《International Journal of Molecular Sciences》:Enhancer of Zeste Homolog 2 (EZH2): From Glioblastoma Biology to Potential Epigenetic Therapy
表观遗传失调是胶质母细胞瘤(GBM)发病机制的一个标志性特征,其中组蛋白甲基化在染色质重塑和基因表达调控中发挥核心作用。果蝇zeste基因增强子同源物2(EZH2)是负责组蛋白甲基化的关键表观遗传调控因子。它主要作为转录抑制因子发挥作用,并调节与肿瘤进展相关的信号通路。重要的是,EZH2经常被招募到长链非编码RNA(lncRNA)支架上,包括HOTAIR和AGAP2-AS1,从而通过建立抑制性染色质状态实现协调的基因沉默。尽管EZH2表达与GBM的总生存期并非始终相关,但鉴于其在干性和治疗耐药性中的作用,EZH2仍然是一个有前景的治疗靶点。本综述总结了关于EZH2在正常细胞和GBM细胞中功能的现有知识,强调了其复杂的功能和治疗潜力。研究人员还讨论了靶向EZH2疗法的现状和局限性,包括与血脑屏障穿透和临床转化相关的挑战。尽管EZH2抑制剂与其他表观遗传抑制剂的组合在特定的分子背景下可能是有益的,但其合理性取决于潜在的调控网络。未来的治疗开发将需要生物标志物驱动的患者分层和精准医学方法,以最大化GBM患者的临床获益。
1. 引言
胶质母细胞瘤(GBM)是最常见的恶性原发性脑肿瘤,占中枢神经系统(CNS)所有肿瘤的14.5%,以及所有恶性CNS肿瘤的近一半(48.6%)。世界卫生组织(WHO)将其归类为4级胶质瘤,即恶性程度最高的级别。尽管其年发病率相对较低,约为每10万人中3-4例,但罹患GBM的风险随年龄增长而显著增加,且在男性中更为常见。诊断时的中位年龄为65岁。此外,GBM被广泛认为是人类最具侵袭性的癌症之一,对临床管理和治疗干预构成了巨大挑战。非特异性的表现症状,如头痛、共济失调、头晕、视力问题和反复晕厥,常使诊断复杂化,并可能导致治疗启动延迟。
1.1. 当前标准治疗
GBM患者当前的标准治疗包括最大安全手术切除,随后进行同步放疗和替莫唑胺(TMZ)化疗,并随后进行为期六个周期的辅助TMZ治疗。此外,将肿瘤治疗电场(TTFs)整合到治疗策略中,已被证明与新诊断患者的生存期和临床结局改善相关。尽管取得了这些进展,但由于GBM弥漫浸润性生长模式、显著的治疗耐药性以及肿瘤在大脑内受解剖位置限制,其预后仍然较差。在过去三十年中,GBM患者的生存率仅获得有限的提高。手术干预后,总生存期很少超过两年,而五年生存率仍约为7.1%。GBM患者的中位总生存期约为15个月。
1.2. 耐药机制
GBM中肿瘤进展、治疗耐药和复发的持续存在与其显著的瘤内异质性和细胞可塑性密切相关。这些特征主要由胶质瘤干细胞(GSCs)驱动和维持,GSCs是一个具有自我更新能力、肿瘤起始潜力、基因组不稳定性和产生多种细胞状态能力的特殊亚群,从而促进肿瘤异质性和适应性进化。除了在肿瘤维持中的作用外,GSCs还通过多种机制促进治疗耐药,包括逃避凋亡、调节肿瘤微环境(TME)、诱导血管生成、免疫抑制以及促进放疗和化疗耐药。然而,越来越多的证据表明,治疗失败是多种耐药机制协同作用的结果,而非仅GSC活性所致。增强的DNA修复能力、代谢重编程、允许性的TME,加上GBM的高度浸润性以及血脑屏障(BBB)的保护功能,共同限制了治疗效果,并导致了这种恶性肿瘤对常规治疗策略的非凡抵抗力。
1.3. GBM的遗传学和表观遗传学
