DNA损伤修复基因XPD多态对铂类药物肺癌化疗的敏感性

邝仕成

摘要：肺癌已成为许多国家近年来最常见、增幅最大的恶性肿瘤之一，在我国空气污染严重，吸烟率居高不下、食品安全等诸多问题增加了肺癌的患病率。据统计，每年全球因肺癌导致死亡的患者每年有140万人，占所有恶性肿瘤死亡的18%。据相关专家预测未来10年中国的肺癌患者将达到100万人，成为名副其实的肺癌大国。肺癌的发生是环境危险因素和个体遗传易感性相互作用的结果，而基因的多态性是影响个体易感性的重要因素。铂类是肺癌化疗的基本药物，它的耐药机制复杂，其中DNA损伤修复能力改变是铂类耐药的重要分子基础， 许多DNA损伤修复基因存在单核苷酸多态性，这种多态性可使机体修复损伤DNA的能力有所不同，导致基因的稳定性和细胞的癌变率有所改变， 因此DNA损伤修复基因的多态性是决定机体肿瘤易感性的一个重要因素。全文综述铂类耐药机制、核苷酸切除修复、DNA损伤修复基因XPD多态性等研究进展。

关键词：核苷酸切除修复；XPD

目前，基因单核苷酸多态性 （single nucleotide polymorphism， SNP） 已经被证实可作为肺癌患者铂类化疗反应的标志[1]。许多DNA损伤修复基因都存在单核苷酸多态性，这种多态性可以使机体修复损伤DNA的能力有所不同，导致基因的稳定性和细胞的癌变率有所改变，因此DNA损伤修复基因的多态性是决定机体发生癌变易感性的一个重要因素。

1 核苷酸切除修复

核苷酸切除修复（nucleotide excision repair， NER） 是所有生物体内最常见的修复机制，不仅存在于细菌也存在于真核生物，但它们在某些细节上有差异。NER是哺乳动物体内细胞切除损伤DNA的主要途径，同时也是保护宿主免受肿瘤侵害的必要因素， 它基本上可以修复所有种类的是DNA损伤，包括紫外线光产物，也是清除大规模铂类化合物所致DNA螺旋扭曲的惟一机制。目前研究表明，NER包括两个途径：分为转录偶联修复 （transcription-coupled repair， TCR） 和全基因组修复 （global genomic repair， GGR）[2]。TCR不仅能够修复基因组中的损伤，而且能修复那些正在转录的基因模板链上的损伤。TCR选择性的从转录链上移除损伤的DNA，RNA聚合酶II承担起识别损伤的重任，当转录链上损伤的DNA阻碍RNA聚合酶II继续向前移动时，RNA聚合酶II作为一个识别信号开始修复受损的DNA。GGR则是由XPC蛋白识别损伤链进行修复的[3]。TCR与GGR两个修复途径的差别就是在于识别损伤的蛋白质不同。NER始于内切酶，如大肠杆菌uvr ABC切除核苷酸内切酶 （excinuclease），打开受损的DNA的双链，在解旋酶 （helicase） 作用下，除去含有受损的寡核苷酸链，在真核生物留下27～29个核苷酸长度的间隙，在细菌下留下12～13个核苷酸长度的间隙。在修复聚合酶如大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ作用下，以对应的DNA链为模板，合成新的DNA链，填补留下的空隙。最后由DNA连接酶封闭，恢复原有的DNA序列。NER修复机制非常复杂，虽已有深入研究，但对于修复中的不均一性的解释，在转录、修复及突变之间关系的不可预见性等方面所知尚少[4]。

2 DNA损伤修复基因

遗传性着色性干皮病（xeroderma pigmentosum， XP） 是一种罕见的常染色体隐性遗传病，由DNA损伤修复缺陷所致，此病患者对光线极度敏感而导致皮肤的损伤，包括皮肤癌。目前已知与其基因的突变有关，这些基因与其缩写命名为XP基因。目前发现XP共有7个互补组和一个XP变异型XPV，7个互补组基因均为DNA损伤修复基因[5]，均参与核苷酸切除修复，其中XPD是NER途径中的重要基因之一。

着色性干皮病基因D/核苷酸切除修复交叉互补基因2 （xeroderma pigmentosum group D/Excision repair cross complementation group 2， XPD/ERCC2） 是转录因子TFⅡH复合物的重要组成部分，在NER途径中XPD发挥着DNA解旋酶的活性。当受损DNA被特异的蛋白识别后，XPB蛋白发挥其3′→5′端ATP依赖的DNA解旋酶功能，而XPD蛋白则发挥其5′→3′端ATP依赖的DNA解旋酶作用，共同打开受损DNA的双螺旋结构，使受损DNA能够被特异性核酸内切酶如XPG、XPF /ERCC1等所切除，从而完成修复。许多DNA损伤修复基因存在单核苷酸多态性，这种多态性可使机体修复损伤DNA的能力有所不同，导致基因的稳定性和细胞的癌变率有所改变，因此DNA损伤修复基因的多态性是决定机体肿瘤易感性的一个重要因素。

3 XPD

XPD基因位于19q13.2，编码760氨基酸，该蛋白具有5′→3′解链酶活性，XPD基因是参与核苷酸切除修复以及基础转录关键酶之一，通过编码蛋白的解旋酶作用在损伤部位打开DNA双链以利于后续修复步骤的进行。XPD蛋白与XPB蛋白在功能上具有一定的相似性，是转录因子TFⅡH的一个亚单位同时在DNA切除修复过程中也具有三磷酸腺苷（ATP）依赖的DNA解螺旋酶功能。目前已经发现XPD具有多种功能性突变，XPD基因第751密码子A向C多态转化，与核苷酸切除修复功能改变有关，其多态功能的意义尚不明确，可能通过影响编码的修复酶的修复能力影响个体对致癌物的敏感性参与铂类药起的DNA损伤修复过程。研究发现XPD基因Asp312Asn和（或）Lys751Gln表达增高，肺癌的发病风险增高。另外Hu等人通过对3725例肺癌与4152例病例对照研究的数据进行Meta分析，其研究结果表明，携带XPD 751 Gln 和312 Asn 等位基因型个体患肺癌的危险性增高，XPD751C和312A是肺癌的危险等位基因。

4 展望

综上所述，由于不同人群中SNP的分布存在差异，无论是肺癌还是其他肿瘤疾病是一种多种基因、多种环境因素及其相互作用的多病因疾病，目前SNP与肺癌易感性的关系的研究多限于一个或几个SNP位点的分析，未能研究基因与基因，基因与环境的相互交互作用，因此，存在一定的偶然性和偏差性。随着人类基因组计划的完成，目前已有大量的SNP数据可以查询，在检测方法上，更高密的SNP芯片正在研发，关联分析的策略已经成功应用于研究复杂性状的遗传疾病，较为适用的遗传统计软件也不断出现，为肺癌的早期诊断和综合防治提供科学依据。

参考文献：

[1]徐潇静. eIF3a和CTR1基因变异与肺癌患者铂类化疗药物反应差异及预后的相关性研究[D].中南大学，2013.

[2]陆俊国，李桃，徐燕飞，等. XPD基因多态性与晚期非小细胞肺癌患者铂类化疗获益的Meta分析[J].现代肿瘤医学，2015，02：203-205.

[3]王丽冰. 核苷酸切除修复基因与癌症关系的研究[J]. 长治医学院学报， 2014，03：238-240. 编辑/金昊天