乔 峰,李曦洲,施俊义
(第二军医大学长海医院普四科,上海 200433)
乳腺癌是多基因变异引起的疾病,包括原癌基因的激活和抑癌基因的失活。而抑癌基因的失活是由于一条等位基因发生杂合性缺失(loss of heterozygosity,LOH),而另外一条等位基因紧接着发生突变。本文就乳腺癌组织相关基因杂合性缺失试做综述。
P53定位于17 p13,长16~20 kb,有11个外显子和10个内含子,编码由393个氨基酸组成的53 kD磷酸化蛋白。P53基因分野生型和突变型两种,野生型P53因能抑制多种癌基因,如ras、myc等的转化活性,而被认定是一种抑癌基因,它能诱导终末分化,维持稳定,诱发衰老和诱导细胞凋亡,是负生长调控子;而突变型P53不但没有抑癌功能,还能抑制野生型P53的活性,从而引起细胞的转化,促进细胞癌变。P53基因失活主要发生在突变型P53,而其突变的常见的形式是LOH,其在散发性乳腺癌中突变率可达50%[1],是患者复发和死亡的重要预后指标。Naoki等[2]在对25例乳腺癌患者的癌旁组织的研究中显示,生存素(survivin)的过表达与P53基因的突变密切相关,而生存素是IAP家族中的一员,其通过阻断半胱天冬酶-3/-7而抑制肿瘤细胞的凋亡。此外,肿瘤发生的另一个重要标志是粘着斑激酶(focal adhesion kinase FAK),而Golubovskaya[3]等所做的实验表明,p53基因启动子在体外能抑制FAK的启动子活性。这也证实了P53基因失活对肿瘤发展的促进作用。
BRCA1基因定位于17 q21,约100个kb,含有24个外显子。野生型BRCA1编码蛋白在细胞周期调控,DNA损伤修复以及诱导肿瘤细胞凋亡方面发挥着重要作用。近来发现BRCA1对乳腺癌上皮细胞的诱导分化作用,这更拓宽了其在细胞中的作用领域。乳腺癌的BRCA1发生LOH率为24%~77%,其中阿拉伯和美国妇女的发生率最高,为77%,日本妇女的发生率最低,为24%[4,5],可见,乳腺癌的BRCA1突变与研究对象的种族有关。Rhiem[6]等检测了105例散发性乳腺癌患者的BRCA1和BRCA2基因LOH情况,发现散发性乳腺癌与家族性乳腺癌在BRCA1基因LOH方面具有共同的基因/表型特征。Schildkraut等[7]对乳腺癌合并有卵巢癌患者的研究发现,约38%发生了BRCA1的LOH,表明了BRCA1在早发型遗传性乳腺癌并伴有卵巢癌中扮演着重要角色。
BRCA2定位于13q12-13,由3个序列拼接而成,含27个外显子,编码由3 418个氨基酸构成的蛋白质。其突变常见于早发型遗传性乳腺癌,特别是伴有卵巢癌的家系。在非BRCA1基因突变的家族性乳腺癌,特别是有男性乳腺癌患者的家系,BRCA2基因突变起非常重要的作用。在大多数乳腺癌的发生中,BRCA1与BRCA2往往同时发生突变而发挥作用。Jose等[8]对101例乳腺癌患者研究发现,47%发生了BRCA1的LOH,51%发生了BRCA2的LOH,BRCA1与BRCA2同时发生LOH的概率为32%,且与癌旁导管侵润以及淋巴结转移等临床病理参数密切相关,然而BRCA1与BRCA2单独发生LOH时则与上述相关性消失。Luciane等[9]对105例患者研究发现,59例(56%)发生了BRCA1/2的LOH。其中30例癌周正常导管末端小叶组织中15例(50%)发生了BRCA1/2的LOH。可见BRCA1和BRCA2的杂合性缺失在癌前病变中起重要作用。
FHIT基因定位于3p14.2,全长500 kb,含10个外显子,转录产物为1.1 kb的mRNA,表达产物为含147个氨基酸残基的蛋白。FHIT通过调控细胞周期,诱导细胞凋亡,与Ap3A形成复合物等机制抑制肿瘤的产生。Gatalica等[10]对50例标本的分析发现,在乳腺癌发生过程的不同阶段FHIT蛋白的表达量为正常上皮>增生>不典型增生>原位癌>侵润性肿瘤,表明FHIT基因作为抑癌基因在乳腺癌中起重要作用。乳腺癌中FHIT基因的改变以杂合性缺失最为常见。Anirban等[11]对45例侵润性乳腺癌研究发现45%的3p14.2位点上发生了LOH,而且与FHIT蛋白表达明显相关(P=0.004)。Ingvarsson等[12]对239例乳腺癌FHIT的LOH与临床病理学因素的分析指出,FHIT的LOH与雌、孕激素受体阴性和降低生存率有关。Silva等[13]对72例患者基因分析,发现FHIT与BRCA1共同发生LOH时,乳腺癌的恶性程度更高。