GBM的分子景观由遗传和表观遗传改变的组合塑造。GBM的特征在于缺乏异柠檬酸脱氢酶(IDH)基因突变(IDH野生型),并通常表现出涉及TERT启动子、表皮生长因子受体(EGFR)扩增的分子异常,以及特征性染色体畸变,包括7号染色体获得和10号染色体丢失。此外,肿瘤抑制通路的破坏在肿瘤发展中起关键作用。TP53突变发生在大约25%的GBM和超过60%的星形细胞瘤(IDH突变型,CNS WHO 4级)中,导致p53功能受损、基因组不稳定以及促进恶性转化的进一步致癌事件的积累。PTEN失活也被认为通过蛋白质稳定性和细胞定位的改变促进肿瘤进展。重要的是,IDH突变型胶质瘤,包括星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤,代表了一组生物学上截然不同的肿瘤,通常表现出较慢的疾病进展,并且与IDH野生型GBM相比,临床结局更有利。
越来越多的证据强调了表观遗传失调在GBM中的重要性,它有助于肿瘤的发生、进展和治疗耐药。表观遗传学是指不涉及DNA序列改变的基因表达的可逆变化,提供了一个额外的调控层,塑造了癌症中的细胞身份和肿瘤可塑性。DNA甲基化是GBM中特征最明确的表观遗传改变之一,对肿瘤进展和治疗反应均有贡献。由DNA甲基转移酶介导,它主要发生在富含CpG的启动子区域,其中异常的启动子高甲基化可以沉默肿瘤抑制基因和DNA修复基因。一个临床相关的例子是O-6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)启动子甲基化,它预测对TMZ的改善反应,因为对烷化剂损伤的DNA修复能力降低。此外,胶质瘤CpG岛甲基化ator表型(G-CIMP),与IDH1/2突变密切相关,定义了一个独特的胶质瘤亚型,其特征是广泛的表观遗传重编程和改变的分化状态。
GBM生物学还受到组蛋白修饰的驱动,这些修饰调节染色质可及性和基因表达。组蛋白乙酰化由组蛋白乙酰转移酶(HATs)和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)控制,影响转录活性,而组蛋白甲基化可以根据修饰的残基和甲基化状态激活或抑制基因表达。值得注意的是,H3K4甲基化与转录激活相关,而H3K9me2/3和H3K27me3通常与转录抑制相关,而H3K36me3与转录延伸相关。总之,这些修饰共同构成了GBM特征的转录可塑性。
组蛋白甲基化的调控依赖于“书写器”、“阅读器”和“擦除器”的动态系统,它们分别建立、识别和去除甲基化标记,从而协调染色质状态和基因表达。在此框架内,特别关注的是果蝇zeste基因增强子同源物2(EZH2),它代表了一个关键的组蛋白甲基化调控因子。作为多梳抑制复合物2(PRC2)的催化亚基,EZH2作为组蛋白甲基化“书写器”发挥作用,介导抑制性H3K27me3标记的沉积,导致染色质压实和转录沉默(图1)。
在GBM中,EZH2经常失调,并汇聚于支持GSC维持、肿瘤进展和治疗耐药的表观遗传程序。EZH2与促进GSC自我更新和干性有关,部分通过表观遗传抑制肿瘤抑制程序以及调节致癌信号网络,包括STAT3、AKT和c-Myc驱动的通路。
鉴于其在塑造致癌染色质中的核心作用,EZH2已成为GBM中有前景的治疗靶点。该酶的药理学抑制剂已在临床前GBM模型中显示出抗肿瘤活性。然而,这些效应通常是部分的和背景依赖的,反映了GBM中表观遗传调控网络的复杂性和冗余性。对EZH2驱动的表观遗传调控的更深入理解可能为GBM生物学提供重要见解,并促进更有效的表观遗传治疗策略的开发。在本综述中,研究人员讨论了EZH2在GBM中的分子功能、其下游靶点和信号网络,以及针对该酶的治疗性抑制剂的最新进展。由于这是一篇叙述性综述,未采用正式的系统检索策略。相关文献主要通过PubMed/MEDLINE检索识别,使用包括“EZH2”、“histone methylation”、“glioblastoma”、“GBM”、“HOTAIR”、“AGAP2-AS1”、“epigenetic therapy”及相关关键词的组合。考虑了截至2026年8月发表的文章。
