左、右半结肠癌基因表达差异及相关药物治疗现状

唐 敬，赵 平，周业江

1.广元市中心医院消化内科，四川广元628000;2.西南医科大学附属医院胃肠外科

左、右半结肠癌基因表达差异及相关药物治疗现状

唐 敬1，赵 平1，周业江2

1.广元市中心医院消化内科，四川广元628000;2.西南医科大学附属医院胃肠外科

回顾近年来最新有关左、右半结肠癌之间的基因类型表达差异性的研究，结合左、右半结肠癌对抗癌药物的敏感性差异的相关报道，进一步总结左、右半结肠癌基因表达与药物治疗的关系，为指导临床医师合理选择针对结肠不同原发部位的抗癌药物和新型抗癌药的开发提供依据。

结肠癌;基因表达;辅助化疗;靶向治疗

结肠癌作为最常见的消化道恶性肿瘤，已成为威胁全世界人类健康的一类重大疾病。随着经济社会的发展、生活方式和饮食结构的改变和人口老龄化的加剧，据WHO发布GLOBOCAN 2012统计数据，2012年全球结直肠癌新发病例约136万，发病例数为所有恶性肿瘤第3位。而我国发病例数和死亡例数分别占世界结直肠癌发病和死亡总数的18.6%和20.1%，均居世界第1位。早在1990年已有研究［1］提出，根据结肠的胚胎发育、解剖结构、血液循环及生理功能将结肠癌分为左半结肠癌(left colon cancer，LCC)和右半结肠癌(right colon cancer，RCC)。LCC和RCC在诸多生物学方面存在差异，包括某些临床病理特性、治疗敏感性及预后，近年来国内外将结肠癌基因表达类型作为研究LCC和RCC生物学差异性的突破点，寻求针对肿瘤原发位置的个体化治疗已取得一定成果。

1 LCC、RCC基因表达类型的差异

1.1 微卫星不稳定性(MSI) MSI是DNA错构修复基因突变或甲基化而失活，导致细胞内DNA自我修复功能降低，从而使细胞内大量结构异常的基因存在。这种错构修复基因的改变既可能引起家族性疾病也可引起散发性疾病［2］。MSI在结肠癌中的发生率为12%～15%，而几乎在所有的林奇综合征(Lynch syndrome)中均可见。DNA错构修复基因(MMR)包括MLH1、MSH2、MSH6 和 PMS2，导致 DNA 错构修复功能失活最为常见的是MLH1缺失和CpG岛甲基化表型(CIMP)［3］。这些基因改变是否都与结肠癌原发部位及临床病理特征存在相关性，Karahan等［4］回顾性分析2008年-2012年186例结肠癌术后标本，采用免疫组织化学方法检测MLH1、MSH2、MSH6和PMS2，结果显示，这4种基因的缺失均与低分化程度和黏液腺癌存在相关性(P均＜0.05)，其中MLH1的缺失在黏液腺癌细胞中更为显著(P=0.003)。PMS2(P＜0.0001)和MSH6(P=0.007)同时缺失在盲肠和升结肠中更为常见。MLH1和PMS2同时缺失不但在黏液腺癌中较常见(P均＜0.01)，而且常见于淋巴结转移和脉管浸润(P均＜0.005)，并且常伴随肿瘤内的炎症细胞浸润(P＜0.0001)。Corso等［5］研究显示，MSI在结肠癌中发生率为13.6%(38/280)，且与原发部位显著相关，RCC表现MSI好发的特性，RCC的发生率为28.3%，LCC的发生率为5.5%(P＜0.005)。报道指出，MSI作为结肠癌发生重要机制之一，MSI肿瘤患者拥有比MSS肿瘤患者更长的生存时间。但预后的因素应该从多个方面考虑，目前认为MSI是预后较好的标志还为时尚早，因为目前的研究尚不能排除MSI不同类型亚组的影响，且MSI对5-Fu类辅助化疗药物的反应性仍存在较大争议，对其他化疗药物的意义还有待评估，并且存在一定难度［6-7］。但MSI作为结肠癌一个重要的生物学标记，可能为今后肿瘤的新诊断、新治疗提供重要参考。

