TS基因多態(tài)性與食管癌*

劉 芳 綜述，譚榜憲，彭小東 審校

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科，四川南充637000)

人類胸苷酸合成酶(thymidylate synthase，TS)是DNA合成的關(guān)鍵酶，它在DNA合成與修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。TS基因的多態(tài)性可能影響TS蛋白的表達(dá)，從而影響酶的活性及功能，導(dǎo)致個(gè)體對癌癥易感性的差異，甚至影響癌癥患者對化療的療效及總體預(yù)后。食管癌是我國最常見的六大惡性腫瘤之一，它的確切發(fā)病原因目前尚不清楚。近年來，分子生物學(xué)研究提示基因多態(tài)性可能是食管癌的重要發(fā)病因素。尤其是TS基因多態(tài)性與食管癌的發(fā)病之間的關(guān)系更是近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文擬對目前TS基因多態(tài)性與食管癌的研究進(jìn)展做一綜述。

1 TS基因多態(tài)性

TS基因定位于第18號染色體上(18p 11．32)。TS基因長16kbp，由7個(gè)外顯子和6個(gè)內(nèi)含子組成［1］。主要轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)位于ATG起始密碼子上游160～180bp。增強(qiáng)子位于起始密碼子ATG上游約400bp?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，TS基因非翻譯區(qū)(untranslated region，UTR)中存在多態(tài)性，主要位于5’端和3’端，其多態(tài)性的類型囊括了DNA片段長度多態(tài)性、DNA重復(fù)序列多態(tài)性和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)，其中SNP是人類基因組中最廣泛的多態(tài)性現(xiàn)象。

1．1 TS基因5’端非編碼區(qū)多態(tài)性

TS基因5’端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游附近存在28個(gè)堿基對(bp)的串聯(lián)重復(fù)序列(tandem repeats)，當(dāng)多種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白與該序列結(jié)合后可能會激發(fā)啟動(dòng)子的活性，從而影響基因表達(dá)效率。根據(jù)重復(fù)次數(shù)的不同，分為2次重復(fù)(2R)、3次重復(fù)(3R)，還有更多次的重復(fù)(4R，5R，9R)，但最常見的是2R 和3R［2-3］。另外，TS 基因5’UTR中還存在G/C單核苷酸多態(tài)現(xiàn)象，這一單核苷酸多態(tài)位于3R的第二次重復(fù)序列的第12個(gè)核苷酸處。該現(xiàn)象會破壞轉(zhuǎn)錄因子及上游刺激因子的結(jié)合位點(diǎn)，從而可能影響TS蛋白的表達(dá)。有研究報(bào)道3Rc和2R/3Rc基因型TS蛋白表達(dá)明顯低于3Rg基因型，且2R/3Rc基因型TS蛋白表達(dá)明顯要低于3Rc/3Rc基因型。其中，3Rg/3Rg基因型的蛋白表達(dá)最高［4］。有學(xué)者在2R重復(fù)序列中也發(fā)現(xiàn)G/C單核苷酸多態(tài)現(xiàn)象［5］。Kawakami［6］總結(jié)既往研究成果，結(jié)合 TS 基因5’端重復(fù)序列多態(tài)與SNP將TS基因型細(xì)分為3C/3C，3G/3G，2R/3G，3C/3G，2R/2R，2R/3C 以及幾個(gè)少見基因型。最近有研究發(fā)現(xiàn)TS基因多態(tài)性重復(fù)序列側(cè)翼遺傳區(qū)也存在單核苷酸多態(tài)現(xiàn)象［7］。

1．2 TS基因3’端非編碼區(qū)多態(tài)性

2000年，一項(xiàng)針對美國白人的研究［8］首先發(fā)現(xiàn)TSmRNA3’UTR存在6bp核苷酸片段的缺失或插入多態(tài)。并將其基因型分為+6bp/+6bp，+6bp/-6bp和-6bp/-6bp。三個(gè)基因型頻率分別為48%，44%和7%，該研究發(fā)現(xiàn)-6bp等位基因的頻率較+6bp等位基因的頻率明顯降低。因此，他們稱-6bp等位基因?yàn)樽儺愋偷任换?，?6bp/-6bp稱為變異型純合子基因型。但目前的研究表明中國人、英國白人等不少種族占優(yōu)勢的是-6bp等位基因型［9］，與Ulrich等報(bào)道的美國白人+6bp基因型占優(yōu)勢不一致。由此可見，種族因素與TS基因多態(tài)性關(guān)系密切。很多學(xué)者也報(bào)道TS基因多態(tài)性存在種族地域上的差異［10-11］。

