染色质重塑基因ARID1A在妇科肿瘤中的研究进展

艾方方，刘巍综述 谭文华审校



染色质重塑基因ARID1A在妇科肿瘤中的研究进展

艾方方，刘巍综述 谭文华审校

ARID1A基因；染色质重塑；肿瘤抑制因子；子宫内膜异位症；卵巢癌

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.01.033

在真核细胞中，遗传信息储存于染色质，这是一种由DNA、组蛋白及非组蛋白通过高度浓缩机制而形成的复杂结构，但在DNA复制、修复、重组及转录等过程中需动态变化以促使相关因子与DNA结合，这种作用称为染色质重塑。而染色质重塑包括DNA复制、转录、修复、甲基化和重组，对于细胞核活动至关重要，染色质重塑复合物的分子基因型改变是癌症发病的一个新机制。其中染色质重塑基因ARID1A在多种人类癌症中频繁突变，特别是在来源于子宫内膜上皮细胞的相关癌症中，包括卵巢透明细胞癌、卵巢子宫内膜样癌和子宫内膜癌。本文将就ARID1A基因突变在妇科肿瘤中重要作用的最新研究进展作一综述。

1 ARID1A的概述

1.1ARID1A的基本结构特征ARID1A是一种ATP依赖的染色质重塑因子，属于SWI/SNF重塑复合物成员[1]。SWI/SNF复合物在基因表达的调控中起着重要作用[2]，同时也参与组织发育和细胞分化[3，4]。ARID1A位于人类第一号染色体lp36.11上，是一个在人类癌症中频繁缺失的位点[5]，其共包含20个外显子, 编码1个相对分子量为240kD的蛋白, 一般定位于细胞核。ARIDlA拥有2个典型结构域，N端ARID(AT.richinteractivedomain)和C端3个富含亮氨酸的LxXLL基序。人ARID1A在进化上高度保守, 在果蝇中同源蛋白为Osa, 而酵母中的同源蛋白为Swi1。

1.2ARID1A作为一个肿瘤抑制基因的生物学特点

1.2.1ARID1A对基因转录的调控：SWI/SNF染色体重塑复合物利用ATP水解提供能量来改变染色质结构, 通过结合不同的转录抑制或激活因子,调控基因转录。而ARID1A作为SWI/SNF复合物的一个亚基, 可以招募并结合转录激活/抑制因子。目前发现,ARID1A可以招募如p53、SMADs、AP-1、STAT3和E2F家族的转录因子, 从而调控基因转录。而ARID1A的缺失会影响SWI/SNF复合物的各个方面, 最终导致基因转录发生异常[6]。这些研究表明,ARID1A参与的SWI/SNF复合物发挥广泛的基因转录调控的作用, 通过结合不同的转录激活或抑制因子, 可以激活或抑制靶基因的转录。

1.2.2ARID1A抑癌活性：Guan等[7]发现, 在妇科癌症中,ARID1A和p53协作, 调控CDKN1A和SMAD3的转录和肿瘤生长。大鼠卵巢癌模型中，还原野生型ARID1A的表达足以抑制肿瘤细胞的增殖与肿瘤的生长。相反，在小鼠肿瘤异种移植模型中沉默ARID1A的表达在非转化上皮细胞中可以增强细胞的增殖和致瘤性。类似的，在食道癌模型中，ARID1A细胞系的敲除增强了细胞增殖，然而，ARID1A缺失的细胞系中ARID1A的再表达可以显著抑制细胞增殖[8]。在白血病细胞中, 敲除ARID1A也会对FAS介导的凋亡产生抗性。SWI/SNF可以通过调控肌动蛋白骨架影响转移, 敲弱ARID1A可促进肝癌细胞系迁移及侵袭。此外,ARID1A低表达还与肿瘤浸润、淋巴结及远端转移有关[9]。这表明ARID1A的低表达会促进肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭、转移及抑制凋亡从而发挥抑癌作用。

2 ARID1A在恶性肿瘤中的突变简况

随着ARID1A在妇科肿瘤中失活性突变的发现，ARID1A基因同时也被发现在许多人类恶性肿瘤存在突变，基于新一代测序技术。在这些肿瘤类型中的突变频率分别为：乳腺癌3.2%～3.5%[10]，食管腺癌9.1%～15.0%[8，11]，胃癌8%～27%[12]，胰腺癌8%[13]，肝癌10%～13%[14]，膀胱移行细胞癌13%，前列腺癌8%，神经母细胞瘤6%[15]，髓母细胞瘤2%和Burkitt淋巴瘤17%[16]。

