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【文献精读】套细胞淋巴瘤NOTCH信号转导的生物学和临床意义

2023年08月24日

整理：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

尽管套细胞淋巴瘤（MCL）治疗取得了重大进展，但 MCL 仍然是一种致命的疾病，中位生存期不超过四年。没NOTCH1 和 NOTCH2 被发现在多种 B 细胞淋巴瘤中发生突变，包括 5~10% 的 MCL，其中大多数突变发生在该蛋白的 PEST 结构域内。 NOTCH 基因在正常 B 细胞分化的早期和晚期发挥着关键作用。在 MCL 中，PEST 结构域的突变稳定了 NOTCH 蛋白，使其能够抵抗降解，从而导致参与血管生成的基因上调，细胞周期进程以及细胞迁移和粘附。在临床水平上，突变的 NOTCH 基因与 MCL 的侵袭性特征相关，例如胚细胞和多形性变异、治疗反应较短和生存率较低。本期【文献精读】对套细胞淋巴瘤NOTCH信号转导的生物学和临床意义内容进行了整理，与读者分享。

研究背景

NOTCH1 和 NOTCH2 基因编码在细胞发育中具有不同功能的跨膜受体。在未成熟的 T 细胞中观察到 NOTCH1 表达，其激活将早期造血祖细胞导向 T 细胞谱系。相反，NOTCH2 表达主要见于成熟 B 细胞，对于脾边缘B区细胞发育至关重要。

NOTCH信号通路高度保守，其失调与许多B细胞恶性肿瘤的发病机制有关，包括MCL、慢性淋巴细胞白血病（CLL）、脾边缘区淋巴瘤（SMZL）、滤泡性淋巴瘤（FL）、弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）和多发性骨髓瘤（MM）。NOTCH1的突变影响最好在CLL中描述，因为它是诊断时CLL中最常见的单基因改变之一（5%-15%的病例），但在复发情况下增加到20%。，NOTCH1突变似乎更频繁地与未突变的IGHV基因共存。CLL中最常见的NOTCH1突变导致过早终止密码子影响NOTCH1受体的C末端部分，导致脯氨酸（P）缺失，谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T）（PEST）结构域，调节蛋白质稳定性和受体降解。除了NOTCH1基因突变外，CLL还可以利用LN微环境中NOTCH1配体的丰度，通过NOTCH1受体的过表达扩增NOTCH1信号传导。

在MCL中均发现了NOTCH1和NOTCH2的突变，并且与不良特征和更具侵袭性的MCL表型（如胚泡样和多形性组织学）有关。一项研究发现，NOTCH1和NOTCH2突变分别存在于5.2%和4.6%的肿瘤中。一项类似研究表明，123个测序的MCL样本中有11%携带NOTCH1突变。虽然NOTCH1突变更常见，并且与CLL中观察到的突变相似，但最近在MCL中发现NOTCH2突变是一种替代且相互排斥的突变。

临床研究表明，靶向NOTCH信号通路可能是MCL的有效治疗策略，包括阻断Notch配体-受体相互作用的单克隆抗体、阻断NOTCH受体裂解并阻止其激活的γ分泌酶抑制剂（GSI），或靶向细胞内NOTCH结构域转运到细胞核的药物。

研究结果

NOTCH信号通路的描述

在人类中，已经描述了四个NOTCH基因，它们编码四个独立的NOTCH受体NOTCH1-4。NOTCH1和NOTCH2在人体组织中表达最广泛，特别是在发育阶段，而NOTCH3在血管平滑肌和周细胞中表达，NOTCH4在内皮细胞中表达。

所有NOTCH受体都具有相似的结构，由大NOTCH细胞外结构域（NECD）、单程跨膜结构域（TM）和小NOTCH细胞内结构域（NICD）组成（图1）。NECD由多个表皮生长因子（EGF）样重复组成，然后是负调节区（NRR）。EGF样重复序列负责与邻近细胞上表达的配体结合，导致NOTCH受体激活。

图1 NOTCH 1和NOTCH 2受体的结构。ANK：锚蛋白重复序列，EGF：表皮生长因子，HD：异二聚化结构域，LNR：Lin-12 Notch重复序列，NRR：负调控区，PEST：脯氨酸（P）、谷氨酸（E）、丝氨酸（S）和苏氨酸（T）结构域，RAM：RBP-Jkappa关联模块

NOTCH 调节基因包括 HES1 和 HEY1（抑制参与细胞分化和凋亡的基因表达的转录抑制因子）、DTX1 和 NRARP（通过上调正反馈环提供组成型 NOTCH 激活），以及最重要的 MYC（ -已知的原癌基因负责细胞生长和代谢的上调）。

NOTCH通路及其在正常B细胞发育中的作用

NOTCH1 受体在造血的早期阶段发挥着重要作用，特别是在 T 细胞发育中，NOTCH1 激活使祖细胞向 T 细胞分化，同时抑制其他细胞谱系的发育。在骨髓中，B 细胞的正常发育需要 NOTCH1 被关闭。这些未经抗原的 B 细胞从骨髓迁移到二级淋巴器官，例如 LN 和脾脏，在这些器官中，它们在成为成熟滤泡 B 细胞或边缘区 B 细胞之前，通过过渡阶段（T1 和 T2）进一步成熟。另一方面，NOTCH1 信号传导调节 B 细胞分化为抗体分泌细胞。除了在脾脏中的作用外，NOTCH 信号传导在 LN 内生发中心 (GC) 的发育中也发挥着关键作用，其中 B 细胞快速增殖并经历体细胞超突变、亲和力成熟和同种型转换。