1.2 CpG岛甲基化表型(CIMP) DNA甲基化在结肠癌中被广泛报道，其同时涉及多个基因启动子的甲基化，如:APC、P16INK4a、TIMP3等，基因 CpG 岛异常甲基化被公认与肿瘤抑癌基因转录沉默存在重要联系，这种表观遗传学的改变可作为一种生物学标志物用于肿瘤的早期筛查、治疗反应及预后的评估，同样根据其后续的基因通路也可为肿瘤患者选择合适的靶向治疗药物提供依据［8］。CIMP在结肠癌中的发生率为17% ～28%，研究［9］证实，LCC表现出相对RCC更少的MLH1基因甲基化和更少的CIMP。与以往的线性关系不同，在左、右结肠腺瘤中大多数基因CpG岛异常甲基化呈现出一种非线性的关系［10］。

1.3 染色体不稳定性(CIN) CIN是个动态的过程，表现为染色体重排不断加速的过程，其中端粒功能障碍被认为是主要的驱动力之一，它通过端粒融合从而使染色体的数目和结构发生改变促进肿瘤的发生。但端粒功能障碍是如何推动结肠癌的进展目前尚不明确，目前观察到端粒缩短的现象在结肠癌和高度上皮内瘤变相对正常的结肠黏膜更加常见，合理的解释是端粒功能障碍会逐渐向CIN过渡，从而引发结肠癌。同时端粒酶可增强APC基因突变，后者同样可引起CIN，其可能的机制是一方面APC细胞骨架蛋白和有丝分裂纺锤体导致调节染色体分离的功能下降，另一方面APC基因突变可能影响CIN激活Wnt信号通路的下游，从而使受损的DNA无法激活检查点的端粒酶［11］。CIN作为结肠癌的最主要发病机制被证实其发生同样与结肠癌的原发部位相关，研究显示，LCC表现出更高的CIN患者比例(LCC为57%，RCC为40%，P=0.029)和更多染色体过表达和缺失，如10、11、14、18和20号染色体的不同频率的变化，特别是20号染色体过表达和18号染色体缺失在LCC更多见，研究证明，LCC超过20%的过表达基因位于第20号染色体(P ＜0.0001)［12］。

1.4 P53 P53作为人类重要的抑癌基因之一，其突变见于50%以上的恶性肿瘤中，该基因编码一种转录因子，对细胞周期起调节作用，同时其还通过检测基因突变和DNA损伤防止细胞分裂，维持基因的完整性。实验证明其缺失或突变会造成细胞周围和非整倍体调控丧失，并且其功能的遗传性中断可导致CIN，并加速包括结肠癌在内的各种恶性肿瘤的进展［14］。P53基因正常的肿瘤中发生MSI的几率升高2～3倍，而MSI同样常见于P53外显子5、7突变的肿瘤中。在结肠癌中，大多数人认为P53基因突变与MSI-H呈负相关，且与结肠癌的原发位置存在关系，相比MSI和RAF频繁地出现在RCC，P53突变介导的结肠癌发生往往以左侧为主［13，15］。

