BRCA1与结直肠癌关系的研究进展

黄克强，崔锦珠，唐华，黄秋霞，欧海玲

广西中医药大学第一附属医院病理科，广西南宁 530023

结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是目前全球发病率最高的癌症之一，且发病率逐年增高，其发病率、病死率均处于恶性肿瘤的前3位，多数患者早期症状不明显，就诊时已处于T3期或T4期，且多有淋巴结转移，预后差，其发生、发展与多种癌基因及抑癌基因的突变或失活有关。寻找结直肠癌相关的基因改变及生物标志物对改善患者预后有重要意义。众多研究指出乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1, BRCA1）的突变与卵巢癌和乳腺癌的发生密切相关，而且在其他很多肿瘤中都有突变和表达缺失，在未来的研究中，BRCA1的分子遗传学分析及对BRCA1相关功能的了解可能会促进新的靶向疗法发展。通过综述BRCA1在结直肠癌中的研究进展，总结BRCA1在结直肠癌发生发展中的作用及其在治疗中的应用前景，并指导后续的研究方向。

1 BRCA1基因概况

BRCA1基因于1994年克隆，定位于人类染色体17q21，其编码蛋白是一种多功能蛋白，包含1 863个氨基酸，其中含有丰富的半胱氨酸RING结构域[在各种调节蛋白的最末端氨基（N）末端发现锌结合结构域]和在其羧基（C）末端的串联BRCT结构域，它们构成了一个磷酸肽识别结构域，结合含有磷酸化-SXXF基序的肽类（S为Ser，F为Phe，X有所不同）。BRCA1蛋白与不同细胞室中的不同伙伴蛋白相互作用，与其他肿瘤抑制因子、DNA损伤传感器和信号转导因子结合，形成BASC复合体，在DNA损伤修复、细胞周期阻滞、凋亡、遗传不稳定性、转录激活等多种细胞途径中发挥重要作用[1]。BRCA1基因的致病突变会导致同源重组受损，细胞优先利用非同源端连接修复双链DNA断裂。非同源端连接增强了细胞基因组的不稳定性，直到致癌。

2 BRCA1基因突变与CRC的关系

BRCA1致病突变与CRC之间的关系尚不清楚，几年来进行的几项研究报道了相互矛盾的结果[2-3]。

Thompson 和 Easton的病例增加了两倍患结肠癌的风险（RR=2.03，95%CI：1.45~2.85）和降低直肠癌风险（RR=0.23，95%CI：0.09~0.59），有学者强调，与监测、流行病学和最终结果（surveillance, epidemi⁃ology, and end results, SEER）报告的风险相比，BRCA1携带者发生CRC的风险增加了2倍（11%，95%CI：8.2~13.2）。另有学者表示在7 015名女性BRCA1突变携带者中发现21例CRC，发病率低于一般人群，而50岁以下携带BRCA1致病突变的女性患CRC的风险增加。这些发现与其他一些研究的结果一致。事实上，在波兰2 398例未经筛选的CRC患者中，其他学者报道BRCA1的突变率约为0.42%（对照组为0.48%）。851例60岁或更早诊断为CRC的患者中，BRCA1基因突变也较多（0.82%），携带者发病年龄平均比非携带者小7岁（57.0岁 vs 64.0岁），差异有统计学意义（P<0.05）。因此，建议BRCA1突变的女性应该在年轻时接受CRC筛查试验，如高敏感性粪便潜血试验或结肠镜检查。相关学者研究了613名BRCA1突变携带者发生CRC的风险，发现携带者与非携带者之间差异无统计学意义（P>0.05）[4]。Naseem M等[5]研究6 396例CRC肿瘤样本，其中1.1%检测到BRCA1突变，在MSI-H患者中更高，并且这些突变与较高的肿瘤突变负荷（tumor mutation burden, TMB）独立相关。Harpaz N等[6]发现黏液型的CRC有较高的BRCA1突变率和TMB。

