胶质母细胞瘤(glioblastoma，GBM)是成人中最常见的恶性脑组织肿瘤。目前治疗手段包括外科手术切除、放疗以及替莫唑胺为主的化疗等。但由于恶性胶质瘤常与周围正常脑组织界限不清，外科手术很难完全将其切除；胶质瘤对放疗及化疗具备的固有耐受性，亦导致放化疗存在诸多局限性，治疗目的仅限于控制肿瘤生长及维持患者生存质量^[1]，最终并不能逆转肿瘤复发。目前研究显示，肿瘤细胞的自我更新能力可能是对上述常规治疗措施产生抵抗的原因。因此，探究背后的分子调节机制尤为重要。Sex-determining region of Y chromosome(SRY)-box 2(SOX2)作为一种转录因子，在维持多种肿瘤组织(包括脑组织)干细胞特性上起到重要作用。SOX2在胶质瘤患者组织水平表达升高，并与不良预后密切相关。因此，靶向SOX2或许为胶质瘤治疗提供新的策略。本文针对近期在GBM中靶向应用SOX2的一些治疗策略进行概述。

1 SOX2

SOX基因家族是一类SRY相关基因构成的基因家族，编码一系列SOX[SRY-related high-mobility-group box (HMG)]家族的转录因子，产物都具备HMG集序保守结构域^[2]。SOX家族转录因子在维持成人组织干细胞特性上起到重要作用，家族主要包括20个成员，根据HMG序列特征将其分为8组(A~H)。同组成员>80%的HMG结构域序列一致，并彼此分享其他保守区域；成员之间亦可能具备重叠的表达形式，共享相同的生化属性，且彼此之间存在协同性作用及功能丰余性。反之，非同组成员则表现不同的生物学功能^[3]。

SOX2是SOXB1组家族成员(同时包括SOX1及SOX3)。在胚胎发育时期，SOX2在祖细胞特征维持以及细胞命运决定中扮演重要角色。尤其在成人神经系统中，SOX2通过维持干细胞活性，对组织稳定及再生起到关键作用^[4]。SOX2表达失调与多种人类疾病相关。SOX2基因缺失可导致先天性小眼球或无眼球疾病发生。SOX2蛋白上调与多种肿瘤的发生和发展密切相关。

2 GBM

中枢神经系统肿瘤包括脑肿瘤、脊髓肿瘤和神经根肿瘤，发病率约占肿瘤总数的3%，但死亡率却占7%^[5]。脑胶质瘤是最常见的原发性脑肿瘤，每年全世界有约350 000例被确诊为脑胶质瘤^[6]。WHO根据临床及组织病理学特点，将脑胶质瘤分为4级，分别为毛细胞型星型细胞瘤(Ⅰ级)、弥漫星型细胞瘤(Ⅱ级)、间变星形细胞瘤(Ⅲ级)和多型性胶质母细胞瘤(GBM，Ⅳ级)。GBM是最常见且恶性程度最高的星形细胞瘤。随着临床研究的不断深入，生物学标志物及分子病理分型能够为该病诊断及治疗提供一定帮助。根据基因组和转录组学研究结果，可将GBM分为经典型(classical)、间质型(mesenchymal)、前神经元型(proneural)和神经元型(neural)4个亚型，不同亚型与不同疾病预后相关联。

肿瘤干细胞理论认为，只有少数肿瘤细胞具有干细胞的特性，具有自我更新和分化的能力，肿瘤干细胞的存在是肿瘤复发和转移的主要原因^[7]。目前已有诸多研究证实GBM中存在肿瘤干细胞，称神经胶质瘤干细胞(glioma stem cells，GSCs)，并证实GSCs与GBM的发生、维持、复发及耐药有密切关系^[8]。此外，对于GSCs的来源亦有多种不同解释。一种理论认为GSCs是由神经干细胞(neural stem cells，NSCs)恶性转化而来，但依然保持干细胞特性。另一理论称，更多成熟或已分化的细胞被重新编程，进而形成GSCs和高级别胶质瘤细胞。因此，特异性针对GSCs的治疗策略显得尤为重要。

