ERCC1基因多态性与大肠癌化疗疗效相关性的研究进展

孔　易，白江涛，郑纪宁

(承德医学院，河北承德　067000)

综述讲座

ERCC1基因多态性与大肠癌化疗疗效相关性的研究进展

孔易，白江涛，郑纪宁△

(承德医学院，河北承德067000)

ERCC1基因;大肠癌;化疗;铂类药物

近年来，对大肠癌的研究和报道逐渐增多，对大肠癌的临床病理特征不断有新的认识。大肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一，其发病率和病死率都很高[1]。在世界范围内，大肠癌的发病率在男性肿瘤中居第四位，在女性肿瘤中居第五位。在中国，根据国家卫生部在2006年所做的统计数据显示，我国大肠癌死亡率已上升至恶性肿瘤死亡率的第五位，发病率呈逐年上升的趋势，人群发病率高峰表现在60-75岁，已经严重危害到人们的健康。时至今日，手术和化疗仍是治疗大肠癌的主要手段，但对于因合并其它系统疾病或因高龄而限制进行手术的患者，以及在确诊时大肠癌已经达到晚期或已经向其它器官转移的患者，药物化疗将成为其主要的姑息治疗方法。由于个体之间存在异质性，我们在临床治疗中仍然可以见到不同患者对同一化疗药物的化疗敏感性存在着明显的差异，一些患者的化疗效果不十分满意，给患者带来了巨大经济负担和身心痛苦。如何选择合理化疗方案，使个体患者最大程度地受益是当前急待解决的问题。目前，在临床化疗过程中，以铂类药物(如顺铂、奥沙利铂等)为基础的联合化疗成为大肠癌的一线标准治疗方案，研究发现，患者对铂类药物的化疗敏感性与DNA损伤修复密切相关。切除修复交叉互补基因1(excision repair cross completion gene 1,ERCC1)是DNA损伤修复过程中的关键基因之一，可能成为大肠癌患者对铂类化疗药物化疗敏感性的预测指标之一。本文对ERCC1基因多态性影响大肠癌患者的化疗疗效方面的研究及进展加以综述。

1　ERCC1基因结构及功能

ERCC1基因最初是从HeLa细胞克隆出，是第一个被发现并克隆的人类DNA损伤修复基因，具有修复细胞DNA损伤的功能。ERCC1基因位于人类第19号染色体长臂上(19q13.2-3)，基因全长15×103bp，ERCC1基因编码的产物为 ERCC1蛋白，该蛋白含有297个氨基酸，分子量为32.5kDa[2]。

ERCC1基因是人体DNA损伤修复系统核苷酸切除修复途径基因家族中重要的成员之一，ERCC1是一种高度保守的单链DNA核酸内切酶，通过与特异性核酸内切酶形成一种ERCC1-XPF异二聚体的结构，其是识别并与受损区域结合的限速因子，能够连结5’端的核酸内切酶。同时，DNA受损链的3’端被XPG因子切除，参与核苷酸切除修复、DNA的复制等[3、4]。根据有关研究显示[5]，ERCC1基因的表达水平与铂类药物的化疗敏感性密切相关，可作为铂类化疗药物疗效的独立预测指标。温钦生等[6]研究显示，基因多态性可引起不同个体产生药理学的效果差异，ERCC1基因同一位点不同基因型可以导致肿瘤细胞中ERCC1表达水平不同。在铂类药物作用于肿瘤细胞后，使细胞周期停滞在G2/M期，而ERCC1的高表达可以迅速修复停滞在G2/ M期的受损的DNA，使肿瘤细胞存活增多而发生耐药;反之，ERCC1表达过低则会减弱细胞的DNA损伤修复能力，从而提高细胞对铂类药物敏感性，使化疗疗效升高。Wilson等[7]的研究也提示，ERCC1基因的mRNA在转录以后，前体RNA可以被加工成两个成熟mRNA(分别为1.0kb、1.1kb)，只有1.1kb mRNA编码的293个氨基酸的蛋白质才能够对损伤的细胞DNA进行切除修复，使个体在临床化疗过程中表现为耐药。也有研究报告显示[8、9]，在DNA损伤修复途径中，最主要的一步是对损伤DNA 5’端的切除。ERCC1的过度表达可使的损伤DNA迅速修复，使肿瘤患者对铂类化疗药物产生耐药性。通过抑制ERCC1的表达，可降低其对pt-DNA加合物修复的能力。