1.5 RAS和RAF RAS和RAF是多种酪氨酸蛋白激酶受体的下游效应因子。RAS基因编码小GTP酶家族，包括 HRAS、NRAS、KRAS，RAS 基因在所有肿瘤中的突变率为30%，其中KRAS突变率最高，占所有RAS突变的85%，30% ～50%的结肠癌中可见KRAS突变，尤其以进展期、分化程度低及肝转移的RCC相关，NRAS在结肠癌中突变率＜5%，且与直肠癌和较高的远处转移存在明显关系。Chang等［16-17］研究表明，KRAS的突变与RCC高分化程度、黏液成分及低淋巴结转移率相关，NRAS的突变在男性结肠癌患者中较常见，两者均与预后无关。RAF包含 ARAF、BRAF、CRAF，其编码蛋白介导信号来自RAS下游双重特异性蛋白激酶MEK1和MEK2，随后磷酸化激活丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶MAPK2和MAPK1，BRAF作为RAF家族中蛋白激酶活性最高的成员，同时也是MEK最强的激活剂，是RAS-RASF-MAPK通路的重要组成部分，导致2.5% ～20%结肠癌的发生［18］。一份来自中国的研究［19］数据显示，KRAS和BRAF基因在结肠癌中突变率分别为37.9%和4.4%，KRAS在高龄(≥50岁)患者中较常见，BRAF基因突变率女性明显高于男性，RCC突变率高于LCC且黏液成分和低分化多见，研究还显示，具有MSI状态的结肠癌往往不伴有KRAS突变，而MLH1/PMS2缺失的结肠癌往往伴有BRAF突变。

1.6 其他基因 微小 RNAs(microRNAs，miRNAs)是一类小分子非编码RNA，大小为18～25个核苷酸长度，其功能是参与转录后基因的调控，最终调节蛋白质的翻译，影响细胞增殖、迁袭、凋亡和代谢。miRNA的种类繁多、作用机制复杂，仍存在许多未知领域等待发掘，最近研究证明，其与人类癌基因或抑癌基因存在联系，在人类恶性肿瘤的发生、发展中起关键作用，包括结肠癌［20］。近期研究［21］显示，miRNA 与结肠癌多个基因存在联系，miRNA差异化表达多发生在P53突变型结肠癌细胞中，并只见于高CIMP和BRAF突变型结肠癌细胞和KRAS突变型直肠癌细胞。miRNA差异化表达与MSI在结肠癌的发生存在独特的关系，它可作用于MSI相关的多个基因通路，使MSS向MSI转化。Omrane等［22］研究发现，miRNA21、miRNA146a、miRNA135a在结肠癌中呈高程度表达，其中 miRNA146a、miRNA147b在 LCC中表达明显高于 RCC，miRNA146a可能是LCC的一个潜在标记。另一项研究却发现，除miRNA150外，RCC和LCC细胞中miRNA表达的差异性不明显，明显差异性表现在结肠癌与直肠癌之间［23］。许多其他基因的表达也依赖结肠癌的原发部位如L-乳酸脱氢酶B(LDHB)、细胞周期蛋白依赖性激酶4抑制剂D(CDKN2D)、磷脂酰肌醇-3激酶催化亚基2α(PI3KC2α)、双重特异性磷酸酶2(DUSP2)和FAT1等基因，在LCC表达高于RCC，而泛素D(UBD)、酪蛋白激酶1结合蛋白(CK1BP)等基因在 RCC 中高表达［24］。

2 基因表达差异与药物治疗现状

2.1 药物辅助化疗 目前普遍认为辅助化疗疗效与肿瘤分期相关，一项基于SEER数据库的研究证实，接受化疗的左、右半结肠癌患者中，相比Ⅱ期结肠癌，Ⅲ期LCC、RCC的患者5年生存率得到明显改善(RCC:HR=0.64，95%CI:0.59 ～0.68，P ＜0.001;LCC:HR=0.61，95%CI:0.56 ～0.68，P ＜0.001)，而Ⅱ期患者无明显改善，该研究结果同时显示，辅助化疗未造成RCC和LCC预后的差异［25］。另一项随机试验纳入411例Ⅱ～Ⅲ期结肠癌患者，化疗方案采用XELOX或改良FOLFOX6方案，其结果显示Ⅱ期相对Ⅲ期患者较低的死亡风险(HR=0.22，95%CI:0.10～0.495，P＜0.001)，同时LCC患者的死亡率较低(HR=0.48，95%CI:0.28 ～ 0.81，P=0.006)［26］。同样还有研究显示，某些特定基因型的RCC和LCC在辅助化疗疗效上存在差异。Russo等［27］多中心研究显示，P53野生型C期结肠癌患者和P53突变型RCC患者从辅助化疗中显著受益(P＜0.05)。目前RCC和LCC的辅助化疗方案基本一致，但随着研究进一步深入，不同化疗方案可能针对不同病理分期、不同基因型及不同原发部位呈现出不同的疗效，可能用于指导临床合理选择敏感化疗方案，使患者从中最大化获益。