2 TS基因多態(tài)與TS的表達(dá)

2．1 TS基因5’非編碼區(qū)多態(tài)與TS的表達(dá)

早在1995 年，Horie［12］就報(bào)道 TS 基因 5’非編碼區(qū)的串聯(lián)重復(fù)序列與基因的表達(dá)效率有關(guān)。之后有學(xué)者認(rèn)為3R/3R基因型的個(gè)體TS的RNA水平比2R/2R基因型的個(gè)體更高［13］。Yu等報(bào)道3R/3R等位基因型的蛋白表達(dá)水平明顯高于2R/3R基因型［14］。體內(nèi)外研究表明，3R等位基因型的mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)效率均高于2R［15-16］。且Ishida等［15］在體外研究中指出其原因可能是含有3R啟動(dòng)子的質(zhì)粒TS蛋白表達(dá)效率較2R啟動(dòng)子的質(zhì)粒更高。但是，董稚明等［17］對食管癌患者的研究結(jié)果表明，2R/3R基因型的食管細(xì)胞中蛋白陽性表達(dá)率明顯高于3R/3R基因型，這與前面的研究結(jié)果并不一致。這可能與體內(nèi)外研究的差異及樣本含量的多少有關(guān)。鑒于TS基因5’UTR存在G/C的單核苷酸多態(tài)，Kawakami等［6］將 TS基因 5’端串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)與SNP進(jìn)行組合，并將結(jié)果分為低表達(dá)組(2R/2R，2R/3C，3C/3C)和高表達(dá)組(2R/3G，3C/3G，3G/3G)，且發(fā)現(xiàn)與含有C的3R序列和2R序列相比，含G的3R序列翻譯表達(dá)的效率明顯升高。認(rèn)為3G基因型與TSmRNA高表達(dá)有關(guān)。這與Mandola等［18］和 Morganti等［19］的研究結(jié)果一致。

2．2 TS基因3’非編碼區(qū)多態(tài)性與TS的表達(dá)

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為3’非編碼區(qū)多態(tài)性在mRNA穩(wěn)定和翻譯中發(fā)揮重要作用。Mandola等［20］通過43例結(jié)直腸癌患者研究了TS3’UTR 6bp插入和缺失多態(tài)的功能，發(fā)現(xiàn)TS3’UTR 6bp缺失者的TSmRNA水平降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．007)。并認(rèn)為-6bp等位基因在體外降低TSmRNA的穩(wěn)定性，在體內(nèi)降低TS的表達(dá)。并且-6bp等位基因與+6bp等位基因相比，mRNA的表達(dá)減少了大約50%。但是，在Merkelbach等［21］對53例結(jié)直腸癌組織的研究中，未發(fā)現(xiàn)TS 3’UTR多態(tài)與TSmRNA的表達(dá)水平相關(guān)。TS3’UTR 6bp缺失或插入多態(tài)是否影響TS的表達(dá)目前還不十分明確，上述研究結(jié)論的差異可能與實(shí)驗(yàn)樣本含量及實(shí)驗(yàn)方法的差異有關(guān)，尚待更多大樣本多中心的研究報(bào)道。

2．3 雜合丟失(LOH)與TS表達(dá)

雜合丟失(loss of heterozygosity，LOH)是指雜合子同源染色體上的等位基因中一個(gè)等位基因的基因組序列丟失，導(dǎo)致該等位基因不能表達(dá)，表現(xiàn)出未喪失的等位基因的純合子性狀。Kawakami等［22］研究發(fā)現(xiàn)TS位點(diǎn)存在LOH，深入研究發(fā)現(xiàn)其中62%的2/3R存在LOH，將雜合型標(biāo)本細(xì)分為2R/loss、3R/loss后發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中2R/loss蛋白表達(dá)水平顯著比3R/loss低。但是Zhang［23］等對中國的食管癌患者研究發(fā)現(xiàn)LOH在TS5’UTR的發(fā)生率僅7．1%，此發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于日本的報(bào)道。最近有報(bào)道認(rèn)為盡管LOH在食管癌中發(fā)生率不高，但是它可能影響TS表達(dá)［24］。并且，LOH可能會影響TS基因型與食管癌預(yù)后之間關(guān)系的判斷［25］。

