基因檢測在前列腺癌早期診斷、治療、預后評估中的作用研究進展

黃敏玉，吳軍

右江民族醫學院附屬醫院泌尿外科，廣西百色533000

前列腺癌的發病率具有明顯的地域和種族差異，在歐美等西方國家的發病率約為7.3%[1]。近年來，隨著人口老齡化、飲食習慣改變等多種因素的影響，我國前列腺癌的發病率和病死率呈逐年上升趨勢，嚴重威脅我國中老年男性的生命健康。早期前列腺癌通過根治性手術后其5年生存率可以接近100%，但前列腺癌在發病早期往往無明顯癥狀，大多數患者確診時已存在遠處轉移，5年生存率降至32%[2]。目前前列腺癌的篩查與診斷主要依靠前列腺特異性抗原(PSA)、直腸指診以及前列腺穿刺活檢，但PSA特異性較差，這導致了前列腺癌的過度診療，侵入性檢查給患者身心帶來痛苦的同時，又加重了經濟負擔。因此，尋找靈敏度高、特異性強的檢測手段及生物標志物尤為關鍵。近年來，基因檢測技術廣泛用于前列腺癌的診療中，包括對前列腺癌的精準分類、個體化治療方案的制定、預后評估等，越來越多的患者從前列腺癌精準治療中獲益。現就相關基因檢測在前列腺癌早期診斷、治療、預后評估等方面的研究進展綜述如下。

1 跨膜絲氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)-E26相關基因(ERG)融合基因

TMPRSS2基因屬于雄激素調節基因，在前列腺癌組織中特異性參與癌細胞的侵襲和轉移。ERG基因屬于E26(ETS)基因家族，該家族是細胞增殖、分化、血管生成、炎癥和細胞凋亡的關鍵調節因子，能夠直接與特異性的序列相結合，從而調節基因的表達[3]。

1.1 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌早期診斷 目前研究認為，近一半的前列腺癌是由TMPRSS2-ERG融合基因引起，其機制可能與雄激素能夠驅動前列腺細胞中沉默的ERG表達，從而引起細胞癌變有關[4]。

CHALMERS等[5]使用高通量測序技術檢測10 189例前列腺癌患者的癌組織，發現97.4%的患者具有病理基因組改變，其中最常見的基因改變有TMPRSS2-ERG、PTEN、MYC等。因此，檢測TMPRSS2-ERG融合基因對于前列腺癌臨床診斷具有重要意義。然而，盡管TMPRSS2-ERG融合基因是前列腺癌患者中最常見的一種基因重排類型，但目前僅作為輔助診斷前列腺癌的一種分子標志物，要將其作為早期診斷標志物仍需進一步收集數據深入研究。

1.2 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌治療 研究認為，抑制TMPRSS2-ERG融合基因的產生或利用細胞信號傳導途徑消融TMPRSS2-ERG融合蛋白能夠抑制前列腺癌進展，并在化療方案選擇、增強療效等方面提供幫助。HONG等[6]認為，DNA損傷分別通過由GSK3β和WEE1介導的ERG蘇氨酸187和酪氨酸190磷酸化，誘導野生型ERG和TMPRSS2-ERG癌蛋白的蛋白酶體降解，從而達到抑制前列腺進展的作用；同時表明在TMPRSS2-ERG融合基因陽性的前列腺癌患者的基因療法中，具有完整的PTEN和GSK3β信號傳導通路至關重要。SHAO等[7]提出將使用脂質體納米載體的TMPRSS2-ERG靶向基因沉默療法作為一種潛在的治療策略，用于增強晚期前列腺癌患者的化療療效。

1.3 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌預后評估 大多數前列腺癌患者在接受抗雄激素等去勢治療后會進展為預后較差的去勢抵抗性前列腺癌，從而導致預后不良。TMPRSS2-ERG融合基因是如何參與到此過程中尚未完全明確，目前已有學者對此進行探索。ZOMA等[8]報道，在TMPRSS2-ERG融合基因陽性的前列腺癌小鼠中，ERG在位于內部自動抑制域內的特定賴氨酸殘基(K362)處被zest同源物2(EZH2)的增強子甲基化，這有利于DNA結合并增強ERG轉錄活性，從而維持前列腺癌的疾病進展，影響疾病預后。還有研究指出，TMPRSS2-ERG基因融合后導致ERG基因的表達顯著上調，通過增強腫瘤血管生成參與前列腺癌的發展，并且ERG基因在前列腺癌中的高表達與腫瘤晚期分期、較短的生存時間、高Gleason評分與遠處轉移有關[3]。