2.2 生物靶向治疗

2.2.1 抗血管生成(VEGF)治疗:用于结肠癌抗VEGF治疗的代表药物是贝伐单抗(Bevacizumab，Avastin)，抗VEGF治疗可以提高晚期结肠癌的生存率，常常用于转移性结肠癌的治疗，其疗效可能与原发部位存在联系。Wong等［28］研究纳入了297例转移性RCC和629例转移性LCC患者(直肠癌患者275例)，68.7%的患者使用贝伐单抗治疗后PFS得到改善，其中RCC患者改善较为明显(HR=0.46，95%CI:0.36～0.60，P＜0.001)，而OS最长的是直肠癌患者，其次是LCC和RCC(26.2个月 vs 23.6个月 vs 18.2个月，P=0.0004)。而在一项贝伐单抗联合氟尿嘧啶、奥沙利铂或伊立替康作为一线或二线化疗方案的研究中，Yang等［29］发现，转移性肿瘤原发部位在结肠的患者比直肠获得更长的OS(18.8个月 vs 11.1个月，P=0.037)。一项关于基因多态性与结肠癌患者接受贝伐单抗和FOLFIRI作为一线治疗方案的研究表明，RCC患者中RGS5 T/T型较G/Tor G/G型具有更长的PFS(P=0.012)，而LCC中PFS最长的是GSPG4 T/T型(13.5 个月)［30］。

2.2.2 抗表皮生长(EGFR)治疗:西妥昔单抗(Cetuximab)是作为抗EGFR治疗进展期或转移性结肠癌的代表药物，于2004年被美国FDA批准用于结肠癌。研究显示，西妥昔单抗联合标准化疗作为结肠癌一线治疗，LCC患者的 ORR(49.4%vs 28.6%，P=0.005)、PFS(9.1个月 vs 6.2个月，P=0.002)和 OS(28.9个月 vs 20.1个月，P=0.036)较单纯化疗患者均得到显著改善，而RCC患者却未明显改善。同样西妥昔单抗作为二线治疗在LCC同时显示出较单纯治疗更好的 ORR(23.5%vs 10.2%，P=0.087)、PFS(4.9个月 vs 3.5个月，P=0.064)和OS(17.1个月 vs 12.4个月，P=0.047)，这种表现并未出现在 RCC中［31］。Lu 等［32］研究得出，西妥昔单抗治疗 KRAS 野生型转移性结肠癌时，LCC患者 ORR(70.1%/33.3%，P=0.024)、PFS(15.0个月/5.3个月，P＜0.001)、OS(35.8个月/14.4个月，P=0.031)均优RCC，而贝伐单抗治疗疗效两者无显著性差异。

3 结论和展望

RCC和LCC在手术治疗方面无明显差异，辅助化疗的疗效可能与肿瘤病理分期、肿瘤原发部位及某些特定的基因型存在联系，生物靶向治疗是近期研究的热点，且有大量研究证实其在结肠癌原发部位上呈现出不同反应，特别是LCC从西妥昔单抗治疗中能够获得更好的受益。随着对结肠癌原发部位和特定基因型的深入研究，更多的证据指向LCC和RCC可能是来自不同器官的实体重肿瘤，同时发现更多针对不同基因型的个体化治疗方案，且越来越多的突变基因可能被用作靶向治疗的作用靶点为新型抗癌药物的开发提供依据。

［1］Bufill JA.Colorectal cancer:evidence for distinct genetic categories based on proximal or distal tumor location ［J］.Ann Intern Med，1990，113(10):779-788.