3 TS基因多態(tài)性與食管癌

3．1 TS基因多態(tài)性與食管癌的易感性

研究表明TS基因的多態(tài)性可以影響mRNA的穩(wěn)定及mRNA的翻譯效率，從而影響mRNA的表達(dá)水平及TS蛋白的表達(dá)，因此，TS基因多態(tài)性很有可能是我們評估腫瘤易感性的重要指標(biāo)。近年來，TS基因多態(tài)性與食管癌易感性的報(bào)道層出不窮。Tan［26］等認(rèn)為低表達(dá)的TS基因型明顯增加食管癌的患病風(fēng)險(xiǎn)。Zhou等［27］報(bào)道亞洲人群TS增強(qiáng)子區(qū)域的2R/2R基因型的個(gè)體患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于其他基因型，并且2R/2R基因型與亞洲人胃食管癌的高發(fā)病率顯著相關(guān)。在淋巴瘤及其他惡性腫瘤的研究中也有同樣的報(bào)道［28-29］。但是有研究［17］通過食管鱗癌組和對照組的比較，發(fā)現(xiàn)TS 5’UTR的基因型、等位基因型在兩組間的分布無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0．05)，即認(rèn)為TS 5’UTR的多態(tài)性與食管鱗癌的易感性無關(guān)。2011年，一項(xiàng)針對日本人的研究也認(rèn)為TS增強(qiáng)子區(qū)域的多態(tài)性與食管鱗癌的發(fā)病率無關(guān)［30］。2012年，一項(xiàng)Meta分析研究也認(rèn)為TS增強(qiáng)子區(qū)域及6bp插入和缺失多態(tài)這兩個(gè)多態(tài)與癌癥的風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)［27］。然而，越來越多的研究者將5’UTR的串聯(lián)重復(fù)序列、單核苷酸多態(tài)，以及3’UTR的6bp插入和缺失多態(tài)聯(lián)合起來分析，認(rèn)為它們之間組合后往往會增加食管癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。Tan等［26］就認(rèn)為5’UTR的串聯(lián)重復(fù)序列與食管鱗癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)，但是當(dāng)5’UTR的串聯(lián)重復(fù)序列和單核苷酸多態(tài)一起分析時(shí)發(fā)現(xiàn):與3Rg/3Rg、3Rg/3Rc和3Rg/2R基因型相比，3Rc/3Rc、3Rc/2R和2R/2R基因型增加了食管鱗癌的患病風(fēng)險(xiǎn)。Zhang等［23］認(rèn)為與6bp-/3G單體型相比，6bp-/2R單體型患食管鱗癌的風(fēng)險(xiǎn)明顯降低;與6bp-/3G相比，6bp+/3G單體型明顯減少食管鱗癌的風(fēng)險(xiǎn)。并表明TS的5’UTR的多態(tài)性及3’UTR多態(tài)性各自不能單獨(dú)地影響食管癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。宋亮等［31］研究也表明單獨(dú)的5’UTR多態(tài)與結(jié)直腸癌的易感性無關(guān)，他們認(rèn)為5’UTR與3’UTR兩者多態(tài)性之間存在交互作用，兩者共同改變個(gè)體罹患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。

3．2 TS基因多態(tài)性與食管癌侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系

2004年，Zhang等［23］報(bào)道TS 5’UTR 多態(tài)性與食管鱗癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有明顯的相關(guān)性。在食管鱗癌有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移兩組對比，TS 2R/3G基因型頻率明顯不同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2R/3G基因型與3G/3G基因型相比，食管鱗癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)增加了11倍。這一結(jié)果表明低表達(dá)的TS可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)淋巴管轉(zhuǎn)移。然而，該研究認(rèn)為TS 3’UTR多態(tài)性與食管鱗癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)。2005年，董稚明等［17］對123例食管癌切除術(shù)后的患者分析認(rèn)為TS5’UTR多態(tài)性與腫瘤浸潤深度(有沒有侵入周圍組織)在食管癌中并無相關(guān)性。不過，TS5’UTR的串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)性在食管鱗癌中顯著影響其淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。食管鱗癌有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者的5’UTR2R/3G基因型頻率顯著高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者(P＜0．001)。并認(rèn)為低水平的TS表達(dá)可能引起淋巴結(jié)擴(kuò)散，TS5’UTR多態(tài)性可能作為食管鱗癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的分子指標(biāo)。該項(xiàng)研究與Zhang等的結(jié)論一致。2009年，李鳳月等［32］提出TS在高分化食管鱗癌中的表達(dá)顯著低于中、低分化(P＜0．01)，中分化與低分化之間的表達(dá)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0．05)。同時(shí)，該報(bào)道認(rèn)為TS的表達(dá)與年齡、腫瘤的部位、T分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移均無顯著相關(guān)性(P＞0．05)。最近有報(bào)道認(rèn)為TS在食管癌患者中高表達(dá)者與低表達(dá)者比較，前者有更高的病理分期［33］。

