高登鵬，張霄程，劉 英，陳 雷

(河北省廊坊市人民醫(yī)院，河北 廊坊 065000)

結(jié)直腸癌化療療效預測相關基因的研究進展

高登鵬，張霄程，劉 英，陳 雷

(河北省廊坊市人民醫(yī)院，河北 廊坊 065000)

結(jié)直腸癌；化療；療效；預測；基因

臨床治療結(jié)直腸癌首選根治性手術切除，但單純手術治療5年生存率約50%[1]，近一半患者術后出現(xiàn)復發(fā)或轉(zhuǎn)移。為降低復發(fā)和轉(zhuǎn)移風險，絕大多數(shù)患者術后需要接受化療。根據(jù)病理分期，NCCN指南對結(jié)直腸癌化療方案有詳細解讀，F(xiàn)OLFOX方案為首選輔助化療，但因個體差異部分患者最終導致化療失敗。長期以來，臨床醫(yī)生不斷探索最佳治療方案，靶向藥物被相繼批準應用于臨床，取得較好效果。隨著基因檢測技術的進步，目前腫瘤藥物治療的研究熱點是根據(jù)不同個體的藥物敏感性及耐藥相關基因表達的情況來選擇更有效的化療及靶向藥物治療方案。結(jié)直腸癌常見化療藥物及靶向治療藥物有氟類、鉑類、伊立替康及西妥昔單抗、貝伐單抗等，與其治療效果相關的基因包括胸連酸合成酶基因(TYMS)、核苷酸切除修復交錯互補基因1(ERCC1)、乳腺癌易感基因1(BRCA1)、受體相關蛋白80(RAP80)、表皮生長因子受體(EGFR)、KRAS、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等，現(xiàn)簡要綜述如下。

1 ERCC1

ERCC1是定位于人類染色體19q13.2-q13.3上的一段修復基因，全長15 kbp，編碼含297個氨基酸的蛋白質(zhì)[1]。它在核苷酸切除修復系統(tǒng)(nucleotide excision repair ，NER)中發(fā)揮關鍵作用，與DNA修復酶缺乏互補基因F結(jié)合形成ERCC1-XPF,這個二聚體可以識別5’端，并將損傷的寡核苷酸切除，在NER中發(fā)揮限速或調(diào)節(jié)的作用，這也是鉑類-DNA交聯(lián)損傷切除中的特殊一步[2]；另外，ERCC1-XPF在DNA修復后期的同源重組中起重要作用，同源重組修復正是腫瘤放化療所致的癌細胞損傷修復的主要途徑[3]。

奧沙利鉑是目前廣泛應用于結(jié)直腸癌化療的藥物，其化學名左旋反式二氨環(huán)己烷草酸鉑，是第三類鉑類藥物，它半衰期較短，親脂性很強，作用機制是其內(nèi)含有1,2-二氨基環(huán)己烷(DACH)結(jié)構，可與癌細胞DNA鏈中的鳥氨酸形成DACH-Pt-DNA加合物，產(chǎn)生鏈間或鏈內(nèi)交聯(lián)，導致雙向功能的DNA損傷，抑制DNA復制轉(zhuǎn)錄，從而誘導腫瘤細胞凋亡。這種損傷可以通過NER途徑修復：鉑類藥物可以使受損細胞周期阻滯在G2/M期，而ERCC1高表達可以使停滯在G2/M期損傷的DNA迅速修復，使受損腫瘤細胞存活增多而產(chǎn)生耐藥。相反，ERCC1低表達可以影響腫瘤細胞的DNA損傷修復能力，切除修復DACH-Pt-DNA加合物能力降低，從而使細胞對鉑類藥物化療敏感性增加，從而推測ERCC1表達可作為鉑類藥物化療敏感性的預測指標之一[4]。近年來多個臨床研究已證實結(jié)直腸癌中ERCC1低表達者對鉑類更敏感，化療效果更佳。Stoehlmacher等[5]研究表明在接受草酸鉑治療的進展期腸癌患者中，ERCC1低表達者預后更好。朱娟等[6]以進行FOLFOX4治療的晚期結(jié)直腸癌患者作為研究對象，證實ERCC1陰性患者化療有效率高于陽性患者，預后好。Kim等[7]選擇70例轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者給予FOLFOX4方案化療，結(jié)果顯示ERCC1表達陰性者總生存率明顯延長，多變量分析顯示ERCC1表達顯著影響總生存率。Uchida等[8]研究證實ERCC1的過表達與L-OHP治療的不敏感性相關。上述研究均表明：ERCC1的表達水平可以作為鉑類藥物化療有效性、生存期的預測指標。