PTEN基因定位于人类染色体10q23,全长200 kb,有9个外显子和8个内含子,又称作MMAC1和TEP1。PTEN是迄今为止发现的第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因。它既可通过脂性磷酸酶活性诱发细胞凋亡,阻滞细胞于G1期,又可通过蛋白磷酸酶活性抑制细胞迁移播散,促进细胞分化,同时影响细胞核及细胞膜,从而发挥其抑癌作用。PTEN变异导致乳腺过度发育并较早发生肿瘤,而野生型PTEN过表达则抑制了乳腺发育。Teng等[14]发现在乳腺癌肿瘤标本中,LOH发生率为48%(32/67)。Carcia等[15]分析105例乳腺癌患者10q23区域LOH和临床病例参数的关系,发现发生LOH与无LOH两组之间年龄、组织学分级、腋淋巴结转移的差别有统计学意义,提示乳腺癌中10q23区域杂合性缺失与预后不良有关。
DLC-1基因定位于人染色体8p21.3-p22区域,多数人体组织均有表达。DLC-1涉及乳腺癌等恶性肿瘤的发生,且与乳腺癌侵袭转移有关。Xne等[16]检测了257例乳腺癌标本中的LOH,发现DLC-1的缺失率为50%。
P73基因定位于1p36.2-1p36.3,与P53基因具有高度的同源性,并归为P53家族中。Neelanjana C[17]等检测乳腺癌中的LOH情况,发现P73出现LOH是乳腺癌发生、发展过程中的早期事件。
VHL基因定位于染色体3p25-26区,基因产物VHL蛋白(p VHL)。VHL基因突变致p VHL降解HIF-1α的通道失活,使肿瘤VEGF水平升高,侵袭能力增强。Bemdt[18]等认为VHL的LOH与Wnt/β-catenin致癌信号通路有着密切的联系。
乳腺癌相关的抑癌基因还有很多。Brian[19]等对151篇已经发表的相关研究进行分析,发现明显发生LOH的区域位于染色体7q、16q、13q、17p、8p、21q、3p、18q、2q、19p区域。Thomassen[20]等对乳腺癌染色体LOH情况进行Mata分析,发现在1p31-21、8p22-21、及14q24区域呈低表达,1q41-42、8q24、12q14、16q22、 16q24、17q12-21.2、17q21-23、17q25、20q11和20q13呈高表达;认为位于1p31的DIRAS3,位于8p21-22的PSD3、LPL、EPHX2以及位于14q24的FOS是候选抑癌基因,而位于8q24的RECQL4,位于16q22的PRMT7,位于16q24的GINS2以及位于20q13的AURKA则是潜在的促肿瘤转移基因。
综上所述,抑癌基因的杂合性缺失在癌前病变中已有发生,是乳腺癌发生的早期改变并促进乳腺癌的发生、发展。与乳腺癌的组织学分期、雌、孕激素受体的表达水平、淋巴结的转移等有着明显的相关性。因此,对乳腺癌杂合性缺失的研究对进一步从分子水平阐述乳腺癌的发生机制寻找新的抑癌基因,以及评定乳腺癌的发展、预后等方面具有重大的意义。
[1] Hayes DF,Isaacs C,Stearns V.Prognostic factors in breast cancer.Current and new predictors of metastasis[J].Mammary Gland Biol Neoplasia,2001,6(4):375-392.
[2] Naoki T,Kaori F,Koichi A,et al.Mutations of the p53 gene and loss of heterozygosity at chromosome 17p13.1are associated with increased survivin expression in breast cancer[J].Breast Cancer Research and Treatment,2004,87:23-31.