2　铂类药物的作用机制

铂类化疗药物是对具有生物活性的含铂药物的总称，临床上常用的有奥沙利铂、顺铂等。目前，以铂类药物为基础的联合化疗在临床应用中已被作为大肠癌一线标准治疗方案。有关研究[10、11]认为，铂类药物的耐药机制主要有:化疗药物外排的增加、患者耐药相关基因的改变、DNA的损伤修复能力增强、细胞凋亡受到抑制等。因此，研究DNA损伤修复基因单核苷酸多态性与患者对铂类药物的化疗敏感性的关系，对于指导临床个体化的治疗有十分重要意义。DNA损伤修复能力的改变是当前的研究热点，铂类药物的抗癌活性是通过进入肿瘤细胞，与细胞DNA上的碱基结合，在DNA的双链中形成共价交联(链内或链间)，并与DNA绑定，形成 pt-DNA加合物，引起一系列细胞内事件发生，进而导致肿瘤细胞DNA损伤，最终使肿瘤细胞死亡。机体的DNA损伤修复系统可以修复这类损伤，从而影响患者对铂类药物的化疗敏感性。肿瘤细胞的DNA损伤修复能力不同，会导致其对铂类化疗药物的敏感性产生差异。因此，个体DNA损伤修复能力的差异可能是决定铂类药物疗效的重要因素。人类DNA损伤修复系统主要有4种途径:即错配修复(mismatch repair,MMR)、碱基剪切修复(base excision repair,BER)、DNA双链断裂修复(DNA doublestrand-break repair,DSBR)及核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)。其中，NER在DNA共价损伤的修复中可以切除修复各种结构无关的DNA损伤，这些损伤多造成的是DNA双螺旋扭曲，很多肿瘤的发生、发展与NER通路中的基因异常密切相关。ERCC1基因是NER通路中的主要基因，它的上调表达可提高机体的DNA损伤修复能力，明显降低患者对铂类药物的化疗敏感性，使疗效偏差。目前，越来越多的研究表明，ERCC1基因的表达水平与患者对铂类药物的耐药性及使用后的生存时间密切相关，可以作为临床上预测铂类药物治疗大肠癌的疗效的指标[12、13]。

3　ERCC1基因多态性与大肠癌

3.1ERCC1基因多态性基因多态性是指在生物群体中，基因内含子或调节序列区域碱基对的改变，即在某一基因位点上，同时和经常存在两种或多种不连续的等位基因的现象。基因多态性在一般情况下不影响基因编码蛋白质的表型，但是影响蛋白质表达及使基因的转录水平或活性增强或降低。基因多态性在阐述人体对疾病的易感和耐受及不同个体对药物治疗的不同反应等方面有重要作用。

ERCC1基因存在G15310C、C8092A、A17677C、C19007T和G19716C等多个位点的单核苷酸多态性, 其中研究较多的是C8092A和C19007T两个位点的多态性。ERCC1基因C8092A单核苷酸多态性，发生在3’非翻译区，产生C→A的突变，可能改变基因功能和影响 mRNA的稳定性[14]。C19007T单核苷酸多态性是ERCC1 基因第118位密码子，位于4号外显子，它产生C→T的突变[15]，虽然该突变为无义突变，即突变前后均编码同一种氨基酸(天冬氨酸)。但研究[16]显示，这种突变可能影响细胞中ERCC1基因的表达水平，改变机体的DNA损伤修复能力，从而使患者对铂类药物的化疗敏感性发生改变，影响化疗疗效。

