BRCA1與結直腸癌關系的研究進展

黃克強，崔錦珠，唐華，黃秋霞，歐海玲

廣西中醫藥大學第一附屬醫院病理科，廣西南寧 530023

結直腸癌（colorectal cancer, CRC）是目前全球發病率最高的癌癥之一，且發病率逐年增高，其發病率、病死率均處于惡性腫瘤的前3位，多數患者早期癥狀不明顯，就診時已處于T3期或T4期，且多有淋巴結轉移，預后差，其發生、發展與多種癌基因及抑癌基因的突變或失活有關。尋找結直腸癌相關的基因改變及生物標志物對改善患者預后有重要意義。眾多研究指出乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1, BRCA1）的突變與卵巢癌和乳腺癌的發生密切相關，而且在其他很多腫瘤中都有突變和表達缺失，在未來的研究中，BRCA1的分子遺傳學分析及對BRCA1相關功能的了解可能會促進新的靶向療法發展。通過綜述BRCA1在結直腸癌中的研究進展，總結BRCA1在結直腸癌發生發展中的作用及其在治療中的應用前景，并指導后續的研究方向。

1 BRCA1基因概況

BRCA1基因于1994年克隆，定位于人類染色體17q21，其編碼蛋白是一種多功能蛋白，包含1 863個氨基酸，其中含有豐富的半胱氨酸RING結構域[在各種調節蛋白的最末端氨基（N）末端發現鋅結合結構域]和在其羧基（C）末端的串聯BRCT結構域，它們構成了一個磷酸肽識別結構域，結合含有磷酸化-SXXF基序的肽類（S為Ser，F為Phe，X有所不同）。BRCA1蛋白與不同細胞室中的不同伙伴蛋白相互作用，與其他腫瘤抑制因子、DNA損傷傳感器和信號轉導因子結合，形成BASC復合體，在DNA損傷修復、細胞周期阻滯、凋亡、遺傳不穩定性、轉錄激活等多種細胞途徑中發揮重要作用[1]。BRCA1基因的致病突變會導致同源重組受損，細胞優先利用非同源端連接修復雙鏈DNA斷裂。非同源端連接增強了細胞基因組的不穩定性，直到致癌。

2 BRCA1基因突變與CRC的關系

BRCA1致病突變與CRC之間的關系尚不清楚，幾年來進行的幾項研究報道了相互矛盾的結果[2-3]。

Thompson 和 Easton的病例增加了兩倍患結腸癌的風險（RR=2.03，95%CI：1.45~2.85）和降低直腸癌風險（RR=0.23，95%CI：0.09~0.59），有學者強調，與監測、流行病學和最終結果（surveillance, epidemi?ology, and end results, SEER）報告的風險相比，BRCA1攜帶者發生CRC的風險增加了2倍（11%，95%CI：8.2~13.2）。另有學者表示在7 015名女性BRCA1突變攜帶者中發現21例CRC，發病率低于一般人群，而50歲以下攜帶BRCA1致病突變的女性患CRC的風險增加。這些發現與其他一些研究的結果一致。事實上，在波蘭2 398例未經篩選的CRC患者中，其他學者報道BRCA1的突變率約為0.42%（對照組為0.48%）。851例60歲或更早診斷為CRC的患者中，BRCA1基因突變也較多（0.82%），攜帶者發病年齡平均比非攜帶者小7歲（57.0歲 vs 64.0歲），差異有統計學意義（P<0.05）。因此，建議BRCA1突變的女性應該在年輕時接受CRC篩查試驗，如高敏感性糞便潛血試驗或結腸鏡檢查。相關學者研究了613名BRCA1突變攜帶者發生CRC的風險，發現攜帶者與非攜帶者之間差異無統計學意義（P>0.05）[4]。Naseem M等[5]研究6 396例CRC腫瘤樣本，其中1.1%檢測到BRCA1突變，在MSI-H患者中更高，并且這些突變與較高的腫瘤突變負荷（tumor mutation burden, TMB）獨立相關。Harpaz N等[6]發現黏液型的CRC有較高的BRCA1突變率和TMB。