[3] Golubovskaya VM,Finch R,Kweh F,et al.P53 regulates FAK expression in human tumor cells[J].Mol Carcinog,2008,47(5):373-382.
[4] Rouba A,Kaisi N,Al-Chaty E,et al.Patterns of allelic loss at the BRCA1 locus in Arabic women with breast cancer[J].Int J Mol Med,2000,(6):565-569.
[5] Yamashita T,Iwase H,Yamashita I,et al.Low frequency loss of heterozygosity in the RCA1 region in Japanese sporadic breast cancer[J].Breast cancer,1996,(3):167-172.
[6] Rhiem K,Todt U,Wappenschmidt B,et al.Sporadic breast carcinomas with somatic BRCA1 gene deletions share genotype/phenotype features with familial breast carcinomas[J].Anticancer Res,2010,30(9):3 445-3 449.
[7] Schildkraut JM,Collins NK.Loss of heterozygosity on chromosome 17q11-21 in cancers of women who have both breast and ovarian cancer[J].Am J Obstet Gynecol,1995,172(3):908-913.
[8] Jose MS,Rocio G,Mariano P,et al.Loss of heterozygosity in BRCA1 and BRCA2 markers and high-grade malignancy in breast cancer[J].Breast Cancer Research and Treatment,1999,53:9-17.
[9] Luciane RC,Baljit S,Claudine I,et al.Loss of heterozygosity in normal breast epithelial tissue and benign breast lesions in BRCA1/2 carriers with breast cancer[J].Cancer Genetics and Cytogenetics,2004,(149):38-43.
[10] Catalica Z,Lele SM,Rampy BA,et al.The expression of Fhit protein is related inversely to disease progression in patients with breast carcinoma[J].Cancer,2000,88:1 378-1 383.
[11] Anirban Maitra,Ignacio I Wistuba,Constance Washington,et al.Highresolution chromosome 3p allelotyping of breast carcinomas and precursor lesions demonstrates frequent loss of heterozygosity and a discontinuous pattern of allele loss[J].American Journal of Pathology,2001,159(1):119-130.
[12] Ingvarssoa S,Sigbjornsdottir BI,Haiping C,et al.Aterations of the FHIT gene in breast cancer:association with tumor progression and patient survival[J].Cancer Detect Prev,2001,25(3):292.
[13] Silva Soares EW,de Lima Santos SC,Bueno AG,et al.Concomitant loss of heterozygosity at the BRCA1 and FHIT genes as a prognostic factor in sporadic breast cancer[J].Cancer Genet Cytogenet,2010,199(1):24-30.
[14] Teng David H-F,Hu Rong,Lin Huai,et al. MMAC1,PTEN mutation in primary tumor specimens and tumor cell lines[J].Cancer Res,1997,57(5):5 221-5 225.
[15] Carcia JM,Silva JM,Dominguez G,et al.Allelic Loss of the PTEN region (10q23)in breast carcinomas of poor pathopnenotype[J].Breast Cancer Res Treat,1999,57(3):237-243.
[16] Xue W,Krasnitz A,Lucito R,et al.DLC1 is a chromosome 8p tumor suppressor whose loss promotes hepatocellular carcinoma[J].Genes Dev,2008,22(11):1 439-1 444.
[17] Neelanjana C,Syumsundar M,Debasis B,et al.Deletion mapping of chromosome 1 in early onset and late onset breast tumors-a comparative study in eastern India[J].Pathology Res and Prac,2003,199(5):313-321.
[18] Bemdt JD,Moon RT.β-catenin gets jaded and von Hippel-Lin-dau is to blame[J].Trends in Biochemical Sciences,2009,34:101-104.
[19] Brian JM,Daolong W,Ralf K,et al.Pooled analysis of loss of heterozygosity in breast cancer:a genome scan provides comparative evidence for multiple tumor suppressors and identifies novel candidate regions[J].Am J Hum Genet,2003,73:748-767.
[20] Thomassen M,Tan Q,Kruse TA.Gene expression metaanalysis identifies chromosomal regions and candidate genes involved in breast cancer metastasis[J].Breast Cancer Res Treat,2009,113(2):239-249.