ras基因在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及診斷中的作用研究進(jìn)展

劉廣偉，張?jiān)倥d，戴建軍

(1河北聯(lián)合大學(xué)研究生學(xué)院，河北唐山063000;2河北聯(lián)合大學(xué)附屬醫(yī)院)

ras基因家族包含3種功能性基因，即H-ras、N-ras、K-ras，3種基因內(nèi)部的核甘酸序列相差較大，但均含有1個(gè)5'非編碼外顯子和4個(gè)編碼外顯子，編碼的產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量為21 000的G蛋白單體，稱為p21蛋白(ras蛋白)。ras蛋白主要調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化增殖，被稱為細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳遞中的“分子開關(guān)”。ras基因是原癌基因，其被激活后就成為了具有致癌活性的癌基因。其激活方式主要有3種，即基因的點(diǎn)突變、基因大量表達(dá)以及基因的插入及轉(zhuǎn)位。其中最常見(jiàn)的就是點(diǎn)突變，約30%的人類惡性腫瘤存在ras基因的點(diǎn)突變。最常見(jiàn)是K-ras的點(diǎn)突變，其次是N-ras、H-ras;常見(jiàn)的突變位點(diǎn)是12、13、61密碼子，其中又以第12位密碼子突變最常見(jiàn)。在不同類型腫瘤中存在不同的ras基因突變。胰腺癌、結(jié)直腸癌、子宮內(nèi)膜癌、膽管癌和肺癌中普遍存在K-ras基因突變，黑色素瘤和髓系惡性腫瘤常為N-ras基因突變所致，而肝癌、甲狀腺癌和膀胱癌常見(jiàn)H-ras基因突變。現(xiàn)將ras基因在腫瘤發(fā)生、發(fā)展及診斷中的作用研究進(jìn)展綜述如下。

1 ras基因在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

K-ras基因在胰腺導(dǎo)管癌(PDAC)發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。關(guān)劍等［1］報(bào)道，突變K-ras基因在PDAC起始過(guò)程中，K-ras與腺泡細(xì)胞化生有密切關(guān)系。Morris等［2］發(fā)現(xiàn)，突變的 K-ras通過(guò)抑制β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)腺泡—導(dǎo)管化生(ADM)和胰腺上皮內(nèi)瘤變的形成。β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是腺泡細(xì)胞再生所必需的，抑制其作用可協(xié)同K-ras突變，形成導(dǎo)管樣癌前病變。還有研究顯示，Mistl基因是胰腺腺泡細(xì)胞特有的helix-loophelix轉(zhuǎn)錄因子，在導(dǎo)管、胰島和腺泡中心細(xì)胞均不表達(dá)。Mistl基因敲除后，突變K-ras基因可明顯加快腺泡細(xì)胞向PanIN轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，說(shuō)明K-ras驅(qū)動(dòng)的PDAC起始有去分化機(jī)制參與。另外，PTEN/PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑［3］、Stat3轉(zhuǎn)錄因子均可加速K-ras介導(dǎo)的ADM［4］。對(duì)于胰腺癌的研究顯示，PIK3CA/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與ras突變的協(xié)同作用是通過(guò)抑制ras介導(dǎo)的細(xì)胞老化而加速腫瘤形成過(guò)程。癌基因介導(dǎo)的細(xì)胞老化是由激活的癌基因引起的永久性細(xì)胞生長(zhǎng)停滯。雖然癌基因的主要功能為驅(qū)動(dòng)細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，但在初始細(xì)胞中一個(gè)癌基因的單獨(dú)作用經(jīng)常激活細(xì)胞老化而發(fā)揮抑制腫瘤的作用。許多由癌基因激活的良性腫瘤常伴有細(xì)胞老化現(xiàn)象，抑制老化機(jī)制使良性腫瘤向惡性轉(zhuǎn)化。當(dāng)兩個(gè)通路均被激活后，PIK3CA/AKT抑制老化的作用將大于ras介導(dǎo)的老化作用，這是通過(guò)與ras介導(dǎo)老化途徑的下游因子(如GSK3和mTOR)相互作用而實(shí)現(xiàn)的。小鼠K-ras G12D突變的PanlN模型還顯示，作為PIK3CA/AKT的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，PTEN失活導(dǎo)致ras介導(dǎo)的細(xì)胞老化作用減弱，加快PDAC的形成［5］。