3.2ERCC1基因多态性与大肠癌近年来，ERCC1基因多态性与大肠癌的化疗疗效之间相关性的研究逐渐增多。梁军等[17]采用以奥沙利铂为基础的化疗方案治疗晚期大肠癌的患者99例，发现ERCC1基因C/C基因型患者比T/ T+C/T基因型患者中位肿瘤进展时间长(P＜0.01)，提示ERCC1基因第118位密码子不同基因型与晚期大肠癌患者对含奥沙利铂的化疗方案的生存时间也有所不同，C/C基因型患者的化疗疗效可能相对较好。贺文兴等[18]通过检测73例晚期大肠癌患者对奥沙利铂+甲酰四氢叶酸钙+氟尿嘧啶方案(FOL-FOX4)化疗的疗效，显示ERCC1基因C/ C基因型组比C/T+T/T基因型组对FOL-FOX4方案化疗的有效率更高(两组分别为53.1%，22.0%) ，两者差异有统计学意义(P＜0.05) 。这表明不同的患者对铂类药物化疗有效率与ERCC1基因第118位密码子多态性存在相关性，ERCC1基因第118位密码子多态性可能成为预测患者对铂类药物化疗敏感性的参考指标之一。Chang等[19]通过研究168例结直肠癌患者ERCC1基因C19007T位点不同基因型，结果显示C/T或T/T基因型的癌组织 ERCC1基因的表达水平显著高于C/C基因型，同时，C/T+T/T基因型患者较C/C 基因型患者对奥沙利铂的敏感性明显降低。Park等[20]研究证明，ERCC1基因C19007T位点含有T的患者，由于DNA修复过强而导致奥沙利铂的疗效较差，C/C基因型患者化疗疗效更好。Paré等[21]通过对采用5-氟尿嘧啶+草酸铂方案化疗的126例晚期大肠癌患者进行研究，发现ERCC1基因的过度表达可能导致大肠癌患者对铂类药物产生耐药性。Huang等[22]研究表明，ERCC1基因C19007T位点多态性与患者总生存率明显相关，C/C基因型比T/ T+C/T基因型患者总生存率长，C/C基因型的化疗疗效更好。但是，也有一些研究[23]持不同意见,认为ERCC1基因C19007T位点T/T基因型患者对铂类药物的疗效较好。这些争议仍需要进一步探讨。

4　结语

大肠癌是多阶段发展、多因素参与的疾病，随着功能性基因组学的研究发展以及分子生物学水平的提高，人们对大肠癌发生、发展及治疗的机制有更深层次的理解，通过对基因多态性与化疗敏感性相关性的研究，对于阐明大肠癌的发病机理、认识大肠癌的本质，进而进行临床治疗有十分重要的意义。

ERCC1基因是目前研究较热门的DNA损伤修复基因之一，尽管在大肠癌中ERCC1基因多态性与患者对铂类药物化疗敏感性及其预后的关系还存有争议，但已有大量研究表明，ERCC1基因不同基因型与大肠癌患者对铂类药物化疗的敏感性密切相关。对ERCC1基因多态性的进一步研究，将使大肠癌患者的个体化用药成为可能，有可能进一步的增强患者化疗的疗效，提高患者预后的生存率，从而使患者得到最大的获益。

[1]Parkin DM,Bray F,Ferlay J,et al.Global cancer statistics,2002[J]. CA Cancer J Clin,2005, 55(2):74-108.

[2]Park CH,Bessho T,Matsunaga T,et al.Purification and characterization of the XPF-ERCC1 complex of human DNA repair excision nuclease[J].J Biol Chem,1995,270(39):22657-22660.

[3]Niedernhofer LJ,Odijk H,Budzowska M,et al.The structurespecific endonuclease Ercc1-Xpf is required to resolve DNA inter strand cross-link-induced double-strand breaks[J].Mol Cell Bion,2004,24(13):5776-5787.

[4]Gazdar AF.DNA repair and survival in lung cancer-the two faces of Janus[J].N Engl J Med, 2007,356(8):771-773.

[5]Joshi MB,Shirota Y,Danenberg KD,et al.High gene expression of TS1,GSTP1,and ERCC1 are risk factors for survival in patients treated with trimodality therapy for 36 esophageal cancer[J]. Clin Cancer Res,2005,11(6):2215-2221.

[6]温钦生,李邦华.结直肠癌组织中ERCC1表达与奥沙利铂耐药的研究进展[J].江西医药,2010,45(3): 260-263.