在本综述中,疾病名称根据原始出版物中使用的术语报告。由于许多研究是在整合分子分类成为常规之前进行的,因此除非有足够的分子信息,否则诸如“胶质母细胞瘤”之类的历史术语不会追溯性地等同于GBM、IDH野生型。
此外,为了评估EZH2在GBM中的临床相关性,使用GlioVis平台查询了公开可用的TCGA-GBM和TCGA-GBMLGG数据集,并提供了由此产生的表达和生存分析(补充图S1)。
2. EZH2:结构与功能
EZH2是一种组蛋白赖氨酸甲基转移酶,也是PRC2的催化亚基,PRC2是参与转录抑制的最重要的表观遗传复合物之一。EZH2最初被鉴定为果蝇Enhancer of zeste基因的哺乳动物同源物,编码Polycomb group(PcG)蛋白家族成员,该家族蛋白负责在胚胎发生过程中维持发育基因的稳定沉默。与直接识别DNA序列的转录因子不同,EZH2通过组蛋白甲基化修饰染色质结构来调节基因表达。其活性对于胚胎发育、干细胞身份维持、谱系特化和组织稳态至关重要,而EZH2的失调与许多人类疾病有关,特别是血液系统恶性肿瘤和实体瘤。
2.1. 结构
在结构上,EZH2是一个多结构域蛋白,由几个高度保守的区域组成,这些区域协调其催化和调节功能。C端SET结构域构成酶的催化核心,使用S-腺苷-L-甲硫氨酸(SAM)作为甲基供体将甲基基团转移至赖氨酸残基。与SET结构域相邻的是CXC结构域,它有助于核小体识别和稳定催化中心。N端区域包含参与蛋白质-蛋白质相互作用和PRC2复合物组装的其他保守基序。EZH2作为分离蛋白无催化活性,需要与SUZ12、EED、RBBP4/7以及辅助蛋白如AEBP2和JARID2一起整合到PRC2复合物中。这些相互作用稳定了EZH2的活性构象,并且对于在核小体底物上的有效甲基转移酶活性至关重要。
2.2. 功能
EZH2的生化功能基于SAM依赖的甲基转移至组蛋白H3的赖氨酸27。EZH2依次催化H3K27的单、二和三甲基化,最终生成H3K27me3,这是哺乳动物染色质中特征最明确的抑制性组蛋白标记之一。H3K27me3的沉积促进多梳抑制复合物1(PRC1)的招募,PRC1催化组蛋白H2A的泛素化并诱导染色质压实,从而导致稳定的转录沉默。与组蛋白乙酰化或磷酸化不同,多梳介导的抑制可以持续通过多轮细胞分裂,提供一种表观遗传记忆机制,在发育和分化过程中保持细胞身份。
尽管H3K27三甲基化代表了EZH2的主要酶活性,但其生物学功能超越了组蛋白修饰。越来越多的证据表明,EZH2还甲基化几种非组蛋白底物,并通过独立于其甲基转移酶活性的机制参与转录调控。此外,EZH2与众多转录因子、染色质重塑因子和信号通路相互作用,使其能够将细胞外刺激与基因表达的表观遗传调控整合起来。因此,EZH2活性的功能结果不仅取决于其催化功能,还取决于PRC2的组成、染色质可及性和特定细胞类型的转录景观。
EZH2的主要生物学功能之一是维持干细胞身份和抑制过早分化。在胚胎发育过程中,PRC2抑制特定谱系不需要的发育调控因子,同时保留干细胞分化为多种细胞类型的能力。随着分化的进行,许多PRC2靶基因失去H3K27me3,从而允许谱系特异性转录程序的激活。因此,EZH2活性的异常持续可以阻止分化并使细胞保持在未成熟、高度增殖的状态,这是在许多癌症中观察到的标志。
已在多种恶性肿瘤中报道了EZH2的异常表达或激活,包括前列腺癌、乳腺癌、淋巴瘤、黑色素瘤和GBM。
3. EZH2在GBM中的失调
