K-ras基因在腫瘤中的研究與展望

葉 璐綜述 于曉紅審校

通過對人類基因組序列的鑒定，人們發(fā)現(xiàn)基因的突變可以導(dǎo)致各種不同的腫瘤[1],比如p53、EGFR等。在腫瘤基因中，ras基因的突變可以說和人類腫瘤的關(guān)系非常密切，其中ras家族中K-ras基因又因?yàn)槠涓咄蛔兟识蔀榱藃as基因研究的1個(gè)熱點(diǎn)。下面就K-ras基因及該基因在一些腫瘤中的研究及應(yīng)用情況綜述如下。

1 ras基因及蛋白

ras基因最早是在Harvery鼠肉瘤病毒(Ha2MSV)和Kirsten鼠肉瘤病毒(Ki2MSV)的子代基因中被發(fā)現(xiàn)。1982年Weinberg和Barbacid又從人膀胱癌細(xì)胞系中分離出可使NIH3T3細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的基因,也是Harvery鼠肉瘤病毒ras基因的人類同源基因，H-ras。同年Krontirs在人肺癌細(xì)胞和人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中又發(fā)現(xiàn)了類似的基因,分別稱為K-ras和N-ras。H-ras、K-ras和N-ras 同屬于ras基因家族，它們分別定位于人類11、12和1號染色體的短臂上。

ras基因的編碼產(chǎn)物為21 KDa的鳥苷酸結(jié)合蛋白,稱為P21蛋白(P21ras)，位于細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)面。當(dāng)細(xì)胞外的因子把信號傳導(dǎo)到細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的P21ras時(shí),促進(jìn)P21ras與GTP結(jié)合,信號傳導(dǎo)系統(tǒng)被激活。而此時(shí)， P21ras的GTP酶活性,又可促使GTP水解GDP；P21ras和GDP結(jié)合，P21ras失活,信號傳導(dǎo)關(guān)閉。GTP酶激活蛋白(GTPase-activating protein，GAP)可提高GTP酶的活性。P21ras和GDP結(jié)合后又可以激活鳥苷酸釋放蛋白(guanine nucleotide releasing protein，GNRP),GNRP使P21ras釋放GDP而結(jié)合GTP。還有一類蛋白鳥苷酸交換因子(guanine nucleotide exchange factor，GEF)，也可催化GDP轉(zhuǎn)化為GTP，提高Ras-GTP的活性。機(jī)體通過GTP和GDP的相互轉(zhuǎn)化，有規(guī)律地調(diào)節(jié)P21ras對信號傳導(dǎo)系統(tǒng)的控制,完成信號傳導(dǎo)過程，調(diào)控細(xì)胞的增殖和細(xì)胞凋亡等。

但是，也有人認(rèn)為Ras蛋白并不是永遠(yuǎn)位于細(xì)胞膜上，它的位置受到蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的調(diào)控。PKC可使P21ras磷酸化，導(dǎo)致P21ras脫離與細(xì)胞膜的結(jié)合，轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的膜性結(jié)構(gòu)，如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等上。通過實(shí)驗(yàn)，有研究人員還發(fā)現(xiàn)磷酸化的P21ras具很高的毒性，可以促使細(xì)胞的死亡[2]。這為腫瘤的分子靶向治療提供了途徑。

Ras是許多多肽生長因子受體(如EGFR)的下游分子，也是激活P42和P44MAPK(ERK2和ERK1)的細(xì)胞內(nèi)級聯(lián)激酶通路的上游分子。大量的細(xì)胞膜表面受體都通過Ras來傳遞信號，并通過它的激活來控制下游的信號傳導(dǎo)通路。

ras基因是原癌基因，它被激活后就成為了具有致癌活性的癌基因。ras基因的激活方式主要有3種:基因的點(diǎn)突變、基因大量表達(dá)以及基因的插入及轉(zhuǎn)位。其中最常見的就是點(diǎn)突變,它多發(fā)生在N端第12,13和61密碼子。Ras介導(dǎo)的致癌性轉(zhuǎn)化的主要機(jī)制和1個(gè)依賴Raf絲氨酸/蘇氨酸特異性激酶活化的MAPK信號傳導(dǎo)通路有關(guān)[3,4]。突變可導(dǎo)致活化后的P21蛋白傳遞連續(xù)的促有絲分裂的刺激信號，從而導(dǎo)致細(xì)胞的增殖失控，產(chǎn)生癌變。

在ras基因家族中，K-ras對人類腫瘤的影響最大。K-ras基因的突變位點(diǎn)最常見于第12、13密碼子，所以一般對其突變的研究也在這兩個(gè)位點(diǎn)上。

2 K-ras基因在腫瘤中的研究

Quinlan等認(rèn)為K-ras的突變常出現(xiàn)在一些來自內(nèi)胚層的組織，如胰腺、肺、結(jié)直腸等[5]。但是也有很多研究發(fā)現(xiàn)其他胚層來源的組織發(fā)生的腫瘤中也存在K-ras的突變。