研究表明，在胃癌中ARID1A突变导致蛋白失活，并与MSI及EBV感染显著相关，而TP53突变的可能性较小。此外，微卫星不稳定性(MSI)ARID1A突变的胃癌通常都有单核苷酸重复序列C或G的插入性缺失，特别是定位于外显子20的单一G序列[12]，另外报道了胃癌ARID1A微卫星不稳定性(MSI)突变跟PIK3CA突变间的关系。这些研究表明，ARID1A的突变影响非常广泛, 多种人类肿瘤都与ARID1A相关, 因此,ARID1A是个非常重要的抑癌基因, 其重要性不亚于著名的抑癌基因TP53。

3 ARID1A在妇科肿瘤的表达和突变

3.1ARID1A在卵巢癌中的突变 如前所述，至今在对人类肿瘤的研究中，ARID1A在妇科肿瘤中的突变频率最高，尤其在卵巢透明细胞癌中突变频率达43%～57%[17]。由于ARID1A大多数突变都是导致蛋白质表达减少的移码突变或无义突变，故ARID1A的突变与某些蛋白表达的减少相关[18]。卵巢子宫内膜样癌突变率为30%，但是在高级别的浆液性癌和黏液性癌中没有ARID1A的突变[19]。卵巢透明细胞癌根据肿瘤的生长方式分为囊性和腺纤维瘤性型[20]。通过与子宫内膜异位症和腺纤维瘤性型透明细胞癌相比，囊性型透明细胞癌在早期更频繁的表现出与子宫内膜异位症相关，并且往往会有相对好的预后[21]，而且发现与腺纤维瘤性型透明细胞癌相比，ARID1A的缺失在与子宫内膜相关的肿瘤中更加频繁。

进一步研究还发现ARID1A基因突变和蛋白表达缺失在邻近癌前损伤组织中也广泛存在。相反，与毗邻癌症的子宫内膜异位病变相反，远离ARID1A缺乏的癌症的子宫内膜异位症和独立的子宫内膜异位症都保留了ARID1A的表达。类似的，Ahyan等[22]也研究了ARID1A在卵巢透明细胞癌和从子宫内膜异位症发展而来的子宫内膜样腺癌中的表达。研究发现ARID1A在癌症和连续的子宫内膜异位上皮中表达缺失，而远离肿瘤的囊肿上皮中保留了ARID1A的表达。PIK3CA为另一个在卵巢透明细胞癌中频繁突变的基因(33%～46%)，也被发现在邻近透明细胞癌的子宫内膜异位上皮中频繁变异[23，24]。同一个学者进一步发现在卵巢透明细胞癌中PIK3CA突变经常与ARID1A表达的缺失共存[21，25]。因此认为ARIDlA在子宫内膜异位向癌症转化的早期事件中发挥关键性作用。

在卵巢交界性肿瘤中发现ARID1A的免疫活性在33%的颈管型黏液性交界性肿瘤中缺失，在13%的交界性子宫内膜样肿瘤中缺失，在交界性恶性肿瘤及胃肠道类型交界性黏液性肿瘤中未见缺失[26]。颈管内生型黏液性交界性肿瘤，常包括子宫内膜样肿瘤的特征，包括纤毛细胞、含有大量的嗜酸性胞浆的子宫内膜样细胞和鞋钉状细胞。和/或与ARID1A的缺失突变相关的子宫内膜异位症相结合，与子宫内膜型增殖性病变有关，如卵巢透明细胞癌和子宫内膜癌。总的来说，这些肿瘤被称为“子宫内膜异位症相关的卵巢肿瘤”[27]。子宫内膜异位症如何导致这些肿瘤的发展尚不明确。据推测，在富含铁诱导自由基的子宫内膜异位症中重复的上皮损伤和修复的微环境导致了子宫内膜异位上皮细胞的致瘤性转化[28，29]。

