染色質重塑基因ARID1A在婦科腫瘤中的研究進展

艾方方，劉巍綜述 譚文華審校

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染色質重塑基因ARID1A在婦科腫瘤中的研究進展

艾方方，劉巍綜述 譚文華審校

ARID1A基因；染色質重塑；腫瘤抑制因子；子宮內膜異位癥；卵巢癌

【DOI】 10.3969 /j.issn.1671-6450.2015.01.033

在真核細胞中，遺傳信息儲存于染色質，這是一種由DNA、組蛋白及非組蛋白通過高度濃縮機制而形成的復雜結構，但在DNA復制、修復、重組及轉錄等過程中需動態變化以促使相關因子與DNA結合，這種作用稱為染色質重塑。而染色質重塑包括DNA復制、轉錄、修復、甲基化和重組，對于細胞核活動至關重要，染色質重塑復合物的分子基因型改變是癌癥發病的一個新機制。其中染色質重塑基因ARID1A在多種人類癌癥中頻繁突變，特別是在來源于子宮內膜上皮細胞的相關癌癥中，包括卵巢透明細胞癌、卵巢子宮內膜樣癌和子宮內膜癌。本文將就ARID1A基因突變在婦科腫瘤中重要作用的最新研究進展作一綜述。

1 ARID1A的概述

1.1ARID1A的基本結構特征ARID1A是一種ATP依賴的染色質重塑因子，屬于SWI/SNF重塑復合物成員[1]。SWI/SNF復合物在基因表達的調控中起著重要作用[2]，同時也參與組織發育和細胞分化[3，4]。ARID1A位于人類第一號染色體lp36.11上，是一個在人類癌癥中頻繁缺失的位點[5]，其共包含20個外顯子, 編碼1個相對分子量為240kD的蛋白, 一般定位于細胞核。ARIDlA擁有2個典型結構域，N端ARID(AT.richinteractivedomain)和C端3個富含亮氨酸的LxXLL基序。人ARID1A在進化上高度保守, 在果蠅中同源蛋白為Osa, 而酵母中的同源蛋白為Swi1。

1.2ARID1A作為一個腫瘤抑制基因的生物學特點

1.2.1ARID1A對基因轉錄的調控：SWI/SNF染色體重塑復合物利用ATP水解提供能量來改變染色質結構, 通過結合不同的轉錄抑制或激活因子,調控基因轉錄。而ARID1A作為SWI/SNF復合物的一個亞基, 可以招募并結合轉錄激活/抑制因子。目前發現,ARID1A可以招募如p53、SMADs、AP-1、STAT3和E2F家族的轉錄因子, 從而調控基因轉錄。而ARID1A的缺失會影響SWI/SNF復合物的各個方面, 最終導致基因轉錄發生異常[6]。這些研究表明,ARID1A參與的SWI/SNF復合物發揮廣泛的基因轉錄調控的作用, 通過結合不同的轉錄激活或抑制因子, 可以激活或抑制靶基因的轉錄。

1.2.2ARID1A抑癌活性：Guan等[7]發現, 在婦科癌癥中,ARID1A和p53協作, 調控CDKN1A和SMAD3的轉錄和腫瘤生長。大鼠卵巢癌模型中，還原野生型ARID1A的表達足以抑制腫瘤細胞的增殖與腫瘤的生長。相反，在小鼠腫瘤異種移植模型中沉默ARID1A的表達在非轉化上皮細胞中可以增強細胞的增殖和致瘤性。類似的，在食道癌模型中，ARID1A細胞系的敲除增強了細胞增殖，然而，ARID1A缺失的細胞系中ARID1A的再表達可以顯著抑制細胞增殖[8]。在白血病細胞中, 敲除ARID1A也會對FAS介導的凋亡產生抗性。SWI/SNF可以通過調控肌動蛋白骨架影響轉移, 敲弱ARID1A可促進肝癌細胞系遷移及侵襲。此外,ARID1A低表達還與腫瘤浸潤、淋巴結及遠端轉移有關[9]。這表明ARID1A的低表達會促進腫瘤細胞增殖、遷移、侵襲、轉移及抑制凋亡從而發揮抑癌作用。

2 ARID1A在惡性腫瘤中的突變簡況

隨著ARID1A在婦科腫瘤中失活性突變的發現，ARID1A基因同時也被發現在許多人類惡性腫瘤存在突變，基于新一代測序技術。在這些腫瘤類型中的突變頻率分別為：乳腺癌3.2%～3.5%[10]，食管腺癌9.1%～15.0%[8，11]，胃癌8%～27%[12]，胰腺癌8%[13]，肝癌10%～13%[14]，膀胱移行細胞癌13%，前列腺癌8%，神經母細胞瘤6%[15]，髓母細胞瘤2%和Burkitt淋巴瘤17%[16]。