K-ras基因與卵巢黏液性腫瘤關(guān)系密切。于曉紅等［6］研究了EGFR表達(dá)與K-ras基因的突變，發(fā)現(xiàn)EGFR的表達(dá)和K-ras的突變?cè)诼殉拆ひ盒越唤缧阅[瘤中無(wú)相關(guān)性，K-ras基因在卵巢黏液性囊腺瘤、卵巢黏液性交界性囊腺瘤和卵巢黏液性囊腺癌中的突變率分別為0、37.5%、7.5%，三者比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，交界組突變率明顯高于其他兩組，但卵巢囊腺瘤與囊腺癌比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。EGFR在卵巢黏液性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮著重要作用。

乳腺癌的發(fā)生、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移機(jī)制非常復(fù)雜，涉及多種相關(guān)基因的異常表達(dá)，且彼此之間可能存在相互影響、相互作用［7］。商琰紅等［8］分析了正常乳腺、導(dǎo)管原位癌(DCIS)、乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌(IDCNOS)組織中EGFR、K-ras和中心體相關(guān)微管蛋白，發(fā)現(xiàn)三者陽(yáng)性表達(dá)均呈正相關(guān)。K-ras基因的促增殖作用已被諸多研究所證實(shí)，ras/MAPK通路中有幾個(gè)成員與癌基因有關(guān)，該通路的不恰當(dāng)激活可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，在DCIS和IDCNOS組織中K-ras與EGFR陽(yáng)性表達(dá)率均較高，提示K-ras和EGFR可作為乳腺癌發(fā)生的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

左強(qiáng)等［9］發(fā)現(xiàn)，EGFR與鼻咽癌的發(fā)生、癌細(xì)胞分化和腫瘤進(jìn)展有一定的關(guān)系，可作為判斷分析鼻咽癌患者預(yù)后的一個(gè)指標(biāo)。ras癌基因被認(rèn)為是在細(xì)胞惡變過(guò)程中起引發(fā)作用的癌基因，鼻咽癌約70% ～80%有p21 ras蛋白表達(dá)，發(fā)生ras基因突變的幾率極低。在鼻咽癌的發(fā)生和發(fā)展中起到重要作用的是H-ras基因過(guò)表達(dá)，而不是基因突變。

發(fā)生于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的腫瘤，無(wú)論是甲狀腺瘤，還是分化型癌及未分化型癌都存在ras癌基因點(diǎn)突變的發(fā)生，表明ras癌基因在甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞腫瘤發(fā)生中不可缺少的作用。從丁寶忠等［10］研究來(lái)看，ras在甲狀腺良惡性病變中均有較高表達(dá)，不存在顯著差異。但在乳頭狀癌、濾泡狀腺瘤及橋本氏病中的陽(yáng)性率明顯高于其他類型。而從戴亞麗等［11］的研究結(jié)果中表明，甲狀腺乳頭狀癌(PTC)患者ras基因啟動(dòng)子甲基化發(fā)生率顯著高于良性甲狀腺腫瘤患者，而ras基因mRNA的表達(dá)則較良性甲狀腺腫瘤降低;分析在PTC中，ras基因啟動(dòng)子的高甲基化可能抑制了ras基因的表達(dá)，使得ras基因?qū)TC的抑制作用減少，從而促進(jìn)了PTC的發(fā)生和發(fā)展。提示在PTC中異常的DNA甲基化可能是ras基因沉寂的一個(gè)重要機(jī)制。

自ras基因發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其與皮膚腫瘤的關(guān)系已成為研究熱點(diǎn)。郭瑞珍等［12］發(fā)現(xiàn)，ras基因家族3種蛋白在瘢痕癌中的表達(dá)，結(jié)果顯示3種蛋白在瘢痕癌組織中均呈強(qiáng)陽(yáng)性高表達(dá)，其表達(dá)水平表達(dá)強(qiáng)度明顯高于正常皮膚表皮和瘢痕上皮，提示三種蛋白的高表達(dá)與瘢痕癌的發(fā)生有密切相關(guān)性。在人體皮膚腫瘤的研究中，ras基因的總突變率在10% ～20%左右，其中 N-ras突變率為16% ～22%，而K-ras和 H-ras的突變率分別為2%、1%［13］。這些研究結(jié)果提示，人類皮膚腫瘤中基因突變率比其他上皮性腫瘤突變率似乎較低。這和胡成久等［14］研究相同，在非腫瘤性病變進(jìn)展惡變的過(guò)程中，基因突變可能是一個(gè)早期事件。

