肺癌腦轉移瘤的腫瘤基因序列研究

肺癌腦轉移瘤的腫瘤基因序列研究

高汝健時景偉尚冬梅賀宜春高宇飛

(吉林大學中日聯誼醫院，吉林長春130033)

摘要〔〕目的探討肺癌腦轉移瘤不同部位組織基因序列與肺癌腦轉移發生機制的相關性。方法收集肺癌腦轉移瘤患者臨床資料，提取該患者的肺癌原發灶、癌旁組織及肺癌腦轉移瘤組織RNA并進行測序；將測序結果進行序列聚類分析，基于基因表達水平分析三個組織的差異，尋找肺癌腦轉移發生中的關鍵基因。結果原發腫瘤組織、癌旁組織及腦轉移癌組織基因表達差異顯著，這些基因與腫瘤的發生及轉移相關；α-輔基蛋白-4(ACTN4)與肺癌腦轉移發生相關。結論原發腫瘤組織、癌旁組織及腦轉移癌組織基因表達水平差異明顯；ACTN4與肺癌腦轉移發生相關。

關鍵詞〔〕肺癌腦轉移瘤；病例分析；基因測序

中圖分類號〔〕R734.2〔文獻標識碼〕A〔

基金項目：教育部留學回國人員科研啟動基金(2009年 第三十六批);吉林省科學技術廳青年科研

通訊作者：高宇飛(1975-)，男，博士，碩士生導師，副教授，主要從事中樞神經系統腫瘤病理生理研究。

第一作者：高汝健(1988-)，男，在讀碩士，主要從事腦轉移癌病理生理研究。

局部復發和遠道轉移是肺癌患者預后較差的主要原因，肺癌腦轉移的發生率約為23%~65%，是最常見的顱內轉移性腫瘤，約占各種惡性腫瘤的40%~60%。Nishizaki等〔1〕研究提示在惡性腫瘤的發生發展中,可能在其轉移的同時也發生了基因突變譜的改變。因此原發腫瘤及轉移病灶相關基因測序對判定腫瘤的預后、指導治療措施的選擇及研發新的治療措施和方案都具有重要的指導意義。本文擬分析收治的1例肺癌腦轉移瘤患者的臨床資料，并對腫瘤組織基因進行測序。

1病例摘要

患者，女，48歲，因間斷性頭痛、頭暈2個月，癥狀加重半個月于2010年12月8日來我院就診。既往史：曾于2010年1月因肺癌行右肺肺癌切除術，病理報告：肺中-低分化腺癌達臟層胸膜下，癌組織明顯壞死；局部脈管內見癌栓，支氣管斷端未見癌；肺門淋巴結轉移癌；隆突下淋巴結未見癌轉移；免疫組化：TTF-1(+)CK7(+)CK5/6(-)34E12(+)EGFR(+)P53(-)。入院查體：神清語明，遵囑動作，雙側瞳孔等大同圓，對光反射靈敏。右側胸部可見一長約20 cm陳舊性手術瘢痕，四肢肌力及肌張力正常，生理反射存在，病理反射未引出；頭顱磁共振成像(MRI)平掃+增強：右側額葉可見團塊狀T1W1稍低，T2W2等信號影，邊界較清晰，大小約2.1×2.2 cm，增強后呈明顯不均勻強化，周圍腦實質內可見大片狀T1W1高信號影，FLAIR呈高信號影，邊界不清，右側側裂池、右側側腦室受壓變窄，中線結構向左移位，左側側腦室前角變窄。胸部CT：右肺中葉切除改變；縱膈氣管居中，雙肺野紋理清晰，雙肺內未見明顯異常密度影，右側葉間胸膜增厚。肝實質密度普遍減低，呈地圖樣改變，余未見異常。肝、膽、胰、脾、腎彩超回報：脂肪肝，余未見異常。臨床診斷：右額葉轉移癌，右肺中葉切除術后。2010年12月4日行右額葉轉移癌切除術。病理報告：腦組織(右側額葉)中可見轉移性中-低分化腺癌；免疫組化：TTF-1(+)CK7(+)CK5/6(-)及P63局灶(+)；免疫標記結果提示來自肺。光鏡所見如圖1。

圖1　光鏡下轉移性中-低分化腺癌改變

2基因分析

將該患者的肺癌原發灶、癌旁組織及肺癌腦轉移癌組織進行RNA提取和測序。將測序結果進行序列聚類分析，結果顯示，基于基因表達之間的三個組織的變化趨勢，差異表達基因序列被劃分為8個集群，如圖2所示：集群1包含了734個基因，在肺癌癌旁組織中呈高表達，而在肺癌原發灶及腦轉移灶組織中其表達顯著減少；集群4包含294個基因，在癌旁組織和肺癌原發灶中呈中度表達，而在腦轉移組織中表達量顯著增加；集群2中包含157個基因，在癌旁組織和腦轉移組織中中度表達，而在肺癌原發灶中表達量顯著降低。集群1三個組織中基因表達改變趨勢表明某些基因可能在原發性肺癌發生中扮演重要角色，但可能不是腦轉移的關鍵。集群4中的基因顯示肺癌組織和相鄰的良性組織表達水平相近，但他們的表達水平在大腦轉移性腫瘤中顯著增加。因此這些基因在肺癌腦轉移中起到重要作用，但可能不是肺癌發生的關鍵。

