张小敏，莫慧慧，廖乐茜，梁燕华

全球皮肤黑素瘤发病率每年都在增长，病死率却没有明显变化。除了基因突变，表观遗传学在黑素瘤的早期诊断、疾病监控以及预后评价中也起了极其重要的作用，还能为黑素瘤的靶向治疗提示新的指引。基因表达的表观遗传学调控是通过改变染色质的结构和构象来实现的，可影响基因及其启动子的转录机制，并影响mRNA转录的稳定性，其主要机制包括DNA甲基化、组蛋白的共价修饰和非编码RNA的调控。表观基因调控最终决定了基因表达的结果，可能包含编码具有相同基因型的个体之间的表型差异的信息[1]。表观遗传调控在黑素瘤进展中所起的关键作用越来越受到研究者们的重视，近年来发表了大量的研究报道。本文将对黑素瘤表观遗传机制的最新进展进行综述，为下一代生物标志物和治疗药物的开发提供线索。

1 DNA甲基化在黑素瘤中调控作用

DNA甲基化是发现最早、研究最深入的表观遗传修饰之一。肿瘤的DNA甲基化改变表现为基因组总体的甲基化水平降低与启动子区CpG岛的甲基化水平升高：基因组总体甲基化水平降低，可使原癌基因和逆转录转座子活化，从而使染色体稳定性下降。在正常细胞中，抑癌基因处于较高的转录表达水平，有助于维持细胞的正常分化，而抑癌基因启动子区CpG岛甲基化水平升高可沉默抑癌基因，从而使细胞正常分化调控失常，最终导致肿瘤的发生。至今已发现超过100个异常高甲基化的基因与黑素瘤的发病相关[2]。其中，肿瘤抑制基因启动子区域的高甲基化是黑素瘤发生的重要机制。Kim等[3]发现SUV39H1是黑素瘤的癌基因，SUV39H1介导的H3K9三甲基化通过与DNA甲基转移酶3A相互作用和降低黑素瘤细胞中的视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）mRNA和蛋白的表达来促进Rb1启动子CpG岛的甲基化。Rb丰度的降低导致肽基脯氨酸异构酶（peptidyl proline isomerase，PIN1）水平增加，并通过增强RAF1-丝裂原细胞外激酶（mitogen extracellular kinase，MEK1）-细胞外信号调节激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）信号通路的激活而导致黑素瘤的发生。SUV39H1与PIN1的表达呈正相关，它们的过表达促进了黑素瘤的生长。Kaplan-Meier生存分析显示甲基化与较差的无病生存期和总生存期相关。Xu等[4]研究表明黑素瘤组织中端粒酶逆转录酶启动子CpG岛区的甲基化水平明显高于色素痣，有淋巴结转移的黑素瘤患者其体内CpG岛-2甲基化水平高于无淋巴结转移者，并且其水平有随着肿瘤的恶化而升高的趋势，提示CpG岛-2甲基化水平可用来评估中国人肢端和黏膜黑素瘤的预后。

2 组蛋白修饰在黑素瘤中调控作用

组蛋白修饰可影响黑素瘤细胞的增殖、分化、凋亡、侵袭和免疫应答等生物学作用。其中，组蛋白乙酰化通常与基因表达的激活有关。组蛋白去乙酰化酶SIRT6是一种自噬调节因子，其表达与自噬生物标志物MAP1LC3/LC3和SQSTM1/p62的表达显著相关。研究发现，与色素痣相比，SIRT6在原发性黑素瘤中的表达减少，而在转移性黑素瘤中的表达增加[5]。此外，SIRT6在体外以自噬依赖的方式抑制原发性黑素瘤的生长，但却可促进转移性黑素瘤的发展。SIRT6通过胰岛素生长因子（Insulin growth factor，IGF）-蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）信号通路对黑素瘤的生长发挥调控作用，AKT通过调节自噬可以部分逆转SIRT6对黑素瘤生长的影响。SIRT6在黑素瘤不同阶段的双向表达通过自噬依赖的方式在调节黑素瘤生长中起着关键作用，提示SIRT6可能成为黑素瘤的生物标志物和治疗靶点。

