P16在肺癌方面的研究进展

P16在肺癌方面的研究进展

冯蓓，冯艳，杨小平，杨卫卫*

(延安大学附属医院肿瘤科一病区，陕西延安716000)

摘要：肺癌是常见的恶性肿瘤之一，由于早诊率相对不高，大多数患者在诊断时已经处于疾病中晚期。分子靶向治疗是近年来在肺癌中涌现出的新治疗手段。随着对肺癌发生、发展和转移过程中分子生物学机制的研究，这种治疗手段也逐步广泛应用于肺癌治疗的临床实践。P16基因有可能成为分子靶向治疗的新方向。目前研究表明P16基因可能作为一种抑制肿瘤的基因，失活后导致了细胞周期的调控失常，使得细胞异常增殖，导致了肿瘤的发生、发展。本文就近年来P16基因在肺癌中表达相关研究研究结果及相关进展做一综述。

关键词：P16；基因；突变；肿瘤

中图分类号：R734

作者简介：冯蓓(1987—)，女，陕西延安人，在读硕士研究生，住院医师，研究方向：肿瘤内科治疗。

通讯作者：*杨卫卫(1967—)，陕西延安人，主任医师。研究方向：肿瘤综合治疗。

[收稿日期2014-06-10；责任编辑梁毅]

现有研究发现P16基因编码的蛋白可以把细胞阻滞在G1期，从而不能进入S期。P16基因的失活最终结果就是导致了细胞周期的正常调控，使得细胞异常增殖和肿瘤的发生。研究发现人类75%的癌细胞中存在着P16基因的缺失、突变等。因此，检测P16基因的变化来判断是否在癌症患者中存在一定的易感性，以及对预测肿瘤的预后，具有非常重要的临床意义[1]。

1P16基因及蛋白的结构与功能

在1994年4月，Kamb等[2]研究小组在美国冷泉实验室现了Pl6基因。这个研究发现是另人们欣喜的，P16基因是一种新的抗癌基因，它编码的蛋白可以抑制CDK4激酶的活性，从而影响了细胞周期的正常调控。P16基因又称MTS1基因(multiple tumor suppressor 1)，它是位于不到40kb范围内的肿瘤抑制基因。MTS1基因全长8.5kb，由三个外显子和两个内含子组成，其编码蛋白Pl6 INK4A(inhibitor of cdk4)分子量约为16 Kd[3]，故得名P16基因。P16位于人的染色体9q21区，由307个氨基酸组成的单链多肽。其重要的空间构型维持了P16基因的生物活性。

正是由于其特殊结构，是使调控正常细胞的分裂具有重要的意义。而正常细胞分裂周期的完成关键，主要是G1期-S期和G2期-M期的顺利转换。P16基因直接参与细胞周期的调控，其表达产物可以负调控细胞的增殖与分裂，在生化功能上与细胞增殖周期紧密相关。David Beach[4]等证明了P16蛋白在细胞分裂周期(Cell Division Cycle)中是抑制CDK4的重要因子。它的基本功能是可以特异性地抑制CDK4的活性，把细胞阻滞到G1期，最终导致G1-S期不能顺利转换，从而不能进入S期。一旦P16基因发生异常改变时，CDK4这种关键酶的功能丧失，P16蛋白就不能得到正常的表达。CDK4激酶的活性失去了抑制，导致细胞不受控制的增殖，一步步向癌变发展，加快了肿瘤的发生发展。

2P16与恶性肿瘤的关系

P16基因是一种抑制肿瘤发生、发展的基因，在人类许多肿瘤细胞中存在着它的突变与缺失。研究发现，在恶性肿瘤的发生、发展中，P16基因在其中扮演了重要的角色，它在多种肿瘤细胞中有着高频率的变化。在人类细胞遗传学中研究发现了肿瘤细胞的9号染色体短臂9p21区域有高频率的纯合缺失[5]。可见在恶性肿瘤中的发生和发展与P16基因的突变与缺失有着重要的联系，需要我们人类对其有更加深入广泛的研究。

肿瘤细胞中P16基因失活的主要方式有缺失、突变及甲基化[6]。缺失主要有两种方式，包括杂合性缺失和纯合性缺失，一般认为纯合性缺失的发生率要高于杂合性缺失的发生率。P16基因发生突变主要是在其编码蛋白内的DNA突变，影响了基因的编码功能，从而导致了CDK4失去被P16蛋白抑制的作用。P16基因失活的另外一个重要的机制就是甲基化[7]，甲基化而且是癌前的早期改变，有助于肿瘤的早期诊断[8]。当甲基化发生在肿瘤细胞中的抑癌基因中，就破坏了其编码蛋白的合成转录过程，从而抑制了编码蛋白的正常功能，导致基因的转录失活[9]，就不能达到一个抑制肿瘤生成的作用。虽然甲基化后的DNA序列没有发生任何变化，但是影响了基因的表达。基因的表达不能正常进行时，就促使了肿瘤细胞的发生[10]。