总之，一些以家庭为基础的研究和前瞻性队列研究表明，BRCA1突变携带者可能有更高的早期CRC发病风险。这些结果似乎得到了系统回顾和荟萃分析的证实，BRCA1突变携带者的CRC风险更高[2]。然而最近的一项荟萃分析认为BRCA1突变与结直肠没有显著相关性[3]，但是纳入分析的11个研究中只有1个是前瞻性研究，而且有4个研究只包括德裔犹太人，存在一定的局限性，因此需要更多研究来证实BRCA1突变与CRC的真正关系。

3 BRCA1 mRNA和蛋白表达与CRC的关系

BRCA1基因突变可导致mRNA和蛋白表达下降，但有研究证实在BRCA1基因突变率极低，表观遗传机制（例如由miRNA介导的机制）可介导BRCA1功能的丧失[7]。BRCA1在CRC中表达的研究还处于初始阶段，相关报道较少。

Garcia V等[8]观察到BRCA1 mRNA在16%结肠癌中为过表达，9%为低表达，表达程度与患者性别显著相关，且男性高于女性。同时对10例结肠癌和匹配的正常组织进行了免疫组化分析，正常黏膜的免疫反应性高于肿瘤，定量结果和免疫组化结果之间没有联系。Grabsch H等[9]对342例散发性CRC进行免疫组化检测，研究发现BRCA1蛋白表达减少，与肿瘤大小、分级显著相关，晚分期、淋巴结转移、血管侵犯者缺失率高，但差异无统计学意义（P>0.05），提示BRCA1缺失可能是CRC发生的早期事件。多元Cox回归分析进一步证实，BRCA1的缺失表达可以独立预测CRC的不良生存，BRCA1阳性结肠癌患者的无病生存期和总生存期明显更长。同时研究表明在DNA错配修复和DNA DSB修复蛋白的表达之间可能存在联系。

Le CL等[10]通过反转录·聚合酶链反应（reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR）方法研究了72例结直肠腺癌和匹配的正常黏膜组织中BRCA1 mRNA的表达，结果显示BRCA1 3’mRNA在右半结肠表达量最高，而与患者年龄、性别、DNA倍体、肿瘤大小没有关系。结直肠腺癌中BRCA1的平均mRNA水平明显高于正常黏膜。对这些结果的一种可能解释是，BRCA1和BRCA2 mRNA的表达是由增殖诱导的。BRCA1蛋白被认为发挥生长抑制作用，在散发性CRC中其mRNA水平的升高可能代表了抑制快速细胞增殖的负反馈机制。

Schjølberg AR等[11]使用组织芯片和免疫组织化学检测方法，评估了55例散发性结直肠肿瘤和37例正常黏膜，发现BRCA1在两组中表达水平相似。在肿瘤组中，BRCA1表达与单个有丝分裂纺锤体蛋白表达显著相关，59%的病例低表达（<12%阳性），与BRCA1位点杂合性缺失（loss of heterozygosity,LOH）的数据相当一致（40%~49%）。BRCA1过表达（在其余41%的肿瘤中）与BRCA1基因定位的染色体臂17q21的增益有关，与肿瘤非整倍体无关。

夏志秀等[12]评估49例进展期结直肠癌术后CRC伴或不伴LNM的BRCA1基因表达差异，及其与临床病理参数和预后之间的关系。BRCA1 mRNA和蛋白表达在LNM CRC中显著下调，并与TNM晚期和5年总生存率降低显著相关。单因素和多因素分析显示BRCA1表达是CRC患者复发和生存的独立预测因素。BRCA1可作为LNM的生物标志物和CRC的预后指标，其下调表达是CRC患者预后不良的预测因子。

Wang GH等[13]研究了4种类型的癌组织（胃癌、CRC、肝细胞癌和胰腺癌）共1 546个样本及相应的癌旁组织、高、低级别瘤变组织，分析BRCA1蛋白的免疫组化表达模式及其与患者临床参数和总生存期的相关性。结果显示，与癌前病变和癌旁组织相比，BRCA1c肿瘤中表达下调，BRCA1n表达上调。细胞质BRCA1低表达普遍与TNM晚期相关，而核BRCA1高表达普遍与肿瘤分期（tumor node metasta⁃sis, TNM）晚期相关。细胞质BRCA1的高表达对消化系统癌症的总生存率有显著的益处，而BRCA1的核表达通常预示较差的预后，因而认为BRCA1可作为评价消化系统癌症预后的临床病理生物标志物。