3 SOX2与GBM

目前已有研究证实，SOX2在GBM中过表达。2007年，在人类脑肿瘤组织活检研究中首次发现，SOX2在mRNA及蛋白水平升高，并主要限制于核内表达^[9]。此后，在不同的独立队列研究中，亦发现SOX2过表达^[8]。尤为重要的是，SOX2的过表达与肿瘤的侵袭表型以及不良预后密切相关^[10]。更多结果发现，在未分化的GSCs群体中发现SOX2的富集，证实SOX2在维持GSCs特性中起到重要作用。在GSCs中通过RNA干扰技术下调SOX2，会抑制其增殖及体内成瘤^[11]。另外，沉默SOX2抑制细胞迁移和侵袭能力^[11]，加速细胞的衰老，同时导致细胞G₀/G₁期阻滞^[8]。而在胶质瘤细胞株中，过表达SOX2则增强细胞增殖、迁移、侵袭以及自我更新能力^{[8, 11]}。SOX2作为一种转录因子，与人类第三型POU结构域二号因子(POU domain class 3 transcription factor 2，POU3F2)、少突胶质细胞转录因子2(oligodendrocyte transcription factor 2，OLIG2)和婆罗双树样基因-2(Spalt-like gene-2，SALL2)协同作用，可以使已分化的胶质瘤细胞重新编程，转变为诱导的胶质瘤干细胞，功能与人类脑肿瘤组织活检中提取的GSCs相似^[12]。上述研究均表明，胶质瘤细胞依赖于SOX2来维持其肿瘤生成的能力，且SOX2在维持GSCs特性中发挥重要作用。

4 SOX2上游调控

SOX2的上游调控涉及较复杂的网络互作机制，主要体现在转录、转录后及翻译后水平中。

4.1 转录水平调控

在转录水平中，与SOX2的表达密切相关的主要包括转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、音猬因子(sonic hedgehog，SHH)、成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor，FGFR)和上皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)4种信号通路，在GBM中，上述通路被异常激活，通过部分过表达SOX2，起到维持肿瘤存活的作用。

4.1.1 TGF-β通路

TGF-β通过抑制SOX2的活性，进而减弱GSCs的致瘤性^[13]。SOX2的功能同样可以被SOX家族的其他成员调控，例如SOX4。SOX4是TGF-β信号通路的下游蛋白，在SOX2基因启动子区与八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4，OCT4)形成复合物，起到对其调控的作用^[13]。

4.1.2 SHH通路

SHH配体蛋白和果蝇体节极性基因的人类同源基因(drosophila segmentpolarity patched gene，PTCH)受体蛋白结合启动SHH通路，进而激活G蛋白耦连受体-Smoothened基因(smoothened gene，SMO)蛋白。活化的SMO蛋白激活神经胶质瘤相关癌基因同源基因1/2(glioma-associated oncogene homolog gene 1/2，Gli1/2)蛋白，后者随之移位到细胞核内，最终激活SOX2。SHH对SOX2的调节一般发生在神经和脑组织干细胞内，药物对这些通路的抑制作用将下调SOX2的表达，进而抑制胶质瘤细胞的致瘤活性^[8]。

4.1.3 FGFR通路

FGFR通路主要经由2条关键的级联反应MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR来调节SOX2的表达，抑制这2条信号通路将会降低GSCs的致瘤性及自我更新能力。MEK/ERK通路对ERK蛋白进行磷酸化修饰，后者移位到细胞核内，最终激活SOX2的转录。PI3K/AKT/mTOR通路通过活化mTORC1，最终对SOX2的表达进行正向调控。在GSCs中，雷帕霉素通过对mTORC1的抑制，从而达到降低SOX2表达及抑制胶质瘤自我更新能力的作用^[8]。

4.1.4 EGFR通路

在GBM中，EGFRⅧ通过EGFRⅧ-STAT3-PEDF-Notch信号通路轴对SOX2进行正向调控，最终达到增强肿瘤自我更新及肿瘤发生能力的作用^[14]。另外，部分GBM患者中发生的SOX2基因的扩增及启动子DNA低甲基化^[11]，为GSCs中SOX2上调机制提供一定依据。

4.2 转录后水平调控

在转录后水平，miRNA在SOX2调节中起到关键作用，如miRNA21和miRNA145等^{[10, 15-17]}。Sathyan等^[10]发现在GBM中，在应用miRNA21治疗胶质瘤过程中，干细胞调节因子SOX2可作为重要靶点；另外该研究指出，应用高miRNA21/低SOX2以及低miRNA21/高SOX2这一分类方法，可将50% GBM患者分为2种亚型，由于这2种亚型具有不同的分子学、放射学和病理学特性，较目前指标更易预测患者的生存期。Fang等^[17]应用ChIP-seq与微阵列分析技术在胶质瘤LN229细胞株中对SOX2基因功能进行研究发现，SOX2与miRNA145形成双负反馈环路，并在GBM中构建1个双稳态系统。

