BET抑制劑是口服的，只有RO6870810是一種用于皮下注射的化合物［13］。目前，進入臨床前期試驗用于治療腦膠質(zhì)瘤的BET抑制劑只有MK-8628（NCT02296476），BET抑制劑對腦膠質(zhì)瘤的治療作用有待進一步的研究。

4 BRD4抑制劑在腦膠質(zhì)瘤治療中的作用

4.1 JQ1和I-BET Fiskus等［26］發(fā)現(xiàn)，JQ1和I-BET具有相似的化學結(jié)構(gòu)和靶向抑制模式。這2種抑制劑都可以與BET蛋白的布羅莫結(jié)構(gòu)域競爭性地結(jié)合乙?；?，從而導致細胞暴露于這些化合物的時候，BET蛋白從染色質(zhì)上被置換下來，影響B(tài)ET蛋白發(fā)揮正常功能［24，27］。JQ1是一種基于噻吩二氮平的小分子，在低納摩爾范圍內(nèi)對BET亞家族表現(xiàn)出良好的抑制作用。JQ1的晶體結(jié)構(gòu)尤其與BRD4的BD1結(jié)構(gòu)域具有良好的結(jié)構(gòu)互補性，因此JQ1對BRD4蛋白的效果特別明顯。此外，JQ1具有良好的血腦屏障通透性（AUCbrain/AUCplasma=98%），這為應(yīng)用于治療腦膠質(zhì)瘤提供了可能［28］。

JQ1在不同遺傳背景的膠質(zhì)瘤細胞中具有廣泛的活性，對不同遺傳背景的膠質(zhì)瘤細胞均可有效地抑制細胞增殖，促進細胞凋亡，誘導細胞產(chǎn)生細胞周期阻滯。膠質(zhì)瘤的一些關(guān)鍵信號通路如c-Myc、Akt、p53或Rb通路等對JQ1都表現(xiàn)出很高的敏感性［29-30］。除了傳統(tǒng)的藥物治療以外，近年來還出現(xiàn)了非電離光動力療法（photodynamic therapy，PDT）治療腦膠質(zhì)瘤的案例，PDT與傳統(tǒng)的膠質(zhì)瘤細胞治療相比具有更明顯抗腫瘤優(yōu)勢。JQ1可以抑制iNOS表達，提高PDT細胞毒性，抑制iNOS/NO對PDT的抵抗作用，從而有效提高抗腫瘤效果；經(jīng)PDT后，JQ1可以抑制U87細胞中BRD4與NF-κB p65之間的相互作用，這表明JQ1能夠極大地提高PDT治療腦膠質(zhì)瘤或其他惡性腫瘤的臨床效果；這是在體外實驗中展現(xiàn)出非常好的療效，但還需進一步開展體內(nèi)實驗來深入驗證［31］。JQ1和I-BET除了抑制膠質(zhì)瘤細胞增殖外，在促進細胞分化方面也具有一定的潛能。惡性膠質(zhì)瘤細胞能夠依賴特有的表觀遺傳途徑抑制自身的分化，從而維持異常的自我更新［32］。在彌漫性內(nèi)生性腦橋膠質(zhì)瘤（diffuse intrinsic pontine glioma，DIPG）中，JQ1在有效抑制DIPG細胞增殖的同時能夠有效促進腫瘤細胞終末神經(jīng)元分化［33］。I-BET151有效抑制膠質(zhì)瘤細胞增殖的同時可以有效促進鼠源膠質(zhì)祖細胞分化為少突膠質(zhì)細胞［34］。關(guān)于BRD4抑制劑在膠質(zhì)瘤分化方面的作用還很少，有待進一步研究。

4.2 OTX015（MK-8628） OTX015（MK-8628）是一種新型的BRD2/3/4抑制劑，具有良好的通過血腦屏障的能力（腫瘤∶血漿=1∶10），其在腫瘤中的水平是正常組織的7至15倍，并與腫瘤組織優(yōu)先結(jié)合。由于OTX015的親脂性，瘤周皮膚和肌肉組織OTX015蓄積較多［35］。OTX015對膠質(zhì)瘤細胞的增殖和細胞周期進展起到了明顯的抑制作用，并且比JQ1效力更強［半數(shù)細胞生長抑制濃度（the concentration causing 50%cell growth inhibition，GI50）=183.0～223.1 nmol/Lvs618.1 nmol/L］。針對OTX015的臨床前藥理學研究為OTX015進入臨床治療膠質(zhì)母細胞瘤提供了理論基礎(chǔ)。目前，對OTX015治療成年膠質(zhì)母細胞瘤患者的劑量遞增研究（NCT02296476）正在進行［36］。

