邱允郯，　史志周

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

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食管鱗狀細(xì)胞癌基因組改變的研究進(jìn)展*

邱允郯，史志周△

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

食管癌是最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率分別位列惡性腫瘤的第8位和第6位。食管癌分為鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous-cell carcinoma， ESCC)和腺癌(esophageal adenocarcinoma，EAC)2種類型，在我國以鱗癌為主。與乳腺癌和結(jié)腸癌等被廣泛研究的腫瘤不同，在過去幾十年，食管鱗癌的五年生存率變化很小，維持在15%～25%[1]。在美國，吸煙和飲酒是超過90%的食管鱗癌患者的致癌因素，而飲食習(xí)慣和遺傳因素則是導(dǎo)致我國食管鱗癌發(fā)病的主要原因[2-3]，因此闡明食管鱗癌癌變過程中的基因組改變無論對于發(fā)病機(jī)制的揭示還是對于分子標(biāo)志物及靶向藥物的研發(fā)均具有重要意義。

腫瘤的發(fā)生是多基因、多步驟的復(fù)雜過程，同樣食管鱗癌的癌變過程也與眾多癌基因的異常激活和抑癌基因的異常失活密切相關(guān)。隨著高通量基因芯片技術(shù)和全基因組或全外顯子組測序技術(shù)的應(yīng)用，一些新的腫瘤相關(guān)基因被鑒定和揭示，因此本文將綜述食管鱗癌基因組研究的最新進(jìn)展，鑒于基因突變和拷貝數(shù)改變是目前基因組研究最主要的2個(gè)方面，因此本文將重點(diǎn)闡述食管鱗癌基因組這2方面的研究進(jìn)展。

1食管鱗癌中的基因突變

突變是基因組改變的最常見類型，也是癌基因激活和抑癌基因失活的重要機(jī)制。最新的研究發(fā)現(xiàn)，在食管鱗癌中FAT1、FAT2、ZNF750、KMT2D、ADAM29、FAM135B、CBX4、CBX6和AJUBA等基因存在高頻非沉默突變，并發(fā)揮促進(jìn)食管鱗癌發(fā)生和進(jìn)展的作用[4-7]。

鋅指蛋白750(zinc finger protein 750，ZNF750)基因定位于17q25.3，其蛋白包含1個(gè)核定位信號和一個(gè)C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域，是一個(gè)參與表皮分化的轉(zhuǎn)錄因子，但其在腫瘤中的研究很少。研究發(fā)現(xiàn)ZNF750基因在6%的食管鱗癌中發(fā)生非沉默突變，其中64%的突變會(huì)導(dǎo)致基因失活。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示ZNF750在正常食管上皮細(xì)胞中呈現(xiàn)核染色強(qiáng)陽性，而其在食管鱗癌組織細(xì)胞中的表達(dá)則較低。功能研究發(fā)現(xiàn)，缺失ZNF750基因可以顯著下調(diào)晚期分化基因的表達(dá)，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖，而過表達(dá)該基因則上調(diào)晚期分化基因的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，同時(shí)過表達(dá)ZNF750可以進(jìn)一步增強(qiáng)細(xì)胞分化誘導(dǎo)劑12-O-十四酰佛波醇13-乙酯(12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)對細(xì)胞增殖的抑制作用[5]。以上結(jié)果表明ZNF750通過調(diào)控鱗狀細(xì)胞的分化發(fā)揮抑癌基因的功能。Zhang等[4]進(jìn)一步證實(shí)沉默ZNF750，可顯著促進(jìn)食管鱗癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。而突變的ZNF750(p.Ser70*或p.Trp207*)則喪失野生型ZNF750對細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)，與野生型相比，缺失該基因或?qū)雙.Ser70*ZNF750可以顯著促進(jìn)腫瘤的生長。綜上所述，ZNF750是食管鱗癌中新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因。

