劉智權(quán)，陳鐘,2#，黃天悅，陳瓔珞，曾麗萍

1廈門醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系，福建 廈門 361023

2口腔生物材料福建省高校工程研究中心，福建 廈門 3610230

在中國，頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）占全部惡性腫瘤的3%，它起源于上呼吸道、消化道的黏膜上皮，包括口腔癌、鼻腔癌、鼻旁竇癌、咽癌和喉癌等[1-2]。B細胞特異性莫洛尼鼠白血病病毒插入位點1（Bcell-specific moloney murine leukemia virus insertion site 1，BMI1）基因是在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的第一個多梳家族（polycomb-group，Pc-G）成員[3]，其在多種人類惡性腫瘤中表達，參與細胞的增殖、分化和衰老過程，在干細胞的自我更新過程中也發(fā)揮著重要作用[4-7]。本文回顧近年來的相關(guān)文獻，從BMI1對腫瘤發(fā)生、增殖、遷移、免疫調(diào)節(jié)的作用及其抑制劑的應(yīng)用進展等方面做一綜述。

1 BMI1 在HNSCC 發(fā)生和腫瘤細胞自我更新中的作用

腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）是關(guān)鍵的腫瘤起始細胞亞群[8]。CSC 的干性具有兩個主要的特征：分化，成為祖細胞從而產(chǎn)生異質(zhì)性后代；自我更新，維持一個不斷擴大的干細胞池。這兩個特征保證了腫瘤的形成、生長和增殖[9-10]。BMI1與醛脫氫酶1 家族成員A1（aldehyde dehydrogenase 1 family member A1，ALDH1）、BCL11 轉(zhuǎn)錄因子B（BCL11 transcription factor B，BCL11B）、CD44、Nanog 同源框蛋白（Nanog homeobox，NANOG）等均為CSC 標(biāo)志物，與HNSCC 中CSC 的自我更新有關(guān)[3-4]。

異常表觀遺傳（如甲基化）的積累被認為是腫瘤發(fā)生發(fā)展的早期事件，可使腫瘤細胞容易獲得突變特性和基因組不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[11]。BMI1 可以通過控制DNA 甲基化促進腫瘤細胞群內(nèi)CSC 的形成[12]。BMI1 能夠與DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1 相關(guān)蛋白1（DNA methyltransferase 1 associated protein 1，DMAP1）相互作用，抑制DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNA methyltransferase 1，DNMT1）的表達，從而使NANOG啟動子甲基化喪失，進而促進CSC的形成[13-14]。

一方面，BMI1 與其他CSC 標(biāo)志物協(xié)同作用促進腫瘤的惡性表型，如在HNSCC 組織中，BMI1 與BCL11B 強烈共表達，BCL11B 與腫瘤的低分化有關(guān)，BMI1 和CD44 高表達與HNSCC 患者生存率較低有關(guān)[15]。另一方面，BMI1的促癌作用又受到微小RNA（microRNA，miRNA）的影響。miRNA-200c 與BMI1 的表達呈負相關(guān)，miRNA-200c 過表達降低了BMI1 的表達水平以及包括ALDH1、NANOG、八聚體結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（octamer-binding transcription factor 4，OCT4）和性別決定區(qū)Y 框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）在內(nèi)的干細胞標(biāo)志物的表達水平[16-17]。miRNA-22 也在口腔癌中抑制BMI1、ALDH1 和CD44 的表達，并與CSC 的自我更新激活有關(guān)[18-19]。

2 BMI1誘導(dǎo)的干性在HNSCC細胞增殖中的作用

干性相關(guān)通路和細胞增殖能力密切相關(guān)，腫瘤細胞中干性通路的遺傳異常往往導(dǎo)致腫瘤細胞增殖并侵犯周圍組織，引發(fā)腫瘤惡性轉(zhuǎn)化。

RNA 干擾BMI1會在一定程度上抑制HNSCC中CSC 的增殖[20]。一方面，BMI1敲除通過上調(diào)磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的表達間接或直接抑制蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）的激活，而PTEN缺失通過影響磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/AKT 信號通路促進大多數(shù)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[21]。另一方面，BMI1 對腫瘤細胞增殖的促進作用與細胞周期蛋白依賴的蛋白激酶抑制劑4a（inhibitor of cyclindependent kinase 4a，INK4a）/可變閱讀框（alternative reading frame，ARF）重疊基因有關(guān)，該基因的產(chǎn)物——細胞周期調(diào)控蛋白p16INK4a和p14ARF在細胞增殖過程中發(fā)揮重要作用[20]。BMI1 通過p16INK4a依賴的途徑調(diào)節(jié)HNSCC 進展過程中的細胞增殖：p16 能夠抑制周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）4/CDK6 介導(dǎo)的視網(wǎng)膜母細胞瘤（retinoblastoma，RB）基因的磷酸化，從而阻止細胞從G1期進入S 期，進而抑制腫瘤細胞增殖[22]。Kim等[23]研究指出，BMI1 也可以通過上調(diào)p15INK4b和p57KIP2（CDK 抑制劑）的表達抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，延長腫瘤細胞的增殖壽命。

