恶性周围神经鞘瘤

1、定义

恶性周围神经鞘瘤（ Malignant peripheral nerve sheath tumors ，MPNSTs）是一组侵袭性肉瘤，通常在1型神经纤维瘤病（neurofibromatosis type 1，NF-1）的基础上发生。

2、MPNSTs和NF-1的相关性

（1）NF-1是一种常染色体显性遗传的癌症易感综合征，全世界约每3500人中就有一人罹患此病¹，是最常见的遗传病之一。NF-1患者表现出各种各样的症状，包括骨骼畸形，如脊柱侧凸²和胫骨发育不良³、认知和行为障碍⁴，以及各种肿瘤，从良性色素病变到被称为MPNSTs的侵袭性肉瘤不等。

（2）患有NF-1的个体有60%的终生患癌风险⁵，比普通人群患癌症的可能性高4倍^6-7。胶质母细胞瘤、副神经节瘤和嗜铬细胞瘤、乳腺癌、胃肠道间质瘤和MPNSTs都会在患有NF-1的情况下频繁发生^6,8-11。虽然NF-1患者通常表现出中度的癌症易感性，但他们发展成神经系统恶性肿瘤如恶性胶质母细胞瘤和MPNST的可能性分别比普通人群高40倍和1000倍⁶。事实上，在8-13%的NF-1患者¹²中会出现MPNSTs，并且这是NF-1死亡的主要原因。在所有的MPNSTs中，有50%发生于身患NF-1的背景下，MPNSTs占所有恶性肉瘤的10%¹³。NF-1患者也极易发生非恶性肿瘤，如皮肤型神经纤维瘤、丛状神经纤维瘤（plexiform neurofibromas，PNs）和非典型神经纤维瘤（atypical neurofibromas，ANFs）⁶，后两者是MPNST的前驱病变。

NF-1是通过神经纤维瘤蛋白1基因（neurofibromin 1 gene，NF1）的种系功能丧失突变而产生的，于1990年首次发现^14-16。其蛋白产物神经纤维瘤蛋白1（neurofibromin 1，NF1）的长度为2818个氨基酸，具有多种功能，包括Ras GTP酶激活蛋白（GTPase activating protein，GAP）活性^15,17-18、环腺苷酸水平的调控^19-21和微管结合²²。在这些功能中，Ras GAP活性被认为与NF-1相关性肿瘤形成最有关联。NF1促进与Ras蛋白结合的GTP水解为GDP^17-18，从而使Ras蛋白转变为无活性状态。因此，NF1功能丧失突变可导致Ras信号传导通路过度活跃，从而促进异常细胞增殖。

（1）PNs的产生

PNs虽然仍然是良性的，但它们是更大的周围神经肿瘤，有可能导致毁容，并可能对周围组织和器官施加压力并破坏其功能。这些生长是在施万前体细胞中的NF1杂合性缺失后发生的²³（图 1）。然后发生肿瘤内旁分泌信号传导，募集纤维母细胞²⁴、肥大细胞^24-27、巨噬细胞²⁸和施万细胞（Schwann cells，SCs）²⁷，从而产生异质细胞团。肿瘤性SCs的增殖依赖于来自周围细胞的生长因子信号传导通路^24-28；细胞自分泌与旁分泌信号传导因子在这些肿瘤中的相对作用尚未完全阐明。

（2）PNs的恶化

1）非肿瘤细胞对PNs恶化的促进作用

非肿瘤细胞的存在通过成纤维细胞产生的细胞外基质成分^24,29和肥大细胞提供的生长因子²⁴来促进PNs中肿瘤性施万细胞的生长。由无NF1功能的施万细胞产生的KIT配体分泌与KIT异常表达相结合，可能会形成一个促进施万细胞增殖的自分泌环路²⁷。施万细胞分泌的KIT配体也招募肥大细胞以促进肿瘤的生长²⁶。反过来，肥大细胞通过分泌TGF-β来刺激成纤维细胞的募集、增殖和细胞外基质的产生²⁴。而逐步纤维化的环境有利于肿瘤的进一步长^24,29。因此，PN中的细胞间相互作用创造了一个持续的自循环，促进了肿瘤的扩张。值得注意的是，肥大细胞在外周神经中的积聚发生在神经损伤后，并且PN的形成据说与PN发生区域先前的神经损伤有关^28,30-32。