另外，在肿瘤形成过程中，组蛋白脱乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）活性增加可引起黑素瘤对烷基化药物替莫唑胺、达卡巴嗪和福莫司汀产生耐药。原位恶性黑素瘤细胞中含有较高水平的HDAC1/2。此外，抑制HDAC1可使暴露于烷化剂后的恶性黑素瘤细胞对凋亡敏感，而不影响原代黑素细胞。在体外抑制HDAC1/2/3可以使黑素瘤细胞对替莫唑胺的敏感性增加。程序性死亡受体-配体1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）是癌细胞中表达的一个重要的共刺激分子，可激活PD-1信号通路，抑制HDAC6可下调PD-L1的表达。研究表明，黑素瘤暴露在缺氧、紫外线照射和接受BRAF-MEK抑制剂治疗等条件下，可使组蛋白脱乙酰化酶8(HDAC8)[6]活性增加，后者可通过c-jun的去乙酰化增加其在黑素瘤细胞中的转录活性，从而使BRAF抑制剂的耐药性增加。相反，HDAC8特异性抑制剂可以限制黑素瘤细胞对以上多种暴露条件的适应。HDAC抑制剂[7]体内不良反应较少，已作为新的抗癌药物应用于临床。HDAC6选择性抑制剂可增强黑素瘤患者T淋巴细胞的免疫特性，从而增强抗肿瘤效果[8]。

而组蛋白甲基化可能对转录既有抑制作用(H3K9,H3K27)，也有增强作用(H3K4)[9]。组蛋白甲基转移酶促进了从未甲基化赖氨酸残基到三甲基化赖氨酸残基的逐步转化，而组蛋白去甲基化酶则催化了反向的去甲基化过程[9]。由于组蛋白甲基化的可逆性，那些通过去甲基化酶[10,11]、甲基转移酶[12]以及抑制酶活性从而改变特定组蛋白位点甲基化水平的化合物正被作为癌症治疗新靶点的热点研究。其中，赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶（lysine-specific histone demethylase，LSD1）可使黑素细胞衰老，从而阻止了黑素细胞发展为黑素瘤细胞[13]。研究表明，体内强制表达LSD1可促进BRAFv600e驱动的黑素瘤形成[14]。分化的黑素瘤细胞H3K9甲基化水平升高。在多能性标志的启动子区存在压制性组蛋白标志（如SOX2），后者介导了许多细胞的自我更新和致瘤性标志物的表达。LSD1的H3K9去甲基酶活性可表观调控SOX2的转录，从而维持肿瘤干细胞的多能性。

3 非编码RNA 在黑素瘤中调控作用

3.1 介导的表观遗传学调控

miRNA作为基因表达的关键调控因子，在黑素瘤的各种生物学作用中均扮演着一个极其重要的角色。研究表明，部分miRNA的上调表达可促进黑素瘤细胞的生长和增殖，如miRNA-29c[15]和miRNA-106b-5p[16]在黑素瘤细胞中表达增加。miRNA-29c的靶基因是CDK6，miRNA-29c过表达可下调CDK6的表达，并抑制黑素细胞的活性，使细胞停滞于G1期。上调miRNA-106b-5p的黑素瘤细胞生长加快，细胞周期缩短，下调miRNA-106b-5p的黑素瘤细胞表现出相反的生长趋势。黑素瘤易感基因磷酸酶和张力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog gene，PTEN） 受miRNA-106b-5p转录后调控，miRNA-106b-5p可通过靶向PTEN从而调控下游细胞周期相关蛋白和Akt/ERK通路。另外，miRNA-378[17]在黑素瘤中表达增加，并可增强其迁移、侵袭和致瘤性，该miRNA还通过Wnt/β-catenin信号通路抑制FOXN3基因的表达，从而调节黑素瘤的上皮间充质转化和转移。

相比较而言，部分miRNA是黑素瘤细胞生长和增殖的重要负调控因子，例如miRNA-27b-3p和miRNA-455-3p[18]是使黑素瘤细胞静止的重要调节因子，这两者均能通过稳定p27以促使黑素瘤细胞处于静止期。miRNA-21和丝裂原活化蛋白激酶3(MKK3)[19]均参与多种肿瘤的发生和发展，MKK3是miRNA-21的直接靶点。miRNA-21过表达可致MKK3的表达下降，从而抑制黑素瘤细胞的增殖和集落形成，促进细胞凋亡，延缓细胞周期，抑制黑素瘤细胞的迁移和侵袭。miRNA-139-5p[20]通过下调胰岛素样生长因子1受体（type 1 insulin-like growth factor 1 receptor，IGFIR）的表达来抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）信号通路、miRNA-137[21]通过靶向TBX3转录因子来抑制恶性黑素瘤细胞的迁移、侵袭和增殖。

miRNA对黑素瘤耐药机制也有影响。miRNA-30a-5p[22]在耐药细胞中高表达，它通过靶向IGF1R基因影响黑素瘤细胞的耐药性。研究表明，与亲本相比，miRNA-126-3p在达普拉非尼耐药亚系中的表达明显下调，恢复miRNA-126-3p[23]的表达可使血管内皮生长因子-A（Vascular endothelial growth factor-A,VEGF-A）或整合素金属蛋白酶9（a disintegrin and metalloproteinase 9，ADAM9）的表达下降，从而可抑制耐药黑素瘤的生长和转移，提高其药物敏感性。甲基化介导的miRNA-211沉默降低了黑素瘤细胞对顺铂的敏感性[24]，而miRNA-211过表达可以增强顺铂的抗癌作用，恢复顺铂耐药细胞中miRNA-211对顺铂的敏感性。小鼠异种移植实验也显示了同样的结果。