研究表明，在胃癌中ARID1A突變導致蛋白失活，并與MSI及EBV感染顯著相關，而TP53突變的可能性較小。此外，微衛星不穩定性(MSI)ARID1A突變的胃癌通常都有單核苷酸重復序列C或G的插入性缺失，特別是定位于外顯子20的單一G序列[12]，另外報道了胃癌ARID1A微衛星不穩定性(MSI)突變跟PIK3CA突變間的關系。這些研究表明，ARID1A的突變影響非常廣泛, 多種人類腫瘤都與ARID1A相關, 因此,ARID1A是個非常重要的抑癌基因, 其重要性不亞于著名的抑癌基因TP53。

3 ARID1A在婦科腫瘤的表達和突變

3.1ARID1A在卵巢癌中的突變 如前所述，至今在對人類腫瘤的研究中，ARID1A在婦科腫瘤中的突變頻率最高，尤其在卵巢透明細胞癌中突變頻率達43%～57%[17]。由于ARID1A大多數突變都是導致蛋白質表達減少的移碼突變或無義突變，故ARID1A的突變與某些蛋白表達的減少相關[18]。卵巢子宮內膜樣癌突變率為30%，但是在高級別的漿液性癌和黏液性癌中沒有ARID1A的突變[19]。卵巢透明細胞癌根據腫瘤的生長方式分為囊性和腺纖維瘤性型[20]。通過與子宮內膜異位癥和腺纖維瘤性型透明細胞癌相比，囊性型透明細胞癌在早期更頻繁的表現出與子宮內膜異位癥相關，并且往往會有相對好的預后[21]，而且發現與腺纖維瘤性型透明細胞癌相比，ARID1A的缺失在與子宮內膜相關的腫瘤中更加頻繁。

進一步研究還發現ARID1A基因突變和蛋白表達缺失在鄰近癌前損傷組織中也廣泛存在。相反，與毗鄰癌癥的子宮內膜異位病變相反，遠離ARID1A缺乏的癌癥的子宮內膜異位癥和獨立的子宮內膜異位癥都保留了ARID1A的表達。類似的，Ahyan等[22]也研究了ARID1A在卵巢透明細胞癌和從子宮內膜異位癥發展而來的子宮內膜樣腺癌中的表達。研究發現ARID1A在癌癥和連續的子宮內膜異位上皮中表達缺失，而遠離腫瘤的囊腫上皮中保留了ARID1A的表達。PIK3CA為另一個在卵巢透明細胞癌中頻繁突變的基因(33%～46%)，也被發現在鄰近透明細胞癌的子宮內膜異位上皮中頻繁變異[23，24]。同一個學者進一步發現在卵巢透明細胞癌中PIK3CA突變經常與ARID1A表達的缺失共存[21，25]。因此認為ARIDlA在子宮內膜異位向癌癥轉化的早期事件中發揮關鍵性作用。

在卵巢交界性腫瘤中發現ARID1A的免疫活性在33%的頸管型黏液性交界性腫瘤中缺失，在13%的交界性子宮內膜樣腫瘤中缺失，在交界性惡性腫瘤及胃腸道類型交界性黏液性腫瘤中未見缺失[26]。頸管內生型黏液性交界性腫瘤，常包括子宮內膜樣腫瘤的特征，包括纖毛細胞、含有大量的嗜酸性胞漿的子宮內膜樣細胞和鞋釘狀細胞。和/或與ARID1A的缺失突變相關的子宮內膜異位癥相結合，與子宮內膜型增殖性病變有關，如卵巢透明細胞癌和子宮內膜癌。總的來說，這些腫瘤被稱為“子宮內膜異位癥相關的卵巢腫瘤”[27]。子宮內膜異位癥如何導致這些腫瘤的發展尚不明確。據推測，在富含鐵誘導自由基的子宮內膜異位癥中重復的上皮損傷和修復的微環境導致了子宮內膜異位上皮細胞的致瘤性轉化[28，29]。

