乳腺癌易感基因1 在结直肠癌中的作用及研究进展△

徐龙玉，陈孝丽，张文静,2#

1昆明理工大学医学院，昆明 650500

2云南省第一人民医院/昆明理工大学附属医院肿瘤内科，昆明 6500320

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是常见的消化道恶性肿瘤之一，据统计，中国CRC 的发病率和病死率日益增长，且均居全部恶性肿瘤的第4 位[1]。化疗联合抗表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）或血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的抗血管生成治疗是目前中晚期CRC 患者的标准治疗方案，同时也开启了CRC 靶向精准治疗时代，但仍有部分患者会出现原发性耐药或复发进展。因此，细分CRC 人群和寻找更精准的治疗策略是目前临床研究的重点和热点。本文对乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1）在CRC中的作用及相关研究进展进行综述，旨在为临床诊疗提供指导。

1 BRCA1 的分子结构及其生物学功能

BRCA1是Miki 等[2]通过遗传连锁分析发现的与遗传性乳腺癌有直接关系的抑癌基因，在DNA损伤修复、细胞周期、基因转录、细胞凋亡等过程中发挥着重要的生物学功能。BRCA1基因定位于17 号染色体，基因组DNA 长约100 kb，在DNA 损伤修复过程中发挥重要作用，是识别和修复DNA损伤的关键，其编码的蛋白主要包括3 个结构域：N 端RING 结构域、C 端BRCT 结构域及中部核内信号定位区。N 端RING 结构域与BRCA1 相关的RING 结构域蛋白1（BRCA1-associated RING domain 1，BARD1）构成BRCA1-BARD1 复合物异源二聚体，具有E3 泛素连接酶功能，在同源重组（homologous recombination，HR）修复DNA 双链断裂（double-strand break，DSB）过程中促进DNA 末端的切除[3]。C 端两个串联重复的BRCT 结构域具有转录激活功能，通过与乳腺癌易感基因1 相互作用蛋白1（BRCA1 interacting protein 1，BRIP1）和羧基末端连接蛋白反应蛋白（CTBP-interacting protein，CtIP）等结合参与DNA 的损伤修复[4]。许多与遗传性肿瘤相关的BRCA1突变都发生在上述两个结构域，其对肿瘤的发生具有重要的抑制作用。另外BRCA1 蛋白还能通过促进BRCA2 伴侣及定位蛋白（partner and localizer of BRCA2，PALB2）与BRCA2 相互作用，促进重组酶DNA 修复相关蛋白RAD51 在DNA 损伤位点的募集[5]。当DNA 出现双链损伤时，MRE11-RAD50-NBS1（MRN）复合物通过识别DSB 位点募集至DNA 末端，进一步活化共济失调毛细血管扩张突变蛋白（ataxia telangiectasia mutated，ATM）。激活的ATM 激酶能够使参与DNA 损伤修复的蛋白质发生磷酸化，进而级联放大损伤信号[6-7]。当BRCA1 的多个位点被ATM磷酸化激活后，随之被招募至DBS 位点与MRN 复合物和CtIP 相互作用，促进DNA 的末端切除[6]。BRCA1 蛋白作为HR 修复的关键蛋白，不但能够拮抗肿瘤蛋白p53 结合蛋白1（tumor protein p53 binding protein 1，53BP1）对末端切割的抑制活性，而且能通过募集PALB2 和BRCA2 将重组酶RAD51 装载到单链DNA（single-stranded DNA，ssDNA），启动HR 修复，其可充当中介体将参与DNA 损伤修复的蛋白聚集到损伤位点，与BRCA1 相关基因组监视复合物（BRCA1-associated genome surveillance complex，BASC）的超级复合物以及DNA 修复机制的成分相互作用[8-9]，通过HR 途径参与调控DSB 修复，维持基因组稳定性[10]。