BMI1 可以誘導(dǎo)端粒酶激活，其螺旋-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)域（helix-turn domain，HT）和N-末端的環(huán)指結(jié)構(gòu)域（ring finger domain，RF）對于鼻咽癌細胞HMEC 的端粒酶誘導(dǎo)至關(guān)重要。此外，BMI1 還通過影響苯并咪唑出芽抑制解除同源物蛋白1（budding uninhibited by benzimidazoles 1，BUB1）、極光激酶A（aurora kinase A，AURKA）、癌癥高表達蛋白（highly expressed in cancer，HEC1）、Ki-67、B 細胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）和Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bcl-2-associated X protein，BAX）等基因表達發(fā)揮促進腫瘤細胞增殖的作用[21]。

與此同時，也存在截然不同的研究結(jié)果，H?yry等[24]的免疫組化結(jié)果表明，BMI1免疫表達缺失促進了舌癌的發(fā)展，說明BMI1具有抑制腫瘤的功能。

3 BMI1 誘導(dǎo)的干性與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

細胞干性與腫瘤轉(zhuǎn)移能力密切相關(guān)，腫瘤細胞干性基因主要通過調(diào)控EMT 相關(guān)通路影響腫瘤轉(zhuǎn)移。BMI1 的過度表達與口腔上皮細胞的EMT 和預(yù)后不良顯著相關(guān)[4,25]。一方面，BMI1 始終與TWIST1 協(xié)同抑制E-鈣黏蛋白和p16INK4a的表達，促進EMT 及口腔癌、咽癌的發(fā)生，且與預(yù)后不良相關(guān)[26]；另一方面，BMI1 可以通過調(diào)節(jié)Snail 的表達和增加Snail 的穩(wěn)定性，直接促進EMT 和惡性鼻咽癌的發(fā)生[27]。Chou 等[28]研究表明，BMI1 通過上調(diào)AURKA 的表達誘導(dǎo)EMT，從而將CSC、染色體不穩(wěn)定性（chromosomal instability，CIN）和EMT 聯(lián)系起來。

此外，BMI1 還可以直接靶向PTEN，激活PI3K/AKT/Snail 信號通路，最終抑制E-鈣黏蛋白的表達，導(dǎo)致上皮細胞侵襲能力增強。然而，關(guān)于鼻咽癌的研究卻有不同的發(fā)現(xiàn)，PTEN 可能抑制了BMI1 誘導(dǎo)的細胞遷移和侵襲[27]。

4 BMI1 誘導(dǎo)的干性在免疫調(diào)節(jié)中的作用

BMI1 參與調(diào)節(jié)HNSCC 中免疫細胞的作用。Hosokawa 等[29]的小鼠實驗結(jié)果顯示，BMI1 是表達輔助性T 細胞（helper T cell，Th）2 相關(guān)細胞因子以及調(diào)節(jié)Th2 分化所必需的，在CD4+T 細胞分化和功能中發(fā)揮一定作用。BMI1 還參與成熟CD8+T 淋巴細胞增殖、細胞周期和衰老的調(diào)節(jié)[30]。同時，BMI1 可以促進T 細胞前體即胸腺T 細胞的發(fā)育[31]。

此外，CSC 可能是HNSCC 發(fā)生免疫逃逸的原因[32]。免疫逃逸在HNSCC 進展和轉(zhuǎn)移過程中具有關(guān)鍵作用，腫瘤細胞經(jīng)常轉(zhuǎn)移至富含免疫細胞的頸部淋巴結(jié)[33]。在HNSCC 中，膜蛋白CD200 通過調(diào)節(jié)BMI1 獲得干性，并抑制巨噬細胞活化，誘導(dǎo)Th1 轉(zhuǎn)換為Th2，抑制腫瘤特異性T 細胞免疫反應(yīng)，從而促進免疫逃逸[34]。