3.2ARID1A在子宮內膜癌中的突變 同卵巢腫瘤類似，子宮內膜癌中ARID1A有著高頻率的突變[19,30]。在高分化和中分化子宮內膜癌中ARID1A基因的表達缺失率為26%，低分化子宮內膜癌中ARID1A基因的表達缺失率39%。ARID1A的突變常與PTEN和PIK3CA的突變同時發生，此外，PI3K途徑的活性是由ARID1A通過AKT的磷酸化來調節的[31]。子宮內膜癌分為2型，在1983年Bokhman提出子宮內膜癌可分為雌激素依賴型(I型)和非雌激素依賴型(II型)。I型子宮內膜癌顯示了KRAS、PTEN、PIK3CA、CTNNB1的高頻突變和微衛星不穩定性[32]；而II型子宮內膜癌多為漿液性癌，大部分存在TP53 突變。PI3K途徑的改變被發現在80%以上的子宮內膜癌中[33]。由ARID1A調節的PI3K通路進一步說明ARID1A在I型子宮內膜癌的發病機制中扮演著重要的角色。McConechy等[34]利用9個基因突變屬性來細分類子宮內膜癌，這9個基因包括ARID1A、PPP2R1A、PTEN、PIK3CA、KRAS、CTNNB1、TP53、BRAF和PPP2R5C。通過靶向富集測序，每一種子宮內膜癌亞型都顯示了不同的突變類型。檢測到ARID1A在低分化子宮內膜癌的突變率為46.7%，高分化子宮內膜癌為60%，漿液性癌為10.8%，癌肉瘤為23.8%。ARID1A的突變頻率在子宮內膜癌和漿液性癌有顯著差異。而癌肉瘤的分子譜表明其或者是子宮內膜樣型(PTEN和ARID1A的突變)或者是漿液型(TP53 和PPP2R1A的突變)。

最近已經證實在子宮內膜癌中，ARID1A的缺失與MSI之間的關系。ARID1A在散發性的MSI中比在Lynch綜合征中更加顯著的頻繁缺失，結論是ARID1A是一個致病基因，而不是一個MSI通過表觀沉默MLH1基因在子宮內膜癌中作用的靶基因[35]。還有報道ARID1A的缺失與錯配修復缺陷有關[36]。體外功能研究表明，ARID1A通過與p53協作和調節p53下游靶基因來抑制腫瘤的生長。說明ARID1A與p53協同抑制腫瘤生長，共同預防腫瘤的產生。雖然ARID1A和Tp53 都是抑制子宮內膜相關腫瘤必需的基因，但兩者任一突變足以使ARID1A/BRG1 /p53復合體失活并使CDKN1A和SMAD3 轉錄失活，從而失去腫瘤抑制活性。這些結果都表明:ARID1A是一個細胞周期負性調控因子即腫瘤抑制基因，研究腫瘤是否存在ARID1A突變及其與治療反應、疾病復發、預后的關系有助于臨床子宮內膜相關腫瘤患者的處理。

除外基因組研究，免疫組化提供1個子宮內膜癌異質性的評價機會。最近的研究闡明ARID1A免疫活性的克隆缺失發生在16%的復雜性不典型增生，24%低分化子宮內膜癌，10%的高分化子宮內膜癌，但是在復雜性不典型增生未發現，在25%的低分化子宮內膜癌和43%的高分化子宮內膜癌ARID1A完全缺失發生[37]。因此，ARID1A不僅在腫瘤的發生中扮演重要角色，在腫瘤的發展中同樣重要。

4 結語與展望

雜亂無章的染色質結構與各種異常表型的出現相關，包括癌癥[38，39]。ARID1A是參與染色質重塑的基因，是一個新興的腫瘤抑制基因。越來越多的報道證明ARID1A在體細胞中的失活突變及其表達的缺失出現在許多類型的人類癌癥中，特別是子宮內膜衍生腫瘤，包括卵巢透明細胞癌、卵巢子宮內膜樣癌、子宮內膜癌[40]。體細胞突變在這些卵巢和子宮內膜癌中高發生率也說明了ARID1A在發展中的關鍵角色。初步研究也確定了ARIDlA在抑制細胞增殖中的作用，但尚有多個關鍵性的問題亟待進一步研究。如ARIDlA表達異常對腫瘤發生的影響；ARIDlA調節的靶基因及在腫瘤抑制中的作用；ARIDlA在基因組穩定性保持中的作用及機制，尤其是ARID1A在子宮內膜源性腫瘤中的發病機制。深入全面研究染色質重塑因子尤其是ARIDlA在細胞增殖、凋亡、轉化和轉移等過程中的生物學作用，一方面將拓展對染色質重塑生物學功能的理解，另一方面也將深化對腫瘤發生機制的認識，為腫瘤的早期發現設計一個新的診斷測試，同時為新的治療干預提供一個新的關鍵的分子靶點。

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150086 哈爾濱醫科大學附屬第二醫院婦產科 通信作者： 譚文華，E-mail：tanwenhua1962@126.com

2014-09-02)