染色体11q上共同缺失区域抑癌基因与鼻咽癌的相关性研究▲

蓝 英 赵世杰 唐 军 胡 敏* 吴 洋

(1 广西医科大学第三附属医院，广西南宁市 530021；2 广西医科大学第一附属医院，广西南宁市 530021)

【提要】 鼻咽癌好发于中国南部地区人群，是该地区最常见的头颈部恶性肿瘤之一，其病因学极其复杂。全基因组染色体杂合性缺失分析可定位鼻咽癌患者中染色体高频缺失区域，鉴定出多个鼻咽癌相关的候选抑癌基因。研究表明11号染色体长臂(11q)缺失区域与鼻咽癌的发生、发展密切相关，并且定义了最小共同缺失区域，分别是11q14-23、11q23、11q23-24和11q24-11qter。近年来，研究者们发现11q缺失区域存在几个与鼻咽癌发病密切相关的抑癌基因，如αB-晶状体蛋白(CRYAB)、THY1、细胞黏附因子1(CADM1)、OPCML等基因。深入研究11q上抑癌基因将有助于更好地理解鼻咽癌的发病机理、诊断、治疗和预后，从而做到早发现、早诊断和早治疗，提高鼻咽癌患者的存活率和生存质量。

鼻咽癌是头颈部常见的恶性肿瘤，好发于生活在格陵兰岛和阿拉斯加州的原著民，以及北非一些地区和中国的南部，具有显著的地理和种族分布特征[1]。鼻咽癌的病因学研究表明，鼻咽癌的发生发展与环境中的化学致癌物、EB病毒感染和表观遗传学改变等因素密切相关。研究发现5%～10%的鼻咽癌患者具有家族聚集现象，表明鼻咽癌是一种涉及多个基因改变的遗传性疾病，遗传易感性在鼻咽癌的发病过程中可能起着重要作用[2]。本文就鼻咽癌患者中11号染色体长臂(long arm of chromosome 11, 11q)上缺失区域抑癌基因的失活与鼻咽癌的发生及恶性进展之间的关系作一综述。

1 鼻咽癌的病变过程

鼻咽癌的致病过程极其复杂，它是多基因、多因素和多阶段相互影响、相互作用的结果。EB病毒感染是鼻咽癌的重要病因，大约95%的鼻咽癌患者EB病毒呈阳性，且该病毒主要感染人类口咽部的上皮细胞和B淋巴细胞。鼻咽癌中已经确定EB病毒感染是其致病因素，而且还发现EB病毒是第一个表达人类微小RNA的病毒，大多数情况下微小RNA负调控基因表达，参与基因沉默。目前，公认的鼻咽癌发生发展学说的转化过程如下：鼻咽部上皮细胞由于慢性EB病毒感染或者外界物质(化学致癌物、有毒吸入剂或代谢性疾病)刺激触发，随后发生转化。转化后的细胞伴随着一系列的增生和非典型增生，同时疾病恶性程度增高并伴有转移的可能。异常基因的表达引起正常细胞向癌细胞转变并促进鼻咽癌发展，这些异常基因在调控细胞周期、细胞黏附、细胞迁移和细胞凋亡方面起着重要的作用。随之这些肿瘤细胞的分化程度降低，参与鼻咽癌的侵袭、转移，表明肿瘤已经进入晚期阶段。