5 BMI1 抑制劑在HNSCC 治療中的作用

在HNSCC 中，BMI1 通過調(diào)節(jié)腫瘤細胞的干性導(dǎo)致多方面的變化，包括腫瘤起始、侵襲性生長、轉(zhuǎn)移、免疫逃逸等，所有這些事件協(xié)同作用促進腫瘤進展[33,35-36]。一般來說，Pc-G 在發(fā)育期細胞中高度表達，但在成熟期的干細胞中數(shù)量有限[37]。因此，BMI1 抑制劑PTC-209 在抑制HNSCC，尤其是早期HNSCC 惡性表型方面具有一定作用。

5.1 抑制腫瘤起始

N?r 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在體外實驗中，順鉑可以誘導(dǎo)BMI1 表達并增加HNSCC 中CSC 的比例，提示BMI1 與化療耐藥性有關(guān)，而BMI1 抑制劑PTC-209 能夠降低CSC 的比例，有效對抗耐藥性。同時，在體內(nèi)實驗中，BMI1 抑制劑治療人口腔癌異種移植小鼠能夠延緩腫瘤進展，并降低CSC 的比例[38]。研究表明，與順鉑相比，PTC-209能夠有效抑制淋巴結(jié)中CSC 衍生的腫瘤細胞的生長；并且，與單獨PTC-209 或順鉑治療相比，順鉑聯(lián)合PTC-209 治療對淋巴結(jié)中轉(zhuǎn)移性腫瘤細胞生長的抑制作用更大[39]。除此之外，還可以將PTC-209 與程序性死亡受體1（programmed cell death 1，PDCD1，也稱PD-1）抑制劑聯(lián)合使用，有效地減少HNSCC 中的BMI1+CSC，抑制腫瘤生成，從而針對性解決PD-1 阻斷免疫療法治療效果欠佳、腫瘤復(fù)發(fā)率高的問題[33,39-41]。因此，BMI1抑制劑在與其他藥物聯(lián)合使用時能夠發(fā)揮更大的治療潛能。

5.2 抑制腫瘤細胞增殖、遷移

抑制BMI1 的表達可以導(dǎo)致喉癌HEP2 細胞周期G0/G1和亞G0相中細胞的積累，顯著降低細胞周期蛋白D1（cyclin D1）的表達，進而抑制腫瘤細胞的增殖能力并促進腫瘤細胞凋亡[20,42]。在抑制腫瘤遷移方面，BMI1 抑制劑能夠促進PD-1 阻斷治療的效果，抑制HNSCC 侵襲性生長，并顯著減少HNSCC 復(fù)發(fā)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[33]。

5.3 腫瘤免疫治療

PTC-209 能夠通過抑制BMI1 的表達刺激腫瘤細胞中的趨化因子，招募和激活CD8+T 細胞，強烈誘導(dǎo)腫瘤細胞的免疫反應(yīng)。具體機制包括：①通過抑制BMI1 的表達激活環(huán)狀GMP-AMP 合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）/干擾素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并激活干擾素調(diào)節(jié)因子3（interferon regulatory factor 3，IRF3）的轉(zhuǎn)錄；②通過抑制BMI1 的表達擦除趨化因子啟動子上的抑制性標(biāo)記——組蛋白H2A 第119 位賴氨酸位點的單泛素化（H2AK119ub1）[43]。將PTC-209 與免疫檢查點阻斷（immune checkpoint blockade，ICB）治療相結(jié)合，能夠通過表觀遺傳觸發(fā)CSC 衰老和分化程序并重建免疫監(jiān)視，從而耗竭CSC 并促進腫瘤消退[33]。

然而，BMI1敲除會導(dǎo)致胸腺T細胞發(fā)育減少[44]、CD4+CD8+胸腺細胞水平降低[45]、外周B 淋巴細胞數(shù)量減少[46]。因此，雖然短期抑制BMI1 可以有效清除HNSCC 中的CSC，但是長期使用BMI1 抑制劑可能對T 細胞產(chǎn)生消極影響，反而不利于抗腫瘤免疫反應(yīng)。

6 小結(jié)與展望

在HNSCC 中，BMI1 能夠通過影響腫瘤細胞的干性調(diào)節(jié)各種惡性表型。BMI1 通過甲基化等途徑促進CSC 形成，與其他CSC 標(biāo)志物、miRNA 等協(xié)同作用促進腫瘤發(fā)生，還可通過與TWIST1 和Snail等共同表達調(diào)節(jié)EMT，通過調(diào)節(jié)PTEN和INK4AARF基因座促進腫瘤細胞增殖。基于BMI1 在HNSCC 中的作用，BMI1 抑制劑的使用可降低CSC 比例，抑制腫瘤細胞增殖、遷移，有望成為免疫治療的新方向。