2.1 K-ras與卵巢交界性腫瘤

Mok等[6]報(bào)道交界瘤中，K-ras突變率為48%，突變分別發(fā)生在12點(diǎn)和13點(diǎn)，而且黏液性交界瘤比漿液性交界瘤突變率高，分別為63%，36%。在惡性腫瘤中，18例有7例發(fā)生了突變。Mayr等[7]的研究也認(rèn)為，K-ras基因突變在漿液性交界瘤及黏液性交界瘤中分別為22.2%、46.6%，而在漿液癌和黏液癌中分別為2.5%和10%。Caduff等[8]對 81例卵巢癌和39例卵巢交界腫瘤的K-ras基因的12密碼子突變及P53的免疫反應(yīng)性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)P53的免疫反應(yīng)性出現(xiàn)在癌中的比例(36/81，44%)遠(yuǎn)高于交界瘤(3/39，8%)，并且在漿液性癌中比例(16/26，62%)更高；相反，K-ras基因突變在交界瘤(16/39，41%)中比癌(9/81，11%)中要高，且黏液性腫瘤更占優(yōu)勢。

國內(nèi)也有文獻(xiàn)對卵巢交界瘤的K-ras基因突變情況進(jìn)行了研究報(bào)道。有的研究表明，黏液性腫瘤中，K-ras基因在黏液性交界瘤中的突變率為6.3%，而只在51例漿液性腫瘤中檢測到1例交界瘤發(fā)生突變，漿液性及黏液性癌中的突變率為0[9,10]。另有一些研究報(bào)道，漿液性交界瘤突變率為12.0%，黏液性交界瘤為61.5%，而漿液性和黏液性癌的突變率分別為14.2%和61.9%[11]。

從上述的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，大部分的研究支持卵巢黏液性交界瘤比漿液性交界瘤中K-ras基因的突變率高，而且在癌中的突變率較交界性腫瘤中低，提示卵巢黏液性交界瘤可能不是黏液性癌的早期病變。

2.2 K-ras與胰腺癌

在胰腺癌Patu8988細(xì)胞中檢測出K-ras基因在第12密碼子發(fā)生了突變類型為GGT—GTT的點(diǎn)突變,并且2-32microg/ml的K-ras反義寡核苷酸(Antisenseoligodeoxynucleotides ASODN)可以阻止Patu8988細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡[12]，并且反義寡核苷酸阻止K-ras mRNA表達(dá)的過程與ODN的毒性無關(guān)[13]。Bournet等[14]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，K-ras基因的突變在鑒別胰腺炎引起的假性腫瘤和胰腺癌中也具有一定的價(jià)值。從上述可以發(fā)現(xiàn)，胰腺癌的發(fā)生發(fā)展與K-ras基因的突變可能有一定的關(guān)系，并且該基因在胰腺癌的鑒別診斷中有一定的價(jià)值。

2.3 K-ras與結(jié)直腸腫癌

結(jié)直腸癌中K-ras基因的突變比ras家族中其他的基因的突變更常見。結(jié)直腸癌也是目前研究K-ras基因突變最多、臨床檢測應(yīng)用最多的腫瘤之一。K-ras基因突變的頻率在結(jié)直腸癌中為14～50%。在一些研究中，這種改變還被作為結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良的1個(gè)指標(biāo)[3]。Cejas等[15]在研究中提出，在結(jié)直腸癌患者中，發(fā)生了肺部轉(zhuǎn)移的患者，K-ras基因的突變率會(huì)更高，所以這個(gè)潛在因素被認(rèn)對預(yù)測結(jié)直腸癌的肺轉(zhuǎn)移有一定的幫助。

2.4 K-ras與肺癌

在肺癌患者中也發(fā)現(xiàn)大部分ras突變都表達(dá)在K-ras基因的密碼子12上，并且認(rèn)為與肺癌的癌前病變有關(guān)[16]。K-ras信號通路可能是肺癌發(fā)生的1個(gè)重要限速因素[17]。

2.5 K-ras與子宮內(nèi)膜癌

Tsuda等[18]分析檢測110例子宮內(nèi)膜癌的手術(shù)切除標(biāo)本，K-ras突變發(fā)生率為22%(24/110)；在增生的子宮內(nèi)膜癌中，K-ras突變發(fā)生率為55%(11/20)，比沒有增生的子宮內(nèi)膜癌K-ras突變發(fā)生率(14%，10/70)高。另外，在間質(zhì)反應(yīng)的浸潤生長方式的子宮內(nèi)膜癌中K-ras突變發(fā)生率為33%(19/58)，比沒有間質(zhì)反應(yīng)的膨脹生長方式的子宮內(nèi)膜癌中K-ras突變發(fā)生率(10%，5/52)高。Caduff等[19]報(bào)道，在112個(gè)子宮內(nèi)膜癌的病例中，有13例發(fā)現(xiàn)了K-ras基因在12密碼子的突變，包括11例子宮內(nèi)膜樣癌，1例未分化癌和1例癌肉瘤，乳頭狀漿液性-透明細(xì)胞性癌沒有發(fā)生突變。國內(nèi)古麗娜等[20]研究認(rèn)為，低分化子宮內(nèi)膜癌中K-ras基因陽性表達(dá)率明顯高于中分化者，Ⅱ、Ⅲ期子宮內(nèi)膜癌中K-ras癌基因陽性表達(dá)率明顯高于Ⅰ期 。