2）巨噬细胞在PNs进展中的双重作用

巨噬细胞也可能在抑制和促进神经纤维瘤形成中发挥双重作用。在神经纤维瘤发生之前，巨噬细胞通过分泌肿瘤坏死因子抑制肿瘤的发生。相反，在一个神经纤维瘤形成的基因工程小鼠模型中，研究表明，在神经纤维瘤已经发生后，通过抑制双c-KIT和FMS激酶可使巨噬细胞耗竭，这种耗竭诱导了肿瘤消退²⁸。然而，这些研究结果很难与神经纤维瘤内其他的细胞间相互作用或自分泌相互作用区分开来，因为这些相互作用中有许多都是由KIT介导的^25-28。

3）类固醇激素对PNs进展的影响

PN通常发生在幼儿期，并在整个青春期内生长。PN的增长一般不会持续到成年，除非出现恶化。体内循环中的类固醇激素与这一现象有关。有报告称，怀孕期间PN可出现增长，并在产后消退。这些观察促使研究证明循环中的孕酮和雌激素可能刺激PN生长。虽然关于这些激素靶向的PN细胞类型存在相互矛盾和不一致的结果，但文献中的一个统一发现是，高剂量孕酮可能刺激神经纤维瘤的生长，因此在给NF-1患者应用该种激素时应谨慎^33-36。

（3）ANFs的发生

一些PNs继续生长到成年，发展为明显的结节状亚病变³⁷，该病变通常从PNs中突出，或被发现紧邻PNs。这种病变在组织学上与PN不同^38-39。这些结节状病变显示出现在细胞富集的区域，和相关的PN相比具有深染的细胞核^38-39，并且显示对氟脱氧葡萄糖的摄取增加³⁷。鉴于它们的组织学不典型，这种生长的病变被称为ANF。ANF被认为是MPNST的一个癌前阶段，因为肿瘤抑制因子p16INK4A的丢失是发生在ANF中，而不是PN中^39-40。在ANFs患者中，手术切除在可行的情况下基本上是成功的，并且大多数患者不会复发³⁸。然而，ANF患者的一部分在切除ANF后会出现局部复发和/或发展为MPNST，这进一步支持了ANFs是MPNST前驱病变的假设。

（1）MPNST的典型特征是在NF1无功能的施万细胞中丢失了额外的肿瘤抑制基因位点^40-42。尽管TP53突变也很常见，发生在40%的MPNSTs中⁴³，但是p16INK4A缺失是与NF1缺失最常见的协同突变，出现于约75%的MPNSTs病例^40-41,43。并且在具有NF1和TP53^44-45或CDKN2A^46-47突变的基因工程小鼠模型中出现了类似人类MPNSTs的肿瘤。尽管有令人信服的证据表明，TP53和CDKN2A的功能丧失突变有助于了MPNST的肿瘤发生，但事实上这些突变发生于ANF和低级别MPNST中，这意味着上述这些基因的缺陷不能区分非恶性和恶性肿瘤。

（2）最近，在MPNST中发现了PRC2成分zeste抑制因子12人类同源物 （suppressor of zeste 12 homologue，SUZ12）和胚胎外胚层发育蛋白（embryonic ectoderm development protein，EED）的复发突变，PRC2产物组蛋白H3赖氨酸27三甲基化（histone H3 lysine 27 trimethylation，H3K27me3）的缺失与从PN进展到MPNST有关（图 1）。这些突变分别发生在55%和30%的MPNSTs中，并且这些突变通常是相互排斥的（p=0.042）（图 2） 。这些突变频率是在MPNST下一代测序研究的荟萃分析中确定的^43,48-51。

（3）除了NF1之外，ANF和MPNST也都显示失去了其他的肿瘤抑制基因。这种相似性，以及它们在组织学上的相似性，使得MPNST很难根据组织学标准与ANF进行鉴别，但二者的预后有很大的不同。MPNSTs需要大范围的手术切除^52-53，同时该病容易转移，且复发率明显较高^54-55。并且根据对1800多名患者的荟萃分析显示，该病的预后更差，五年生存率约为45%⁵⁶。在最近的一项研究中，MPNST局部复发率在25%-37%之间，具体取决于肿瘤的分级⁵⁵。在 9 例接受截肢治疗的MPNST患者中，有 3 例在截肢部位出现肿瘤复发⁵⁵。这一发现与另一项关于ANF的研究形成鲜明对比，该研究显示ANF患者手术切除后200个月的疾病特异性生存率为100%⁵⁴。此外，即使这项ANF研究中，大多数肿瘤存在切缘阳性，但出现复发的情况仍然罕见⁵⁴。

（1）PRC2概述

1）PRC2的组成

PRC2由以下成分组成：核心成分胚胎外胚层发育蛋白（embryonic ectoderm development protein，EED）、zest基因增强子人类同源物22（enhancer of zeste homologue 2，EZH2）、zeste抑制因子12人类同源物 （suppressor of zeste 12 homologue，SUZ12）、视网膜母细胞瘤结合蛋白4/7（retinoblastoma binding protein 4/7，RBBP4/7），以及其他几种辅助成分。

