K-ras基因在肿瘤中的研究与展望

叶 璐综述 于晓红审校

通过对人类基因组序列的鉴定，人们发现基因的突变可以导致各种不同的肿瘤[1],比如p53、EGFR等。在肿瘤基因中，ras基因的突变可以说和人类肿瘤的关系非常密切，其中ras家族中K-ras基因又因为其高突变率而成为了ras基因研究的1个热点。下面就K-ras基因及该基因在一些肿瘤中的研究及应用情况综述如下。

1 ras基因及蛋白

ras基因最早是在Harvery鼠肉瘤病毒(Ha2MSV)和Kirsten鼠肉瘤病毒(Ki2MSV)的子代基因中被发现。1982年Weinberg和Barbacid又从人膀胱癌细胞系中分离出可使NIH3T3细胞发生恶性转化的基因,也是Harvery鼠肉瘤病毒ras基因的人类同源基因，H-ras。同年Krontirs在人肺癌细胞和人神经母细胞瘤细胞中又发现了类似的基因,分别称为K-ras和N-ras。H-ras、K-ras和N-ras 同属于ras基因家族，它们分别定位于人类11、12和1号染色体的短臂上。

ras基因的编码产物为21 KDa的鸟苷酸结合蛋白,称为P21蛋白(P21ras)，位于细胞膜的内侧面。当细胞外的因子把信号传导到细胞膜内侧的P21ras时,促进P21ras与GTP结合,信号传导系统被激活。而此时， P21ras的GTP酶活性,又可促使GTP水解GDP；P21ras和GDP结合，P21ras失活,信号传导关闭。GTP酶激活蛋白(GTPase-activating protein，GAP)可提高GTP酶的活性。P21ras和GDP结合后又可以激活鸟苷酸释放蛋白(guanine nucleotide releasing protein，GNRP),GNRP使P21ras释放GDP而结合GTP。还有一类蛋白鸟苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange factor，GEF)，也可催化GDP转化为GTP，提高Ras-GTP的活性。机体通过GTP和GDP的相互转化，有规律地调节P21ras对信号传导系统的控制,完成信号传导过程，调控细胞的增殖和细胞凋亡等。

但是，也有人认为Ras蛋白并不是永远位于细胞膜上，它的位置受到蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的调控。PKC可使P21ras磷酸化，导致P21ras脱离与细胞膜的结合，转移到细胞内的膜性结构，如线粒体、内质网等上。通过实验，有研究人员还发现磷酸化的P21ras具很高的毒性，可以促使细胞的死亡[2]。这为肿瘤的分子靶向治疗提供了途径。

Ras是许多多肽生长因子受体(如EGFR)的下游分子，也是激活P42和P44MAPK(ERK2和ERK1)的细胞内级联激酶通路的上游分子。大量的细胞膜表面受体都通过Ras来传递信号，并通过它的激活来控制下游的信号传导通路。

ras基因是原癌基因，它被激活后就成为了具有致癌活性的癌基因。ras基因的激活方式主要有3种:基因的点突变、基因大量表达以及基因的插入及转位。其中最常见的就是点突变,它多发生在N端第12,13和61密码子。Ras介导的致癌性转化的主要机制和1个依赖Raf丝氨酸/苏氨酸特异性激酶活化的MAPK信号传导通路有关[3,4]。突变可导致活化后的P21蛋白传递连续的促有丝分裂的刺激信号，从而导致细胞的增殖失控，产生癌变。

在ras基因家族中，K-ras对人类肿瘤的影响最大。K-ras基因的突变位点最常见于第12、13密码子，所以一般对其突变的研究也在这两个位点上。

2 K-ras基因在肿瘤中的研究

Quinlan等认为K-ras的突变常出现在一些来自内胚层的组织，如胰腺、肺、结直肠等[5]。但是也有很多研究发现其他胚层来源的组织发生的肿瘤中也存在K-ras的突变。