2 BRCA1 与CRC 的关系

2.1 BRCA1 基因突变与CRC

BRCA1是控制细胞异常增殖和阻断肿瘤发展的肿瘤抑制基因。BRCA1突变的方式包括错义突变、无义突变、缺失突变、插入突变等，这些突变最终导致BRCA1编码的蛋白合成提前终止从而形成截短蛋白，使细胞因BRCA1 功能缺失最终走向死亡或导致肿瘤形成。目前已知，BRCA1突变与乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的发生有关[11]，但BRCA1突变与CRC 的发病风险是否相关尚有争议。CRC 的发生主要起源于遗传事件的积累，CRC 家族史是最重要的危险因素之一。一级亲属患有CRC 的高危人群的CRC 发病风险会增加2～4倍。在散发性CRC 中，约50%的患者可以检测到BRCA1位点的等位基因丢失[12]。有文献指出，BRCA1突变会增加罹患CRC 的风险，且可能与早发性CRC 及组织学类型相关[13-17]。一项针对7015例BRCA1或BRCA2突变女性的前瞻性研究发现，在50 岁以下的BRCA1突变携带者中，CRC 的发生风险增加了5 倍[18]。基于这一证据，Sopik 等[17]提出携带BRCA1突变的女性应该被告知其患早发性CRC 的风险较大，并且建议40～50 岁需每3～5 年进行结直肠镜检查，但后续Evans 等[19]指出，上述大型前瞻性研究没有阐明后续未回复问卷的突变携带者的数量，可能会使总体结果有偏差。另外在携带BRCA1突变的8 例50 岁以下女性CRC 患者中，仅4 例患者经组织病理学诊断为CRC，其他4例无病理学诊断结果，并且其中2 例是肛门鳞状细胞癌，排除肛门癌可能会使50 岁以下女性BRCA1突变携带者的CRC 总发病率下降至与普通人群相当的水平[20-21]。尽管上述研究存在一定的争议，但也有研究指出，乳腺癌和卵巢癌BRCA1突变携带者罹患CRC 的风险的确是增加的[17,22]。因此，BRCA1 与CRC 发生风险的相关性目前并未有确切的定论。

目前，美国国立综合癌症网络（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）和中国临床肿瘤学会（Chinese Society of Clinical Oncology，CSCO）指南并未将BRCA1突变列为CRC 患者的常规检测范畴，但根据Soyano 等[23]的分析数据，BRCA1的检测在一定程度上能够带来临床指导和预后价值，尤其是对年轻CRC 患者以及有BRCA1基因突变家族史的患者。

2.2 BRCA1 在CRC 组织中的表达及意义

DNA 损伤是恶性肿瘤发生的重要原因之一，DSB 是DNA 最严重的损伤形式，也是恶性肿瘤分子水平的危险因素，如果不能得到及时且准确的修复，可能会破坏基因组的稳定性或导致细胞凋亡甚至癌变。BRCA1 蛋白作为DNA 损伤修复途径中的重要分子，不仅在检测DNA 损伤的传感器和执行正确DSB 修复的效应分子之间起连接作用，而且在多个DNA 修复通路（如HR、非同源末端连接等）和检查点调控中也发挥着重要作用，从而维持基因组的稳定性[24]。因此，BRCA1 表达产物的丢失可能会造成DNA 修复通路异常，从而导致肿瘤的发生发展。早些年间，研究人员就已经发现BRCA1 的表达水平在无BRCA1突变的散发性卵巢癌和散发性乳腺癌中明显下降[25-26]。尽管BRCA1基因在CRC 中突变率很低，但BRCA1 的表达产物在CRC 组织中有丢失，且其表达水平与淋巴结转移、TNM 分期有关，提示BRCA1 参与人类CRC 的发生发展[27-33]。Grabsch 等[29]研究发现，在散发性CRC 中DNA 损伤反应的关键调节因子ATM以及DSB 修复的HR 途径相关蛋白BRCA1 的表达均明显降低。Yuanming 等[28]通过实时定量逆转录聚合酶链反应检测有淋巴结转移和无淋巴结转移CRC 患者中BRCA1mRNA 表达水平，结果发现，与无淋巴结转移CRC 患者相比，有淋巴结转移CRC患者中BRCA1mRNA 表达水平明显下调，提示BRCA1 可能参与了CRC 的淋巴结转移。不仅如此，近年来的研究还发现，BRCA1 表达水平低的患者预后往往更差，而BRCA1 表达水平高的患者预后更好，且BRCA1 高表达可能常见于年轻CRC 患者[32]。目前BRCA1 低表达与CRC 患者不良预后相关的分子机制尚不清楚。有研究发现，BRCA1 缺失可以促进Harvey 鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog，HRAS）驱动的乳腺癌在体外和体内侵袭[34]，但目前尚不明确BRCA1 在CRC 中是否存在类似的机制。BRCA1低表达和Kirsten 鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）/神经母细胞瘤RAS 病毒癌基因同源物（neuroblastoma RAS viral oncogene homolog，NRAS）突变的CRC可能更具有侵袭性和血管生成能力，这可能是BRCA1 低表达CRC 患者预后更差的另一个原因。因此，BRCA1 表达水平或许能够成为CRC 患者的诊断和预后标志物，为以后的研究提供方向。