2 鼻咽癌中致病基因的频繁改变

鼻咽癌在西方国家罕见，但在中国南部地区常见，其以EB病毒感染和密集的淋巴细胞浸润为特征。EB病毒的潜伏感染在鼻咽癌发生发展的起始阶段发挥重要作用，鼻咽上皮细胞EB病毒持续潜伏感染依赖于特定存在的遗传改变。而单独EB病毒感染不足以改变鼻咽上皮细胞，更多的遗传和表观遗传的异常在肿瘤的发生发展过程中必不可少。伴随分子细胞遗传学和杂合性缺失分析的不断发展，研究者应用比较基因组杂交和微卫星多态性位点全基因组扫描技术，证明原发鼻咽癌中基因组改变具有普遍性。这些基因组的改变主要包括1q，2q，3q，4q，5，6q，7q，8，9q，11q，12，15q，17q，18q，19和20的扩增以及1p，3p，9，11q，13q，14q，16和19p的缺失[3-7]。在这些异常染色体中，长臂上缺失最频繁的是11q，表明11q缺失区域可能含有一个或者更多的抑癌基因。这些染色体区域抑癌基因的失活在鼻咽癌的发展中起着重要作用。近年来，一些研究者探讨11q上缺失区域与鼻咽癌之间的关系，证明了11q缺失区域与鼻咽癌WHO分期密切相关，其在Ⅲ/Ⅳ期的鼻咽癌患者中更普遍[8]。鼻咽癌患者11q上的高频缺失表明，鼻咽癌的发生发展与11号染色体变异紧密相连。

3 人体肿瘤中染色体11q上最小共同缺失区域

基因组杂交技术证实了鼻咽癌中染色体11q上拷贝数的缺失改变非常普遍。微卫星标记证明鼻咽癌患者染色体11q上最小共同缺失区域包括11q24-11qter(70.0%)，11q23(53.8%)，11q14-23(50.0%)，11q23-24(40.0%)，11q14(26.9%)，11q13(25.9%)[3-4，9]。在神经母细胞瘤中，杂合性缺失研究证明染色体11q23区域普遍缺失，表明该区域存在抑癌基因，且该抑癌基因在大多数神经母细胞瘤的恶变过程中普遍失活。20世纪90年代，一系列研究证明在乳腺癌、肺癌、黑色素瘤和宫颈癌患者中11q23区域普遍缺失，且在卵巢癌、直肠癌、前列腺癌、膀胱癌和十二指肠肿瘤等患者的染色体11q上定义了最小丢失区域。这些研究结果表明，包括鼻咽癌在内的不同类型的恶性肿瘤患者染色体11q上的共同缺失区域可能含有一个或者多个抑癌基因参与了肿瘤的发生发展。

4 鼻咽癌患者染色体11q上抑癌基因的鉴定及其在鼻咽癌发生发展过程中的作用

4.1 鼻咽癌的候选抑癌基因 目前的研究认为，人类肿瘤多通过影响异常染色体区域肿瘤的相关基因来改变其拷贝数，进而促进肿瘤发生。分离并鉴定预测鼻咽癌相关抑癌基因能够加深对鼻咽癌发病机理的了解。在过去的10年里，研究者已经证实了染色体11q上存在4个鼻咽癌候选抑癌基因，包括αB-晶状体蛋白(alpha B-crystallin,CRYAB)基因、THY1(CD90) 基因、细胞黏附因子1(cell adhesion molecule 1, CADM1)基因、OPCML(OBCAM)基因，这些基因通过启动子甲基化或染色体缺失导致鼻咽癌中的抑癌基因失活(表1)。

4.2 CRYAB基因 CRYAB包含三个结构域：N-末端、R120和C-末端。CRYAB在晶状体中被发现，分布于骨骼肌、肺、乳腺等组织中，属于小热休克蛋白家族成员之一。CRYAB能抑制细胞凋亡、参与细胞的修复，在生物体内发挥着重要的生物功能。此外，CRYAB与肿瘤的发生发展密切相关。通过微阵列分析证明CRYAB基因位于染色体11q23.1区域，鼻咽癌中启动子甲基化和11q22.3-23.1区域等位基因缺失能够沉默CRYAB基因的表达。CRYAB是脊椎动物眼部主要的透明结构蛋白，可作为分子伴侣以避免变性蛋白质聚集。用11号染色体介导的卵巢瘤抑制实验确定CRYAB基因为候选抑癌基因之一。为了获得鼻咽癌患者染色体11q上另外三个关键区域的直接功能证据，研究者选择供体细胞的11号染色体片段作为γ-射线微细胞介导染色体转移的供体染色体，该供体染色体短臂部分已经缺失。另外两个供体细胞系是XMCH3.2和XMCH3.4，含有一个单拷贝11号染色体片段，该片段11q21-23区域及端粒进一步缺失[10]。XMCH3.2和XMCH3.4的区别在于染色体11q关键区域2和THY1位点的保留。与永生化鼻咽部上皮细胞系NP460相比，鼻咽癌细胞系微阵列基因表达谱明确了位于11号染色体关键区域3附近的CRYAB基因是表达下调最明显的候选基因之一[11]。CRYAB基因的活化抑制了鼻咽癌肿瘤的形成、细胞黏附的缺失和侵袭、肿瘤微环境的相互作用、三维基质胶培养中侵袭突起的形成以及上皮间质转变相关标志物的表达[12]。CRYAB在生理上与钙黏蛋白/连环蛋白黏附连接相关联。上述研究结果表明，CRYAB基因表达的蛋白产物通过与钙黏蛋白/连环蛋白黏附连接，调节β-连环蛋白功能，进而抑制鼻咽癌的发展。

