《Pharmacological Research》：The TET/5hmC Mediated Epigenetic Landscape in Glioma: From Molecular Mechanisms to Therapeutic Targeting and Future Perspectives
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本综述系统阐述了胶质瘤中TET酶家族功能失调及5hmC丢失这一核心表观遗传事件，深入剖析了其上游调控机制（如IDH突变、非编码RNA、转录因子）及下游功能影响（如肿瘤干细胞维持、免疫逃逸），并前瞻性地总结了靶向TET/5hmC轴的治疗策略（如IDH抑制剂、维生素C、表观遗传编辑），为开发胶质瘤精准表观遗传疗法提供了重要理论框架。
2. 胶质瘤中TET家族的表达与5hmC分布模式
在胶质瘤中，TET家族成员的表达和5hmC的分布呈现出系统性失调。转录组分析一致显示，TET1/2/3的mRNA水平在高级别胶质瘤中下调，且表达量与肿瘤级别呈负相关。从WHO II级到IV级胶质母细胞瘤，TET转录本丰度进行性下降，表明广泛的TET功能失调是胶质瘤恶性进展过程中的常见事件。整合多队列分析揭示了TET表达在胶质瘤分子分型中的异质性：IDH突变型且具有Glioma CpG Island Methylator Phenotype (G-CIMP)的肿瘤，其TET mRNA水平持续高于IDH野生型/非G-CIMP的肿瘤，反映了它们截然不同的表观遗传背景。
在蛋白质水平上，TET家族成员的改变同样与全局性5hmC丢失相关。然而，解读TET蛋白表达数据需谨慎，因为针对人TET蛋白的抗体在特异性和敏感性上存在显著差异。早期的免疫组化和免疫印迹研究描述了TET1的异常亚细胞分布，即在部分胶质瘤（主要是IDH野生型肿瘤）中观察到TET1发生部分或完全的核排斥。同时，在高级别胶质瘤中，TET2和TET3的蛋白水平信号也有所降低，并与进行性的5hmC耗竭相关。值得注意的是，保留相对较高5hmC水平的胶质母细胞瘤往往显示出更强的TET相关信号。这表明，胶质瘤中5hmC的丢失不仅源于转录水平的下调，TET在蛋白质水平的功能受损也是重要原因。
作为TET酶活性的直接分子读数，基因组5hmC在胶质瘤中呈现出高度特异的分布模式。多种分析方法（包括IHC、液相色谱-质谱法和氧化亚硫酸氢盐测序）一致表明，随着胶质瘤恶性程度的增加，全局5hmC呈进行性丢失。虽然正常脑组织和低级别胶质瘤（WHO II级）含有丰富的5hmC，但其水平在胶质母细胞瘤中达到最低点。尽管存在整体降低，5hmC的分布在不同的胶质瘤亚型和微环境中仍表现出显著的异质性。引人注目的是，大约30%的GBM病例形成了一个独特的“5hmC-high”亚组，其5hmC水平显著高于其他同级肿瘤，有时甚至可与低级别胶质瘤相媲美。机制研究发现，尽管TET mRNA表达在组间无显著差异，但该亚组中TET1/2/3蛋白水平持续升高，这确立了转录后决定的TET蛋白丰度是胶质瘤细胞中5hmC含量的关键限速因素。
3. TET家族基因失活的上游调控机制
胶质瘤中TET家族的功能失活受到多层次、复杂的上游网络精密调控。
转录因子 的异常激活可精确调控TET基因表达。例如，胶质瘤干细胞维持所必需的核心多能性因子SOX2，可转录激活microRNA-10b，后者进而结合TET2 mRNA的3‘-UTR抑制其翻译。这条SOX2–miR-10b–TET2轴导致TET2表达减少、5hmC丢失和DNA高甲基化，共同增强了GSC的致瘤性。相比之下，STAT3通路在特定微环境中可正向调节TET表达。研究表明，在层粘连蛋白丰富的微环境中，胶质瘤细胞上的整合素α6触发FAK介导的STAT3磷酸化和激活，进而直接结合TET3启动子驱动其转录。