EZH2充当GBM中不同致癌信号的汇聚枢纽。它在胶质瘤中持续过表达,在GBM中观察到最高水平,支持其参与侵袭性肿瘤生物学、免疫逃逸和信号改变。在GBM中,EZH2活性增加导致H3K27me3的广泛积累以及肿瘤抑制基因、分化相关基因和凋亡调节因子的沉默,从而促进不受控制的增殖、侵袭、免疫逃逸和治疗耐药。在GBM中,EZH2在GSCs中也高度表达,在GSCs中它支持自我更新,维持干性相关的转录程序,并抑制神经分化途径。EZH2的药理学抑制或基因耗竭可减少增殖,损害肿瘤形成,促进分化,并使GBM细胞对化疗和放疗敏感,突出了其作为治疗靶点的潜力。
3.1. 经典表观遗传沉默
大量研究工作聚焦于EZH2在表观遗传沉默PTEN以激活AKT/mTOR信号传导中的作用,尽管上游招募机制因背景而异。E2F7转录上调EZH2,EZH2在PTEN启动子处沉积H3K27me3以激活AKT/mTOR并驱动增殖、迁移和侵袭;在E2F7沉默的细胞中恢复EZH2可挽救这种表型。此外,EZH2介导的SHANK1抑制释放Wnt/β-catenin信号以维持GSC自我更新和致瘤性,而恢复SHANK1可抑制自我更新和β-catenin靶基因表达。总之,EZH2通过多种不同的上游支架作用于PTEN/AKT和Wnt/β-catenin轴,汇聚于共同的促生长输出。
3.2. 代谢和微环境重编程
EZH2还将GBM代谢重编程为有氧糖酵解。通过在ELL相关因子2(EAF2)的启动子处沉积H3K27me3(HIF1α降解蛋白pVHL的稳定剂),EZH2沉默EAF2,从而稳定HIF1α信号传导。EZH2/EAF2表达呈负相关,EZH2过表达增加葡萄糖摄取、糖酵解酶活性和乳酸产生,同时抑制线粒体呼吸。这些效应可通过敲低EZH2或HIF1α逆转。这建立了一个驱动糖酵解重编程并在体内加速肿瘤生长的EZH2–EAF2–HIF1α轴。EZH2还通过作用于肿瘤相关免疫细胞而非肿瘤细胞本身来间接促进GBM进展。对八个GBM肿瘤的单细胞RNA测序鉴定了一个EZH2高表达的M2样巨噬细胞亚群,该亚群通过SPP1–CD44和CD74–MIF信号与肿瘤细胞相互作用。它在GBM中相对于低级别胶质瘤富集,其基因特征预测较差的生存期。在巨噬细胞中过表达EZH2并与胶质瘤细胞共培养直接促进肿瘤细胞增殖,确立了巨噬细胞固有EZH2在GBM进展中的因果作用。
3.3. GSC维持
EZH2通过几种不同的信号轴驱动GSC维持,包括非经典、磷酸化依赖的信号传导。在GSCs中,MELK磷酸化EZH2,使其能够结合并甲基化NF-κB,这独立于EZH2的经典H3K27甲基转移酶活性。这种MELK-EZH2-NF-κB轴在GSCs和高级别胶质瘤中富集,与增殖和不良患者生存期相关,并且是维持干性基因表达和自我更新所必需的。破坏该轴的任何节点,通过EZH2/NF-κB敲低或药理抑制,都会损害GSC集落形成,减少体内肿瘤生长,并推动肿瘤向分化、低增殖表型转变,确定了EZH2磷酸化和NF-κB甲基化是EZH2维持GSC身份的独立于PRC2的机制。EZH2还通过STAT3激活Notch1信号,GSCs中的EZH2水平高于肿瘤bulk细胞。EZH2敲低减少CD133/Nestin表达并损害自我更新和侵袭,而EZH2抑制剂GSK126可重现这些效应并抑制体内肿瘤生长,建立了一个EZH2–STAT3–Notch1轴。第三条轴通过TRIM37运作,TRIM37作为支架将EZH2招募到PTCH1位点进行抑制,从而解除对SHH信号的抑制,支持GSC增殖、球体形成和SOX2表达。EZH2抑制可逆转此表型,EZH2恢复可抵消TRIM37敲低效应,证实EZH2是TRIM37-EZH2-PTCH1-SHH轴的功能介导者。
3.4. 细胞骨架重排和细胞运动性
