ras基因在肿瘤发生、发展及诊断中的作用研究进展

刘广伟，张再兴，戴建军

(1河北联合大学研究生学院，河北唐山063000;2河北联合大学附属医院)

ras基因家族包含3种功能性基因，即H-ras、N-ras、K-ras，3种基因内部的核甘酸序列相差较大，但均含有1个5'非编码外显子和4个编码外显子，编码的产物相对分子质量为21 000的G蛋白单体，称为p21蛋白(ras蛋白)。ras蛋白主要调节细胞的分化增殖，被称为细胞信号网络传递中的“分子开关”。ras基因是原癌基因，其被激活后就成为了具有致癌活性的癌基因。其激活方式主要有3种，即基因的点突变、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，约30%的人类恶性肿瘤存在ras基因的点突变。最常见是K-ras的点突变，其次是N-ras、H-ras;常见的突变位点是12、13、61密码子，其中又以第12位密码子突变最常见。在不同类型肿瘤中存在不同的ras基因突变。胰腺癌、结直肠癌、子宫内膜癌、胆管癌和肺癌中普遍存在K-ras基因突变，黑色素瘤和髓系恶性肿瘤常为N-ras基因突变所致，而肝癌、甲状腺癌和膀胱癌常见H-ras基因突变。现将ras基因在肿瘤发生、发展及诊断中的作用研究进展综述如下。

1 ras基因在肿瘤发生、发展中的作用

K-ras基因在胰腺导管癌(PDAC)发生、发展过程中发挥重要作用。关剑等［1］报道，突变K-ras基因在PDAC起始过程中，K-ras与腺泡细胞化生有密切关系。Morris等［2］发现，突变的 K-ras通过抑制β-catenin信号转导途径促进腺泡—导管化生(ADM)和胰腺上皮内瘤变的形成。β-catenin信号转导途径是腺泡细胞再生所必需的，抑制其作用可协同K-ras突变，形成导管样癌前病变。还有研究显示，Mistl基因是胰腺腺泡细胞特有的helix-loophelix转录因子，在导管、胰岛和腺泡中心细胞均不表达。Mistl基因敲除后，突变K-ras基因可明显加快腺泡细胞向PanIN转化的进程，说明K-ras驱动的PDAC起始有去分化机制参与。另外，PTEN/PI3K/AKT信号转导途径［3］、Stat3转录因子均可加速K-ras介导的ADM［4］。对于胰腺癌的研究显示，PIK3CA/AKT信号转导途径与ras突变的协同作用是通过抑制ras介导的细胞老化而加速肿瘤形成过程。癌基因介导的细胞老化是由激活的癌基因引起的永久性细胞生长停滞。虽然癌基因的主要功能为驱动细胞发生恶性转化，但在初始细胞中一个癌基因的单独作用经常激活细胞老化而发挥抑制肿瘤的作用。许多由癌基因激活的良性肿瘤常伴有细胞老化现象，抑制老化机制使良性肿瘤向恶性转化。当两个通路均被激活后，PIK3CA/AKT抑制老化的作用将大于ras介导的老化作用，这是通过与ras介导老化途径的下游因子(如GSK3和mTOR)相互作用而实现的。小鼠K-ras G12D突变的PanlN模型还显示，作为PIK3CA/AKT的负性调节因子，PTEN失活导致ras介导的细胞老化作用减弱，加快PDAC的形成［5］。

K-ras基因与卵巢黏液性肿瘤关系密切。于晓红等［6］研究了EGFR表达与K-ras基因的突变，发现EGFR的表达和K-ras的突变在卵巢黏液性交界性肿瘤中无相关性，K-ras基因在卵巢黏液性囊腺瘤、卵巢黏液性交界性囊腺瘤和卵巢黏液性囊腺癌中的突变率分别为0、37.5%、7.5%，三者比较有统计学差异，交界组突变率明显高于其他两组，但卵巢囊腺瘤与囊腺癌比较，差异无统计学意义。EGFR在卵巢黏液性肿瘤的发生、发展中可能发挥着重要作用。