3 BRCA1 与CRC 的治疗

化疗药物敏感性差和获得性耐药是肿瘤化疗失败的重要原因之一。研究发现，上调BRCA1mRNA 表达水平可以增加乳腺癌细胞株对顺铂的耐药性，而下调BRCA1mRNA 表达水平可以增加乳腺癌细胞株对顺铂的敏感性[35-36]。另外，在非小细胞肺癌[37]、卵巢癌[38]中，BRCA1 低表达的患者可从铂类为基础的化疗中获益，且有着更长的生存期。尽管CRC 中BRCA1 表达与化疗疗效及预后关系的研究甚少，但对于接受铂类方案辅助化疗的CRC 患者，似乎BRCA1 低表达的患者从铂类化疗中获益更多。Hu等[39]研究发现，核不均一核糖核蛋白L（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L，HNRNPL）对招募53BP1 和BRCA1 至奥沙利铂所致的DNA 断裂点具有重要作用，敲除HNRNPL后，CRC 细胞的DNA 断裂水平增强且对奥沙利铂的敏感性增加，意味着BRCA1 是DSB 途径中的关键蛋白，且与奥沙利铂耐药相关。这一发现为奥沙利铂耐药CRC 患者的个体性化疗提供了重要的指导意义，BRCA1 表达水平或许可以作为CRC 患者化疗敏感性的生物标志物[40]。

过去十年，DNA 损伤修复基因突变的作用越来越重要[41]，DNA 损伤反应通路作为肿瘤治疗新靶点使CRC 的治疗有了新的进展。BRCA1突变的肿瘤细胞对DNA 链间交联剂如铂类药物以及多腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制剂[poly（ADP-ribose）polymerase inhibitor，PARPi]的敏感性极高[9]。DNA链间交联主要发生在S 期，可导致随后的复制叉停滞。由于HR 在链间交联修复中具有重要作用，HR 缺陷的BRCA1突变肿瘤细胞对链间交联剂极度敏感。也就是说，这些具有BRCA1 缺陷以及DNA 损伤修复缺陷的肿瘤可能受益于铂类化合物和PARPi[42-44]。PARPi 单药的疗效已经在携带BRCA1/2突变或同源重组修复缺陷（homologous recombination deficiency，HRD）的卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌中得到肯定[45]，目前在结肠癌中也已经有临床试验陆续开展[46-50]。Veliparib 是第一个被研究的PARPi，与伊立替康或奥沙利铂联合用于转移性CRC 患者，显示出与标准化疗方案的协同抗肿瘤活性，提示Veliparib 有可能成为转移性CRC 患者联合治疗策略的重要组成部分[51]。尽管如此，PARPi和铂类药物同样难以避免发生耐药，但这些耐药主要发生于BRCA1/2突变的肿瘤患者[52-53]。为了减轻PARPi 单药治疗的不良反应及耐药性，越来越多的研究探索PARPi与其他药物联合的干预方案。在Zhang 等[54]关于CRC 细胞的体内外实验中，糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）抑制剂通过下调BRCA1 的表达抑制同源重组修复（homologous recombination repair，HRR），使结肠癌细胞对PARPi的敏感性增加，提示GSK-3β抑制剂联合PAPRi 具有协同抗肿瘤作用。上述临床前研究结果表明，采取不同作用机制的药物联合治疗CRC 可能是未来新的治疗模式，其中，BRCA1 和GSK-3β是两个潜在的治疗靶点。

4 小结与展望

综上所述，目前BRCA1基因检测和PARPi 主要在卵巢癌和乳腺癌中应用，在CRC 患者中的研究较少。但作为明确的抑癌基因，BRCA1能够有效抑制细胞增殖，修复DNA 损伤，且随着越来越多的研究不断开展以及基因检测的临床应用，BRCA1突变导致CRC 易感性和BRCA1 阴性CRC 患者生存获益不明显的问题已经被提出。CRC 细胞具有遗传不稳定性，更依赖BRCA1 进行DNA 修复，抑制BRCA1 表达可能会显著降低DNA 损伤修复功能，使患者从铂类和PARPi 中获益并改善耐药状况，因此BRCA1 有可能成为CRC 精准治疗的潜在靶点，为临床治疗提供新思路。