防止细胞周期发生紊乱而引起的无限制的细胞增殖，是肿瘤抑癌基因的重要关键点。P16基因就是这样一种抑癌基因，若P16一旦失活，失活后的p16蛋白对细胞的抑制作用减弱，就会引起细胞的增殖加快[11]。细胞周期失控是直接导致正常细胞发生癌变的重要原因之一。由此就要求其对细胞周期的严格调控。细胞周期的全部过程中，起着决定性作用的是G1-S期的顺利转换与否。细胞完成正常的细胞周期，需要依赖CDK的活化，CDK可与一系列蛋白质即CDK抑制因子结合而被抑制，其中CDK4和CDK6在CDK中发挥了重要的作用。P16基因与CDK4、CDK6之间联系紧密，由于P16蛋白作用的结果，当CDK4的激酶活性被抑制，使得Rb蛋白去磷酸化持续保持其高活性，使得转录因子E2F得到有效的抑制，细胞G1-S期不能顺利完成转换，从而有效的抑制了细胞的恶性增殖，阻止了肿瘤的发生。相反当P16基因发生突变、缺失、甲基化等异常改变时，P16蛋白不能够正常表达。Rb蛋白磷酸化后，不能保持其高活性，使得DNA合成过程中的转录因子E2F失去了抑制，细胞无限制进入增殖的状态，细胞周期调节失去控制，无限制的进入了S期。后果就是肿瘤细胞逃避负性调控而引起恶性肿瘤的发生发展[12]。因此，P16基因在发生任何异常时，都可以导致恶性肿瘤的发生。尤其是在侵袭力更强的肿瘤中P16的过表达作用更明显[13]。

3P16在肺癌中的表达及意义

原发支气管肺癌，简称肺癌，是最常见的恶性肿瘤之一，也是人类癌症死亡的主要原因之一，无论男女，其发病率和死亡率呈逐年上升趋势，其中死亡率已占癌症死亡率之首[14]。但早期肺癌症状不易表现出来，在这些患者中只有将近5%的肺癌患者诊断后存活能够超过5年以上[15]。大多数患者在临床诊断时已属晚期，随着肿瘤分子生物学研究领域的发展，许多人在研究肿瘤基因的异常表达与肿瘤的关系中发现，在肺癌的发生、发展过程中常伴随着一些肿瘤基因的异常变化。近年来肺癌的早期诊断越来越受到重视，因此检测人体组织中某些基因的异常变化对肺癌的早期诊断及恶性程度的判定具有一定的临床意义[16]。研究发现P16基因在肿瘤细胞系中的缺失率可以达到80%以上，在实体瘤中也可达70%左右。姜雪燕等[17]人在针对P16基因甲基化与中国人群非小细胞肺癌发生关系的meta分析中，通过对549例患者临床病理资料进行分析，得出P16基因甲基化与非小细胞肺癌有着密切的关系。刘建明[18]的研究结果提示P16基因的失活与非小细胞肺癌的发病机制有关。这说明P16蛋白的失活与肺癌的发生有着密切的联系。武世伍[19]的研究结果发现：在肺癌组织中存在着P16蛋白的缺失，同时P16蛋白在肺癌组织中的表达水平与细胞的分化程度、临床分期及淋巴结转移有着密切的关系。随着细胞分化程度的高低，P16的表达呈相应的表达趋势；同时，临床分期越晚，则P16蛋白的表达越低；还有在肺癌中出现淋巴结转移的病例里，P16蛋白的阳性表达率明显的低于肺癌中未出现淋巴结转移的病例。这些结果表明了P16蛋白会随着肺癌的发生发展、浸润、转移以及向晚期发展，其表达率越来越低。提示P16基因异常是肿瘤发生与发展过程中一个重要的因素[20]。同样，在王勇[21]的实验中证实了P16蛋白的低表达与淋巴结转移有显著的相关性，对肺癌细胞的淋巴结转移可能起到了重要的作用。由此得出P16可作为判断肺癌淋巴结转移、预后的一项新指标。综上可见P16在非小细胞肺癌的发生发展中起到了重要的作用，同时在非小细胞肺癌中呈下调表达，并与非小细胞肺癌的发生及细胞分化不良及淋巴结转移有关。因此P16蛋白对肺癌的早期诊断及预后具有重要的临床意义。

4靶向治疗

肿瘤的发生与基因的改变有着重要的联系[22]，已有实验针对P16基因甲基化，证实对肺癌的早期诊断有一定的临床意义[23]。由于P16本身其具有重要的生物学功能，同时P16基因纯合性缺失或突变存在于很多的肿瘤组织中，使得P16基因可以用于癌症靶标的治疗。同时P16基因的分子量小，在用于基因的诊疗过程中，更加方便，更加容易操作。并且与其他的肿瘤基因的相互作用中，可以发挥更好的协同作用，抑癌的作用得到了加强，这对靶向药物的发明有着极其重要的临床意义[24]，因此认为P16基因是肿瘤抑制基因中比较重要的抑癌基因之一。在陈首慧[25]的研究中证实5-Aza-CdR能逆转p16基因甲基化状态，5-Aza-CdR有可能作为肺癌治疗的有效药物。

TRIO-18研究已经证实PD0332991(palbociclib)在治疗晚期乳腺癌中的有效性。Palbociclib可以选择性地抑制CDK4和CDK6，是一种口服的靶向药，通过阻止细胞周期从G1期-S期的DNA合成[26-28]，选择性地抑制CDK4和CDK6，可以抑制肿瘤细胞的增殖和发展，使细胞周期的调控恢复正常[29]。

由此可见肺癌的早期诊断对于其治疗效果和预后起着非常重要的作用[30]。因此检测P16基因在肺癌组织中的表达水平，分析P16基因与肺癌及其恶性程度的相关性，对临床的早期诊断，及判断肿瘤的性质及预后的一项重要指标，对潜在的靶向药物治疗提供了一定的依据。

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