[7]Wilson MD,Ruttan CC,Koop BF,et al.ERCC1:a comparative genomic perspective[J].Environ Mol Mutagen,2001,38(2-3):209-215.

[8]Sancar A,Reardon JT.Nucleotide excision repair in E. coli and man[J].Adv Protein Chem,2004, 69:43-71.

[9]Zhou W, Gurubhagavatula S, Liu G, et al.Excision repair crosscomplementation group 1 polymorphism predicts overall survival in advanced non-small cell lung cancer patients treated with platinum-based chemotherapy[J].Clin Cancer Res,2004,10(15):4939-4943.

[10]Stewart DJ. Mechanisms of resistance to cisplatin and carboplatin[J]. Crit Rev Oncol Hematol, 2007,63(1):12-31.

[11]Li SL,Ye F,Cai WJ,et al.Quantitative proteome analysis of multidrug resistance in human ovarian cancer cell line[J].J Cell Biochem,2010,109(4):625-633.

[12]Wang X,Zhao J,Yang L,et al.Positive expression of ERCC1 predicts a poorer platinum-based treatment outcome in Chinese patients with advanced non-small-cell lung cancer[J].Med Oncol, 2010,27(2):484-490.

[13]Chen S,Huo X,Lin Y,et al,Association of MDR1 and ERCC1 polymorphisms with response and toxicity to cisplatin-based chemotherapy in non-small-cell lung cancer patients[J].Int J Hyg Environ Health,2010,213(2):140-145.

[14]Chen P,Wiencke J,Aldape K,et al.Association of an ERCC1 polymorphism with adult-onset glioma[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2000,9(8):843-847.

[15]Viguier J,Boige V,Miquel C,et al.ERCC1 codon 118 polymorphism is a predictive factor for the tumor responseto oxaliplatin/5-fluorouracil combination chemotherapy in patients with advanced colorectal cancer[J].Clin Cancer Res,2005,11(17):6212-6217.

[16]Yu JJ, Lee KB, Mu C, et al.Comparison of two human ovarian carcinoma cell lines(A2780/CP70 and MCAS) that are equally resistant to platinum, but differ at codon 118 of the ERCC1 gene[J]. Int J Oncol,2000,16(3):555-560.

[17]梁军,吕红英,张克,等.ERCC1和XRCC1基因多态性与接受奥沙利铂化疗晚期大肠癌患者生存期的关系[J].中国肿瘤临床,2008,35(18):1068-1072.

[18]贺文兴,李冬梅,周伟华,等.ERCC1基因多态性与结直肠癌奥沙利铂为基础方案化疗疗效的关系[J].广东医学,2012,33(10):1408-1410.

[19]Chang PM,Tzeng CH,Chen PM,et al.ERCC1 codon 118 C→T polymorphism associated with ERCC1 expression and outcome of FOLFOX-4 treatment in Asian patients with metastatic colorectal carcinoma[J].Cancer Sci,2009,100(2):278-283.

[20]Park DJ,Zhang W,Stoehlmacher J,et al.ERCC1 gene polymorphism as a predictor for clinical outcome in advanced colorectal cancer patients treated with platinum-based chemotherapy[J]. Clin Adv Hematol Oncol,2003,1(3):162-166.

[21]Paré L,Marcuello E,Altés A, et al.Pharmacogenetic prediction of clinical outcome in advanced colorectal cancer patients receiving oxaliplatin/5-fluorouracil as first-line chemotherapy [J].Br J Cancer,2009,100(8):1368.

[22]Huang MY,Huang ML,Chen MJ,et al.Multiple genetic polymorphisms in the prediction of clinical outcome of metastatic colorectal cancer patients treated with first-line FOLFOX-4 chemotherapy[J].Pharmacogenet Genomics,2011,21(1):18-25.

[23]Kang S, Ju W, Kim JW, et al.Association between excision repair cross-complementation group 1 polymorphism and clinical outcome of platinum-based chemotherapy in patients with epithelial ovarian cancer[J].Exp Mol Med,2006,38(3):320-324.

R735.3

A

1004-6879(2013)05-0416-04

2013-03-07)

△ 通讯作者