4.3 BRD4抑制劑與其他藥物聯(lián)合用藥的發(fā)展前景 膠質(zhì)瘤具有很強的異質(zhì)性，單一小分子藥物治療膠質(zhì)瘤的效果有限，因此BRD4抑制劑與其他藥物聯(lián)合用藥為腦膠質(zhì)瘤的治療開辟一個新途徑［34，37］。目前，已有幾種BET抑制劑與其它抑制劑聯(lián)合用藥處于臨床試驗階段（表2）。

表2 BET抑制劑在聯(lián)合治療中的臨床前研究Table 2.Preclinical studies of BETinhibitor in combination therapy（https：//www.clinicaltrials.gov/）

4.3.1 BRD4抑制劑與組蛋白脫乙酰酶（histone deacetylase，HDAC）抑制劑聯(lián)合用藥 Fiskus等［26］的研究表明，在急性髓系白血?。╝cute myeloid leuke‐mia，AML）細胞中采用JQ1與HDAC廣譜抑制劑panobinostat聯(lián)合用藥具有協(xié)同作用。JQ1和panobi‐nostat協(xié)同作用顯著降低了神經(jīng)母細胞瘤細胞中NMyc和Bcl-2的表達，有效抑制腫瘤發(fā)展［38］。同樣，在膠質(zhì)瘤細胞中panobinostat和JQ1或OTX015聯(lián)合用藥對U87或U251細胞具有良好的協(xié)同作用，能夠有效抑制抑制細胞增殖，提高了caspase活性，有效誘導細胞凋亡，提高對細胞的毒性。此外，panobinostat與JQ1或OTX015聯(lián)合用藥對GBM相關(guān)致癌基因或通路的抑制作用增強，并且高度誘導GBM相關(guān)抑癌基因的表達增強［30］。抑制BRD和HDAC蛋白會抑制膠質(zhì)母細胞瘤細胞糖酵解和氧化能量代謝，導致細胞內(nèi)ATP產(chǎn)生和ATP總量的減少［39］。JQ1/OTX015和panobinostat都有良好的血腦屏障通透性，這為2種表觀遺傳學藥物的聯(lián)合應(yīng)用提供了可能［40-41］。

近年來，有文獻提出了多元聯(lián)合治療的概念：HDAC抑制劑（如panobinostat和vorinostat）、BRD抑制劑（OTX015）和多激酶抑制劑（sorafenib）聯(lián)合用藥治療腦膠質(zhì)瘤。HDAC抑制劑與BRD抑制劑聯(lián)合的基礎(chǔ)上加入sorafenib，有效抑制了U87-EGFRvIII模型和患者來源的異種移植小鼠模型腫瘤生長，延長了小鼠生存期［39］。三聯(lián)療法治療腦膠質(zhì)瘤療效顯著，在一定程度上可以考慮作為惡性腫瘤的有效治療方法。

4.3.2 BRD4抑制劑與替莫唑胺（temozolomide，TMZ）聯(lián)合用藥 TMZ是一種口服的二代烷化劑咪唑四嗪類衍生物，易通過血腦屏障，是臨床治療惡性膠質(zhì)瘤的標準一線化療藥物。TMZ主要通過攻擊腫瘤細胞DNA，使之產(chǎn)生烷基化損傷，進而形成DNA交聯(lián)，最終導致腫瘤細胞死亡。TMZ同步配合放化療雖然具有一定療效，但有效率不足50%，造成這一結(jié)果的主要原因與膠質(zhì)瘤細胞對TMZ的耐藥密切相關(guān)［42-43］?；蚋患治霭l(fā)現(xiàn)，對JQ1敏感的GBM細胞主要富集在DNA修復機制相關(guān)通路上，因此對JQ1敏感的膠質(zhì)瘤細胞對烷化劑有更好的反應(yīng)。將TMZ與JQ1相結(jié)合可以通過調(diào)節(jié)DNA損傷應(yīng)答來克服細胞對TMZ耐藥產(chǎn)生的DNA修復機制的激活。此外，JQ1能夠上調(diào)促凋亡和抑制細胞增殖相關(guān)基因的表達，使GBM細胞更容易受到TMZ細胞毒性的作用，JQ1與TMZ聯(lián)合用藥顯示出非常好的協(xié)同作用，為JQ1進一步的臨床應(yīng)用和解決TMZ耐藥提供了具有可行性的方法［15，23］。

