曾麗霞 馬韻

【摘要】 端粒酶可賦予真核細胞無限增殖的能力，而端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（TERT）是端粒酶活化的重要催化亞單位，其啟動子的突變與多種腫瘤包括尿路上皮癌密切相關(guān)，提示其是腫瘤形成過程中的始動因素。該文將就近年來TERT啟動子突變與尿路上皮腫瘤的發(fā)生、相關(guān)作用機制及潛在的臨床應用價值等方面的研究展開綜述。

【關(guān)鍵詞】 TERT;啟動子突變;尿路上皮癌

中圖分類號：R737.15 ? 文獻標志碼：A ? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.05.001

【Abstract】 ? Telomerase activity imparts eukaryotic cells with unlimited proliferation capacity.Telomerase reverse transcriptase（TERT） is the key catalytic subunit of telomerase activation，the mutation of its promoter is closely related to a variety of tumors，including urothelial cancer（UC），which suggests that TERT is the initiating factor in the process of tumor formation.This article reviews recent researches on the relationship between TERT promoter mutation and the occurrence of urothelial cancer，its related mechanisms of action and potential clinical application，etc.

【Key words】 TERT;promoter mutation;urothelial cancer

人端粒存在于細胞染色體的末端，起到維持染色體的完整性及調(diào)控細胞衰老的作用[1];端粒酶通過延長端粒重復序列來維持染色體的穩(wěn)定性。腫瘤細胞可以通過上調(diào)端粒酶的活性來維持端粒的長度，從而實現(xiàn)腫瘤細胞的永生化。端粒酶主要由三部分組成：RNA成分（TR）、端粒酶相關(guān)蛋白及主要的催化亞單位和活性成分端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）。TERT是端粒酶的活性組分及限速步驟[1]。人TERT基因位于染色體的5p15.33上，其啟動子區(qū)是調(diào)控端粒酶活性表達的重要結(jié)構(gòu)。該基因的核心啟動子區(qū)包含260個堿基，啟動子富含GC序列，缺少TATA盒和CAAT盒，包含5個以上的SP1結(jié)合位點，2個E-boxes盒及1個轉(zhuǎn)錄起始點，可結(jié)合多種轉(zhuǎn)錄因子，比如：c-Myc、SP1、STAT3、p53等調(diào)控TERT的轉(zhuǎn)錄[2～4]。一些原癌基因的激活和抑癌基因的沉默被發(fā)現(xiàn)可以通過誘導TERT的轉(zhuǎn)錄來實現(xiàn)腫瘤的永生化[5]。TERT啟動子區(qū)位于轉(zhuǎn)錄起始點附近的富于GC區(qū)，可以通過甲基化等途徑來調(diào)控腫瘤的表觀遺傳學改變[6]。近來發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤中TERT啟動子突變在激活端粒酶活性過程中發(fā)揮重要作用，該啟動子突變后可上調(diào)TERT的表達，與某些腫瘤的不良預后密切相關(guān)[7];但也有一些研究表明TERT啟動子突變與預后無關(guān)，具體機制有待進一步研究?，F(xiàn)就近年來TERT啟動子突變與尿路上皮腫瘤的發(fā)生、相關(guān)作用機制及潛在的臨床應用價值等方面的研究展開綜述。