4.3 翻译后水平调控

翻译后水平修饰(如泛素化、磷酸化和乙酰化等)也对SOX2有一定上游调节作用。磷酸化及乙酰化修饰提高SOX2向细胞质的输出，进而抑制SOX2在胚胎干细胞中与DNA结合的能力^[18]。相反，AKT对SOX2的磷酸化修饰反而对蛋白起到稳定作用，增强SOX2的转录活性。然而目前在GSCs中，这些翻译后修饰的功能仍不明确，值得进一步研究。

5 SOX2下游调控

目前，一些研究已经开始关注GBM中SOX2的下游靶点^{[8, 17]}。Fang等^[17]在LN229胶质瘤细胞株中，通过ChIP-seq与微阵列分析技术证实SOX2下游的诸多靶点。研究结果显示，在GBM肿瘤基因组中共有4 883个SOX2结合区域；且抑制SOX2后，共有489个基因表达产物发生改变，包括具有肿瘤抑制活性的SOX家族成员、脑组织表达X染色体连锁(brain expressed X-linked，BEX)家族成员及一些细胞因子。在敲减SOX2的GBM中，共105条pre-miRNA发生差异表达，其中miRNA145与SOX2具有双向负反馈调节关系。

研究发现，SOX2的致癌作用与SOX9(SOX家族另一成员)相关^[8]，且SOX9位于SOX2下游，作为致癌信号通路，SOX2~SOX9增强GBM的细胞干性和耐药性，SOX9在转录后水平同样发挥对GSCs的重要调节作用。另外与SOX2相关的下游信号通路还包括RhoA、FAK和Wnt等。

6 GBM中靶向SOX2的治疗策略 6.1 靶向SOX2与GBM耐药性的关系

目前针对GBM的主要化疗药物是替莫唑胺(temozolomide，TMZ)，替莫唑胺可使患者中位生存期从12个月延长至15个月左右^[19]。近年来，SOX2在TMZ耐药机制中的重要作用逐渐被揭示。过表达SOX2的胶质瘤细胞对TMZ耐药性增加，而抑制SOX2后则耐药性减低。SOX2过表达是胶质瘤细胞前神经元亚型的分子标志，而该型是对放化疗抵抗最强的亚型。通过miRNA145对SOX2基因的抑制降低GSCs的耐药性，并增加对放疗和TMZ的药物敏感程度^[20]。ID-4的过表达会抑制miRNA9的产生，最终导致SOX2表达的增加。通过直接转录调节，SOX2增强ATP结合盒式膜转运蛋白ABCC3和ABCC6的功能，而ATP结合盒式膜转运蛋白则与GSCs的耐药性密切相关^[21]。以上研究结果表明，SOX2是导致GBM耐药的重要因素，因此，针对SOX2的靶向治疗将为胶质瘤治疗策略提供新契机。

6.2 干预肿瘤信号通路靶向SOX2

目前，直接或间接调控肿瘤信号通路进而靶向SOX2，已成为治疗GBM的新方法^[22]。在通过对人类胶质瘤组织、人工培养的胶质瘤细胞以及小鼠移植瘤模型的研究中发现，GBM中存在血小板源性生长因子受体(platelet-derived growth factor receptor，PDGFR)及胰岛素生长因子1型受体(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1-R)信号通路的激活。PDGFR和IGF1-R皆属于酪氨酸蛋白激酶受体家族的成员，已有研究证实二者在胶质瘤细胞中参与调控生长、增殖、迁移和侵袭等表型^[23]。前期临床研究发现，IGF1-R的抑制剂与受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)靶向药物联合应用时，起到良好效果。Hägerstrand等^[24]发现，PDGFR和IGF1-R的抑制剂(伊马替尼和NVP-AEW541)的联合应用通过对SOX2的下调，对肿瘤生长起抑制作用。上述二种药物联合应用靶向干细胞因子SOX2的方法为胶质瘤治疗提供新思路。