總之，一些以家庭為基礎的研究和前瞻性隊列研究表明，BRCA1突變攜帶者可能有更高的早期CRC發病風險。這些結果似乎得到了系統回顧和薈萃分析的證實，BRCA1突變攜帶者的CRC風險更高[2]。然而最近的一項薈萃分析認為BRCA1突變與結直腸沒有顯著相關性[3]，但是納入分析的11個研究中只有1個是前瞻性研究，而且有4個研究只包括德裔猶太人，存在一定的局限性，因此需要更多研究來證實BRCA1突變與CRC的真正關系。

3 BRCA1 mRNA和蛋白表達與CRC的關系

BRCA1基因突變可導致mRNA和蛋白表達下降，但有研究證實在BRCA1基因突變率極低，表觀遺傳機制（例如由miRNA介導的機制）可介導BRCA1功能的喪失[7]。BRCA1在CRC中表達的研究還處于初始階段，相關報道較少。

Garcia V等[8]觀察到BRCA1 mRNA在16%結腸癌中為過表達，9%為低表達，表達程度與患者性別顯著相關，且男性高于女性。同時對10例結腸癌和匹配的正常組織進行了免疫組化分析，正常黏膜的免疫反應性高于腫瘤，定量結果和免疫組化結果之間沒有聯系。Grabsch H等[9]對342例散發性CRC進行免疫組化檢測，研究發現BRCA1蛋白表達減少，與腫瘤大小、分級顯著相關，晚分期、淋巴結轉移、血管侵犯者缺失率高，但差異無統計學意義（P>0.05），提示BRCA1缺失可能是CRC發生的早期事件。多元Cox回歸分析進一步證實，BRCA1的缺失表達可以獨立預測CRC的不良生存，BRCA1陽性結腸癌患者的無病生存期和總生存期明顯更長。同時研究表明在DNA錯配修復和DNA DSB修復蛋白的表達之間可能存在聯系。

Le CL等[10]通過反轉錄·聚合酶鏈反應（reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR）方法研究了72例結直腸腺癌和匹配的正常黏膜組織中BRCA1 mRNA的表達，結果顯示BRCA1 3’mRNA在右半結腸表達量最高，而與患者年齡、性別、DNA倍體、腫瘤大小沒有關系。結直腸腺癌中BRCA1的平均mRNA水平明顯高于正常黏膜。對這些結果的一種可能解釋是，BRCA1和BRCA2 mRNA的表達是由增殖誘導的。BRCA1蛋白被認為發揮生長抑制作用，在散發性CRC中其mRNA水平的升高可能代表了抑制快速細胞增殖的負反饋機制。

Schj?lberg AR等[11]使用組織芯片和免疫組織化學檢測方法，評估了55例散發性結直腸腫瘤和37例正常黏膜，發現BRCA1在兩組中表達水平相似。在腫瘤組中，BRCA1表達與單個有絲分裂紡錘體蛋白表達顯著相關，59%的病例低表達（<12%陽性），與BRCA1位點雜合性缺失（loss of heterozygosity,LOH）的數據相當一致（40%~49%）。BRCA1過表達（在其余41%的腫瘤中）與BRCA1基因定位的染色體臂17q21的增益有關，與腫瘤非整倍體無關。

夏志秀等[12]評估49例進展期結直腸癌術后CRC伴或不伴LNM的BRCA1基因表達差異，及其與臨床病理參數和預后之間的關系。BRCA1 mRNA和蛋白表達在LNM CRC中顯著下調，并與TNM晚期和5年總生存率降低顯著相關。單因素和多因素分析顯示BRCA1表達是CRC患者復發和生存的獨立預測因素。BRCA1可作為LNM的生物標志物和CRC的預后指標，其下調表達是CRC患者預后不良的預測因子。

Wang GH等[13]研究了4種類型的癌組織（胃癌、CRC、肝細胞癌和胰腺癌）共1 546個樣本及相應的癌旁組織、高、低級別瘤變組織，分析BRCA1蛋白的免疫組化表達模式及其與患者臨床參數和總生存期的相關性。結果顯示，與癌前病變和癌旁組織相比，BRCA1c腫瘤中表達下調，BRCA1n表達上調。細胞質BRCA1低表達普遍與TNM晚期相關，而核BRCA1高表達普遍與腫瘤分期（tumor node metasta?sis, TNM）晚期相關。細胞質BRCA1的高表達對消化系統癌癥的總生存率有顯著的益處，而BRCA1的核表達通常預示較差的預后，因而認為BRCA1可作為評價消化系統癌癥預后的臨床病理生物標志物。

