大腸癌相關基因突變與大腸癌遺傳易感性的研究

侯睿智，舒振波，侯睿達，劉 艷

(1.吉林大學中日聯誼醫院 胃腸外科，吉林 長春130033;2.吉林大學白求恩醫學部；3.吉林大學中日聯誼醫院 超聲科)

大腸癌相關基因突變與大腸癌遺傳易感性的研究

侯睿智1，舒振波1，侯睿達2，劉 艷3*

(1.吉林大學中日聯誼醫院 胃腸外科，吉林 長春130033;2.吉林大學白求恩醫學部；3.吉林大學中日聯誼醫院 超聲科)

惡性腫瘤是一種體細胞遺傳病，為相關基因結構與功能發生改變的結果，本文就大腸癌與之相關的基因突變及遺傳易感性進行綜述。

1 腫瘤的發生與基因突變的關系

惡性腫瘤的發生及發展與相關的基因結構及其相關的功能發生改變有關。這些基因參與調控細胞的的正常生長周期、細胞的死亡及DNA的損傷修復。基因的種系突變(germ line mutation) 在遺傳性惡性腫瘤中起主要作用[1]。突變是生物進化的必要條件之一，沒有突變就沒有進化，就沒有現代的遺傳學。生物的進化是在DNA序列的變化下完成的。不斷的突變積累，使得新的基因片段加入到DNA序列當中。在短暫的生命中，人類很難看到某一物種完整的進化史。通過對歷史及化石的研究，人們發現物種在不同的歷史時期有著不同的存在狀態[2]。隨著時間的推移及環境的改變，有的物種由一個物種變為另外一個物種；有的則在形態結構上發生了劇烈的不同的變化，由一個物種變為多個物種；有的則在歷史的長河中消失殆盡。即使是同一物種，其基因結構也有所不同。正是基因的突變導致了上述的變化。只有基因的突變能夠使物種適應不斷變化的環境，物種才能夠不斷的進化和繁衍。大量研究結果表明，基因突變在生物進化過程中導致動物、植物乃至微生物很多單位性狀內的都有差異。腫瘤遺傳學具有相當的復雜性，多種基因的交互作用或者單一基因的作用都可以導致腫瘤的發生。有的基因突變只發生在一種腫瘤上，有的多種基因突變同時發生在一種腫瘤上[3]。隨著基因組學的不斷發展，尤其是發現和認識了腫瘤基因、腫瘤抑制基因、腫瘤轉移基因及腫瘤轉移抑制基因的結構和功能后，人們對腫瘤的發生及發展就有了更深一步的認識。

基因的改變可能會導致RNA的改變以及蛋白質分子的改變，蛋白質酶的改變進一步可以導致細胞分子代謝功能紊亂[4]。細胞生長，發育，分裂，分化，衰老，凋亡是受多種因素影響的。這種影響來自于生長因子，生長抑制因子，激素，受體，各種細胞多肽、細胞骨架蛋白等。但它的本質的核心是DNA分子的功能改變和表達異常。腫瘤分子生物學，它是從內部開始，研究各種生物大分子和代謝性疾病的小分子變化，著手于分子的結構和功能，探索的癌癥產生的分子機制[5]。目前對各種癌基因、抑癌基因、修復基因的研究以及相關的基因產物的研究，闡述了從DNA→RNA→蛋白質→蛋白質的結構和功能的基本過程，構建了一個腫瘤形成的基本輪廓。

細胞的生長及分化紊亂可以導致細胞過度增生，細胞過度增生進一步可以導致腫瘤的發生。正常情況下細胞的增生與凋亡受體內的基因調控。原癌基因及抑癌基因正是體內一對正負調控的基因，控制細胞的增生、分化。當其中一個基因出現問題時即可導致腫瘤的發生。原癌基因的結構或者調控出現異常時，可以出現細胞的過度增生。抑癌基因具有抑制細胞增殖作用，調節細胞的發育、增生、分化，一旦其功能被抑制或丟失可其抑癌作用則會減弱或者消失[6]。腫瘤轉移基因及腫瘤轉移抑制基因同樣是腫瘤細胞內一對重要的正負調控基因。其調控如果出現異常，可以誘發腫瘤的遠處轉移。基因突變，基因表達異常是腫瘤發生、發展的關鍵因素。