EZH2过表达增强胶质瘤细胞增殖、侵袭和迁移。它部分通过表观遗传沉默SLC12A5(编码氯离子转运蛋白KCC2的基因)来发挥这些作用。EZH2过表达与SLC12A5启动子DNA高甲基化增加和KCC2表达降低相关。由于EZH2本身没有DNA甲基转移酶活性,这种高甲基化被认为是间接产生的——PRC2在其他系统中已被证明可以将DNA甲基转移酶招募到H3K27me3标记的位点,尽管Zhang等人未直接测试这一特定中间步骤。这建立了EZH2和SLC12A5表达之间的负相关,该相关也与预后相关。KCC2的缺失破坏细胞内氯离子调节,并激活WNK1-OSR1-NKCC1信号级联。下游,磷酸化的NKCC1与ERM蛋白相互作用以驱动细胞骨架重排,促进胶质瘤细胞迁移。
3.5. 涉及ncRNA的调控
EZH2的表达和催化活性并非孤立运作,而是紧密嵌入一个复杂的、相互作用的非编码RNA(ncRNAs)网络,包括microRNAs(miRNAs)和lncRNAs。这种ncRNA-EZH2网络主要通过两种不同的机制原型运作。在第一种原型中,EZH2充当上游表观遗传抑制因子。作为PRC2的催化亚基,EZH2仅沉积组蛋白标记H3K27me3——它本身不甲基化DNA。这些位点的DNA甲基化是独立的、次级事件:PRC2物理上将DNMTs招募到H3K27me3标记的区域,催化启动子高甲基化的是DNMTs而非EZH2。通过这种两步、PRC2介导的机制,EZH2间接驱动肿瘤抑制性miRNAs或lncRNAs的沉默,从而解除对控制侵袭和干性的下游致癌基因的抑制。在第二种互惠原型中,异常的lncRNAs充当竞争性内源RNA或“海绵”。这些转录本选择性地隔离肿瘤抑制性miRNAs,阻止它们下调EZH2,从而间接驱动EZH2蛋白的积累并放大其致癌输出。
这些多样化的、多层次的调控回路补充材料表S1中进行了总结。这些分层的、多步骤的ncRNA-EZH2回路的发现表明,破坏这些特定的海绵网络可能为联合治疗提供有力的途径。总之,这些观察表明EZH2处于ncRNA信号传导的关键汇聚枢纽。直接靶向EZH2或破坏向其输入的特异性lncRNA/miRNA节点,为对抗GBM中的治疗耐药和肿瘤进展提供了一种有前景的多管齐下策略。
3.6. 翻译后控制和蛋白质稳定性
虽然ncRNA网络主要在转录和转录后水平控制EZH2,但一个独特的调控层完全在蛋白质稳定性水平运作。EZH2是PSMC2在胶质瘤中致癌作用的关键介质,PSMC2是一种通常被称为蛋白酶体亚基的蛋白质,但在几种癌症类型中也作为癌基因发挥作用。PSMC2表达随WHO肿瘤分级增加而增加,独立预测不良预后,并且与正常星形胶质细胞相比在胶质瘤细胞系中升高;EZH2表达与PSMC2正相关,并显示出相同的分级依赖性增加,PSMC2操作相应地改变EZH2蛋白水平。单独敲低EZH2可减少增殖、侵袭和迁移,并逆转EMT标志物表达,与PSMC2功能缺失效应相似,而EZH2过表达可部分挽救PSMC2敲低表型,证实EZH2是主要的下游效应器。精确机制——PSMC2是否通过泛素-蛋白酶体降解调节EZH2稳定性——仍未检测,但趋同的表达、相互作用和挽救数据支持PSMC2–EZH2作为新的调控轴。
第二个稳定性调节机制涉及PRMT6,它在侵袭性、间充质亚型GBM中高表达,并与不良预后相关。PRMT6通过表观遗传沉默E3泛素连接酶TRAF6(通过组蛋白标记H3R2me2a)来保护EZH2免于降解,从而减少TRAF6介导的EZH2泛素化并延长其半衰期。这种PRMT6-TRAF6-EZH2轴在体外和体内驱动GBM侵袭和迁移,并可被PRMT6抑制剂EPZ020411阻断。因此,PRMT6加入了越来越多的稳定EZH2翻译后修饰的酶(PRMT1、CARM1、PRMT5)行列,确定EZH2在胶质瘤中的致癌作用不仅受转录控制,还通过蛋白质稳定性控制,提供了不同于直接EZH2抑制的治疗角度。