2 KRAS

KRAS癌基因是現(xiàn)知的最保守的一族癌基因，對于細胞生長、增殖、發(fā)育和分化調(diào)控、細胞的惡性轉(zhuǎn)化都起著重要作用。在RAS基因家族中，和人類腫瘤有關的基因共三種：KRAS、HRAS、NRAS,分別定位在12，11及1號染色體上。其中KRAS基因含4個編碼外顯子和1個5’端非編碼外顯子，共同編碼含189個氨基酸組成的RAS蛋白[9]。RAS蛋白位于細胞漿膜表面，是膜結(jié)合型的GTP/GDP結(jié)合蛋白，通過GTP和GDP的相互轉(zhuǎn)化作用有節(jié)制的調(diào)節(jié)KRAS基因?qū)π盘栂到y(tǒng)的開啟和關閉，傳遞細胞生長分化信號。由于GTP水解作用可滅活蛋白，因此RAS-GTP酶信號傳導通常具有自限性，而在致癌基因活化時，上述特性遭到破壞，RAS蛋白一直處于GTP結(jié)合的活化形式，影響信號傳導，使信號傳遞通道一直處于激活狀態(tài)，刺激細胞不斷生長分化，最終導致細胞的惡性轉(zhuǎn)化。正常的KRAS基因可抑制腫瘤細胞的生長，一旦發(fā)生突變，RAS蛋白結(jié)構改變，失去原有信號傳導作用，使細胞調(diào)控和增殖發(fā)生紊亂，導致腫瘤發(fā)生，所以KRAS基因突變在多種腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用[10]。結(jié)直腸癌患者KRAS基因突變率為27%～43%[11]。

西妥昔單抗是作用于胞外區(qū)的單克隆抗體，與EGFR特異性結(jié)合，其抗腫瘤機制包括：①干擾EGFR以及下游信號激活，通過增加細胞周期抑制因子p27 kip的表達，誘導細胞停留于G1期，從而抑制細胞增殖；②通過增加凋亡促進基因bax表達和減少凋亡抑制基因bcl-2表達而誘導腫瘤細胞凋亡；③抑制在腫瘤細胞黏附中起著關鍵作用的分子表達，起到抑制腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的作用。曾一度認為西妥昔單抗只能用于EGFR表達的患者，但后來的研究發(fā)現(xiàn)EGFR的表達狀態(tài)與西妥昔單抗的治療效果無關[12]。而諸多臨床試驗證明結(jié)直腸癌患者KRAS基因狀態(tài)與西妥昔單抗療效關系密切，這是因為EGFR靶向藥物西妥昔單抗能有效阻斷KRAS基因?qū)ο掠涡盘柕膫鲗?；在KRAS突變的腫瘤中，RAS蛋白持續(xù)活化，能不依賴上游的EGFR信號，從而對西妥昔單抗不敏感，致使腫瘤持續(xù)生長。臨床已有多個大樣本試驗評估了KRAS基因狀態(tài)對西妥昔單抗治療效果的影響。OPUS研究探討西妥昔單抗聯(lián)合FOLFOX4一線治療中KRAS基因突變與療效的關系。結(jié)果顯示在KRAS 野生型患者中可見無進展生存期(PFS)和客觀有效率(ORR)收益，而KRAS突變型患者加用西妥昔單抗未見療效獲益[13]。Tejpar等[14]對EV-EREST研究進行分析，在伊立替康治療失敗的結(jié)直腸癌患者中加用西妥昔單抗，將148例患者隨機分為西妥昔單抗標準劑量組和劑量遞增組。結(jié)果顯示：KRAS突變型患者無論采用標準劑量還是劑量遞增方案治療均無效，野生型患者的有效率分別為30.4%和41.9%，野生型和突變型患者的PFS期分別為173 d和83 d?？梢姡琄RAS野生型患者能從伊立替康聯(lián)合西妥昔單抗治療中獲益，劑量遞增后療效有所提高，突變型患者則無效。Van Cutsem等[15]對Ⅲ期CRYSTAL研究進行回顧性分析，對540例轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者獲得KRAS基因型評價。對KRAS野生型患者，F(xiàn)ORFIRI方案加用西妥昔單抗的有效率及無進展生存期均顯著提高(P<0.05)，表明KRAS野生型患者接受西妥昔單抗聯(lián)合FORFIRI治療能獲得良好的療效，疾病進展危險顯著降低，而KRAS突變型患者未能從額外的西妥昔單抗應用中獲益。上述研究均證實：KRAS基因狀態(tài)，可以預測結(jié)直腸癌患者是否能從靶向治療藥物西妥昔單抗的治療中獲益，為個體化治療方案的確定提供理論依據(jù)。