Rajarajan S等[14]采用免疫組化方法檢測了72例CRC腫瘤中BRCA1的表達情況及其與臨床病理特征的相關性。只有21%的腫瘤表達BRCA1，陽性或陰性腫瘤之間的任何臨床變量均差異無統計學意義（P>0.05），盡管較高比例的BRCA1陽性腫瘤（60%）無淋巴結轉移。14%的腫瘤胞漿有表達，但認為是陰性的。

Gerovska D等[15]對34例CRC患者的肝轉移樣本進行了組織芯片（tissue microarray, TMAs）的免疫組化分析，結果顯示BRCA1陽性樣本與CRC分期相關，BRCA1是TME中最后一個被激活的BASC基因。BRCA1在人CRC肝轉移瘤TME細胞中的共定位分析發現，與Ⅰ期和Ⅱ期腫瘤（異時轉移）相比，Ⅳ期腫瘤（同步轉移）的內皮細胞、Ito和Kupffer細胞同時表達BRCA1的比例顯著增加。因此，與內皮細胞、Ito和Kupffer細胞同時表達BRCA1的腫瘤細胞更快地入侵大腸壁、局部淋巴結、肝臟。BRCA1在TME中的高表達率是CRC肝轉移快速發生的原因還是結果，目前還難以下結論。為了闡明BRCA1在肝轉移中的分子機制，需要進一步研究BRCA1的亞細胞定位、肝轉移宿主細胞中BRCA1基因的突變和甲基化狀態，以及這些基因表型在轉移期同時發生的變化。

4 BRCA1在CRC治療中的意義

在乳腺癌和卵巢癌的一些研究中，已明確與BRCA相關的腫瘤分子和臨床特征，并定義了一組具有BRCAness特征的腫瘤，對具有這些特征的惡性腫瘤有特定的治療方案[16]。DNA損傷修復的缺陷通過促進DNA突變促進癌癥的發展，但也提供了癌癥特異性的弱點，可以為治療所用。針對HR通路受損，BRCA1相關癌癥對一些新舊藥物如鉑基化療和聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制劑表現出極大的敏感性[17]。鉑劑能夠誘導腫瘤細胞DNA交聯，為同源重組DNA修復的底物，在BRCA突變細胞中是有缺陷的，為了修復電離輻射對順鉑或其他雙鏈DNA斷裂的損害，需要進行同源重組修復。以鉑為基礎的化療藥物起烷基化作用，在細胞中產生無法修復的雙鏈DNA斷裂（double strand breaks,DSB），BRCA1表達降低的腫瘤可能由于DNA修復能力降低而對鉑類化學療法更為敏感。研究顯示，在BRCA突變三陰性乳腺癌患者中紫杉聯合卡鉑治療組5年無病生存期絕對獲益達6.4%[18]。

PARP是一種DNA修復酶，參與單鏈DNA斷裂的修復，而DNA鏈損傷的積累可能會阻止復制叉導致DSB的形成，這些DSB只能通過同源重組進行修復[19]。PARP抑制劑在BRCA突變乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌患者中有較好的治療效果[20]。在前列腺癌的新型內分泌治療方面，轉移性去勢抵抗性前列腺癌人群中的BRCA突變攜帶者比非攜帶者有更好的治療效果，阿比特龍或恩雜魯胺的治療使BRCA1或BRCA2突變的患者受益[21]。

BRCA突變相關的結直腸癌尚沒有明確的治療方案，有研究顯示BRCA1陽性表達患者在接受鉑類藥物化療后總生存時間為（52.0±4.0）個月，明顯長于陰性表達患者[22]，BRCA1的低表達與淋巴結轉移顯著相關，并可能是預測CRC患者放療有效性的新標志物。

5 問題與展望

綜上所述，BRCA1在CRC中的研究相對較少，其基因突變與CRC患病風險的關系尚未完全明了，而其mRNA和蛋白表達與CRC臨床病理特征的關系也得到了相互矛盾的結果，只有一項研究進一步分析了BRCA1蛋白在不同細胞室中的不同作用及意義，BRCA1與CRC的關系有待進一步研究確認。BRCA1缺陷或者過表達可能作為化療或放療中有效的標志物，具有重大的臨床實用價值，亦需要進一步地研究探索。