3.7. EZH2的非经典活性
尽管EZH2传统上被视为染色质相关的组蛋白甲基转移酶,但越来越多的证据表明其几种非经典功能独立于H3K27三甲基化介导。EZH2似乎通过与ncRNA、RNA相关蛋白和microRNA调控网络的相互作用间接调节mRNA稳定性,而非作为真正的RNA结合蛋白。因此,EZH2介导的Twist1 mRNA稳定很可能反映了继发于miRNA抑制的转录后调控,而非EZH2本身的直接RNA结合。值得注意的是,EZH2通过抑制miR-206稳定Twist1 mRNA,而不影响Twist1启动子活性或前体mRNA水平,该机制完全独立于EZH2的经典甲基转移酶功能。EZH2敲低增加TMZ敏感性并减少EMT标志物,而重新表达Twist1完全挽救这些效应,同时抑制miR-206可恢复Twist1 mRNA稳定性,证明EZH2可以通过转录后mRNA稳定而非仅染色质沉默来驱动恶性肿瘤。这些发现拓宽了EZH2超越染色质重塑的功能谱,并强调催化抑制H3K27甲基化可能无法完全抑制EZH2的所有致癌活性。
3.8. EGFR–mTOR信号传导与EZH2调控
EGFR-mTOR信号传导作为EZH2在GBM中的上游调节因子,揭示了EZH2对H3K27me3的贡献仅是两部分机制的一半。存在于约60% GBM中的EGFR突变/扩增,与患者组织中H3K27me3升高相关,这一效应可追溯到mTOR信号传导的两个平行臂通过不同机制控制H3K27me3。mTORC1在蛋白质水平控制EZH2:Raptor敲低急剧减少EZH2蛋白而不影响其mRNA,而雷帕霉素剂量依赖性地减少EZH2。EZH2 cDNA的重新表达挽救了由此产生的H3K27me3丢失,确定EZH2翻译而非转录是mTORC1依赖的步骤。相比之下,mTORC2不改变EZH2水平,而是控制EZH2的催化活性。Rictor敲低耗竭细胞内SAM(EZH2甲基转移酶功能所需的甲基供体),而外源性SAM补充可恢复H3K27me3尽管Rictor缺失。在功能上,这种EZH2/SAM驱动的H3K27me3沉默肿瘤抑制因子CDKN1A,药理学上用地甲基化酶抑制剂GSKJ4恢复H3K27me3可逆转Raptor或Rictor敲低的生长抑制效应,证实H3K27me3是功能性驱动因素。在体内,双重mTOR抑制(PP242)在GBM异种移植物中减少EZH2、H3K27me3并增加p21,而GSKJ4联合处理部分逆转了PP242的抗肿瘤效应。这种双输入结构——mTORC1调节酶,mTORC2独立调节其底物——可能解释为何单独的EZH2抑制或mTOR抑制通常不完全,并支持在EGFR突变GBM中联合靶向EZH2与mTOR或甲硫氨酸/SAM代谢。
总之,这些发现将EZH2定位为GBM中的趋同致癌枢纽。其活性由多种上游调节因子驱动,包括信号支架、激酶和ncRNA介导的回路。这些机制促成多种致癌程序,包括PTEN/AKT-Wnt/β-catenin激活、糖酵解重编程、干细胞自我更新、免疫调节、细胞骨架重塑和ncRNA驱动的反馈回路。重要的是,EZH2丰度和催化活性可以独立调节,分别通过mTORC1和mTORC2/SAM信号传导。此外,EZH2的某些致癌功能是甲基化非依赖性的,例如Twist1 mRNA稳定化。因此,单独的催化EZH2抑制剂可能无法完全抑制其促肿瘤效应。这些观察支持联合治疗策略,将EZH2抑制与靶向上游调节因子或下游效应器相结合,而非依赖单一疗法。
4. EZH2在GBM和其他胶质瘤中的临床相关性
几项研究使用患者来源的组织样本和公开可用的转录组数据集调查了EZH2在胶质瘤中的临床意义。尽管大多数研究将胶质瘤作为一个异质性群体而非特指GBM,但其发现一致表明EZH2表达随肿瘤分级增加而增加,并可能具有预后相关性。