1 腫瘤組織中的TERT啟動子突變

2013年在對黑色素瘤全基因組的測序研究中首次發(fā)現(xiàn)TERT啟動子區(qū)核心區(qū)域序列中存在兩個高頻突變位點，即1295 228 C>T和1295 250 C>T[8～9]。隨后對多種腫瘤的檢測發(fā)現(xiàn)TERT啟動子區(qū)突變可較高頻率存在于肉瘤、膀胱癌、膠質(zhì)瘤、甲狀腺癌及肝癌等多種腫瘤中，并且發(fā)現(xiàn)這種高突變組的腫瘤均來源于自我更新率相對較低的組織[10～13]。TERT在正常體細胞中表達受到抑制，在腫瘤細胞中其激活機制不甚清楚。在一些腫瘤中發(fā)現(xiàn)了有TERT啟動子區(qū)突變的組織，其基因表達量明顯高于未突變的野生型[11～14]。研究表明TERT啟動子突變只有形成特異性的Ets/TCF轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點并且募集轉(zhuǎn)錄因子后才能夠?qū)ERT的表達有影響;部分Ets/TCF轉(zhuǎn)錄因子是MAPK信號通路的下游靶點[15～16]。通過對國內(nèi)13種不同類型的腫瘤、799例組織來源于腫瘤患者的研究顯示[17]，TERT啟動子突變在膠質(zhì)母細胞瘤、尿路上皮癌、少突膠質(zhì)細胞瘤、髓母細胞瘤及肝細胞癌中的突變率分別為83.9%、64.5%、70.0%、33.3%及31.4%，C228T與C250T是最常見的突變位點;TERT啟動子的高頻突變提示其是腫瘤形成過程中的始動因素。

在成人膠質(zhì)腫瘤中TERT啟動子突變與TERT mRNA的高表達及端粒酶的活性相關(guān)，且可導致EGFR擴增和IDH1突變。在甲狀腺癌中可誘導RAS-BRAF信號通路的激活;TERT啟動子的突變可誘導上皮細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，促使腫瘤遠處轉(zhuǎn)移和侵襲，可能與腫瘤預后相關(guān)[12]。除了維持端粒長度，TERT還有其他不依賴于端粒長度非經(jīng)典的可影響某些生物學過程的功能，比如在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中TERT調(diào)節(jié)Wnt/β-Catenin信號通路促使細胞去分化，調(diào)控NF-κB的表達[18]和涉及RNA聚合酶1的DNA轉(zhuǎn)錄，導致細胞持續(xù)擴增[19]。端?？梢愿兄毎膽顟B(tài)，誘導細胞衰老以防止腫瘤的發(fā)生。其中一種重要的機制是端粒能夠形成G4（G-quadruplex）的復制叉4鏈結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在復制和轉(zhuǎn)錄過程中優(yōu)先形成。一旦這種G4結(jié)構(gòu)不能被解開，復制就會停滯，削弱細胞的增殖;而端粒酶參與G4的解除。原癌基因誘導的衰老（oncogene-induced senescence，OIS）[20]和非整倍體誘導的衰老（aneuploidy-induced senescence，AIS）與端粒長度無關(guān)，可以被活化的端粒酶所抑制，這種抑制作用通常會使端粒酶陽性的細胞獲得腫瘤始動性的突變[21]。端粒酶是如何抑制與端粒長度無關(guān)的端粒對細胞的保護功能目前尚不清楚。

2 尿路上皮腫瘤中TERT啟動子突變與癌的發(fā)生

尿路上皮腫瘤（Urothelial Carcinoma，UC）是泌尿系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，分為腎盂癌（Renal Pelvis Carcinoma，RPC）、輸尿管癌（Ureteral Carcinoma，UC）和膀胱癌（Urothelial Carcinoma of the Bladder，UCB），其中前兩者合稱為上尿路尿路上皮癌（Upper Tract Urothelial Carcinoma，UTUC）。膀胱尿路上皮癌是泌尿外科最常見的發(fā)生于膀胱的實體性腫瘤，占膀胱癌的90%以上。UTUC相對少見，且缺乏早期的臨床癥狀，被發(fā)現(xiàn)時病變已為浸潤性。研究表明起源于尿路上皮的癌是通過TERT基因的異常激活獲得永生化的[22]。在尿路上皮腫瘤中TERT啟動子突變率超過其他任何突變，并廣泛存在于各種病理組織學分級及臨床分期中，提示TERT啟動子突變是腫瘤發(fā)生的早期事件[23]。