非编码RNA网络，特别是miRNA，通过转录后控制TET家族表达构成了一个关键的表观遗传调控层。其中，miR-10b-5p是胶质瘤中表征最明确的靶向TET2的致癌miRNA。除了miR-10b-5p，新兴证据表明其他miRNA也参与TET家族调控，例如miR-22可直接靶向TET2，而miR-29家族则通过同时靶向DNA甲基转移酶和TET家族成员，破坏DNA甲基化与去甲基化之间的平衡。长链非编码RNA则通过更复杂的机制调控TET活性，例如在胶质母细胞瘤中，lncRNA AC016405.3可作为分子海绵吸附miR-19a-5p，从而减轻其对TET2 mRNA翻译的抑制，恢复TET2表达并发挥肿瘤抑制作用。
表观遗传沉默 是TET家族表达受限的另一关键上游机制。研究表明，TET3在胶质母细胞瘤中频繁发生表观遗传抑制，其特征是启动子和基因体高甲基化，同时伴随活性组蛋白标记（如H3K4me3和H3K27ac）的缺失。这些修饰共同抑制TET3转录并驱动全局5hmC丢失。类似地，TET2的启动子区域也表现出DNA高甲基化和组蛋白乙酰化程度降低。整合性5mC/5hmC图谱分析在TET2基因座的特定位点（如cg12306086和cg20586654）识别出特征性的“高5mC/低5hmC”表观遗传失衡。
代谢重编程 可直接调节TET酶活性。典型例子是IDH1/2突变，其导致肿瘤代谢物D-2-羟基戊二酸（D-2-HG）的新生性产生。D-2-HG在结构上模拟α-酮戊二酸，竞争性抑制TET双加氧酶活性，从而损害5mC向5hmC的转化。除了基因突变，肿瘤微环境中的缺氧 是TET活性的另一个关键代谢调节因子。作为双加氧酶，TET酶的催化严格依赖分子氧。因此，在胶质母细胞瘤的严重缺氧区域，氧剥夺直接限制了TET功能。然而，缺氧条件下对TET酶的调控存在超越单纯抑制的机制。缺氧诱导因子如HIF-1可转录调节TET表达，即使在低氧环境下也能导致局部5hmC积累。
TET蛋白功能的结构和亚细胞定位缺陷 也导致其功能失活。在某些胶质瘤中，TET1发生核排斥，错误地定位于细胞质，从而无法接触基因组DNA，使其DNA去甲基化功能失活。结构上，TET蛋白包含C端催化结构域和N端CXXC结构域（用于靶向未甲基化的CpG富集DNA）。新证据揭示了功能独特的亚型和剪接变体，例如缺少CXXC结构域的截短型TET1s，表现出改变的染色质结合和核分布。
翻译后修饰 作为蛋白质功能的关键调控机制，也精细调节着TET蛋白的活性和定位。研究发现TET1/3可发生O-GlcNAc修饰、磷酸化等多种修饰，直接影响其染色质结合能力和蛋白稳定性。例如，p300介导的乙酰化可增强TET2活性并提高5hmC水平。相反，SIRT1介导的去乙酰化则促进TET2泛素化和降解，导致5hmC水平降低。
4. TET家族对下游基因表达的调控机制
TET家族通过多层级的协同网络调控下游基因表达。
在DNA水平，TET催化生成的5hmC作为DNA甲基化循环中的关键中间体，促进主动去甲基化。其进一步氧化成5fC/5caC启动碱基切除修复，导致5mC擦除和随后的基因激活。TET失活会阻碍主动去甲基化，导致CpG岛普遍出现5mC积累。这种高甲基化转录沉默了许多关键肿瘤抑制因子和分化基因，从而促进恶性增殖和未分化状态。除了作为去甲基化中间体，5hmC本身也作为一种稳定的表观遗传标记，通过改变转录相关蛋白复合物的组装来直接调节转录。一个核心机制涉及其破坏甲基CpG结合域蛋白（如MeCP2和MBD1）结合的能力。这些蛋白通常识别5mC并招募抑制性复合物，促进染色质压缩和基因沉默。TET酶将5mC氧化为5hmC，能有效置换这些MBD阅读器，从而解除转录抑制并促进更开放的染色质状态。