DNA保留著人類重要的遺傳信息，是人類繁衍的關鍵物質。DNA的結構在受到外界傷害是會發生改變，但是DNA有自我修復的功能[1]。DNA作為作為遺傳物質的基礎，這種損傷修復機制可以保持其遺傳的穩定性，降低突變率。當然，并不是發生在DNA分子上的所有損傷都可以修復。如果DNA的這種損傷得不到修復，DNA的復制和轉錄將會受到影響，甚至可以導致細胞的癌變。核苷酸切除修復、堿基切除修復、重組修復和錯配修復是目前所知的DNA修復通路。DNA的互補雙螺旋結構也是其損傷修復的一個重要基礎結構，使其更易于修復[7，8]。ERCC l基因是切除修復交叉互補基因1(excision repair eross complementing 1)是人類DNA修復系統的重要成員。

2 大腸癌相關基因突變

大腸癌的發生是一個相當復雜的過程。由各種分子事件不斷疊加，不斷發展形成。在大腸發生、發展的過程當中，從頭至尾的存在著分子事件的發生。按照其成因，可將其分為初級遺傳事件，以及次級遺傳事件。初級遺傳事件為基因結構突變，如各種代謝酶系基因等位基因的不同，及在此基礎上的不同組合，導致腫瘤發生的遺傳易感性不同。次級分子事件是指在腫瘤的發展過程中基因表達發生改變，如腫瘤相關調節因子的改變。但兩者均無基因結構上的變化[9]。但歸結其分子事件，可將其歸納為原癌基因及抑癌基因2大類。

①顯性作用的原癌基因：一般為正調節因子，與細胞的正常生長有關。癌基因激活的一個重要機制為基因突變。

A.c-myc基因：1982年Dedieu首次發現此基因。是一種反式作用因子，發生在腺瘤前階段，定位于8q24區段。對調控正常的細胞增殖有著非常重要的作用。因為在一些生長快速的細胞中可見其高表達。有70%的結腸癌可以出現c-myc的過度表達，表達可高出正常的數倍至數十倍。C-myc基因既可以刺激細胞增殖,也可以促進細胞凋亡。C-myc基因與腫瘤發生的關系大致有三個原因：①誘導細胞周期、促進細胞增殖；②抑制細胞分化；③誘導細胞凋亡。c-myc 可通過HIF-1α調控結腸癌細胞介導血管形成，導致腫瘤進一步發展[10]。這可能是C-myc促進腫瘤生長的另一機制。Khaled IL Zalma 的研究發現C-myc在不同病理類型的結腸癌中表達也有所差異[11]。

B.Ras基因：其家族包括K-ras，N-ras，H-ras。目前認為其突變是結腸癌的早期事件。在<1 cm結直腸腺瘤中，檢測到Ras基因家族點突變發生率約為10%，>1 cm結直腸腺瘤中，檢測到Ras基因家族點突變發生率約為50%，且隨著不典型增生的嚴重程度的增加其突變率也有所增高，因此基因突變率可以用來監測腺瘤是否會發生惡變。隨著技術的發展，我國在33%的結直腸癌患者的糞便中尋及到突變的ras基因片段。這可以作為一種分子診斷的工具。其突變率的高低也可以用來推測腫瘤的愈后情況。有研究表明[12]K-Ras-Raf-Erk1/2途徑激活導致galectin-3蛋白表達增加，從而促進腫瘤的轉移。

②隱性作用的抑癌基因：隱性作用的抑癌基因：抑癌基因是一種負向調節因子，兩個等位基因都存在突變時其功能及表型出現改變，細胞的增生出現紊亂，細胞分化出現異常，繼而導致癌變出現。僅單一的等位基因突變時其功能及表型不會出現上述的改變。

A.APC基因：APC基因位于5q21。其表達的蛋白產物對維持正常的腸上皮細胞穩定性具有重要的作用。最早在FAP(家族性腺瘤性息肉病)中發現，FAP一種常染色體顯性遺傳病。當結腸外癥狀表現明顯時，可以根據不同的結腸外表現稱為 Gardner綜合征或者 Turcot綜合征，均有染色體5q21的遺傳缺失。約有29%散發的結直腸腺瘤患者出現5q的雜合性丟失。其發病的機制可能與Knudsons[13]提出的兩次打擊學說相關。

B.MCC(mutated in colorectal cancer)基因的突變：MCC基因也位于5q2l，于1991年由Voglstein發現。與APC基因位點接近 。MCC是一種腫瘤抑制基因。其基因突變常見于散發結直腸癌。其突變發生率約為35%-45%。突變發生在G-C堿基對上較為常見。有研究表明，MCC能抑制腫瘤細胞生長速度，以及腫瘤細胞集落形成。

C.DCC(deleted in colorectal cancer)基因缺失或突變：DCC基因位于18q21，超過70 kD。DCC功能的丟失，可致細胞間接觸能力下降、粘附能力差，可導致癌細胞去分化及轉移。Akkiprik M研究發現，DCC LOH出現經常伴隨著其他基因異常。在五個DCC LOH表型異常出現的患者當中有4個伴隨著其他基因型異常。這可能與其預后較差相關[14]。