总体而言，NOTCH 信号传导是 B 细胞发育和功能的关键调节因子，从 B 细胞祖细胞水平早期开始，一直持续到 B 细胞分化和抗体产生的末期。

NOTCH突变的细胞效应及其在MCL中的作用

NOTCH1和NOTCH2的突变似乎定义了更具侵袭性的MCL亚群，例如常与多形性和胚样变异相关，生存期（OS）更短。Kridel等人的一项研究表明，突变的NOTCH1代表一个独立的生存预后因素，导致中位总生存期（mOS）为1.4年，而NOTCH1野生型病例为3.8年。虽然MCL中的NOTCH突变可发生在任何位置，但NOTCH1和NOTCH2中的PEST结构域似乎受影响最大，占报告的突变的85%以上。NOTCH1最常见的遗传改变是移码改变P2514Rfs*，而大多数报道的NOTCH2突变发生在外显子34中，其中停止增益R2400*替代突变最常见。在这两种情况下，突变都会导致NOTCH蛋白的PEST结构域截短，从而对E3泛素连接酶介导的泛素化和降解产生耐药性，从而延长NICD的半衰期。

为了探究体内MCL激活的信号通路，我们对比了从先前未经治疗的活动性疾病患者的血液中分离的肿瘤样本和LN的基因表达谱。与血液相比，NOTCH信号传导是LN驻留MCL细胞中激活最多的途径之一。在测试的LN样本中没有NOTCH突变的情况下，研究结果表明，突变非依赖性NOTCH信号在体内MCL中持续存在，并且优先位于LN中。除了NOTCH通路激活外，BCR信号传导和MYC调控基因也被检测为LN中最活跃的基因，进一步暗示了NOTCH、BCR和MYC通路之间的关系。

研究者最近建立了源自胚泡样MCL患者的NOTCH2 R2400*突变MCL细胞系（Arbo）。 Arbo细胞系对NOTCH2信号传导的依赖性通过其对胶质毒素（一种NOTCH2反式活化抑制剂）的高敏感性得到证明。此外，Arbo对伊布替尼敏感且对维奈托克耐药，进一步强调了NOTCH2与BCR信号传导之间的相互作用，并可能将NOTCH2与维奈托克耐药有关。

这些研究为NOTCH信号传导在MCL病理生物学中的作用提供了重要的见解，并强调了对BCR信号传导，MYC依赖性和凋亡途径等主要生存途径的可能影响。

NOTCH通路的抑制之路

抑制癌症中的NOTCH信号通路已被证明是一项艰巨的任务，部分原因是这些受体的作用机制复杂。途径激活涉及多个步骤，从与配体结合到γ分泌酶切割NICD，此外还有诱导配体非依赖性途径激活的NOTCH突变的作用。尽管如此，已经开发了多种针对癌症NOTCH信号通路的策略。这些策略包括阻断细胞外NOTCH结构域或其配体的抗体、γ分泌酶抑制剂、与NOTCH受体结合的诱饵剂（阻止配体依赖性激活）以及靶向NICD从细胞膜转运到细胞核的试剂。该类研究正在进行中，主要在临床前阶段，用于多种淋巴样癌，包括MCL、CLL、MZL和T-ALL。

研究结论

研究表明，NOTCH1 和 NOTCH2 通路可通过激活突变，也可通过 LN 微环境中不依赖于突变的通路激活。对 MYC 的直接影响是显而易见的，并且可能与 BCR 和细胞凋亡途径密切相关。现有的 NOTCH 抑制剂在人类中的治疗应用仍然不成功，部分原因是 MCL 的异质性和该疾病中 NOTCH 通路的复杂性。尽管目前 NOTCH 抑制剂的治疗应用面临挑战，但对 NOTCH 信号传导的进一步了解可能为 MCL 患者提供新的选择。

参考文献

1. Deshotels L, Safa FM, Saba NS. NOTCH Signaling in Mantle Cell Lymphoma: Biological and Clinical Implications. Int J Mol Sci. 2023 Jun 17;24(12):10280. doi: 10.3390/ijms241210280. PMID: 37373427; PMCID: PMC10299455.
声明：材料由阿斯利康支持，仅供医疗卫生专业人士参考
审批编号：CN-120639

责任编辑：肿瘤资讯-Amiee
排版编辑：肿瘤资讯-宋淇榕

2023年08月25日

杨雪

西安医学院附属宝鸡医院 | 放疗科

NOTCH1 和 NOTCH2 通路可通过激活突变，也可通过 LN 微环境中不依赖于突变的通路激活。

2023年08月25日

戴明

厦门市中医院 | 肿瘤科

MCL 仍然是一种致命的疾病，中位生存期不超过四年。

2023年08月25日

高阳阳

河北医科大学第四医院（河北省肿瘤医院） | 放疗科

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