Zhang等人对六项独立研究进行了荟萃分析,包括575名胶质瘤患者,以评估EZH2表达的预后意义。分析包括WHO I-IV级胶质瘤的研究,主要通过免疫组织化学评估EZH2表达。作者发现EZH2高表达与显著较差的总生存期(HR = 2.23)和无进展生存期相关。此外,EZH2高表达与较低的Karnofsky功能状态评分相关。由于荟萃分析汇集了不同级别胶质瘤的数据,研究结果支持EZH2在整体胶质瘤中的预后作用,但并未具体确立其在GBM中的预后价值。
Chen等人使用几个大型胶质瘤队列进行了综合分析,包括TCGA和CGGA数据,并在额外的临床标本中得到验证。研究表明EZH2表达随肿瘤分级逐渐增加,在高级别胶质瘤(包括GBM)中最高。生存分析显示,EZH2高表达患者的生存期显著短于低表达患者。作者提出EZH2作为胶质瘤的独立预后生物标志物。重要的是,虽然GBM包含在分析中,但报告的预后关联主要来自联合胶质瘤队列而非GBM特异性队列。
Wong等人使用免疫组织化学方法在一组人脑胶质瘤标本中研究了EZH2蛋白表达。该研究评估了EZH2蛋白水平、临床病理特征、IDH1状态和患者生存期之间的关系。EZH2高表达与较高的肿瘤分级和不良预后相关,特别是在IDH1 R132H阴性的胶质瘤中。作者将EZH2确定为较差临床结局的标志物,并提出了其在预后分层中的潜在用途。与上述研究类似,结论主要涉及广义胶质瘤,GBM是所分析肿瘤的一个子集,而非独立的研究人群。
最近,Peng等人将公共数据库转录组数据分析与147例临床胶质瘤样本的免疫组织化学评估相结合。研究人员报告,与正常脑组织相比,肿瘤组织中的EZH2表达显著升高,并观察到表达随肿瘤分级增加而增加。在生存分析中,EZH2高表达与较差的总生存期、疾病特异性生存期和无进展间隔相关,特别是在高级别胶质瘤中。研究得出结论,EZH2可能作为胶质瘤中临床相关的预后生物标志物。尽管GBM样本包含在高级别肿瘤中,但预后分析主要在胶质瘤和高级别胶质瘤队列水平进行,而非仅在GBM患者中。
为了进一步表征EZH2在胶质瘤亚型中的表达,根据组织学分类分析并可视化了公开可用的转录组数据。如图5A所示,在所有检查的胶质瘤亚型中均检测到EZH2 mRNA,包括少突胶质细胞瘤、少突星形细胞瘤、星形细胞瘤和GBM。不同肿瘤类型之间的表达值分布不同,与低级别胶质瘤亚组相比,GBM样本表现出最高的中位表达水平。非肿瘤脑组织和GBM样本的比较(图5B)证明GBM中EZH2 mRNA表达显著升高。虽然非肿瘤组织中的表达水平始终较低且变异性有限,但GBM样本表现出显著升高的表达以及更广泛的值范围。这些数据表明,与未转化的脑组织相比,GBM中的EZH2转录本丰度增加,并提示不同胶质瘤组织学亚型之间的EZH2表达存在差异。
为了进一步评估EZH2表达在胶质瘤(特别是GBM)中的临床相关性,研究人员使用GlioVis平台分析了来自TCGA-GBMLGG和TCGA-GBM队列的公开可用生存数据。TCGA-GBMLGG联合队列的Kaplan-Meier生存分析表明,EZH2 mRNA高表达与总生存期缩短显著相关。EZH2高表达患者的中位生存时间明显短于低表达患者。相比之下,对TCGA-GBM队列单独分析显示EZH2表达与患者结局之间没有显著关系。高表达组和低表达组显示出几乎相同的生存曲线,中位生存时间相当(HR = 1.01,95% CI: 0.84–1.21;log-rank p = 0.9257)(图6B)。这些发现表明,EZH2表达的预后价值在GBMLGG队列所代表的更广泛胶质瘤群体中很明显,但在仅GBM患者中并未保留,表明EZH2表达与生存期之间的关联可能取决于胶质瘤分级和分子组成。