2）PRC2的遗传学

基因表达通过组蛋白H3赖氨酸27残基（H3K27）的翻译后修饰进行部分调节。这个残基的乙酰化（H3K27Ac）和之后的溴结构域和额外末端结构域（bromodomain and extra-terminal domain，BET）蛋白的定位，与转录激活相关^57-60。相反，这个残基上的三甲基化（H3K27me3）会使染色质致密并抑制转录^61-62。PRC2和KDM6A/KDM6B分别负责H3K27me3的聚集和移除^61-65。P300/CBP和NuRD复合物分别负责聚集和移除乙酰基标记^66-67。这些酶共同帮助调节转录⁶⁸。

（2）PRC2在MPNSTs恶化中的作用

1）PRC2的突变和H3K27me3的异常水平是几种不同癌症的特征⁶⁹。PRC2最初被认为通常具有致癌作用，因为许多肿瘤在催化亚基EZH2中表现出拷贝数增加和功能增加突变^70-75。然而，PRC2在MPNST中经常失活，H3K27me3的缺失被认为是不良结局的预测因素，也是其他癌症的致癌驱动因素 （图 3） 。例如，Wei等人将H3K27me3的缺失与乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌的不良预后相关联⁷⁶。在急性淋巴细胞白血病和骨髓增生异常综合征中也观察到PRC2突变和H3K27me3缺失^77-80。此外，组蛋白H3中的第27位赖氨酸突变为甲硫氨酸，该突变通过阻断和抑制PRC2从而导致H3K27me3的整体减少 ⁸¹ ，同时该突变是儿童胶质母细胞瘤的关键致癌驱动因素^81-86。其中一些突变与NF1突变同时发生⁸⁷。

2）在MPNST中，PRC2通过SUZ12和EED的功能丧失突变而失活。总计在约85%的MPNSTs中，PRC2核心成分SUZ12或EED可发生突变，这些突变与NF1微缺失综合征中更具侵袭性和发生更频繁的肿瘤相关^43,88-89。这些突变的结果是H3K27me3的整体缺失^48-50。H3K27me3的缺乏使得乙酰基在通常被PRC2沉默的位点异常聚集⁴⁸。H3K27Ac将溴结构域和额外末端结构域（BET）蛋白（特别是BRD4）募集到染色质中，进而促进RNA聚合酶Ⅱ介导的转录⁶⁰ 。在这方面，De Raedt等人证明了SUZ12无功能的细胞系对BRD4抑制剂JQ1更敏感⁴⁹。此外，将异位SUZ12重新引入SUZ12突变MPNST细胞系足以在细胞培养中重建H3K27me3水平、减少H3K27Ac并减少MPNST增殖⁴⁸。De Raedt等人将这些影响归因于在SUZ12重建或JQ1处理后观察到的RAS转录特征的下调。该文确定了PRC2活性和RAS转录特征富集之间一般存在反向关系，尽管这种相互作用的精确机制仍然不清楚⁴⁹。Patel 等人观察到，与其良性的前体肿瘤相比，小鼠MPNST中BRD4蛋白水平升高，这进一步支持了BRD4异常表达是MPNST致病驱动因素的观点⁸⁷。或者，MPNST中BRD4蛋白水平的增加可能是快速增殖细胞转录需求增加的副产品。

（3）PRC2催化组分zeste基因增强子人类同源物2（ EZH2 ）的作用

1）尽管PRC2亚基的缺失与MPNST发病机制有关，但功能丧失突变在PRC2核心成分中的分布并不均匀：几乎所有MPNST中的PRC2突变都发生在SUZ12和EED上。与之相反的是，一些MPNSTs表现出PRC2催化成分EZH2的过度表达⁹⁰。此外，在培养或异种移植的MPNST细胞中，EZH2的抑制或耗竭可减少增殖并促进凋亡^90-91。这些数据表明，在PRC2之外,EZH2可能在MPNST中具有致癌作用，这是在其他癌症中观察到的现象。