3.2ARID1A在子宫内膜癌中的突变 同卵巢肿瘤类似，子宫内膜癌中ARID1A有着高频率的突变[19,30]。在高分化和中分化子宫内膜癌中ARID1A基因的表达缺失率为26%，低分化子宫内膜癌中ARID1A基因的表达缺失率39%。ARID1A的突变常与PTEN和PIK3CA的突变同时发生，此外，PI3K途径的活性是由ARID1A通过AKT的磷酸化来调节的[31]。子宫内膜癌分为2型，在1983年Bokhman提出子宫内膜癌可分为雌激素依赖型(I型)和非雌激素依赖型(II型)。I型子宫内膜癌显示了KRAS、PTEN、PIK3CA、CTNNB1的高频突变和微卫星不稳定性[32]；而II型子宫内膜癌多为浆液性癌，大部分存在TP53 突变。PI3K途径的改变被发现在80%以上的子宫内膜癌中[33]。由ARID1A调节的PI3K通路进一步说明ARID1A在I型子宫内膜癌的发病机制中扮演着重要的角色。McConechy等[34]利用9个基因突变属性来细分类子宫内膜癌，这9个基因包括ARID1A、PPP2R1A、PTEN、PIK3CA、KRAS、CTNNB1、TP53、BRAF和PPP2R5C。通过靶向富集测序，每一种子宫内膜癌亚型都显示了不同的突变类型。检测到ARID1A在低分化子宫内膜癌的突变率为46.7%，高分化子宫内膜癌为60%，浆液性癌为10.8%，癌肉瘤为23.8%。ARID1A的突变频率在子宫内膜癌和浆液性癌有显著差异。而癌肉瘤的分子谱表明其或者是子宫内膜样型(PTEN和ARID1A的突变)或者是浆液型(TP53 和PPP2R1A的突变)。

最近已经证实在子宫内膜癌中，ARID1A的缺失与MSI之间的关系。ARID1A在散发性的MSI中比在Lynch综合征中更加显著的频繁缺失，结论是ARID1A是一个致病基因，而不是一个MSI通过表观沉默MLH1基因在子宫内膜癌中作用的靶基因[35]。还有报道ARID1A的缺失与错配修复缺陷有关[36]。体外功能研究表明，ARID1A通过与p53协作和调节p53下游靶基因来抑制肿瘤的生长。说明ARID1A与p53协同抑制肿瘤生长，共同预防肿瘤的产生。虽然ARID1A和Tp53 都是抑制子宫内膜相关肿瘤必需的基因，但两者任一突变足以使ARID1A/BRG1 /p53复合体失活并使CDKN1A和SMAD3 转录失活，从而失去肿瘤抑制活性。这些结果都表明:ARID1A是一个细胞周期负性调控因子即肿瘤抑制基因，研究肿瘤是否存在ARID1A突变及其与治疗反应、疾病复发、预后的关系有助于临床子宫内膜相关肿瘤患者的处理。

除外基因组研究，免疫组化提供1个子宫内膜癌异质性的评价机会。最近的研究阐明ARID1A免疫活性的克隆缺失发生在16%的复杂性不典型增生，24%低分化子宫内膜癌，10%的高分化子宫内膜癌，但是在复杂性不典型增生未发现，在25%的低分化子宫内膜癌和43%的高分化子宫内膜癌ARID1A完全缺失发生[37]。因此，ARID1A不仅在肿瘤的发生中扮演重要角色，在肿瘤的发展中同样重要。

4 结语与展望

杂乱无章的染色质结构与各种异常表型的出现相关，包括癌症[38，39]。ARID1A是参与染色质重塑的基因，是一个新兴的肿瘤抑制基因。越来越多的报道证明ARID1A在体细胞中的失活突变及其表达的缺失出现在许多类型的人类癌症中，特别是子宫内膜衍生肿瘤，包括卵巢透明细胞癌、卵巢子宫内膜样癌、子宫内膜癌[40]。体细胞突变在这些卵巢和子宫内膜癌中高发生率也说明了ARID1A在发展中的关键角色。初步研究也确定了ARIDlA在抑制细胞增殖中的作用，但尚有多个关键性的问题亟待进一步研究。如ARIDlA表达异常对肿瘤发生的影响；ARIDlA调节的靶基因及在肿瘤抑制中的作用；ARIDlA在基因组稳定性保持中的作用及机制，尤其是ARID1A在子宫内膜源性肿瘤中的发病机制。深入全面研究染色质重塑因子尤其是ARIDlA在细胞增殖、凋亡、转化和转移等过程中的生物学作用，一方面将拓展对染色质重塑生物学功能的理解，另一方面也将深化对肿瘤发生机制的认识，为肿瘤的早期发现设计一个新的诊断测试，同时为新的治疗干预提供一个新的关键的分子靶点。

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150086 哈尔滨医科大学附属第二医院妇产科 通信作者： 谭文华，E-mail：tanwenhua1962@126.com

2014-09-02)