在RNA水平，新研究表明TET酶可通过将mRNA上的5mC转化为5hmC来调节基因表达，从而加速转录物降解。例如，NSUN5在染色质相关RNA CTNNB1上沉积5mC，并招募TET2将其氧化为5hmC。作为5hmC“阅读器”的RBFOX2识别CTNNB1 caRNA上生成的5hmC并促进该转录物的降解，从而促进GBM免疫逃逸。因此，TET缺陷导致全局mRNA稳定性增加，而TET恢复则选择性缩短转录本寿命。除了调节稳定性，RNA 5hmC还富集在内含子区域并与选择性剪接相关，表明其在mRNA加工中的作用。
TET蛋白的功能不仅限于作为去甲基化酶，它们还作为分子支架，在染色质上组装多蛋白表观遗传复合物来协调基因表达。一个典型的例子是TET与O-GlcNAc转移酶（OGT）的相互作用。TET2和TET3可直接结合OGT并将其特异性招募到它们自己的染色质结合位点。被招募的OGT随后催化宿主细胞因子C1（HCF1）的O-GlcNAc修饰，而HCF1是组蛋白H3K4甲基转移酶SET1/COMPASS复合物的核心支架蛋白。研究表明，TET2/3介导的HCF1 O-GlcNAc修饰对于维持SET1/COMPASS复合物的稳定性及其与染色质的关联至关重要，这种相互作用确保了激活性组蛋白标记H3K4me3的正确沉积。除了激活复合物，TET1还与抑制性染色质复合物（如SIN3A/HDAC和Polycomb抑制复合物2（PRC2））发生物理相互作用。
5. TET家族在胶质瘤发生与恶性转化中的作用机制
TET家族通过多层次的表观遗传机制，对胶质瘤的发病机制和恶性进展发挥着核心控制作用。
在肿瘤起始和恶性转化阶段，IDH1/2突变是关键起始事件。其产生的肿瘤代谢物2-HG抑制TET酶活性，导致全局DNA羟甲基化丢失和独特的G-CIMP表型。这种表观遗传变化沉默了许多分化和细胞周期基因，使前体细胞获得持续增殖和自我更新能力。随着疾病转化为IDH突变型星形细胞瘤（WHO 4级），可能发生额外事件，如TET基因沉默、TP53突变或ATRX缺失。这些后续变化最终使肿瘤细胞克服最初的生长限制，获得增强的增殖、侵袭和疗法抵抗能力。独立于IDH突变状态，TET活性丧失和5hmC丢失是高级别胶质瘤的普遍标志。TET失活通过多通路表观遗传失调驱动恶性进展，例如促进化疗抵抗、维持细胞周期控制相关肿瘤抑制基因的持续高甲基化以及破坏促血管生成因子的表观遗传调控。
在肿瘤干细胞维持和分化方面，胶质瘤干细胞是胶质母细胞瘤中的关键亚群。TET家族通过重塑DNA甲基化/去甲基化景观，核心调控GSC的命运，不同TET成员表现出情境依赖性且有时相反的功能。在IDH野生型胶质瘤中，SOX2诱导的miR-10b抑制TET2表达，诱导高甲基化状态，从而稳定干细胞程序。相比之下，在特定生态位中，TET3可支持GSC的维持。层粘连蛋白微环境激活整合素α6/STAT3信号，上调TET3并增加全局5hmC。STAT3诱导的TET3特异性富集5hmC于干性基因（如c-Myc）的启动子区，增强其转录。TET2和TET3在GSC中的功能二重性源于它们不同的基因组靶向。TET2主要激活促进分化和抑制增殖的基因，其缺失通过高甲基化沉默这些靶标，从而将GSC锁定于干细胞样状态。相反，肿瘤细胞可能利用TET3，改变其在神经发育过程中维持干细胞稳态的生理作用。
胶质母细胞瘤的恶性进展是由深刻的细胞可塑性驱动的，使得细胞能够在干细胞样、祖细胞样和分化状态之间动态转换。作为主动DNA去甲基化的核心调节因子，TET酶在指导这些细胞状态转变中起着关键作用。在正常神经发育过程中，TET蛋白促进神经祖细胞的分化。在GBM中，TET活性与分化状态之间存在明确相关性：分化亚群表现出更高的5hmC水平和更低的DNMT活性，而干细胞样细胞则显示5hmC丢失和启动子高甲基化。机制上，TET酶调节谱系特异性转录因子（如STAT3和NFIA）的表观遗传状态。当TET功能受损时，这些基因通过启动子高甲基化被沉默，从而阻断胶质分化并维持未分化状态。