乳腺癌的发生、浸润和转移机制非常复杂，涉及多种相关基因的异常表达，且彼此之间可能存在相互影响、相互作用［7］。商琰红等［8］分析了正常乳腺、导管原位癌(DCIS)、乳腺浸润性导管癌(IDCNOS)组织中EGFR、K-ras和中心体相关微管蛋白，发现三者阳性表达均呈正相关。K-ras基因的促增殖作用已被诸多研究所证实，ras/MAPK通路中有几个成员与癌基因有关，该通路的不恰当激活可能导致肿瘤的发生。研究发现，在DCIS和IDCNOS组织中K-ras与EGFR阳性表达率均较高，提示K-ras和EGFR可作为乳腺癌发生的预测指标。

左强等［9］发现，EGFR与鼻咽癌的发生、癌细胞分化和肿瘤进展有一定的关系，可作为判断分析鼻咽癌患者预后的一个指标。ras癌基因被认为是在细胞恶变过程中起引发作用的癌基因，鼻咽癌约70% ～80%有p21 ras蛋白表达，发生ras基因突变的几率极低。在鼻咽癌的发生和发展中起到重要作用的是H-ras基因过表达，而不是基因突变。

发生于甲状腺滤泡上皮细胞的肿瘤，无论是甲状腺瘤，还是分化型癌及未分化型癌都存在ras癌基因点突变的发生，表明ras癌基因在甲状腺滤泡上皮细胞肿瘤发生中不可缺少的作用。从丁宝忠等［10］研究来看，ras在甲状腺良恶性病变中均有较高表达，不存在显著差异。但在乳头状癌、滤泡状腺瘤及桥本氏病中的阳性率明显高于其他类型。而从戴亚丽等［11］的研究结果中表明，甲状腺乳头状癌(PTC)患者ras基因启动子甲基化发生率显著高于良性甲状腺肿瘤患者，而ras基因mRNA的表达则较良性甲状腺肿瘤降低;分析在PTC中，ras基因启动子的高甲基化可能抑制了ras基因的表达，使得ras基因对PTC的抑制作用减少，从而促进了PTC的发生和发展。提示在PTC中异常的DNA甲基化可能是ras基因沉寂的一个重要机制。

自ras基因发现以来，其与皮肤肿瘤的关系已成为研究热点。郭瑞珍等［12］发现，ras基因家族3种蛋白在瘢痕癌中的表达，结果显示3种蛋白在瘢痕癌组织中均呈强阳性高表达，其表达水平表达强度明显高于正常皮肤表皮和瘢痕上皮，提示三种蛋白的高表达与瘢痕癌的发生有密切相关性。在人体皮肤肿瘤的研究中，ras基因的总突变率在10% ～20%左右，其中 N-ras突变率为16% ～22%，而K-ras和 H-ras的突变率分别为2%、1%［13］。这些研究结果提示，人类皮肤肿瘤中基因突变率比其他上皮性肿瘤突变率似乎较低。这和胡成久等［14］研究相同，在非肿瘤性病变进展恶变的过程中，基因突变可能是一个早期事件。

2 ras基因在肿瘤诊断中的作用

崔华英等［15］分析了ras相关区域家族1A基因启动子甲基化状态，其是从3号染色体短臂克隆出来的抑癌基因，能抑制CyclinD1积聚而导致细胞凋亡，其表达缺失或者受到抑制在癌症的发生与发展中扮演重要角色。抑癌基因的启动子甲基化与某些肿瘤的临床分期和病理类型紧密相关，逐渐成为肿瘤分子诊断和预后评估的生物标志物。基因启动子甲基化作为基因水平的标志物，具有极高的特异性和灵敏度。

许立莉等［16］利用ras基因标记物标记出痰液中的肺非典型增生细胞和肺癌细胞，有利于肺癌的早期发现和诊断并且可以作为肺癌的普查指标或手段。郭秀娟等［17］发现，具有痰细胞分子细胞学异常改变的非肺癌患者一般均可能发展成为肺癌，这无疑为利用痰细胞进行肺癌分子诊断奠定了基础。ras基因是具有重要生理功能的编码基因，家族成员包括大约50个相关的编码基因GTP-binding参与信号转导，在大量相关研究中ras基因是肺癌早期诊断的典型标记物，在肺癌早期既有高表达，本试验检测出ras基因在肺非典型增生细胞癌细胞的痰标本内的表达率分别为75%、72%、73%。