2 ras基因在腫瘤診斷中的作用

崔華英等［15］分析了ras相關(guān)區(qū)域家族1A基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)，其是從3號(hào)染色體短臂克隆出來(lái)的抑癌基因，能抑制CyclinD1積聚而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，其表達(dá)缺失或者受到抑制在癌癥的發(fā)生與發(fā)展中扮演重要角色。抑癌基因的啟動(dòng)子甲基化與某些腫瘤的臨床分期和病理類型緊密相關(guān)，逐漸成為腫瘤分子診斷和預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物。基因啟動(dòng)子甲基化作為基因水平的標(biāo)志物，具有極高的特異性和靈敏度。

許立莉等［16］利用ras基因標(biāo)記物標(biāo)記出痰液中的肺非典型增生細(xì)胞和肺癌細(xì)胞，有利于肺癌的早期發(fā)現(xiàn)和診斷并且可以作為肺癌的普查指標(biāo)或手段。郭秀娟等［17］發(fā)現(xiàn)，具有痰細(xì)胞分子細(xì)胞學(xué)異常改變的非肺癌患者一般均可能發(fā)展成為肺癌，這無(wú)疑為利用痰細(xì)胞進(jìn)行肺癌分子診斷奠定了基礎(chǔ)。ras基因是具有重要生理功能的編碼基因，家族成員包括大約50個(gè)相關(guān)的編碼基因GTP-binding參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，在大量相關(guān)研究中ras基因是肺癌早期診斷的典型標(biāo)記物，在肺癌早期既有高表達(dá)，本試驗(yàn)檢測(cè)出ras基因在肺非典型增生細(xì)胞癌細(xì)胞的痰標(biāo)本內(nèi)的表達(dá)率分別為75%、72%、73%。

研究表明，一些腫瘤組織ras基因突變導(dǎo)致的表達(dá)增加與腫瘤的分期和浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移存在一定的相關(guān)性［18］。隋國(guó)德等［19］發(fā)現(xiàn)，H-ras的突變與肝癌轉(zhuǎn)移有關(guān)，發(fā)生轉(zhuǎn)移的肝癌組織H-ras突變率高于未發(fā)生轉(zhuǎn)移的肝癌組織，提示H-ras基因異常表達(dá)與肝癌的發(fā)生有關(guān)，H-ras基因突變可能導(dǎo)致了原發(fā)性肝癌的發(fā)生。H-ras致癌的機(jī)制可能是H-ras發(fā)生突變，引起H-ras蛋白的過(guò)量表達(dá)，抑制一種觸發(fā)凋亡的核酸酶的活化，明顯降低細(xì)胞凋亡的發(fā)生。因此，檢測(cè)H-ras改變對(duì)腫瘤診斷有潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。在發(fā)現(xiàn)腫瘤后，若檢出H-ras突變，預(yù)示為惡性腫瘤。良性腫瘤患者，若檢出H-ras突交，預(yù)示存在惡性變可能。正常人血液中檢出H-ras異常，預(yù)示為腫瘤易感，有腫瘤發(fā)生的潛在條件。新近研究結(jié)果顯示，ras基因超家族還包括Rho基因家族，其編碼產(chǎn)物屬于小相對(duì)分子質(zhì)量三磷酸鳥苷結(jié)合蛋白族(小G蛋白)，是重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，在細(xì)胞的許多基礎(chǔ)生命活動(dòng)中起關(guān)鍵作用［20］。

3 ras基因在腫瘤預(yù)后判斷中的作用

結(jié)直腸癌中K-ras基因的突變比ras家族中其他的基因突變更常見(jiàn)，也是目前研究K-ras基因突變最多、臨床檢測(cè)應(yīng)用最多的腫瘤之一。K-ras基因突變的頻率在結(jié)直腸癌中為14% ～50%，一些研究中將其改變作為患者預(yù)后不良的一個(gè)指標(biāo)。徐向明等［21］發(fā)現(xiàn)，K-ras基因突變常發(fā)生在第12和第13密碼子(占95%)，因而臨床上檢測(cè)第12/13密碼子就足夠了，而且主要表現(xiàn)為G/A、G/T或G/C雜合型，原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶的K-ras基因高度保持一致，K-ras基因狀態(tài)不會(huì)因治療而發(fā)生變異。