5. EZH2与KDM1A的Crosstalk
EZH2可以连同赖氨酸特异性去甲基化酶1(KDM1A/LSD1)一起被招募到lncRNAs上以调节基因表达。KDM1A是一种FAD依赖性胺氧化酶,是第一个被鉴定的组蛋白去甲基化酶,确立了组蛋白甲基化是一个动态、可逆的标记而非永久性标记的概念。其酶活性仅限于单甲基化和二甲基化赖氨酸,并且完全依赖于背景:在CoREST复合物中,KDM1A去甲基化H3K4me1/2以沉默转录,而与核激素受体或谱系特异性转录因子的复合物中,它反而靶向抑制性H3K9me1/2标记,从而激活转录。这种双向性,加上p53、DNMT1和E2F1等非组蛋白底物,将KDM1A定位为广泛的、背景可调的基因表达调节因子,而非严格的抑制因子。在GBM中,KDM1A表达随肿瘤分级升高,维持GSC自我更新和干性程序,通过脂质生成和整合应激反应途径支持代谢灵活性,并受上游调节因子包括GSK3β–USP22和USP7轴的稳定化。其许多致癌活性通过与lncRNA支架(最著名的是HOTAIR)的伙伴关系引导至特定基因组位点,尽管并非所有HOTAIR驱动的表型都需要KDM1A。
尽管KDM1A和EZH2催化相反的生化反应,但越来越多的证据表明这些酶经常合作建立和维持转录抑制性染色质。这两种蛋白经常被招募到相同的基因组位点,而不是独立运作,在那些位点它们的互补酶活性加强了稳定的基因沉默。KDM1A去除激活性的H3K4me1/2标记,而EZH2沉积抑制性的H3K27me3修饰。同时消除激活性和积累抑制性组蛋白标记创造了一个高度抵抗转录激活的染色质环境。KDM1A和EZH2之间的功能合作已在胚胎发育和多种癌症中被描述,其中KDM1A和PRC2复合物在启动子处的共占用抑制神经分化程序,同时维持增殖和干性相关的转录网络。因此,越来越多的实验证据表明,同时抑制KDM1A和EZH2通常比单独抑制任一酶产生更强的抗肿瘤效应。
然而,在GBM中,EZH2和KDM1A并非总是强制性的共同作用因子。虽然它们经常被招募到相同的lncRNA支架上,但由此产生的关系是位点和背景依赖的:取决于靶基因和表型,两种酶可以共同作用,或者支架可以选择性地仅涉及其中一种,而另一种是可有可无的。重要的是,这种合作并非由KDM1A和EZH2之间的直接物理相互作用介导;而是两种酶被独立招募到共享的lncRNA支架上,这使得它们的活性在空间上靠近,而不需要直接蛋白-蛋白接触。HOTAIR是这种灵活性的最清晰例证。作为支架,它能够物理结合PRC2/EZH2和KDM1A-REST-CoREST复合物,原则上允许单个RNA分子组织一个结合H3K27三甲基化和H3K4去甲基化的多酶抑制平台。然而在实践中,功能研究表明HOTAIR根据下游表型选择性地而非联合性地参与这两个伙伴。在GBM细胞周期控制中,EZH2是功能性效应器,KDM1A是可有可无的:间接EZH2抑制剂DZNep降低HOTAIR表达并诱导G1期阻滞,而KDM1A敲低或抑制不改变HOTAIR水平或细胞周期进程。重要的是,DZNep通过扰乱细胞S-腺苷甲硫氨酸代谢间接起作用,可影响多种甲基转移酶。因此,使用DZNep观察到的效应不能完全归因于EZH2抑制,应解释为与EZH2参与一致的药理学证据,而非EZH2特异性抑制的决定性证据。尽管如此,功能区别得到以下观察的支持:DZNep而非KDM1A抑制剂2-PCPA可模拟HOTAIR敲低效应,诱导p16/p21上调和cyclin D1/E下调以及G1/S期阻滞。只有HOTAIR的PRC2结合结构域(而非KDM1A结合结构域)能挽救这种阻滞,且只有EZH2抑制能在体内抑制异种移植物生长。在上皮细胞迁移中观察到相反的模式。HOTAIR促进