D.人p53基因位于17p13.1，分子量為53 kD[15]。75%結腸癌可出現17q雜合性丟失和或點突變，而在腺瘤中約有10%出現此情況。P53基因突變可出現在多種腫瘤中，如結直腸癌、肺癌、食道癌等。在結直腸癌中約半數以上的P53點突變涉及到175、248、273密碼子。其LOH多發生在腫瘤晚期。WT-p53基因出現易位、突變、重排將會導致細胞周期出現異常，誘導細胞凋亡程序受損，異常細胞堆積，繼而出現癌變。P53可能與患者預后相關。Tang R 等研究發現P53可作為一獨立指標判定Ⅱ、Ⅲ期結腸癌術后不聯合患者的預后。這類患者預后往往不佳[16]。

3 大腸癌相關基因

結腸癌的遺傳易感性：外界的因素加之遺傳背景，可以影響腫瘤的發生、發展過程。暴露于某一外界因素或者擁有遺傳背景，就增加了某一人群的遺傳易感性。

①抑癌基因的缺失突變：生長異常或者分化異常的細胞會隨著抑癌基因的缺失而出現，這些異常的細胞不斷的累積，導致癌癥的發生，APC、DCC、MCC及p53等抑癌基因在結直腸癌的發生或者發展中出現缺失，極易受內源性或者外源性致癌物的打擊，導致癌變，這樣就形成一組易感人群。Gardner綜合征患者及散發的結直腸癌患者當中存在著抑癌基因等位基因的缺失。60%-87%的FAP及GS患者出現APC基因突變。散發型結腸癌中MCC突變是較為常見的，突變率約為15%。APC基因突變是一種可以較早在體細胞中發現的分子事件，有研究表明研究發現檢測APC基因突變可用于篩查有遺傳背景的FAP家系人群。以便及早發現，及早治療。

②DNA損傷修復系統缺陷：遺傳學及流行病學研究表明結直腸癌的發生發展存在家族集中傾向。除FAP及GS外，HNPCC占結腸癌中的3%-30%。基因的突變都會導致DNA的錯配修復功能障礙或者喪失，這種功能的改變使自發性突變及非自發性突變在細胞內不斷的蓄積，繼而導致復制錯誤，也相應的增加了遺傳的不穩定性。MSH2、MSH3、 MSH6、MLHl、MLH3均被證實為導致Lynch綜合征的錯配修復基因，有學者認為錯配修復基因的突變導致重復DNA序列或者DNA修復錯誤。從而出現DNA微衛星不穩定，微衛星的不穩定可能導致抑癌基因的失活和癌基因的激活[17]。但其具體機制尚不明確。dMMR(DNA錯配修復基因)在不同人群中出現的幾率不同，如在肥胖的結腸癌患者當中出現的幾率低，肥胖與不良預后獨立相關，dMMR有利判斷肥胖患者預的后[18]。

③遺傳不穩定性與結腸癌的易感性：Lynch綜合征根據其是否伴隨腸外惡性腫瘤的高發生率分為兩種類型，LynchⅠ型和LynchⅡ型。錯配修復基因突變是其發病原因。約占新發結直腸癌的2-5%。患此綜合征的結腸癌患者發病年齡較一般患者早，均齡為45歲。HNPCC家系連鎖分析及少數散發大腸癌患者中出現重復DNA，提示其遺傳不穩定性及高易感性。

4 展望

結直腸癌的發生是遺傳和環境相互共同作用的結果，是一個多基因、多步驟的過程。此外，也有各種類型的原癌基因，腫瘤抑制基因，代謝酶基因和DNA修復基因和其它協同作用的基因：當身體暴露于外部的致癌因素后，機體會通過代謝酶消除致癌物，然后原癌基因與抑癌基因協同作用來調整細胞周期，促進受損細胞凋亡，消除受損細胞的增殖、分化；當其中一個步驟出現問題時，將會導致腫瘤的發生。因此腫瘤的發生并非單一分子事件，而是多基因調控的多分子協同事件。

目前有相關研究所的一個問題：國內更多的研究是尋找新基因突變和其與腫瘤之間的易感性，然而對各個基因之間的相互作用及其作用機制較少報道。當我們討論結腸直腸癌的原因時，不僅要分析單個基因的多態性，而且要分析環境和基因，基因和基因之間的相互作用，才能對結直腸癌有更深入的理解。

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1007-4287(2017)01-0173-04

2015-11-21)

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