［2］Minoo P，Zlobec I，Peterson M，et al.Characterization of rectal，proximal and distal colon cancers based on clinicopathological，molecular and protein profiles［J］.Int J Oncol，2010，37(3):707-718.

［3］Kawakami H，Zaanan A，Sinicrope FA.Microsatellite instability testing and its role in the management of colorectal cancer［J］.Curr Treat Options Oncol，2015，16(7):30.

［4］Karahan B，Argon A，Yildirim M，et al.Relationship between MLH-1，MSH-2，PMS-2，MSH-6 expression and clinicopathological features in colorectal cancer ［J］.Int J Clin Exp Pathol，2015，8(4):4044-4053.

［5］Corso G，Pascale V，Flauti G，et al.Oncogenic mutations and microsatellite instability phenotype predict specific anatomical subsite in colorectal cancer patients［J］.Eur J Hum Genet，2013，21(12):1383-1388.

［6］Oh BY，Huh JW，Park YA，et al.Prognostic factors in sporadic colon cancer with high-level microsatellite instability ［J］.Surgery，2016，159(5):1372-1381.

［7］Iacopetta B，Grieu F，Amanuel B.Microsatellite instability in colorectal cancer［J］.Asia Pac J Clin Oncol，2010，6(4):260-269.

［8］Ashktorab H，Brim H.DNA methylation and colorectal cancer［J］.Curr Colorectal Cancer Rep，2014，10(4):425-430.

［9］Tanaka J，Watanabe T，Kanazawa T，et al.Left-sided microsatellite unstable colorectal cancers show less frequent methylation of hMLH1 and CpG island methylator phenotype than right-sided ones［J］.J Surg Oncol，2007，96(7):611-618.

［10］Koestler DC，Li J，Baron JA，et al.Distinct patterns of DNA methylation in conventional adenomas involving the right and left colon［J］.Mod Pathol，2014，27(1):145-155.

［11］Roger L，Jones RE，Heppel NH，et al.Extensive telomere erosion in the initiation of colorectal adenomas and its association with chromosomal instability ［J］.J Natl Cancer Inst，2013，105(16):1202-1211.

［12］Missiaglia E，Jacobs B，D’Ario G，et al.Distal and proximal colon cancers differ in terms of molecular，pathological，and clinical features［J］.Ann Oncol，2014，25(10):1995-2001.

［13］Kim JC，Cho YK，Roh SA，et al.Individual tumorigenesis pathways of sporadic colorectal adenocarcinomas are associated with the biological behavior of tumors［J］.Cancer Sci，2008，99(7):1348-1354.

［14］Schvartzman JM，Duijf PH，Sotillo R，et al.Mad2 is a critical mediator of the chromosome instability observed upon Rb and p53 pathway inhibition ［J］.Cancer Cell，2011，19(6):701-714.

［15］Kapiteijn E，Liefers GJ，Los LC，et al.Mechanisms of oncogenesis in colon versus rectal cancer［J］.J Pathol，2001，195(2):171-178.

［16］Friedrich T，Leong S，Lieu CH.Beyond RAS and BRAF:a target rich disease that is ripe for picking［J］.J Gastrointest Oncol，2016，7(5):705-712.

［17］Chang YY，Lin PC，Lin HH，et al.Mutation spectra of RAS gene family in colorectal cancer［J］.Am J Surg，2016，212(3):537-544.e3.

［18］Fiskus W，Mitsiades N.B-raf inhibition in the clinic:present and future［J］.Annu Rev Med，2016，67:29-43.

［19］Ye JX，Liu Y，Qin Y，et al.KRAS and BRAF gene mutations and DNA mismatch repair status in Chinese colorectal carcinoma patients［J］.World J Gastroenterol，2015，21(5):1595-1605.

［20］Hollis M，Nair K，Vyas A，et al.MicroRNAs potential utility in colon cancer:early detection，prognosis，and chemosensitivity ［J］.World J Gastroenterol，2015，21(27):8284-8292.