2 PTEN基因

PTEN是一種抑癌基因，能夠對細胞增殖產生抑制作用，參與細胞周期調控，并在惡性腫瘤轉移過程中起關鍵作用。

2.1 PTEN基因與前列腺癌早期診斷 研究表明，約20%的原發性前列腺癌患者以及約50%的去勢抵抗性前列腺癌患者的前列腺腫瘤組織中都存在PTEN基因的缺失或突變，并且PTEN基因缺失與TMPRSS2-ERG融合基因通常共同存在[9]。MATEO等[10]對470例未經治療的前列腺癌患者和61例轉移性去勢抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者進行前列腺組織活檢，通過基因組測序發現，約12%的腫瘤組織中檢測到PTEN突變或缺失。但以上研究受限于取材單一，并且前列腺癌具有病灶間基因組異質性，單一的PTEN基因缺失或突變難以用于前列腺癌的預測和早期診斷，要將PTEN檢測作為前列腺癌早期診斷的分子標志物還需要更多的數據支持。

2.2 PTEN基因與前列腺癌治療 國內外眾多學者將增強PTEN基因的表達作為治療前列腺癌的一項突破點進行探索。LI等[11]研究發現，花色苷單體Pt3G通過刺激活性氧(ROS)的過表達來激活PTEN基因，誘導前列腺癌DU-145細胞凋亡，從而達到抑制癌細胞增殖并誘導其凋亡的作用。SERTTAS等[12]報道，異澤蘭黃素可通過增加PTEN蛋白表達來抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移能力。因此，PTEN基因的表達對于前列腺癌治療至關重要，但目前增強PTEN基因表達用于治療前列腺癌的仍停留在體外細胞實驗階段，后續是否能應用于臨床治療還需進一步研究。

2.3 PTEN基因與前列腺癌預后評估 關于PTEN基因用于前列腺癌的預后評估方面，ZHANG等[13]通過對205例轉移性未經去勢治療的前列腺癌患者回顧性分析，發現PTEN缺失患者的無進展生存期(PFS)和總生存期(OS)顯著縮短，認為PTEN基因缺失是前列腺患者早期發生轉移以及預后較差的標志。然而，除PTEN基因之外，TP53、RB1等抑癌基因的缺失，通常也同時在前列腺癌中發生，單一的基因突變或缺失難以準確預測前列腺癌的預后，聯合檢測多個抑癌基因的表達來預測前列腺癌患者預后將會更加準確。

3 成視網膜細胞瘤(RB)基因

RB基因是最早發現的抑癌基因之一，也是人類惡性腫瘤中最常見的缺失或發生突變的基因之一。

3.1 RB基因與前列腺癌早期診斷 研究發現，RB基因表達缺失和突變是前列腺癌發病過程中的重要環節。ROBINSON等[14]通過對500例前列腺癌患者病理組織的基因組進行測序、分析時發現，13.6%的患者可觀察到RB1基因突變。雖然作為最常改變的抑癌基因之一，但針對RB1基因突變的檢測還無法作為前列腺癌早期診斷分子標志物，還需更深一步研究。

3.2 RB基因與前列腺癌治療 RB基因在前列腺癌治療的作用也得到眾多學者的關注。ABIDA等[15]對128例接受了雄激素受體(AR)抑制劑阿比特龍和(或)恩雜魯胺治療的mCRPC患者的綜合基因組合轉錄組分析生存隨訪時發現，僅RB1突變與OS有關，并且合并AR、TP53突變的患者易產生耐藥性。另外，RB1基因缺失可調節AR誘導激素抵抗，通過上調其表達增強前列腺癌細胞對DNA損傷藥物引起細胞死亡的敏感性，并指出可通過對RB1基因缺失患者使用PARP抑制劑來恢復其放療敏感性[16]。耐藥性的產生以及放療敏感性的降低一直是前列腺癌治療的難點之一，恢復或增強RB1基因表達為前列腺癌的治療指出了新的方向。