綜上所述，K-ras基因突變在眾多腫瘤中存在，且與腫瘤的鑒別、轉(zhuǎn)移和預(yù)后有一定的關(guān)系。

3 K-ras基因與腫瘤的治療

3.1 K-ras基因與EGFR靶向治療的聯(lián)合作用

EGFR是原癌基因c-erbB1的表達(dá)產(chǎn)物，是表皮生長因子受體家族成員之一。EGFR廣泛分布于哺乳動(dòng)物的上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞等細(xì)胞的表面，EGFR信號傳導(dǎo)通路對細(xì)胞的生長、增殖和分化都發(fā)揮著重要的作用。EGFR在很多的人類腫瘤中都有較高的表達(dá)，且與預(yù)后相關(guān)。因此出現(xiàn)了許多抗EGFR的靶向治療藥物?？笶GFR的單克隆抗體和一些小分子的酪氨酸激酶抑制劑是現(xiàn)在應(yīng)用得最多的針對EGFR的靶基因治療藥物。這些靶向藥物在非小細(xì)胞肺癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌和頭頸部腫瘤中已有應(yīng)用。

但是人們在應(yīng)用這些藥物時(shí)發(fā)現(xiàn)，它們的反應(yīng)率很低。后來人們對EGFR的下游基因Ras基因進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，K-ras基因的突變與EGFR抑制劑治療無效相關(guān)。很多研究也證實(shí)在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中K-ras基因的突變率在40%左右，這和EGFR抑制劑治療無效的發(fā)生率相似[21]。國內(nèi)學(xué)者也多有報(bào)道。如白春梅等[22]研究發(fā)現(xiàn)只有K-ras野生型晚期轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者可以從西妥昔單抗聯(lián)合化療一線治療或西妥昔單抗藥治療化療失敗而不再接受化療的晚期大腸癌患者中獲益。2009年英國國立衛(wèi)生與研究院正式批準(zhǔn)西妥昔單抗用于結(jié)直腸癌的治療，但僅限于用于轉(zhuǎn)移至肝臟或k-ras為野生型的患者。2009年NCCN結(jié)直腸癌指南中建議K-ras野生型晚期轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者一線治療可以選擇西妥昔單抗聯(lián)合化療。

K-ras基因突變的檢測，提高了EGFR治療的有效性，對于突變型的患者可以避免不必要的EGFR抑制劑的治療，體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?，F(xiàn)在需進(jìn)行EGFR靶基因治療的結(jié)直腸癌患者都會(huì)進(jìn)行EGFR和K-ras基因突變的雙重檢測。

3.2 K-ras基因的靶向治療

除了與EGFR的聯(lián)合作用外，K-ras基因在眾多腫瘤中的出現(xiàn)也提示可以應(yīng)用針對該基因的靶向治療來治療腫瘤。綜合K-ras基因的一些研究報(bào)道，當(dāng)K-ras基因發(fā)生磷酸化時(shí)，可引起細(xì)胞凋亡，而去磷酸化則使細(xì)胞持續(xù)生長，引發(fā)腫瘤。所以，針對這點(diǎn)可通過促使K-ras磷酸化而促使腫瘤細(xì)胞死亡[2]。還可以通過抑制Ras蛋白翻譯后的修飾、抑制K-ras mRNA的表達(dá)等方法，抑制細(xì)胞生長等。而且有研究表明，在腫瘤中針對K-ras基因采取的治療有一定的作用。如在胰腺癌中通過反義寡核苷酸可以阻止K-ras mRNA的表達(dá)從而阻止胰腺癌Patu8988細(xì)胞的增殖，并促進(jìn)其凋亡[13]。在一些非小細(xì)胞肺癌的研究中，針對K-ras基因的治療也有一定的治療效果[23]。

從K-ras基因的發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年的歷史，K-ras基因的研究也日益深入，但是還有很多問題有待進(jìn)一步完善。如K-ras基因的突變發(fā)生在腫瘤形成的哪個(gè)階段；單一的阻斷1個(gè)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并不能完全影響到腫瘤的發(fā)生發(fā)展，K-as信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與其他的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間又有著怎么樣的聯(lián)系等。

總之，K-ras基因的研究及針對該基因的靶向治療，對改善患者的生活質(zhì)量，提高個(gè)體化治療的效果和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等都會(huì)發(fā)揮很大的作用。

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