3.2 长链非编码RNA（long noncoding RNAs，lncRNA）介导的表观遗传学调控

lncRNA是以RNA的形式在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等层面调控基因的表达水平，尤其是在染色体沉默、基因组印迹、染色体修饰、转录激活、转录干扰等方面发挥了重要作用。研究发现，长链非编码（RNA long non-coding RNA,lncRNA）-浆细胞瘤转化迁移基因1（plasmacytoma variant translocation gene 1，PVT1）在黑素瘤组织中的表达明显升高，且与预后不良有关。PVT1基因敲除可显著抑制黑素瘤细胞增殖活性，使细胞周期停滞于G0/G1期，促进黑素瘤细胞凋亡。PVT1能与miRNA-26b直接结合，后者在黑素瘤中具有肿瘤抑制作用[25]。PVT1还可能通过与EZH2结合并调节miR-200C的表达而参与黑素瘤的发生和转移[26]。与良性痣细胞和人黑素细胞相比，IncRNA-ATB[27]在黑素瘤组织和细胞中表达升高，其在体外实验中被证实可促进黑素瘤细胞的细胞增殖、迁移和侵袭，在体内可促进肿瘤生长。并且，lncRNA-ATB可减弱黑素瘤细胞的细胞周期阻滞和抑制细胞凋亡。lncRNA-ATB作为竞争性内源性RNA，通过竞争性地吞噬黑素瘤细胞中的 miR-590-5p来增强YAP1的表达，从而促进黑素瘤的增殖和侵袭。lncRNA-SRA[28]介导了p38的激活、细胞的侵袭、增殖、调节上皮向间充质转化和远处转移，敲除SRA基因可显著抑制黑素瘤细胞的增殖和迁移。lncRNAZEB1-AS1[29]可以通过激活ZEB1基因的表达发挥作用，从而影响黑素瘤的侵袭性和表型转换，这是一个上皮向间充质转化的类似过程，而ZEB1基因在这一过程中起着至关重要的作用。此外，lncRNA-结直肠肿瘤差别表达基因（colorectal neoplasia differentially expressed，CRNDE）[30]通过靶向C型趋化因子配体18（CC chemokine ligand 18，CCL18）与 miR-205 内源性竞争，lncRNA-TUG1[31]和lncRNA-Gas6-AS2[32]分别通过激活TUG1/MIR-129-5p/AEG-1和Gas6/Ax1/AKT/ERK通路促进肿瘤生长和转移。OR3A4[33]可通过诱导PI3K/AKT信号通路促进黑素瘤细胞的侵袭和迁移。XIST是黑素瘤的进展和奥沙利铂耐药的重要调节因子，它还可作为竞争的内源性RNA促进恶性黑素瘤的生长和转移[34]。

lncRNA还可以发挥抑制黑素瘤进展的作用。如改为IncRNA-氨甲酰磷酸合成酶1（carbamoylphosphate synthase1，CPS1）-内含子转录本 1（intronic transcript1，IT1）[35]在人黑素瘤组织和细胞系中的低表达与肿瘤的转移和分期密切相关。CPS1-IT1过表达可抑制黑素瘤细胞的迁移、侵袭、上皮-间充质转化和血管生成。富含半胱氨酸蛋白61（cysteine rich 61，Cyr61）是一种参与肿瘤转移的血管生成因子，也是公认的黑素瘤癌基因，它在黑素瘤细胞中的过表达受到CPS1-IT1的限制。此外，在CPS1-IT1沉默的黑素瘤细胞中，CYR61的增强表达显著降低了CYR61及其下游靶血管内皮生长因子和基质金属蛋白酶-9的蛋白水平，并抑制了CPS1-IT1过表达对黑素瘤细胞转移的抑制作用。CPS1-IT1通过与BRG1竞争性结合抑制CYR61的表达，共同控制黑素瘤的转移。

4 展望

表观遗传的变化和基因突变在维持细胞内环境稳定和促进肿瘤的进展中均起重要的作用。与基因改变不同，表观遗传的变化是可逆的，这突显了新的治疗策略的可能性，了解这些变化对药物开发和探索治疗策略具有重要意义。针对黑素瘤表观遗传分子生物标志进行靶向治疗的研究已经出现[14]，下一步的研究应集中在鉴定出更有效的表观遗传生物标志物来帮助临床医生对疾病进行早期诊断、监测病情发展和预后预测上。基于分子亚型的生物学行为和预后差异，结合遗传和表观遗传生物标志物，建立新的黑素瘤分类方法，指导开发新的治疗靶点并用于临床管理可能是未来的研究方向。