序列相似家族135成員B(family with sequence similarity 135，member B，F(xiàn)AM135B)基因定位于8q24.23，其蛋白表達(dá)于大腦、胰腺和睪丸等組織，但目前對于FAM135B基因的生物學(xué)功能尤其在腫瘤等疾病發(fā)生中的作用了解很少。Song等[7]采用全基因組測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAM135B在6.8%(6/88)的食管鱗癌組織中發(fā)生非沉默突變，在25%(35/140)的食管鱗癌中存在擴(kuò)增，同時(shí)其突變與患者的不良預(yù)后顯著正相關(guān)。與永生化正常食管上皮細(xì)胞系相比，F(xiàn)AM135B在9種食管鱗癌細(xì)胞系中都顯著高表達(dá)。功能實(shí)驗(yàn)顯示，采用siRNA沉默F(xiàn)AM135B可顯著抑制細(xì)胞生長、集落形成、遷移和侵襲等能力。而過表達(dá)FAM135B能顯著促進(jìn)上述惡性表型，同時(shí)FAM135B的突變型(p.S165P)比野生型具有更強(qiáng)的促增殖和遷移等的能力[7]。在家族性乳腺癌中，也發(fā)現(xiàn)FAM135B基因存在拷貝數(shù)改變[8]。通過酵母雙雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAM135B可以與賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶5[K(lysine) acetyltransferase 5，KAT5]相互作用，而KAT5可以通過激活PI3K-AKT信號通路促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖[9-10]，而在食管鱗癌中FAM135B是否通過KAT5發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用仍有待進(jìn)一步研究。

鈣黏蛋白FAT1基因(FAT atypical cadherin 1)定位于4q35，其蛋白表達(dá)于細(xì)胞膜，且集中在絲狀偽足、板狀偽足和細(xì)胞連接的區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)沉默F(xiàn)AT1能夠上調(diào)包括c-Myc、cyclin D1、Id2、ITF2、claudin和TCF8在內(nèi)的Wnt/β-catenin信號通路下游蛋白的表達(dá)[11]。Gao等[6]發(fā)現(xiàn)食管鱗癌中FAT1的非沉默突變大部分是無義突變和移碼突變。Zhang等[4]發(fā)現(xiàn)FAT1的突變位于重復(fù)結(jié)構(gòu)域和laminin G結(jié)構(gòu)域，尚未在胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域發(fā)現(xiàn)非沉默突變。Lin等[5]采用免疫組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAT1在食管鱗癌組織中低表達(dá)。為研究其功能，采用siRNA沉默F(xiàn)AT1的表達(dá)，能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；而過表達(dá)FAT1能夠顯著抑制細(xì)胞增殖和克隆形成。在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，突變型FAT1(Pro4309Ala、Ala4419Ser和Thr4511Ile)較野生型具有更強(qiáng)的促腫瘤增殖能力；而沉默F(xiàn)AT1野生型的表達(dá)能夠顯著降低細(xì)胞間的黏附能力[11]。綜上所述，在食管鱗癌中突變的FAT1通過改變細(xì)胞間的連接增強(qiáng)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和侵襲能力[12]。

AJUBA基因定位于14q11.2，編碼LIM結(jié)構(gòu)域蛋白，具有抑制ATR依賴的DNA損傷反應(yīng)的作用，并參與包括有絲分裂、細(xì)胞間黏附和遷移等在內(nèi)的多個(gè)細(xì)胞過程。AJUBA在7%的食管鱗癌樣本中存在非沉默突變，包括p.Gln353*和p.Val264fs*等6種突變類型。在食管鱗癌標(biāo)本中，突變型AJUBA的表達(dá)明顯低于野生型。功能研究發(fā)現(xiàn)，缺失AJUBA基因可以顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖、克隆形成、細(xì)胞遷移和侵襲等功能；過表達(dá)該基因則可抑制上述細(xì)胞惡性表型；而AJUBA突變型(p.Gln353*和p.Val264fs*)則失去對細(xì)胞生長、遷移和侵襲的抑制作用[4]。此外，在惡性間質(zhì)瘤中AJUBA也能夠抑制細(xì)胞的增殖[13]。然而在結(jié)腸癌中，AJUBA通過誘導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)而促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲能力，發(fā)揮癌基因的功能[14]。因此，AJUBA在不同腫瘤中表現(xiàn)為不同的功能，在食管鱗癌中其發(fā)揮抑癌基因的作用，但分子機(jī)制還有待進(jìn)一步闡明。