mTOR隶属于PIKK家族，相对分子质量为289，是一种不典型的丝氨酸/苏氨酸激酶。mTOR被激活后对真核细胞始动因子4E结合蛋白和核糖体S6蛋白激酶合成调节因子产生关键影响，最终促进细胞的生长和分化。mTOR在多种肿瘤组织如胶质瘤、卵巢癌、前列腺癌和肺癌等中过表达。而雷帕霉素(rapamycin)是一种mTOR的变构体抑制剂，能够减低胶质瘤细胞以及GSCs的自我更新及肿瘤发生能力。在一系列针对新发或复发的GBM临床Ⅰ期和Ⅱ期试验中，雷帕霉素及其衍生物(如依维莫司或西罗莫司)单药治疗或联合用药策略，使症状及影像学结果好转，同时避免高药物毒性^[25]。mTOR可调节SOX2的表达，对mTOR进行基因沉默及应用雷帕霉素的药物治疗，可减少SOX2在胶质瘤细胞中的表达水平。值得注意的是，在表达高水平内源SOX2的细胞中，雷帕霉素和替莫唑胺的联合应用对胶质瘤治疗效果更为明显，但药物毒性亦明显升高^[8]。

SHH信号转导通路，隶属于脊椎动物hedgehog信号通路家族，主要由构成包括分泌型糖蛋白SHH配体，跨膜蛋白受体PTCH和SMO，以及下游转录因子GLI蛋白。SHH信号通路与胶质瘤发生和发展有密切关系。Wang等^[26]通过阻断人胶质瘤细胞株SHH/GLI1通路限制胶质瘤细胞的迁移和扩散。而环杷明(cyclopamine)是一种SHH通路的抑制剂，同样可以抑制SOX2的表达，体外实验中亦产生药物毒性，但不同于雷帕霉素的是，环杷明和替莫唑胺的联合用药并未提高胶质瘤细胞的药物敏感性^[8]。另有研究发现，GSCs横向分化为肿瘤血管内皮细胞及血管壁细胞的能力依赖于VEGF，导致肿瘤对抗血管治疗效果不明显^[27]。GSCs横向分化能力亦依赖于干细胞分子标志物Nestin及CD133的高表达；然而，SOX2的作用在上述过程中尚不清晰。因此，明确降低SOX2的表达与逆转胶质瘤干细胞横向分化的关系值得进一步探讨。

6.3 免疫治疗靶向SOX2

肿瘤免疫疗法近年在治疗实体肿瘤方面备受瞩目^[28]。该方法是一种增强机体抗肿瘤免疫反应的治疗策略。伴随基因组学及免疫学的迅猛发展，结合胶质瘤自身高免疫抑制状态的特性，免疫治疗迅速成为脑胶质瘤临床研究的热点。目前，研究人员逐渐把SOX2蛋白作为新靶点应用于目前治疗方式中。肿瘤免疫治疗为GBM患者的治疗措施提供广阔前景，并能积极改善预后。2014年，有研究已将针对SOX2的多肽疫苗应用于脑胶质瘤移植小鼠中，单独应用多肽疫苗提高移植瘤小鼠的生存率，且多肽疫苗和TMZ联合用药双倍延长小鼠的生存时间^[29]。在此之前，有研究证实，SOX2是一种胶质瘤相关抗原，SOX2在胶质瘤细胞中有丰富及特异性的表达；该研究亦鉴定SOX2的HLA-A*0201限制性毒性T细胞表位^[9]。上述研究结果奠定SOX2在胶质瘤免疫治疗中的关键地位。

6.4 miRNA靶向SOX2

在脑肿瘤中，引入miRNA可作为另一种靶向SOX2的转录后调节治疗方式。在胶质瘤干细胞和体内异种移植研究中，引入miRNA145可直接下调SOX2，从而抑制肿瘤成瘤能力，同时使细胞对化疗药物(如TMZ或顺铂)敏感性增高^[20]。故针对已产生耐药的细胞，miRNA145的应用范围较广，但病毒载体引入后所致的机体免疫反应仍值得关注。Dong等^[30]应用GBM患者脑肿瘤组织标本及U87、U251、LV229、LV18和SHG44胶质瘤细胞株，对miRNA429在GBM中的功能及分子机制进行研究。结果表明，miRNA429在GBM中低表达，过表达miRNA429可抑制GBM增殖、迁移和侵袭表型，并促进凋亡。研究进一步发现，过表达miRNA429可下调SOX2表达，且GBM患者肿瘤组织标本中miRNA429和SOX2表达呈负相关。miRNA429可通过直接靶向SOX2起到肿瘤抑制的作用。

7 结语

GBM是成人最常见的原发脑肿瘤，预后差，在分子水平、细胞水平、形态学及遗传学等方面有明显的肿瘤异质性，临床治疗较困难。GSCs的存在是导致胶质瘤耐药的重要原因，而靶向作用SOX2可抑制GSCs的肿瘤特性^[31-32]，为GBM治疗提供新策略。