研究表明，一些肿瘤组织ras基因突变导致的表达增加与肿瘤的分期和浸润转移存在一定的相关性［18］。隋国德等［19］发现，H-ras的突变与肝癌转移有关，发生转移的肝癌组织H-ras突变率高于未发生转移的肝癌组织，提示H-ras基因异常表达与肝癌的发生有关，H-ras基因突变可能导致了原发性肝癌的发生。H-ras致癌的机制可能是H-ras发生突变，引起H-ras蛋白的过量表达，抑制一种触发凋亡的核酸酶的活化，明显降低细胞凋亡的发生。因此，检测H-ras改变对肿瘤诊断有潜在临床应用价值。在发现肿瘤后，若检出H-ras突变，预示为恶性肿瘤。良性肿瘤患者，若检出H-ras突交，预示存在恶性变可能。正常人血液中检出H-ras异常，预示为肿瘤易感，有肿瘤发生的潜在条件。新近研究结果显示，ras基因超家族还包括Rho基因家族，其编码产物属于小相对分子质量三磷酸鸟苷结合蛋白族(小G蛋白)，是重要的细胞内信号分子，在细胞的许多基础生命活动中起关键作用［20］。

3 ras基因在肿瘤预后判断中的作用

结直肠癌中K-ras基因的突变比ras家族中其他的基因突变更常见，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%，一些研究中将其改变作为患者预后不良的一个指标。徐向明等［21］发现，K-ras基因突变常发生在第12和第13密码子(占95%)，因而临床上检测第12/13密码子就足够了，而且主要表现为G/A、G/T或G/C杂合型，原发灶和转移灶的K-ras基因高度保持一致，K-ras基因状态不会因治疗而发生变异。

孙怡等［22］发现，K-ras突变与 ERCC1 mRNA 低表达呈正相关。目前，许多肿瘤预后分子标志物已用于结直肠癌，包括原癌基因和抑癌基因的突变、细胞因子、参与细胞周期和凋亡通路蛋白表达的相关因子、细胞外基质蛋白及其抑制物等［23］。铂类药物是临床应用最广泛的抗恶性肿瘤药物之一，但其易产生耐药性。研究［24］发现，ERCC1 mRNA表达水平与铂类药物的敏感性密切相关，肿瘤组织ERCC1转录水平与铂类药物的疗效及患者生存率呈负相关。西妥昔单抗可通过与表皮生长因子受体竞争性结合，阻断细胞内信号转导，抑制肿瘤细胞增殖、转移、血管生成并促进细胞凋亡，还能引发抗体依赖细胞介导的细胞毒作用，还可特异性抑制表达表皮生长因子受体(EGFR)的肿瘤细胞增殖，并提高其对铂类化疗的敏感性［25］。

张阳等［26］发现，K-ras基因突变情况可作为EGFR TKIs疗效的预测指标。非小细胞肺癌患者K-ras基因突变率较低，与亚裔患者相近，而低于白种人患者。这一点与先前报道的白种人患者腺癌K-ras基因突变率为30%明显不相符合，但却与来自韩国、日本和香港等学者报道相近。K-ras基因突变主要为12号密码子上的单个核苷酸的替代突变。

ras基因家族在非小细胞肺癌中以K-ras基因单碱基突变为主。因突变ras基因的编码蛋白存在单个氨基酸的改变，若发现突变ras基因的编码蛋白p21 ras蛋白有高表达，可推测相应部位可能存在突变的 ras基因。张锦等［27］发现，非小细胞肺癌p21 ras蛋白阳性率为59.4%，其中鳞癌、腺癌的阳性表达率分别为54.5%、63.5%，两者比较无统计学差异。非小细胞肺癌中，晚期肺癌p21 ras蛋白阳性率高于早期肺癌。p21 ras蛋白阳性组累积生存率低于表达阴性组。有人筛选了8篇检测K-ras基因突变同时有2年生存资料的非小细胞肺癌的文献，用Meta分析综合了881例非小细胞肺癌K-ras基因突变与2年生存率的关系，结果提示突变者生存期明显缩短。因此，非小细胞肺癌ras基因突变提示预后不良。

综上所述，ras基因是一类在生物进化过程中较为保守的原癌基因，在多种细胞生命活动中起到包括细胞的增殖分化和细胞骨架的构建等重要作用。人们对ras基因蛋白及其信号转导通路进行了深入的研究，发现ras与肿瘤的发生、发展具有密切相关性。然而仍有许多问题需解决，如何种因素导致ras基因突变或过度表达、ras基因突变或过度表达在肿瘤形成过程中起何种作用、ras基因和其他癌基因或抑癌基因如何相互作用致癌等。如何利用现有成果对肿瘤进行干预和治疗将成为新的研究热点。

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