4.3 THY1基因 THY1也称白细胞分化抗原CD90，是一种高度糖基化的细胞表面糖蛋白，位于染色体11q22-23区域附近，是免疫球蛋白家族中最小的成员[13]。THY1在成纤维细胞、内皮细胞、T细胞中表达，在细胞黏附、细胞迁移、干细胞分化中起着重要作用。研究发现THY1基因与肝癌、鼻咽癌、软骨肉瘤等肿瘤的发生密切相关。THY1基因位于胞外脂质体上，是一种细胞表面糖蛋白，大小25 kDa～37 kDa。THY1基因参与T细胞活化和其他非免疫功能，包括神经轴突的生长抑制、凋亡信号、白细胞和黑色素瘤细胞黏附和迁移，以及成纤维细胞的生长和迁移[14]。最初发现THY1基因在致瘤和非致瘤杂交克隆中存在差异表达，这些杂交克隆的产物是将11号染色体转入人类卵巢癌细胞系SKOV-3后得到。基因芯片分析证明鼻咽癌中THY1基因表达下调。鼻咽癌中THY1基因的失活机制归因于高甲基化。体内致瘤实验表明THY1基因抑制裸鼠体内HONE1细胞系肿瘤的形成，当THY1基因关闭的时候多西环素的存在恢复了其肿瘤形成能力[14]。在非致瘤性微细胞杂交中敲除THY1基因可抑制抑癌效应。进一步研究表明THY1基因的表达抑制了体外HONE1细胞的生长，使细胞生长停滞在G0/G1期，明显地降低了细胞的贴壁生长能力。THY1基因的表达抑制了HONE1细胞的侵袭。淋巴结转移癌中THY1基因表达下调的频率显著高于原发鼻咽癌。上述研究结果证实THY1基因的失活与鼻咽癌的发展和转移密切相关，表明该基因是一个与鼻咽癌关系密切的候选抑癌基因。

4.4 CADM1基因 CADM1是免疫球蛋白超家族细胞黏附分子，位于染色体片段11q23.2。CADM1在上皮细胞附着部位广泛表达，与肺癌、卵巢癌、乳腺癌等肿瘤的发病密切相关。CADM1通过与人表皮生长因子受体和整合素α6β4在细胞表面形成复合物，从而干扰下游信号转导和转录激活因子的活性，介导肿瘤细胞增殖和侵袭抑制作用。通过裸鼠致瘤实验证明CADM1基因是一个非小细胞肺癌肿瘤的抑制基因[15]。CADM1基因的功能包括参与上皮细胞结构的形成和侵袭、免疫监视和肿瘤抑制、突触形成和精子的产生[16]。研究者发现34.2%的原发鼻咽癌中染色体11q22-23区域的CADM1基因呈异常甲基化。在非小细胞肺癌、前列腺癌、乳腺癌、食管癌和宫颈癌中，CADM1基因启动子均呈现高甲基化现象[17-18]。通过组织微阵列和免疫组织化学染色方法发现，鼻咽部淋巴结转移癌中CADM1基因表达下调或者缺失的频率显著高于鼻咽部原发肿瘤，表明CADM1基因的表达与淋巴结转移显著相关。致瘤性实验结果表明，CADM1基因的活化可以抑制裸鼠体内肿瘤形成。进一步研究证明，在正常培养条件下CADM1基因的表达抑制体外HONE1细胞系的生长，使HONE1细胞系的生长处于G0/G1期。通过微细胞介导的染色体转移方法从供体细胞MCH556.15转移一个完整的人类11号染色体到鼻咽癌HONE1细胞系，观察到HONE1细胞系的致癌性功能受到抑制。鼻咽癌肿瘤抑制因子来源于HONE1/11号染色体的微细胞杂交体。与亲本HONE1细胞系相比，杂交的HONE1细胞系肿瘤形成的潜伏期延长。精细定位抑瘤区域在染色体11q上1.8Mb区域(关键区域1)和11q22-23区域的其他三个关键区域，分别是0.36Mb区域(关键区域2)、0.44Mb区域(关键区域3)和0.3Mb区域(关键区域4)，且在关键区域4表现出高等位基因缺失，证明该区域存在一个抑癌基因。然而，在无血清培养条件下，CADM1基因诱导细胞凋亡。这些研究结果表明CADM1基因在鼻咽癌中扮演着一个抑癌基因的角色，且该基因与淋巴结转移显著相关。