2食管鱗癌中的拷貝數(shù)改變

高水平擴(kuò)增可激活癌基因，而純合性缺失可失活抑癌基因，最新的研究發(fā)現(xiàn)，在食管鱗癌中miRNA-548K、FGFR1、SOX2、CBX4和CBX8等基因存在高水平擴(kuò)增，并發(fā)揮促進(jìn)食管鱗癌發(fā)生發(fā)展的作用[4-7]。

miRNA-548K基因定位于11q13.3-13.4，靠近CCND1和FADD基因，是食管鱗癌中新發(fā)現(xiàn)的具有致癌作用的microRNA。11q13.3-13.4是食管鱗癌等多種惡性腫瘤中高頻擴(kuò)增的染色體區(qū)段。研究發(fā)現(xiàn)，食管鱗癌中miR-548K的表達(dá)水平顯著高于正常食管上皮細(xì)胞，并且其高表達(dá)與患者不良預(yù)后呈正相關(guān)。功能實(shí)驗(yàn)表明，過表達(dá)miR-548K能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和運(yùn)動(dòng)，而抑制miR-548K則可以抑制上述惡性表型[7]。此外頭頸鱗癌中的研究也發(fā)現(xiàn)miR-548K的高表達(dá)與患者不良預(yù)后呈正相關(guān)，并且能調(diào)節(jié)TP53-3P的活性[15]。

成纖維細(xì)胞生長因子受體1(fibroblast growth factor receptor 1，F(xiàn)GFR1)基因定位于8p11.23-11.22，是堿性成纖維細(xì)胞生長因子受體酪氨酸激酶家族的成員，該家族由高度保守的FGFR1-4組成。FGFR1在肺癌、乳腺癌和結(jié)腸癌中存在擴(kuò)增，其中以乳腺癌最為常見，而近期才在食管鱗癌中發(fā)現(xiàn)其擴(kuò)增。FGFR1在21%(11/53)的食管鱗癌中發(fā)生擴(kuò)增，在17.3%(24/139)的標(biāo)本中存在高表達(dá)，并且其擴(kuò)增與患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)[5]。此外多項(xiàng)研究也證實(shí)FGFR1的擴(kuò)增與肺癌等多種腫瘤患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)[16-18]。綜上所述，F(xiàn)GFR1有可能成為食管鱗癌預(yù)后判斷的分子標(biāo)志物，但對于FGFR1擴(kuò)增和過表達(dá)在食管鱗癌癌變中的作用機(jī)制仍不清楚，而FGFR1是否可以作為分子靶點(diǎn)進(jìn)行抗腫瘤治療還需要進(jìn)一步研究。

多梳蛋白4/8(polycomb chromobox 4/8，CBX4/8)基因均定位于17q25.3，是多梳染色盒蛋白家族的成員，該蛋白家族可與PRC1復(fù)合物發(fā)生相互作用。在食管鱗癌中，CBX4和CBX8都存在一定程度的擴(kuò)增；功能實(shí)驗(yàn)表明，過表達(dá)CBX4和CBX8可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖、克隆形成和侵襲[4]。在結(jié)腸癌中，體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)沉默CBX8能夠抑制細(xì)胞增殖和腫瘤的生長[19]。在肝癌中，CBX4可以增加HIF-1的SMO化并促進(jìn)HIF-1的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而增強(qiáng)缺氧誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)和血管生成[20]。因此，CBX4/CBX8是新的癌基因。

3食管鱗癌中信號通路的改變

基因組改變可以引起信號通路關(guān)鍵分子表達(dá)水平和活性的改變，研究發(fā)現(xiàn)PI3K信號通路、Notch信號通路、細(xì)胞周期和表觀遺傳調(diào)控、Wnt信號通路和Hippo信號通路等的關(guān)鍵基因在食管鱗癌中發(fā)生突變和拷貝數(shù)改變。