膀胱癌形成過程至少有2種不同的分子途徑。約75%為非肌層浸潤性膀胱癌（Non-muscle Invasive Bladder Cancer，NMIBC），有特征性FGFR3和HRAS基因突變，有極高的復發(fā)率，僅少數(shù)進展為肌層浸潤性癌。肌層浸潤性膀胱癌（Muscle Invasive Bladder Cancer，MIBC）有特征性p53及RB基因的缺失。膀胱癌中TERT以C228T和C250T的突變最常見[24]。Hosen等[13]對327例膀胱尿路上皮癌的研究發(fā)現(xiàn)，TERT啟動子突變比FGFR3常見，且兩者呈相關(guān)性。

對比尿路上皮癌和正常尿路上皮細胞，研究人員發(fā)現(xiàn)UCB樣本中的基底細胞（CD44和CK5為+，CK20為-）中存在TERT啟動子的突變，且以C228T為主;而正常尿路上皮的基底細胞無該類突變。將有C228T突變的基因恢復到野生型序列，小鼠異種移植實驗中的膀胱癌細胞的成瘤能力被消除[25]。這表明TERT啟動子突變是人類尿路上皮細胞惡性轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵事件，優(yōu)先發(fā)生在缺乏端粒酶活性的增殖活性低的細胞惡性轉(zhuǎn)化過程中。在2015年發(fā)表的一項研究中，研究人員在人類胚胎干細胞（human embryonic stem cells，hESCs）中引入了常見的TERT啟動子突變，并證明這些突變可激活TERT啟動子及端粒酶的活性，阻止了端?？s短，從而使細胞具有無限增殖的能力[26]。Borah等[27]對23種不同的人尿路上皮癌細胞系的研究表明，TERT啟動子突變與其mRNA、蛋白、酶活性的表達及端粒的長度相關(guān)。

TERT啟動子突變在尿路上皮腫瘤的發(fā)生中具有組織特異性，原發(fā)性膀胱癌中，55%～83%的樣本至少存在一種TERT啟動子的熱點突變;而在9種良性增殖性尿路上皮病變中只有野生型的TERT啟動子序列[23]。通過對11例膀胱小細胞的研究發(fā)現(xiàn)，TERT啟動子的突變率為100%，突變位點均為C228T，提示其來源于尿路上皮腫瘤細胞，而其他組織來源的小細胞癌均未檢測出TERT突變[28]。在15例膀胱鱗狀細胞癌中發(fā)現(xiàn)，TERT啟動子突變率為80%，其中83%為-124bp G>A，17%為-146bp G>A[29]。在膀胱腺癌中，TERT啟動子突變僅限于非腸型腺癌[30]。

3 TERT啟動子突變的預后價值

膀胱癌中TERT啟動子區(qū)突變的頻率最高;同時存在此類突變的膀胱癌患者生存時間明顯短于未突變患者，且易于復發(fā)[31]。國內(nèi)吳松等人[32]通過對302例泌尿生殖系統(tǒng)惡性腫瘤的篩查及分析發(fā)現(xiàn)，TERT啟動子突變在各種類型的腫瘤中差異極大，突變率為0～63.7%;這種突變上調(diào)了TERT的表達，促進了腫瘤細胞的侵襲性;并與腫瘤的TP53/RB1信號通路有關(guān)。王坤等人[33～34]研究提示尿路上皮癌組織及尿液中存在TERT啟動子突變，上尿路腎盂及下尿路尿路上皮癌的突變率明顯高于輸尿管者，并與預后相關(guān)。有研究人員評估了兩個UCB的獨立化療組的TERT啟動子突變和TERT mRNA表達水平與患者生存的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)TERT mRNA的量與總生存率密切相關(guān)[27]。而另一組研究分析了230例NMIBC和25例MIBC的尿液樣本，發(fā)現(xiàn)TERT啟動子突變與NMIBC向MIBC演進有顯著的相關(guān)性[35]。同樣值得關(guān)注的是TERT啟動子突變與UTUC的遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)[34]。但歐洲的一些學者研究發(fā)現(xiàn)[36]，TERT啟動子的突變與其mRNA表達、臨床病理學參數(shù)及膀胱癌患者的預后無關(guān)，與存在FGFR3突變相關(guān)。TERT啟動子突變在不同人群及不同組織學類型的尿路上皮腫瘤中的預后作用及相關(guān)作用機制有待深入研究。