4.5 OPCML基因 OPCML基因是在硅肺中鉴定出的基因之一，OPCML属于免疫球蛋白超家族中糖基磷脂酰肌醇锚定细胞黏附分子中的IgLON家族。该基因在神经系统中高表达，参与细胞黏附以及细胞与细胞之间的识别。OPCML基因是第一个与肿瘤发生相关的IgLON成员，该基因是胁迫应答基因，同时也是p53应答基因，启动子甲基化常常削弱应答反应。OPCML基因是染色体11q上一个新的抑癌基因，我国学者于1989年首次从大鼠脑组织中分离纯化。OPCML基因位于染色体11q25区域，它是一种阿片类受体型的细胞黏附因子，其主要功能是调节细胞间的黏附和识别，通过激活相关离子通道和腺苷酸环化酶而发挥抗癌作用。研究发现，OPCML基因在肺癌、肝癌、胃癌等恶性肿瘤的发生发展中起着重要作用[19]。OPCML基因表观遗传沉默削弱了正常细胞应对环境压力所表现出的细胞保护性反应，从而促进肿瘤的发展。研究者证实OPCML基因在上皮性卵巢癌、肺腺癌和膀胱癌中均呈现启动子甲基化或基因缺失，在胃部和脑部肿瘤中表达明显下调[20-22]。近年来的研究证明，鼻咽癌中位于染色体11q25区域的OPCML基因表达明显下调，而且原发鼻咽癌中OPCML基因启动子呈现高甲基化现象，其甲基化率达到98%[23]。此外，该研究还发现OPCML基因的异位表达导致贴壁生长和悬浮生长的肿瘤细胞系均呈现出显著生长抑制的现象。这些研究结果表明OPCML基因是一个广泛的抑癌基因，参与鼻咽癌以及其他大多数肿瘤的发生。

5 结 语

综上所述，研究者用不同的方法鉴定出染色体11q缺失区域存在4个与鼻咽癌发生、发展相关的抑癌基因。免疫组织化学染色结果表明，CADM1和THY1基因与鼻咽癌转移密切相关。CADM1基因、THY1基因和CRYAB基因均有抗侵袭或抗上皮间质转变的作用。这些抑癌基因的缺失或失活更多的是与疾病的晚期阶段相关。研究者证实染色体11q上存在越来越多的频繁缺失区域，促使我们从这些缺失区域找到更多与鼻咽癌发病密切相关的抑癌基因。我们可以应用基因补充和基因置换以及导入多种抑癌基因的治疗方法去抑制癌症，从而防止其恶性进展。同时，理解这些抑癌基因的活化作用以及鼻咽癌发展中EB病毒、微小RNA和抑癌基因之间的关系极其重要，可以加快微环境、免疫监视和消除、癌细胞转变和浸润的研究。此外，还需要通过宿主和EB病毒基因表达进一步研究剖析各种下游因子和信号通路改变的复杂作用，从而降低鼻咽癌的发病率，提高鼻咽癌患者的存活率，改善预后。