3 TYMS

TYMS編碼的胸苷酸合成酶(TS)是腫瘤生長的重要因子。TS催化胸腺嘧啶脫氧核苷(dTMP)起始合成唯一通路尿嘧啶脫氧核苷(dUMP)的甲基化反應，對細胞內(nèi)DNA合成和細胞生長所需的TMP生成非常重要。5-Fu經(jīng)過一系列的酶促反應后，迅速轉(zhuǎn)化為活性代謝產(chǎn)物——磷酸氟尿嘧啶脫氧核苷(FdUMP)，后者與TS結(jié)合形成三元復合體，可抑制TS的活性，阻斷dTMP合成，從而影響DNA的生物合成，抑制腫瘤細胞生長繁殖。因此TS是5-Fu發(fā)揮抗癌作用的靶酶，其基因表達水平可反映5-Fu的抗癌療效。

Qiu等[16]對1 112例來自24個研究中心且接受5-Fu為基礎化療的結(jié)直腸癌患者進行Meta薈萃分析,結(jié)果顯示: TS低表達者對5-Fu化療的敏感性較高。Shirota等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者中，TYMS低表達組中位生存時間較高表達組顯著延長，表明低表達組患者對5-Fu化療更敏感。TS常見的三種基因型為3R/3R, 2R/3R, 2R/2R，其基因多態(tài)性影響mRNA的表達，Morganti等[18]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者癌組織中3R/3R基因型的TSmRNA表達水平較另兩種基因型明顯增高，主要的原因為3R序列的TSmRNA比2R序列的翻譯活性明顯增高。由于基因多態(tài)性影響TS表達水平，因此基因多態(tài)性也影響5-Fu的敏感性。Salgado等[19]研究顯示，結(jié)直腸癌2R/2R基因型患者較3R/3R 基因型患者對5-Fu顯著敏感，預后更好，差異有統(tǒng)計學意義。如上所述，臨床上已有許多研究證明，TYMS表達水平的高低和基因多態(tài)性能預測5-Fu化療的敏感性，對臨床上化療藥物的選擇有指導意義。

4 BRCA1

BRCA1定位于人類17q21染色體，長100 kb，包含24個外顯子， BRCA1基因表達的蛋白質(zhì)由1 863個氨基酸及其對應的220 kD核磷酸蛋白組成。它是一種抑癌基因，參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、細胞凋亡和泛素化等。BRCA1參與了NER等多種DNA修復途徑，這些過程是通過BRCA1和細胞內(nèi)負責DNA損傷修復的蛋白互相作用實現(xiàn)的。BRCA1可抑制DNA損傷藥物順鉑誘導的細胞凋亡，加強修復，從而使鉑類藥物出現(xiàn)耐藥。已有研究證實，BRCA1可預測鉑類藥物的化療療效，其中Wang等[20]在胃癌和非小細胞肺癌患者中發(fā)現(xiàn)，BRCA1表達水平與順鉑的敏感性呈負相關；Taron等[21]研究發(fā)現(xiàn)BRCA1高表達可使順鉑耐藥增加,認為其高表達可增強細胞修復能力,使腫瘤細胞不容易被鉑類藥物殺死而產(chǎn)生耐藥,BRCA1低表達者則不易形成耐藥,使化療有效率增加。 Weberpals等[22]在卵巢癌的研究中也發(fā)現(xiàn)，BRCA1基因低表達的患者更能從鉑類為基礎的化療方案中獲益。