OTX015與TMZ聯(lián)合用藥能夠有效提高異種移植腦膠質(zhì)瘤小鼠的生存率，并且OTX015劑量組均未發(fā)現(xiàn)任何毒性，而TMZ組5 d后小鼠體重明顯下降。在不存在藥物毒性的情況下，OTX015和TMZ聯(lián)合用藥能夠有效提高GBM模型小鼠生存期。OTX015與TMZ、依維莫司或SN38聯(lián)合用藥時對膠質(zhì)瘤細胞也表現(xiàn)出協(xié)同作用。雖然單獨使用OTX015發(fā)揮了良好的抗惡性膠質(zhì)瘤作用，但隨著對表觀遺傳藥物領(lǐng)域研究的不斷深入，OTX015聯(lián)合常規(guī)化療或靶向藥物對惡性膠質(zhì)瘤的治療更能發(fā)揮良好的潛力［36］。此外，I-BET151可通過PUMA誘導GBM細胞增強對TMZ的敏感性［44］。綜上所述，BRD4抑制劑與TMZ聯(lián)合用藥，為解決GBM對TMZ耐藥提供了新思路。

4.3.3 雞尾酒治療法 如何在抑制GBM細胞增殖的同時促進細胞分化是提高GBM治療有效性的關(guān)鍵問題。有研究提出小分子介導的重編程可以將GBM細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。研究表明，forskolin、ISX9、CHIR99021、I-BET151和DAPT混合形成的小分子雞尾酒可以高效地將GBM細胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。遺傳分析顯示這種小分子雞尾酒能夠上調(diào)Ngn2、Ascl1、Brn2和MAP2基因表達，導致神經(jīng)元重編程。這些重編程細胞高表達神經(jīng)元標志物和前神經(jīng)轉(zhuǎn)錄因子，形態(tài)學和免疫熒光檢測證明重組細胞具有與神經(jīng)元表型相似的特征。此外，雞尾酒法可以抑制GSCs神經(jīng)球的形成，證實該療法能夠抑制GSCs的自我更新能力［45］。這項較新穎的研究證明了將GBM細胞重編程為神經(jīng)元是一種有潛力的治療惡性膠質(zhì)瘤的方法。

5 結(jié)語與展望

近年來，BRD4在腦膠質(zhì)瘤中發(fā)揮的作用逐步受到關(guān)注，但是目前針對于BRD4抑制劑在腦膠質(zhì)瘤中的研究和應(yīng)用仍然具有局限性。治療GBM的有效性受到血腦屏障和對單一藥物易產(chǎn)生耐藥性的限制，因此劑型優(yōu)化和聯(lián)合用藥有望成為提高BRD4抑制對腦膠質(zhì)瘤治療效果的有效手段。有文獻報道，與無載體組相比，利用轉(zhuǎn)鐵蛋白納米粒子（transfer‐rin-coated nanoparticle，Tf-NP）為載體攜帶TMZ和JQ1可有效促進膠質(zhì)瘤細胞DNA損傷和凋亡。對GBM原位移植瘤小鼠模型進行小鼠活體成像檢測表明，攜帶TMZ和JQ1的Tf-NP具有良好的血腦屏障滲透性，能夠直接攜帶藥物作用于腫瘤組織。此外，與無載體組相比，Tf-NP聯(lián)合用藥載體組能夠更好地減輕小鼠腫瘤負擔，延長小鼠生存期［46］。藥物載體的創(chuàng)新性為BRD4抑制劑更好應(yīng)用于治療腦膠質(zhì)瘤提供了新的研究方向。目前的研究在一定程度上證明了BRD4是極具潛力的腦膠質(zhì)瘤治療靶點，未來進一步深入研究BRD4將為探尋膠質(zhì)瘤表觀遺傳學新靶點、新機制提供理論依據(jù)。