孫怡等［22］發(fā)現(xiàn)，K-ras突變與 ERCC1 mRNA 低表達(dá)呈正相關(guān)。目前，許多腫瘤預(yù)后分子標(biāo)志物已用于結(jié)直腸癌，包括原癌基因和抑癌基因的突變、細(xì)胞因子、參與細(xì)胞周期和凋亡通路蛋白表達(dá)的相關(guān)因子、細(xì)胞外基質(zhì)蛋白及其抑制物等［23］。鉑類藥物是臨床應(yīng)用最廣泛的抗惡性腫瘤藥物之一，但其易產(chǎn)生耐藥性。研究［24］發(fā)現(xiàn)，ERCC1 mRNA表達(dá)水平與鉑類藥物的敏感性密切相關(guān)，腫瘤組織ERCC1轉(zhuǎn)錄水平與鉑類藥物的療效及患者生存率呈負(fù)相關(guān)。西妥昔單抗可通過(guò)與表皮生長(zhǎng)因子受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，阻斷細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，還能引發(fā)抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用，還可特異性抑制表達(dá)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的腫瘤細(xì)胞增殖，并提高其對(duì)鉑類化療的敏感性［25］。

張陽(yáng)等［26］發(fā)現(xiàn)，K-ras基因突變情況可作為EGFR TKIs療效的預(yù)測(cè)指標(biāo)。非小細(xì)胞肺癌患者K-ras基因突變率較低，與亞裔患者相近，而低于白種人患者。這一點(diǎn)與先前報(bào)道的白種人患者腺癌K-ras基因突變率為30%明顯不相符合，但卻與來(lái)自韓國(guó)、日本和香港等學(xué)者報(bào)道相近。K-ras基因突變主要為12號(hào)密碼子上的單個(gè)核苷酸的替代突變。

ras基因家族在非小細(xì)胞肺癌中以K-ras基因單堿基突變?yōu)橹鳌Ｒ蛲蛔價(jià)as基因的編碼蛋白存在單個(gè)氨基酸的改變，若發(fā)現(xiàn)突變r(jià)as基因的編碼蛋白p21 ras蛋白有高表達(dá)，可推測(cè)相應(yīng)部位可能存在突變的 ras基因。張錦等［27］發(fā)現(xiàn)，非小細(xì)胞肺癌p21 ras蛋白陽(yáng)性率為59.4%，其中鱗癌、腺癌的陽(yáng)性表達(dá)率分別為54.5%、63.5%，兩者比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。非小細(xì)胞肺癌中，晚期肺癌p21 ras蛋白陽(yáng)性率高于早期肺癌。p21 ras蛋白陽(yáng)性組累積生存率低于表達(dá)陰性組。有人篩選了8篇檢測(cè)K-ras基因突變同時(shí)有2年生存資料的非小細(xì)胞肺癌的文獻(xiàn)，用Meta分析綜合了881例非小細(xì)胞肺癌K-ras基因突變與2年生存率的關(guān)系，結(jié)果提示突變者生存期明顯縮短。因此，非小細(xì)胞肺癌ras基因突變提示預(yù)后不良。

綜上所述，ras基因是一類在生物進(jìn)化過(guò)程中較為保守的原癌基因，在多種細(xì)胞生命活動(dòng)中起到包括細(xì)胞的增殖分化和細(xì)胞骨架的構(gòu)建等重要作用。人們對(duì)ras基因蛋白及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)ras與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有密切相關(guān)性。然而仍有許多問(wèn)題需解決，如何種因素導(dǎo)致ras基因突變或過(guò)度表達(dá)、ras基因突變或過(guò)度表達(dá)在腫瘤形成過(guò)程中起何種作用、ras基因和其他癌基因或抑癌基因如何相互作用致癌等。如何利用現(xiàn)有成果對(duì)腫瘤進(jìn)行干預(yù)和治療將成為新的研究熱點(diǎn)。

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