5 RAP80

RAP80是一種受體相關蛋白基因，定位于人的第5號染色體(5q35)，編碼的RAP80蛋白為全長719個氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)，分子量約80 kD。RAP80蛋白是在BRCA1發(fā)揮作用時的一個伴侶蛋白，是BRCA1復合物進行DNA修復過程中的重要結(jié)構單元，RAP80蛋白結(jié)合到BRCA1蛋白識別的DNA損傷的必需區(qū)域，從而使BRCA1能到達DNA損傷位點，通過泛素化途徑在DNA損傷修復過程中發(fā)揮重要作用。Sobhian等[23]研究表明，對于使用鉑類藥物治療的癌癥患者，無論其BRCA1表達水平高低，RAP80的表達水平均會影響其療效。鉑類藥物對RAP80表達量相對較低的患者有更好的療效，而RAP80高表達的患者則對鉑類藥物有較強的耐藥性。張文君等[24]研究發(fā)現(xiàn)，接受鉑類化療的胃癌患者中，BRCA1或RAP80低表達者的生存時間較中高表達者明顯延長，且兩者均為低表達的患者平均生存時間是兩個基因均為高表達患者的2.2倍。

6 EGFR

EGFR是原癌基因cerb-1的表達產(chǎn)物，它是一種具有配體依賴性酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋白。EGFR的主要配體有表皮生長因子、雙調(diào)蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子-α等。EGFR與配體結(jié)合形成二聚體，通過自動磷酸化過程實現(xiàn)多種細胞的增殖分化。它存在于除造血干細胞以外的大多數(shù)細胞中，其過度被激活可促進腫瘤細胞增殖、抑制細胞凋亡、促進腫瘤血管生成，EGFR在結(jié)直腸癌、乳腺癌、非小細胞肺癌和胰腺癌等多種惡性腫瘤中呈過度表達。EGFR是腫瘤靶向治療的重要靶點，有研究表明EGFR高表達的患者更容易受益于西妥昔單抗、帕尼單抗及吉非替尼等[25]。也有研究認為EGFR蛋白表達與EGFR單抗療效間無相關性[26]。EGFR的表達水平還能預測伊立替康的化療敏感性，Vallbohmer等[27]研究證明，EGFR高表達患者對伊立替康為主的化療方案更敏感。Miller等[28]在給予伊立替康化療的轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸患者的研究中發(fā)現(xiàn)，EGFR高表達者較低表達者的化療有效率及生存期均顯著提高。

7 VEGF

VEGF是參與血管新生及血管發(fā)生過程的同二聚體糖蛋白，分子量約45 kD，它是一個生長因子家族，包括VEGF-A,胎盤生長因子(PLGF)、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E和VEGF-F等。VEGF是由腫瘤細胞、巨噬細胞、血管內(nèi)皮細胞及多種間質(zhì)細胞分泌的，它與VEGF結(jié)合后，使受體經(jīng)轉(zhuǎn)磷酸化和二聚化過程而活化，在內(nèi)皮細胞生長、增殖、遷移和血管構建中發(fā)揮重要作用。多種腫瘤細胞通過上調(diào)VEGF表達水平促使腫瘤生長。貝伐單抗是一個靶向VEGF的單克隆抗體，于2004年被美國食品藥品管理局(FDA)批準用于一線治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌。貝伐單抗通過中和VEGF及阻斷其信號傳導，從而抑制VEGF誘導的血管內(nèi)皮細胞生長、增殖、遷移等，減低內(nèi)皮細胞通透性和一氧化氮生成，并可抑制細胞因子的產(chǎn)生，最終發(fā)揮抑制腫瘤生長的作用。由于貝伐單抗直接影響VEGF及其受體，所以VEGF及其相關受體的表達水平可能與貝伐單抗的療效相關。馬冬[29]報道，VEGF-A表達水平可以預測貝伐單抗在晚期胃癌治療中的療效。