Rajarajan S等[14]采用免疫组化方法检测了72例CRC肿瘤中BRCA1的表达情况及其与临床病理特征的相关性。只有21%的肿瘤表达BRCA1，阳性或阴性肿瘤之间的任何临床变量均差异无统计学意义（P>0.05），尽管较高比例的BRCA1阳性肿瘤（60%）无淋巴结转移。14%的肿瘤胞浆有表达，但认为是阴性的。

Gerovska D等[15]对34例CRC患者的肝转移样本进行了组织芯片（tissue microarray, TMAs）的免疫组化分析，结果显示BRCA1阳性样本与CRC分期相关，BRCA1是TME中最后一个被激活的BASC基因。BRCA1在人CRC肝转移瘤TME细胞中的共定位分析发现，与Ⅰ期和Ⅱ期肿瘤（异时转移）相比，Ⅳ期肿瘤（同步转移）的内皮细胞、Ito和Kupffer细胞同时表达BRCA1的比例显著增加。因此，与内皮细胞、Ito和Kupffer细胞同时表达BRCA1的肿瘤细胞更快地入侵大肠壁、局部淋巴结、肝脏。BRCA1在TME中的高表达率是CRC肝转移快速发生的原因还是结果，目前还难以下结论。为了阐明BRCA1在肝转移中的分子机制，需要进一步研究BRCA1的亚细胞定位、肝转移宿主细胞中BRCA1基因的突变和甲基化状态，以及这些基因表型在转移期同时发生的变化。

4 BRCA1在CRC治疗中的意义

在乳腺癌和卵巢癌的一些研究中，已明确与BRCA相关的肿瘤分子和临床特征，并定义了一组具有BRCAness特征的肿瘤，对具有这些特征的恶性肿瘤有特定的治疗方案[16]。DNA损伤修复的缺陷通过促进DNA突变促进癌症的发展，但也提供了癌症特异性的弱点，可以为治疗所用。针对HR通路受损，BRCA1相关癌症对一些新旧药物如铂基化疗和聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制剂表现出极大的敏感性[17]。铂剂能够诱导肿瘤细胞DNA交联，为同源重组DNA修复的底物，在BRCA突变细胞中是有缺陷的，为了修复电离辐射对顺铂或其他双链DNA断裂的损害，需要进行同源重组修复。以铂为基础的化疗药物起烷基化作用，在细胞中产生无法修复的双链DNA断裂（double strand breaks,DSB），BRCA1表达降低的肿瘤可能由于DNA修复能力降低而对铂类化学疗法更为敏感。研究显示，在BRCA突变三阴性乳腺癌患者中紫杉联合卡铂治疗组5年无病生存期绝对获益达6.4%[18]。

PARP是一种DNA修复酶，参与单链DNA断裂的修复，而DNA链损伤的积累可能会阻止复制叉导致DSB的形成，这些DSB只能通过同源重组进行修复[19]。PARP抑制剂在BRCA突变乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌患者中有较好的治疗效果[20]。在前列腺癌的新型内分泌治疗方面，转移性去势抵抗性前列腺癌人群中的BRCA突变携带者比非携带者有更好的治疗效果，阿比特龙或恩杂鲁胺的治疗使BRCA1或BRCA2突变的患者受益[21]。

BRCA突变相关的结直肠癌尚没有明确的治疗方案，有研究显示BRCA1阳性表达患者在接受铂类药物化疗后总生存时间为（52.0±4.0）个月，明显长于阴性表达患者[22]，BRCA1的低表达与淋巴结转移显著相关，并可能是预测CRC患者放疗有效性的新标志物。

5 问题与展望

综上所述，BRCA1在CRC中的研究相对较少，其基因突变与CRC患病风险的关系尚未完全明了，而其mRNA和蛋白表达与CRC临床病理特征的关系也得到了相互矛盾的结果，只有一项研究进一步分析了BRCA1蛋白在不同细胞室中的不同作用及意义，BRCA1与CRC的关系有待进一步研究确认。BRCA1缺陷或者过表达可能作为化疗或放疗中有效的标志物，具有重大的临床实用价值，亦需要进一步地研究探索。