2.1 K-ras与卵巢交界性肿瘤

Mok等[6]报道交界瘤中，K-ras突变率为48%，突变分别发生在12点和13点，而且黏液性交界瘤比浆液性交界瘤突变率高，分别为63%，36%。在恶性肿瘤中，18例有7例发生了突变。Mayr等[7]的研究也认为，K-ras基因突变在浆液性交界瘤及黏液性交界瘤中分别为22.2%、46.6%，而在浆液癌和黏液癌中分别为2.5%和10%。Caduff等[8]对 81例卵巢癌和39例卵巢交界肿瘤的K-ras基因的12密码子突变及P53的免疫反应性进行了分析，发现P53的免疫反应性出现在癌中的比例(36/81，44%)远高于交界瘤(3/39，8%)，并且在浆液性癌中比例(16/26，62%)更高；相反，K-ras基因突变在交界瘤(16/39，41%)中比癌(9/81，11%)中要高，且黏液性肿瘤更占优势。

国内也有文献对卵巢交界瘤的K-ras基因突变情况进行了研究报道。有的研究表明，黏液性肿瘤中，K-ras基因在黏液性交界瘤中的突变率为6.3%，而只在51例浆液性肿瘤中检测到1例交界瘤发生突变，浆液性及黏液性癌中的突变率为0[9,10]。另有一些研究报道，浆液性交界瘤突变率为12.0%，黏液性交界瘤为61.5%，而浆液性和黏液性癌的突变率分别为14.2%和61.9%[11]。

从上述的研究结果可以发现，大部分的研究支持卵巢黏液性交界瘤比浆液性交界瘤中K-ras基因的突变率高，而且在癌中的突变率较交界性肿瘤中低，提示卵巢黏液性交界瘤可能不是黏液性癌的早期病变。

2.2 K-ras与胰腺癌

在胰腺癌Patu8988细胞中检测出K-ras基因在第12密码子发生了突变类型为GGT—GTT的点突变,并且2-32microg/ml的K-ras反义寡核苷酸(Antisenseoligodeoxynucleotides ASODN)可以阻止Patu8988细胞的增殖并促进其凋亡[12]，并且反义寡核苷酸阻止K-ras mRNA表达的过程与ODN的毒性无关[13]。Bournet等[14]在实验中发现，K-ras基因的突变在鉴别胰腺炎引起的假性肿瘤和胰腺癌中也具有一定的价值。从上述可以发现，胰腺癌的发生发展与K-ras基因的突变可能有一定的关系，并且该基因在胰腺癌的鉴别诊断中有一定的价值。

2.3 K-ras与结直肠肿癌

结直肠癌中K-ras基因的突变比ras家族中其他的基因的突变更常见。结直肠癌也是目前研究K-ras基因突变最多、临床检测应用最多的肿瘤之一。K-ras基因突变的频率在结直肠癌中为14～50%。在一些研究中，这种改变还被作为结直肠癌患者预后不良的1个指标[3]。Cejas等[15]在研究中提出，在结直肠癌患者中，发生了肺部转移的患者，K-ras基因的突变率会更高，所以这个潜在因素被认对预测结直肠癌的肺转移有一定的帮助。

2.4 K-ras与肺癌

在肺癌患者中也发现大部分ras突变都表达在K-ras基因的密码子12上，并且认为与肺癌的癌前病变有关[16]。K-ras信号通路可能是肺癌发生的1个重要限速因素[17]。

2.5 K-ras与子宫内膜癌

Tsuda等[18]分析检测110例子宫内膜癌的手术切除标本，K-ras突变发生率为22%(24/110)；在增生的子宫内膜癌中，K-ras突变发生率为55%(11/20)，比没有增生的子宫内膜癌K-ras突变发生率(14%，10/70)高。另外，在间质反应的浸润生长方式的子宫内膜癌中K-ras突变发生率为33%(19/58)，比没有间质反应的膨胀生长方式的子宫内膜癌中K-ras突变发生率(10%，5/52)高。Caduff等[19]报道，在112个子宫内膜癌的病例中，有13例发现了K-ras基因在12密码子的突变，包括11例子宫内膜样癌，1例未分化癌和1例癌肉瘤，乳头状浆液性-透明细胞性癌没有发生突变。国内古丽娜等[20]研究认为，低分化子宫内膜癌中K-ras基因阳性表达率明显高于中分化者，Ⅱ、Ⅲ期子宫内膜癌中K-ras癌基因阳性表达率明显高于Ⅰ期 。