胶质瘤中的代谢重编程和免疫微环境重塑也与TET功能密切相关。代谢物可用性（如α-KG、Fe2+、氧气）直接影响TET功能，而TET酶也通过调节代谢相关基因的表达来促进细胞代谢重编程。在免疫方面，TET/5hmC轴是连接肿瘤表观遗传异常与免疫抑制微环境的关键桥梁。例如，在肿瘤细胞中，TET2招募HDAC1/2至CD274（PD-L1）启动子以抑制其转录。致癌性miR-10b-5p通过促进TET2降解破坏这一机制，导致PD-L1去抑制并促进免疫逃逸。此外，TET2还通过RNA羟甲基化参与免疫调节。
6. 靶向TET酶通路的胶质瘤治疗策略
针对TET通路的功能失调，目前已涌现出多种治疗策略。
miRNA抑制剂策略是针对TET抑制性miRNA的一种有前景的治疗途径。针对GBM中SOX2驱动的oncomiR——miR-10b-5p设计的特异性antagomir，在临床前模型中可有效抑制肿瘤生长并延长生存期。分子分析证实该策略能恢复TET2表达和全局5hmC水平。除了miR-10b，其他靶向TET的miRNA（如miR-22、miR-29）也提供了额外的干预机会。
小分子药物和表观遗传编辑策略 提供了多种可能性。维生素C作为TET辅因子，可通过保持催化中心的Fe2+还原状态来促进5mC向5hmC的转化。DNA去甲基化剂（如5-氮杂胞苷、地西他滨）可通过不可逆地结合并降解DNMT来降低基因组甲基化。组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如伏立诺他）则通过增加组蛋白乙酰化促进染色质松弛。更具变革性的方法涉及CRISPR-dCas9表观遗传编辑系统，可精确靶向内源性TET1启动子区域进行位点特异性DNA去甲基化和基因再激活。
对于IDH突变患者，靶向肿瘤代谢物D-2-HG的抑制剂代表了神经肿瘤学的突破性进展。这些药物选择性抑制突变型IDH酶，阻止D-2-HG积累，解除对TET双加氧酶的竞争性抑制，从而逆转DNA高甲基化。能够穿透血脑屏障的pan-IDH1/2抑制剂Vorasidenib在III期临床试验中显示出显著疗效，可显著延长IDH突变型2级胶质瘤患者的无进展生存期。其疗效机制源于表观遗传恢复：配对肿瘤活检显示恢复了全局5hmC水平并重新激活了因高甲基化而沉默的基因。
其他潜在的创新治疗策略包括靶向蛋白降解技术（如PROTAC）、核酸递送系统（如LNP递送TET2 mRNA）和精准基因编辑（如CRISPR/Cas9介导的TET2基因整合）。这些策略虽然大多处于探索阶段，但为未来的精准表观遗传治疗指明了方向。
7. 当前研究局限与未来展望
尽管在阐明TET家族在胶质瘤中的生物学作用方面取得了显著进展，但关键挑战仍然阻碍着其临床转化。在理解TET成员间的功能特异性、其在肿瘤微环境内的动态调控以及其对肿瘤异质性的贡献方面仍存在关键空白。
未来研究需要更深入地解析控制TET活性的调控网络及其在胶质瘤进展中的时空动力学。需要整合单细胞多组学技术（如结合scBS-seq的scRNA-seq）与空间转录组/表观基因组分析，以单细胞分辨率绘制5hmC的空间分布图，并精确识别具有不同TET活性的细胞群体。需要采用病理生理学相关模型（如患者来源类器官和原位异种移植瘤）来更好地模拟体内TET调控。需要系统分析常规治疗与TET通路之间的相互作用，为优化联合治疗方案提供理性基础。
TET定向疗法的临床转化面临多重挑战，包括脱靶效应、全身毒性和低血脑屏障穿透效率。解决这些限制需要优先考虑以下策略：开发靶向递送系统（如功能化纳米颗粒）、探索新型生物标志物（如基于ctDNA 5hmC的全基因组分析）以及创新联合疗法（如表观遗传药物与免疫检查点抑制剂的联合）。随着表观遗传研究与神经肿瘤学协同作用的不断演进，TET通路调控已成为胶质瘤治疗中一个变革性的前沿领域。针对该通路的精准策略为克服当前治疗局限性提供了令人信服的机会。随着TET定向疗法的不断进步，它们有潜力重新定义临床范式，并为全球胶质瘤患者建立能够显著改善生存结局和生活质量的新护理标准。