圖3　8個基因集群分別在三個組織中表達的獨特變化模式

3討論

肺癌腦轉移是肺癌最常見的并發癥，約20%~50%的肺癌患者伴有腦轉移。而在轉移性腦腫瘤中來源于肺者占18%~64%。肺癌腦轉移的臨床表現可根據轉移部位的不同，癥狀也有所不同。最常見的部位在幕上，約占85%，其次是幕下或兩者兼有。臨床表現以神經系統癥狀為首發的占46%，臨床主要表現為顱內高壓及局部癥狀。其中頭痛多見并常為首發癥狀，約占50%，局部神經異常占60%，高級智力功能損害占70%。本病例患者年齡較大，病程長，肺部腫物免疫組化示有肺門淋巴結轉移，表明癌細胞已有近處擴散，10個月后出現間斷性且漸進性加重的頭痛，推測有遠處轉移的可能，突出了早發現、早手術的重要性。

關于腫瘤發生和轉移的機制，目前有很多種假說比如土壤種子學說、機械力學說、克隆選擇學說、腫瘤干細胞學說等〔2~5〕。國外學者〔6〕研究顯示，α-輔基蛋白-4(ACTN4)通過依靠它的c末端，在細胞轉移中介導細胞骨架重組黏附。本研究結果表明，ACTN4這些功能有助于肺癌腦轉移的發生。

目前，肺癌腦轉移的治療實質上均屬于姑息性治療而不是根治性治療。多數專家〔7〕主張，治療時應根據患者自身條件，神經功能狀態，原發腫瘤和腦轉移瘤的大小、數目及部位，病理類型，有無顱外轉移等設計個體化治療方案。肺癌患者發生腦轉移后，迅速出現轉移部位的癥狀及定位體征，多死于占位性病變所引起的顱內高壓、腦疝或顱內轉移灶出血，也可轉移至生命中樞而突然死亡，因此積極治療腦轉移是延長患者生命的關鍵。對于具有手術適應證的患者應積極進行手術治療，并輔以放化療、中西醫結合等綜合治療，能有效改善臨床癥狀，提高患者的生活質量，是肺癌腦轉移治療的最佳途徑。

肺癌腦轉移的預后和多種因素相關，有報道〔8〕分析了290例經歷各種治療的肺癌腦轉移患者，中位生存期為14個月、1、

2、3年生存率分別為6%、28.3%和12%。改善肺癌預后的關鍵在于早期診斷，但目前肺癌的診斷仍以痰脫落細胞及影像學為主要診斷手段，有可能存在癌細胞數量少，檢測比較困難，且存在假陰性的情況，導致絕大多數患者就診時已屬晚期，或已發生轉移。通過從基因水平去研究腫瘤的發生發展和轉移，將提供腫瘤早期診斷的靶點，比如p53蛋白陽性率隨著癌前病變的進展而增加，說明p53基因在肺癌前病變階段就有異常表達〔9〕。大多數的腦轉移來自于肺癌，對于其發生機制及治療方式的研究仍在繼續，不斷有新的理論和方法問世并應用于臨床。比如最新研究應用包括神經干細胞表達自殺基因，導入血腦屏障，殺滅顱腦轉移病灶，在動物實驗中取得初步成果〔10〕，但還需要進一步研究。

4參考文獻

1Nishizaki T,DeVries S,Chew K,etal.Genetic alterations in primary breast cancers and their metastases:direct comparison using modified comparative genomic hybridization〔J〕.Genes Chromosomes Cancer,1997;19(4):267-72.

2Fidler IJ.The pathogenesis of cancer metastasis:the seed and soil hypothesis revisited〔J〕.Nat Rev Cancer,2003;3(6):453-8.

3Chambers AF,Groom AC,MacDonald IC.Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites〔J〕.Nat Rev Cancer,2002;2(8):563-72.

4Nowell PC.The clonal evolution of tumor cell populations〔J〕.Science,1976;194(4260):23-8.

5Jordan CT,Guzman ML,Noble M.Cancer stem cells〔J〕.N Engl J Med,2006;355(12):1253-61.

6Khurana S,Chakraborty S,Cheng X,etal.The actin-binding protein,actinin alpha 4 (ACTN4),is a nuclear receptor coactivator that promotes proliferation of MCF-7 breast cancer cells〔J〕.J Biol Chem,2011;286(3):1850-9.

7賀為超，王鳴池.肺癌腦轉移治療進展〔J〕.遼寧中醫藥大學學報,2011;13(3):200-1.

8Sun CX,Li T,Zheng X,etal.Recursive partitioning analysis classification and graded prognostic assessment for non-small cell lung cancer patients with brain metastasis:a retrospective cohort study〔J〕.Chin J Cancer Res,2011;23(3):177-82.

9Mack U,Ukena D,Montenarh M,etal.Serum anti-p53 antibodies in patients with lung cancer〔J〕.Oncology reports,2000;7(3):669-74.

10Yi BR,Kim SU,Kim YB,etal.Antitumor effects of genetically engineered stem cells expressing yeast cytosine deaminase in lung cancer brain metastases via their tumor-tropic properties〔J〕.Oncol Rep,2012;27(6):1823-8.

〔2014-02-11修回〕

(編輯袁左鳴/滕欣航)