脳腫瘍のエピジェネティクスとその放射線による変調。総説

The epigenetics of brain tumors and its modulation during radiation: A review.

• Raghavi Raviraj
• SunilGowda Sunnaghatta Nagaraja
• Ilakya Selvakumar
• Suma Mohan
• Devipriya Nagarajan

抄録

脳腫瘍は、中枢神経系や脊髄周辺の不均一な細胞が異常に増殖したものである。成人および小児の両方に影響を及ぼす臨床的に著名な脳腫瘍のほとんどは膠芽腫、髄芽腫、上衣腫であり、それらは組織の起源によって分類される。化学療法、放射線療法、および手術が今日までに利用可能な重要な治療法である。しかし、これらの治療法は、がん細胞の化学抵抗性や放射線抵抗性など、複数の理由により失敗しています。そのため、この抵抗性の原因となっている細胞のシグナル伝達や分子イベントを標的とした新しい治療法の開発が求められています。近年、エピジェネティックな変化は、クロマチンを介した疾患メカニズムの理解に役立つとして注目されています。エピジェネティックな変化はクロマチン構造を変化させ、その結果、多くの薬剤のドッキング部位に影響を与え、がん治療の化学抵抗性の原因となっている。本レビューでは、エピジェネティックな変化がポリコム遺伝子、V-Myc鳥類骨髄細胞腫症ウイルス腫瘍遺伝子（MYCN）をはじめとする様々な遺伝子の転写抑制や活性化にどのような影響を与えるのか、そのメカニズムを中心に解説している。また、放射線による活性酸素の発生経路や細胞レベルでのエピジェネティックな変化への役割、組織生理への影響についても言及した。さらに、個人の行動と遺伝子発現の環境誘発エピジェネティックな制御との間には強い関係があることを示した。また、神経膠芽腫におけるトランスクリプトームの不均一性と腫瘍微小環境の役割についても論じている。全体的には、治療に役立つ可能性のある重要かつ新規のエピジェネティックなターゲットが強調されており、脳腫瘍の未解決のクロマチン変化を克服するのに役立つと考えられる。

The brain tumor is the abnormal growth of heterogeneous cells around the central nervous system and spinal cord. Most clinically prominent brain tumors affecting both adult and pediatric are glioblastoma, medulloblastoma, and ependymoma and they are classified according to their origin of tissue. Chemotherapy, radiotherapy, and surgery are important treatments available to date. However, these treatments fail due to multiple reasons, including chemoresistance and radiation resistance of cancer cells. Thus, there is a need of new therapeutic designs to target cell signaling and molecular events which are responsible for this resistance. Recently epigenetic changes received increased attention because it helps in understanding chromatin-mediated disease mechanism. The epigenetic modification alters chromatin structure that affects the docking site of many drugs which cause chemo-resistance of cancer therapy. This review centers the mechanism of how epigenetic changes affect the transcription repression and activation of various genes including Polycomb gene, V-Myc avian myelocytomatosis viral oncogene (MYCN). This review also put forth the pathway of radiation-induced reactive oxygen species generation and its role in epigenetic changes in the cellular level and its impact on tissue physiology. Additionally, there is a strong relationship between the behavior of an individual and environment-induced epigenetic regulation of gene expression. The review also discusses Transcriptome heterogeneity and role of tumor microenvironment in glioblastoma. Overall, this review emphasis important and novel epigenetic targets that could be of therapeutic benefit, which helps in overcoming the unsolved chromatin alteration in brain cancer.

Copyright © 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.