综上所述，K-ras基因突变在众多肿瘤中存在，且与肿瘤的鉴别、转移和预后有一定的关系。

3 K-ras基因与肿瘤的治疗

3.1 K-ras基因与EGFR靶向治疗的联合作用

EGFR是原癌基因c-erbB1的表达产物，是表皮生长因子受体家族成员之一。EGFR广泛分布于哺乳动物的上皮细胞、成纤维细胞、角质细胞等细胞的表面，EGFR信号传导通路对细胞的生长、增殖和分化都发挥着重要的作用。EGFR在很多的人类肿瘤中都有较高的表达，且与预后相关。因此出现了许多抗EGFR的靶向治疗药物。抗EGFR的单克隆抗体和一些小分子的酪氨酸激酶抑制剂是现在应用得最多的针对EGFR的靶基因治疗药物。这些靶向药物在非小细胞肺癌、结直肠癌、胰腺癌和头颈部肿瘤中已有应用。

但是人们在应用这些药物时发现，它们的反应率很低。后来人们对EGFR的下游基因Ras基因进行研究时发现，K-ras基因的突变与EGFR抑制剂治疗无效相关。很多研究也证实在转移性结直肠癌中K-ras基因的突变率在40%左右，这和EGFR抑制剂治疗无效的发生率相似[21]。国内学者也多有报道。如白春梅等[22]研究发现只有K-ras野生型晚期转移性结直肠癌患者可以从西妥昔单抗联合化疗一线治疗或西妥昔单抗药治疗化疗失败而不再接受化疗的晚期大肠癌患者中获益。2009年英国国立卫生与研究院正式批准西妥昔单抗用于结直肠癌的治疗，但仅限于用于转移至肝脏或k-ras为野生型的患者。2009年NCCN结直肠癌指南中建议K-ras野生型晚期转移性结直肠癌患者一线治疗可以选择西妥昔单抗联合化疗。

K-ras基因突变的检测，提高了EGFR治疗的有效性，对于突变型的患者可以避免不必要的EGFR抑制剂的治疗，体现了一定的经济价值。现在需进行EGFR靶基因治疗的结直肠癌患者都会进行EGFR和K-ras基因突变的双重检测。

3.2 K-ras基因的靶向治疗

除了与EGFR的联合作用外，K-ras基因在众多肿瘤中的出现也提示可以应用针对该基因的靶向治疗来治疗肿瘤。综合K-ras基因的一些研究报道，当K-ras基因发生磷酸化时，可引起细胞凋亡，而去磷酸化则使细胞持续生长，引发肿瘤。所以，针对这点可通过促使K-ras磷酸化而促使肿瘤细胞死亡[2]。还可以通过抑制Ras蛋白翻译后的修饰、抑制K-ras mRNA的表达等方法，抑制细胞生长等。而且有研究表明，在肿瘤中针对K-ras基因采取的治疗有一定的作用。如在胰腺癌中通过反义寡核苷酸可以阻止K-ras mRNA的表达从而阻止胰腺癌Patu8988细胞的增殖，并促进其凋亡[13]。在一些非小细胞肺癌的研究中，针对K-ras基因的治疗也有一定的治疗效果[23]。

从K-ras基因的发现到现在已经有几十年的历史，K-ras基因的研究也日益深入，但是还有很多问题有待进一步完善。如K-ras基因的突变发生在肿瘤形成的哪个阶段；单一的阻断1个信号转导通路并不能完全影响到肿瘤的发生发展，K-as信号转导通路与其他的信号转导通路之间又有着怎么样的联系等。

总之，K-ras基因的研究及针对该基因的靶向治疗，对改善患者的生活质量，提高个体化治疗的效果和社会经济效益等都会发挥很大的作用。

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