PI3K信號通路參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)等多種細(xì)胞功能。近年的研究發(fā)現(xiàn)PI3K信號通路與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。該通路調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和存活，其活性異常不僅能導(dǎo)致細(xì)胞惡化，而且與腫瘤細(xì)胞的遷移、黏附、腫瘤血管生成以及細(xì)胞外基質(zhì)的降解等密切相關(guān)。PIK3CA分別在4.5%和40.7%的食管鱗癌中發(fā)生突變和擴(kuò)增，并且在50%的標(biāo)本中過表達(dá)，其下游關(guān)鍵分子AKT1在15.7%的食管鱗癌患者中發(fā)生擴(kuò)增，而PI3K信號通路負(fù)調(diào)控基因PTEN在5%的食管鱗癌中因突變失活。綜上所述，在食管鱗癌中，PIK3CA和AKT1的突變和擴(kuò)增以及PTEN基因的失活突變共同激活了PI3K信號通路，表明該信號通路在食管鱗癌癌變過程中發(fā)揮重要作用。

Notch信號通路對組織的正常發(fā)育至關(guān)重要，其異常可影響組織正常發(fā)育，并導(dǎo)致惡性腫瘤等多種疾病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，在35.2%的食管鱗癌樣本中存在Notch信號通路關(guān)鍵分子的突變，如在16.4%的腫瘤標(biāo)本中存在Notch1、Notch2或Notch3的突變和擴(kuò)增；細(xì)胞周期進(jìn)程易受到CCND1擴(kuò)增、CDKN2A缺失或突變和TP53突變的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在62.9%的食管鱗癌標(biāo)本中存在細(xì)胞周期相關(guān)基因改變，例如CCND1、CDK4和CDK6等基因擴(kuò)增；同時(shí)在66.5%的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)RB1、CDKN2A、CHEK1、CHEK2和TP53的突變或缺失。此外，在7.1%和15.0%的食管鱗癌中，抗細(xì)胞凋亡基因BIRC5和BCL2L1存在擴(kuò)增。并在78.6% 的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)，EGFR下游信號通路RTK-Rascal和AKT信號通路存在基因畸變。

此外，近年全基因組關(guān)聯(lián)研究也發(fā)現(xiàn)，5q31.2的rs7447927、17p13.1的rs1642764和SLC39A6基因5’UTR區(qū)的rs7242481等位點(diǎn)的單核苷酸多態(tài)與食管鱗癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，但目前對于這些易感位點(diǎn)的SNP怎樣促進(jìn)食管鱗癌發(fā)生的分子機(jī)制仍然了解很少[21-22]。

4總結(jié)與展望

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤基因組改變與臨床病例參數(shù)相關(guān)。在食管鱗癌中，新發(fā)現(xiàn)的腫瘤相關(guān)基因FAM135B、ZNF750和AJUBA等有望成為食管鱗癌診斷和預(yù)后判斷的分子標(biāo)志，同時(shí)功能研究也提示這些基因有望成為抗腫瘤治療的靶點(diǎn)。

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(責(zé)任編輯： 林白霜， 羅森)

[ABSTRACT]Esophageal squamous-cell carcinoma (ESCC) is one of the most common malignancies with poor prognosis in China. Since most clinical confirmation of the patients with ESCC is diagnosed at an advanced stage or with lymph node metastasis, the treatment effect was very poor. With the applications of high-throughput microarray and whole-genome sequencing or whole-exome sequencing, several novel cancer-related genes have been identified and revealed, and these genes may become new biomarkers or therapeutic targets. This review is to summarize the research progress in ESCC genome reported recently.

Progress on genomic aberrations in esophageal squamous-cell carcinoma

QIU Yun-tan, SHI Zhi-zhou

(SchoolofMedicine,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China.E-mail:zhizhoushi@126.com)

[關(guān)鍵詞]食管鱗狀細(xì)胞癌； 基因組改變； 生物標(biāo)志物； 治療靶點(diǎn)

[KEY WORDS]Esophageal squamous-cell carcinoma; Genomic aberration; Biomarker; Therapeutic target

[文章編號]1000- 4718(2016)05- 0952- 04

[收稿日期]2015- 11- 16[修回日期] 2015- 12- 11

*[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 81460425)

通訊作者△Tel:0871-65920761; E-mail: zhizhoushi@126.com

[中圖分類號]R730.23

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.05.032

雜志網(wǎng)址： http://www.cjpp.net

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