［21］Slattery ML，Herrick JS，Mullany LE，et al.Colorectal tumor molecular phenotype and miRNA:expression profiles and prognosis ［J］.Mod Pathol，2016，29(8):915-927.

［22］Omrane I，Kourda N，Stambouli N，et al.MicroRNAs 146a and 147b biomarkers for colorectal tumor's localization ［J］.Biomed Res Int，2014，2014:584852.

［23］Slattery ML，Wolff E，Hoffman MD，et al.MicroRNAs and colon and rectal cancer:differential expression by tumor location and subtype［J］.Genes Chromosomes Cancer，2011，50(3):196-206.

［24］Zhu H，Wu TC，Chen WQ，et al.Screening for differentially expressed genes between left-and right-sided colon carcinoma by microarray analysis［J］.Oncol Lett，2013，6(2):353-358.

［25］Weiss JM，Schumacher J，Allen GO，et al.Adjuvant chemotherapy for stageⅡright-sided and left-sided colon cancer:analysis of SEER-medicare data［J］.Ann Surg Oncol，2014，21(6):1781-1791.

［26］Cohen SA，Wu C，Yu M，et al.Evaluation of CpG island methylator phenotype as a biomarker in colorectal cancer treated with adjuvant oxaliplatin ［J］.Clin Colorectal Cancer，2016，15(2):164-169.

［27］Russo A，Bazan V，Lacopetta B，et al.The TP53 colorectal cancer international collaborative study on the prognostic and predictive significance of p53 mutation:influence of tumor site，type of mutation，and adjuvant treatment ［J］.J Clin Oncol，2005，23(30):7518-7528.

［28］Wong HL，Lee B，Field K，et al.Impact of primary tumor site on bevacizumab efficacy in metastatic colorectal cancer［J］.Clin Colorectal Cancer，2016，15(2):e9-e15.

［29］Yang Q，Yin C，Liao F，et al.Bevacizumab plus chemotherapy as third-or later-line therapy in patients with heavily treated metastatic colorectal cancer［J］.Onco Targets Ther，2015，8:2407-2413.

［30］Volz NB，Stintzing S，Zhang W，et al.Genes involved in pericytedriven tumor maturation predict treatment benefit of first-line FOLFIRI plus bevacizumab in patients with metastatic colorectal cancer［J］.Pharmacogenomics J，2015，15(1):69-76.

［31］Wang F，Bai L，Liu TS，et al.Right-sided colon cancer and left-sided colorectal cancers respond differently to cetuximab［J］.Chin J Cancer，2015，34(9):384-393.

［32］Lu HJ，Lin JK，Chen WS，et al.Primary tumor location is an important predictive factor for wild-type KRAS metastatic colon cancer treated with cetuximab as front-line bio-therapy［J］.Asia Pac J Clin Oncol，2016，12(3):207-215.

(责任编辑:王全楚)

The different status of gene expression and relevant drug treatment of left and right colon cancer

TANG Jing1，ZHAO Ping1，ZHOU Yejiang2
1.Department of Gastroenterology，Guangyuan Central Hospital，Guangyuan 628000;2.Department of Gastrointestinal Surgery，the First Affiliated Hospital of Southwestern Medical University，China

By reviewing the recent research progresses about different expression of gene types between left and right colon cancer，and combining some studies about different sensibility of anticarcinogen to left and right colon cancer，the relativity between gene expression and medication was clarified to provide a theoretical evidence for choice of drugs and development of new drugs for colon cancer of different primary sites.

Colon cancer;Gene expression;Adjuvant chemotherapy;Targeted therapy

R735.3+5

A

1006-5709(2017)08-0841-04

2017-03-01

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.08.001

唐敬，硕士研究生，E-mail:asd330366353@163.com

周业江，博士，硕士生导师，主任医师，研究方向:消化道肿瘤。E-mail:zyj7525@163.com