在2009年的世界胃腸腫瘤大會上，達成了對結(jié)直腸癌患者實行個體化治療的共識，強調(diào)應根據(jù)治療目的和各種標志物信息制定個體化的多學科綜合治療方案[30]。本文對結(jié)直腸癌化療敏感性相關基因作了簡單概述，大量臨床報道證實針對不同基因表達水平制定不同的個體化化療方案對于改善結(jié)直腸癌患者預后具有重要意義。如何通過一些分子標志物的檢測，為患者“量體裁衣”，指導臨床用藥，提高化療藥物的有效率，減少無效用藥及毒副反應，尚需大樣本的回顧性和前瞻性研究予以證實。相信未來通過多種相關基因聯(lián)合檢測指導的個體化治療，一定能為結(jié)直腸癌患者延長生存期，改善生存質(zhì)量。

[1] Reed E. ERCC1 and clinical resistance to platinum-based therapy[J]. Clin Cancer Res,2005,11(17):6100

[2] Sancar A,Reardon JT. Nucleotide excision repair in E coliandman[J]. Adv Protein Chem,2004,69(1):43

[3] Clingen PH,De Sileal U,Mc Hugh PJ,et al. The XPF-ERCC1 endonuclease and homologous recombination contribute to the repair of minor groove DNA interstrand crosslinks in mammalian cells produced by the pyrrolo[2,1-c][1,4]benzodiazepine dimerSJG-136[J]. Nucleic Acids Res,2005,33(10):3283

[4] Siddik ZH. Cisplatin:mode of eytotoxic action and molecular basis of resistance[J]. J Oneogene,2003,22(47):7265

[5] Stoehlmacher J，Park D J,Zhang W,et al. A multivariate analysis of genomic polymorphisms:prediction of clinical outcome to 5-Fu/oxaliplatin combination chemotherapy in refractory colorectal cancer[J]. Br J Cancer,2004,91(2):344-354

[6] 朱娟，肖菊香，張彥兵，等. 核苷酸切除修復交叉互補基因-1在結(jié)直腸癌中的表達及其意義[J]. 第四軍醫(yī)大學學報，2008,29(5):470-473

[7] Kim SH,Kwon HC,Oh SY,et al. Prognostic value of ERCC1,thymidylate synthase,and glutathione S-transferase pi for 5-FU/oxaliplatin chemotherapy in advanced colorectal cancer[J]. Am J Clin Oncol,2009,32(1):38

[8] Uchida K,Danenberg PV,Danenberg KD,et al. Thymidylate synthase, dihydropyrimidine dehydrogenase,ERCC1,and thymidine phosphorylase gene expression in primary and metastatic gastrointestinal adenpcarcinoa tissue in patients treated on a phase I trial of oxaliplatin and capecitabine[J]. BMC Cancer,2008,15(8):386

[9] Malumbres M,Barbacid M. RAS oncogenes:the first 30 years[J]. Nat Rev Cancer,2003,12(3):459-465

[10] 陳徹，劉福坤，祁曉平，等. 直腸癌術前放療前后K-ras基因突變的研究[J]. 中華外科雜志，2005,43(11)：710-712

[11] Siddiqui AD,Piperdi B. KRAS mutation in colon cancer:a marker of resistance to EGFR-1 therapy[J]. Ann Surg Oncol,2010,17(4):1168-1176

[12] Chung KY,Shia J,Kemeny NE,et al. Cetuximab shows activity in colorectal cancer patients with tumors that do not express the epidermal growth factor receptor by inmunohistochemistry[J]. J Clin Oncol,2005,23(12):1803-1810

[13] Bokemeyer C，Bondarenko I,Hartmann JT,et al. KRAS status and efficacy of first-line treatment of patients with metastatic colorectal ( metastatic CRC) with FOLFOX with or without cetuximab: The OPUS experience[J]． J Clin Oncol，2008，26(1):178