3.3 RB基因與前列腺癌預后評估 RB基因在前列腺癌預后評估方面具有重要作用。BELTRAN等[17]報道，前列腺癌小鼠RB1基因突變會加速向神經內分泌性前列腺癌的轉化，這種類型的轉化往往是前列腺癌進展、預后不良的重要特征之一。隨后，HAMID等[18]對285例包括局限性、轉移性激素敏感型、去勢抵抗性三種類型的前列腺癌患者的腫瘤組織進行基因檢測，經隨訪后認為，含RB1基因突變在內的復合型抑癌基因突變或缺失的前列腺癌患者預后較差。這項研究進一步說明了RB1基因突變對于前列腺癌患者可能提示預后較差。

4 p53腫瘤蛋白(TP53)基因

TP53基因作為抑癌基因之一，編碼一種包含轉錄激活、DNA結合和寡聚結構域的抑癌蛋白p53，p53蛋白可對多種細胞產生應激反應并調節靶基因的表達，從而誘導細胞周期阻滯、凋亡、衰老以及DNA損傷修復。

4.1 TP53基因與前列腺癌診斷 研究表明，超過50%的腫瘤中存在TP53的基因突變，TP53的突變或缺失在包括前列腺癌在內的惡性腫瘤的發生和進展中起到關鍵作用。LIU等[19]通過高通量測序技術對94例中國原發性未經激素治療的前列腺癌患者進行測序，發現最常見的異常基因包括TP53(占22.3%)、ERG(占18.1%)、SPOP(占17.0%)、BRCA2(占7.4%)，其中TP53的改變類型多為缺失(占73.9%)。但TP53基因的突變或缺失作為前列腺癌的早期診斷分子生物標志物尚無明確的研究結論，僅作為診斷前列腺癌的輔助分子標識。

4.2 TP53基因與前列腺癌治療 MUHAMMET等[20]通過使用CRISPR/Cas9成功地修復了PC-3細胞中的TP53 414delC突變，修復后PC-3細胞的增殖受到抑制，并導致細胞凋亡。雖然TP53基因作為前列腺癌治療靶點還停留在體外細胞實驗階段，且詳細機制尚未明確，但為后續深入研究提供了新的思路。

4.3 TP53基因與前列腺癌預后評估 AR目前仍然是治療轉移性前列腺癌的核心目標，但大多數患者最后轉化為mCRPC，如何準確預測前列腺癌的轉歸以及評估預后尤為重要。DE等[21]認為，將TP53運用于預測mCRPC發生的準確性優于其他AR生物標志物。也有學者通過生物信息學分析發現，具有TP53基因突變的前列腺癌患者Gleason評分較高，預后也更差[22]。由此可知，TP53基因突變對前列腺癌患者不良預后有重要影響，但TP53基因的檢測效能還需要通過進一步隨機對照試驗來驗證。

5 乳腺癌易感基因1/2(BRCA1/2)

BRCA基因屬于抑癌基因，作為重要的腫瘤遺傳易感基因，在DNA損傷修復以及維持細胞遺傳穩定性方面發揮不可或缺的作用。

5.1 BRCA1/2基因與前列腺癌診斷 與其他抑癌基因相同，BRCA基因的突變或缺失能否作為前列腺癌早期診斷的分子標志物也受到廣泛關注。NYBERG等[23]的一項大型前瞻性研究表明，BRCA2基因突變攜帶者發生前列腺癌的風險很高，且為侵襲性較強的類型，這種風險因前列腺癌的家族史和基因中突變的位置而異。TUKACHINSKY等[24]對3 334例mCRPC患者的血漿進行綜合基因組分析，發現295例存在BRCA1/2突變，并且與其組織活檢中檢測到的基因突變具有高度一致性。

5.2 BRCA1/2基因與前列腺癌治療 在mCRPC的治療方案中，PARP抑制劑蘆卡帕尼用于治療攜帶BRCA基因突變的mCRPC患者獲得較好的效果[25]。通過基因檢測篩選出攜帶BRCA基因突變的前列腺癌患者，針對性使用靶向治療藥物，這更能體現基因檢測在腫瘤個體化治療方案制定過程中的重要作用。

5.3 BRCA1/2基因與前列腺癌預后評估 在BRCA1/2基因在前列腺癌預后評估的研究中，有學者指出BRCA2突變與前列腺癌具有更強侵襲性和不良預后相關，其主要是通過下調MMP-9和抑制PI3K/AKT和MAP/ERK途徑等調節機制從而增強前列腺癌轉移能力，進而導致預后不良，并且認為存在此基因突變的高風險患者群體中，需要進行更進一步的篩查[26]。