4 TERT啟動子突變的診斷作用及治療應用前景

關(guān)于TERT啟動子突變可能有助于尿路上皮腫瘤病理學診斷及鑒別診斷的報道極少。有研究報道[37]，72%的伴有腺樣分化的尿路上皮癌的TERT啟動子有突變;TERT啟動子突變與尿路上皮癌相關(guān)，而與膀胱其他類型的腺樣病變無關(guān)。結(jié)合形態(tài)特征、免疫表型及臨床信息，TERT啟動子突變可以較好地用于伴有腺樣分化的尿路上皮癌和其他類型膀胱腺樣病變的鑒別;同時也提示無TERT啟動子突變的原發(fā)性膀胱腺癌是一組在起源上與尿路上皮癌發(fā)生不同的疾病。Cheng等[38]檢測了26例內(nèi)翻性乳頭狀瘤，26例尿路上皮癌（內(nèi)翻型），普通型的尿路上皮癌（包括36例非浸潤性和35例浸潤性尿路上皮癌）及25例腺性膀胱炎病變組織樣本中TERT啟動子的突變狀況，發(fā)現(xiàn)內(nèi)翻性乳頭狀瘤、內(nèi)翻型的尿路上皮癌、普通型的尿路上皮癌及腺性膀胱炎中TERT啟動子突變率分別為15%（4/26）、58%（15/26）、63%（45/71）及0%（0/25）;其中以C228T突變?yōu)橹?，高達97%;在膀胱尿路上皮惡性腫瘤中，TERT啟動子突變與性別、組織學分級及病理分期無關(guān)，同時也提示小部分膀胱的內(nèi)翻性乳頭狀瘤可能會經(jīng)歷與尿路上皮癌發(fā)生相似的路徑;對TERT啟動子突變的篩查有助于膀胱癌更客觀的診斷。Zhong等[39]發(fā)現(xiàn)，膀胱巢狀變異型尿路上皮癌存在高頻率C228T的突變，與之相似的良性病變中無TERT啟動子突變，提示其可成為這兩種良惡性疾病鑒別的重要依據(jù)。

無創(chuàng)性的尿液檢測是目前用于非浸潤性UCB的復發(fā)及高危人群UCB篩查的常規(guī)手段，但缺乏有效的診斷分子標志物。尿中檢測到TERT啟動子突變往往提示有尿路上皮惡性腫瘤可能。一項回顧性研究表明，尿中TERT啟動子突變是檢測疾病復發(fā)的合適指標[27]。然而關(guān)于該突變臨床檢測的應用價值還有待于大量前瞻性研究的進行。

大部分人類惡性腫瘤中有活性端粒酶，其是腫瘤進展所需要的重要因素。隨著種系變異的TERT啟動子突變和體細胞突變機制的進一步闡明，勢必將有助于推動端粒酶的靶向治療。針對端粒酶本身的抑制劑（如Imetelstat），由于有嚴重的造血功能抑制作用，目前僅限于骨髓增殖性疾病而非實體瘤的治療[40]。之后的研究顯示，端粒酶底物、端粒保護蛋白復合物及端粒酶非經(jīng)典的端粒外功能正成為有效治療靶點篩選的候選因素[41]。

綜上所述，TERT啟動子突變是尿路上皮癌中最常見的突變形式，是腫瘤發(fā)生的早期事件，目前的研究結(jié)果顯示其預后價值方面仍存在一些爭議;對不同類型尿路上皮腫瘤診斷價值的評估及其是否可以用作預測對端粒酶抑制劑試驗患者有效反應的標志物皆有待多中心、大樣本和進一步深入研究。

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