2）在许多情况下，EZH2表达与H3K27me3水平呈负相关，但与癌细胞增殖和疾病预后不良呈正相关^92-94。还有许多特定的非典型EZH2靶点和相互作用的例子，它们可驱动肿瘤发展和转移。例如，EZH2在乳腺癌中作为独立于其组蛋白甲基转移酶活性的转录激活因子发挥作用，并且它还可以通过与增殖细胞核抗原（PCNA）相关因子和β-连环蛋白（β-catenin）的相互作用而过度激活Wnt信号通路^95-97。Yan等人表明，在体外 EZH2和无催化活性的EZH2的过度表达都可促进鼻型结外NK/T细胞淋巴瘤细胞的生长⁹⁸。苏氨酸367处的EZH2磷酸化将EZH2引导至细胞质，并驱动由EZH2与细胞骨架相互作用介导的乳腺癌转移表型^99-100。在前列腺癌和胶质母细胞瘤中，EZH2在丝氨酸21由AKT磷酸化，导致EZH2甲基化雄激素受体和STAT3，从而驱动疾病进展。在前列腺癌中，这种情况的发生不依赖于其他PRC2成分^101-102。尽管EZH2的上述两种作用与其在PRC2中的经典活性并不直接相关，但AKT在该残基处磷酸化EZH2也可通过降低EZH2对组蛋白H3的亲和力而降低H3K27me3的水平¹⁰³。总之，这些数据暗示了EZH2在MPNST发病机制中潜在的非典型作用。其他PRC2核心成分的丢失可能导致更高水平的非结合EZH2，这些EZH2可能与其他结合蛋白任意地相互作用，从而促进疾病的发展。

（4）总结

迄今为止，对MPNST中PRC2的研究还不能阐明SUZ12和EED缺失促进MPNST恶性生长的确切机制。现在出现了两种PRC2成分丢失导致MPNST的发病机制模式：PRC2功能丧失导致H3K27me3标记丢失和PRC2靶基因去抑制；以及SUZ12或EED的丢失导致未结合的EZH2水平增加，这类EZH2可能参与了其他的、尚未确定的致癌作用机制 （图 4）。这些模式并不相互排斥，并且两者都可以作用于MPNST。并且如果想要理解SUZ12和EED的丢失驱动MPNST行为的精确机制，则需要额外的研究工作。

虽然所有NF1种系功能丧失突变都是完全外显的^111-112，并且会导致发生NF-1，但疾病表现是高度可变的¹¹³。除了少数特定的例子外，症状和疾病严重程度似乎与任何特定的突变无关。

1、表型相关基因

（1）密码子的框内缺失c.2970–2972delAAT和错义突变导致NF-1的表型相对减弱¹¹⁴。同时，携带影响p.Arg1809突变的患者也表现出相似的轻度表型¹¹⁵。

（2）最近，Koczkowska等人确定了NF1密码子844–848的一组错义突变与更严重的NF-1表现相关。这些患者PNs以及其他NF-1相关恶性肿瘤的发病率较高¹¹⁶。在NF1微缺失综合征中，染色体17q11.2位点上显示存在一段1.0–1.4Mb缺失，这种综合征罕见，但在临床上一直很严重。这些患者表现出面部畸形、脊柱侧凸和儿童多动症。他们发展成MPNSTs和其他NF-1相关肿瘤的风险更高^88-89。

2、NF1亚型与细胞分裂期的关系

除了其典型的RAS GAP活性外，NF1的一些亚型还包含一个微管蛋白结合域和一段核定位信号。NF1已被证明与细胞分裂期间的微管-染色体连接有关^117-120。与这些观察结果一致，Koliou等人研究表明，小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）使胶质母细胞瘤细胞中的NF1耗竭，从而破坏了正常的染色体集合（中期染色体排列）¹¹⁷。这种NF1功能可能有助于解释在NF-1相关肿瘤中频繁观察到的非整倍体^117,121-126。有趣的是，在NF-1中受影响最大的组织是那些表达包含一段核定位信号的NF1亚型的组织，这表明核NF1功能可能与NF-1相关的肿瘤发生尤为相关¹²⁷。

3、NF-1患者表型

（1）一些NF-1患者只在身体的一个区域出现症状，这种情况称为节段性NF-1^113,128-129。这部分疾病是由胚胎发育早期发生的体细胞NF1新发突变引起的，而不是由于种系突变。由此产生的镶嵌导致一种表型，其中只有受影响谱系中的细胞和组织表现出NF-1表型¹²⁹。这些个体不会将突变传递给他们的后代，除非突变存在于种系中。但这种情况只发生在少数节段性NF-1患者中。

（2）所有NF-1患者都是NF1杂合子或NF1突变的嵌合体，因为纯合子种系突变是胚胎致死性突变^130-131。尚不清楚NF1杂合性本身在多大程度上驱动了这种疾病的各个方面。然而，根据Knudson的二次打击假说，NF1基因中的种系突变使患者易患肿瘤¹³²。因此，从这方面来看，所有具有NF-1特征的神经纤维瘤都是NF1杂合性缺失的结果。