[14] Tejpar S,Peeter M,Humbler Y,et al. Relationship of efficacy with KRAS status(wild type versus mutant)in patients with irinotecan-refractory metastatic colorectal cancer (mCRC),treated with irinotecan (q2w)and escalating doses of cetuximab(q1w):The EVERST experience (preliminary data)[J]. Prec Am Soc Clin Oncol,2008,25(18):4001

[15] Van Cutsem E,Lang I,D’haens G,et al. KRAS status and efficacy in the first-line treatment of patients with metastatic colorectal cancer(mCRC) treated with FORFIRI with or without cetuximab:The CRYSTAL experience[J]. Prec Am Soc Clin Oncol,2008,2(1):2

[16] Qiu LX,Tang QY,Bai JL,et al. Predictive value of thymidylate synthase expression in advanced colorectal cancer patients receiving fluoropyrimidine-based chemotherapy:evidence from 24 studies[J]. Int J Cancer，2008，123(45):2384-2389

[17] Shirota Y,Stoehlmacher J,JAN Brabender J,et al．ERCC1 and thymidylate synthase mRNA levels predict survival for colorectal cancer patients receiving combination oxaliplatin and fluorouracil chemotherapy[J]. J Clin Oncol,2001，19(23)：4298-4304

[18] Morganti M,Ciantelli M,Giglioni B,et al. Relationships between promoter polymorphisms in the thymidylate synthase gene and mRNA levels in colorectal cancers[J]. Eur J Cancer,2005,41(14):2176-2183

[19] Salgado J,Zabalegui N,Gil C,et al. Polymorphisms in the thymidylate synthas and dihydropyrimdine dehydrogenase gene predict reponse and toxicity to capecitabine-raltitrexed in colorectal cancer[J]. Oncol Rep,2007,17(2):325-328

[20] Wang L,Wei J,Qian X,et al. ERCC1 and BRCA1 mRNA expression levels in metastatic malignant effusions is associated with chemosensitivity to cisplatin and/or docetaxel[J]. BMC Cancer,2008,8(1):97

[21] Taron M,Rosell R,Felip E,et al. BRCA1 mRNA expression levels as an indicator of chemoresistance in lung cancer[J]. Hum Mol Genet,2004,13(20): 2443-2449

[22] Weberpals J,Garbuio K,O’Brien A,et al. The DNA repair proteins BRCA1 and ERCC1 as predictive markers in sporadic ovarian cancer[J]. Int J Cancer,2009,124(6):806-819

[23] Sobhian B,Shao G,Lilli DR,et al. RAP80 targets BRCA1 to specific ubiquitin structures at DNA damage sites[J]. Science,2007,316(5828)：1198-1202

[24] 張文君，魏嘉. BRCA1基因和RAP80 mRNA表達水平與胃癌鉑類化療預后的相關性研究[J]. 中國腫瘤臨床與康復，2012,19(2):122-125

[25] Michaelis M,Bliss J,Amold SC,et al. Cisplatin-resistant neuroblastoma cells express enhanced levels of epidermal growth factor receptor(EGFR)and are sensitive to treatment with EGFR-specific toxins[J]. Clin Cancer Res，2008,4(20):6531-6537

[26] Messersmith WA，Ahnen DJ. Targeting EGFR in colorectal cancer[J]. N Engl J Med，2008,359(67):1834-1836

[27] Vallbohmer D,Iqbal S,Yang DY,et al. Molecular determinants of irinotecan efficacy[J]. Int J Cancer,2006,19(10):2435-2442

[28] Miller HJ,Jhatakia S,Grimminger PP,et al. Use of ERCC1 and EGFR expression to predict irinotecan efficacy in patients with metastatic colorectal adenocarcinoma[J]. J Clin Oncol,2010, 28(2):15

[29] 馬冬. 血管內(nèi)皮生長因子A和神經(jīng)纖毛蛋白-1可預測貝伐單抗在晚期胃癌的療效[J]. 循證醫(yī)學，2012,12(3)：130

[30] 蘇洋，張俊, 朱正綱. 氟尿嘧啶類藥物的療效預測標志物的研究進展[J]. 世界華人消化雜志，2011，19(2):170-176

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.21.042

R735.3

A

1008-8849(2015)21-2391-04

2015-02-10