6 FOXA1基因

FOXA1基因作為FOX家族成員中的一種轉錄因子，通常被稱為“轉錄先驅因子”，在胚胎發育、細胞生長與凋亡、能量代謝、腫瘤發生等過程中發揮關鍵作用。

6.1 FOXA1基因與前列腺癌早期診斷 關于FOXA1基因在前列腺癌患者的表達情況，LI等[27]對我國前列腺癌基因組和表觀基因組圖譜(CPGEA)隊列進行分析，發現FOXA1基因在約41%的局部前列腺腫瘤中發生突變，這一突變率顯著高于西方國家隊列。TSOURLAKIS等[28]對11 152例前列腺癌病理組織標本的綜合基因組進行分析，發現8 227例原發性前列腺癌患者中FOXA1基因的陽性表達率為97.6%，其中28.5%為強陽性。雖然FOXA1基因在前列腺癌患者中普遍發生突變，但尚無明確證據證明其能作為前列腺癌早期診斷分子標志物，并且在不同民族、不同種族之間還存在表達差異，其檢測效能還需進一步驗證。

6.2 FOXA1基因與前列腺癌治療 上皮細胞間充質轉化(EMT)是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學過程，抑制EMT可在腫瘤發展起到抑制作用。有學者發現，FOXA1具有抑制EMT和腫瘤細胞侵襲的功能，而FOXA1發生突變后則會喪失這種功能，FOXA1突變體激活EMT的能力可能在前列腺癌轉移和進展中發揮作用[29]。隨后，SONG等[30]驗證了以上觀點，他們通過體外細胞實驗觀察到，FOXA1表達下調導致TGF-β信號傳導和EMT激活，這個信號傳導可被TGF-β受體抑制劑LY2157299阻斷，并且LY2157299在恩雜魯胺聯合使用時產生協同作用，能更好地抑制前列腺癌細胞的生長與轉移。盡管目前尚不明確FOXA1突變在前列腺癌發生過程中的具體機制，但針對FOXA1突變產生的激活EMT能力可能成為前列腺癌患者治療的新方向。

6.3 FOXA1基因與前列腺癌預后評估 在FOXA1基因用于評估前列腺癌預后的研究中發現，FOXA1高表達與TMPRSS2-ERG基因重排和ERG表達相關，FOXA1高表達與ERG陰性前列腺癌中的高Gleason分級、晚期病理腫瘤PT分期和早期PSA復發有關。另有研究表明，FOXA1作為促進AR激活的先驅因子，可促進前列腺癌的發生及進展，并且通過與AR以及雄激素反應元件三者之間的相互作用對PSA的表達以及前列腺癌細胞的生物學行為進行調控，促使前列腺癌轉化為CRPC[31]。以上研究表明，FOXA1與前列腺癌的關系密切，FOXA1的表達水平可能作為監測ERG陰性前列腺癌患者行前列腺癌根治術后復發的生物標志物。

綜上所述，相關抑癌基因的突變或缺失可以通過激活不同信號傳導途徑以及調節細胞生長、凋亡的關鍵蛋白的表達水平來調控前列腺癌的發生發展。然而，前列腺癌與其他惡性腫瘤的發病過程一致，是多因素、多環節相互影響與相互作用的結果。因此，單一的基因突變或缺失所引起的生物學功能改變難以用于解釋前列腺癌的發生、發展機制。但是，隨著基因檢測技術的發展以及綜合基因組分析的深入進一步提高了人們對前列腺癌的認識，也讓研究人員重視基因測序在前列腺癌個體化、精準化治療中起到的關鍵作用。但是前列腺癌不僅具有腫瘤內異質性，而且具有腫瘤間異質性，尤其是在具有不同種族和民族背景的患者中，并且潛在的分子機制尚不清楚，故應針對不同種族、民族、地域的前列腺癌患者的基因組學分子改變進行深入探索，再通過聯合多個相關指標來指導更精準的癌癥防治計劃。目前，前列腺癌的防治重點仍為早期診斷、早期干預、改善預后，而對相關基因的研究可為探尋敏感度高、特異性強的分子生物標志物、制定個體化治療、評估預后等方面提供新思路，也給廣大前列腺癌患者帶來福音。