3．3 TS基因多態(tài)性與食管癌的化療

5-氟尿嘧啶(5-Fu)是消化道惡性腫瘤使用最廣泛的化療藥物，特別是食管癌。TS是5-Fu細(xì)胞毒作用的重要靶向作用酶，5-Fu的作用機(jī)理在于5-Fu進(jìn)入人體后轉(zhuǎn)化成多種活性代謝產(chǎn)物，其中一磷酸氟尿嘧啶脫氧核苷通過其共價(jià)底物(還原型葉酸)與TS形成三元復(fù)合體，該復(fù)合體通過抑制TS的催化活性阻斷尿嘧啶脫氧核苷合成酶轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏っ撗鹾塑?，從而影響DNA的合成。

國外大量研究表明，TS基因多態(tài)性與5-Fu的療效具有相關(guān)性。早在1985年，Berger等［34］在體外實(shí)驗(yàn)中就發(fā)現(xiàn)TS的表達(dá)水平影響了5-Fu的化療敏感性。相關(guān)研究報(bào)道3R/3R基因型的TS蛋白表達(dá)比2R/2R及2R/3R基因型更高，但是顯示出更低的5-Fu化療敏感性［4］。最近，Langer R等發(fā)現(xiàn)治療前TS的表達(dá)水平的高低與食管腺癌的化療反應(yīng)相關(guān)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［35］。董稚明等［17］及Joshi等［36］在食管癌的研究中發(fā)現(xiàn)，TS低表達(dá)患者較高表達(dá)患者對化療更為敏感。Kawakami等［37］在1999年提出串聯(lián)重復(fù)序列多態(tài)和G/C單核苷酸多態(tài)可能會成為以5-Fu為基礎(chǔ)的化療方案療效的預(yù)測因素。最近的一項(xiàng)研究［25］將食管癌患者分為3RG組和非3RG組，TS高表達(dá)組和TS低表達(dá)組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)非3RG組的患者較3RG組的患者化療后的生存期明顯延長;與TS高表達(dá)組患者相比，TS低表達(dá)組的患者化療后總生存率提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，該研究認(rèn)為TS5’UTR多態(tài)與TSmRNA表達(dá)是以5-Fu為基礎(chǔ)的化療的兩個(gè)獨(dú)立預(yù)測因子。2011年，一項(xiàng)通過外周血進(jìn)行TS定量研究的試驗(yàn)認(rèn)為，通過定量的TS來預(yù)測5-Fu的化療療效有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［38］。國內(nèi)陳健等［39］針對晚期食管癌者經(jīng)順鉑聯(lián)合5-Fu方案化療2個(gè)周期后評價(jià)療效，結(jié)果認(rèn)為TS3’UTR的基因多態(tài)性對化療客觀反應(yīng)率 (response rate，RR)無影響，TS5’UTR多態(tài)性對 RR的影響有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0．05)，TS5’UTR為2R2R、2R3C或3C3C型患者對化療的敏感度是2R3G或3C3G或 3G3G型患者的3．532倍，由此認(rèn)為TS5’UTR多態(tài)性與化療療效顯著相關(guān)。從國內(nèi)外的研究不難看出TS基因多態(tài)性與食管癌的化療療效關(guān)系密切。但是，Sobajima等［40］最近在研究中發(fā)現(xiàn)食管鱗癌患者接受順鉑和5-FU聯(lián)合化療后的療效和TS基因多態(tài)性無關(guān)。Sarasqueta等［41］與Park等［42］也未發(fā)現(xiàn) TS基因多態(tài)性與5-FU化療療效及無病生存率間存在任何關(guān)聯(lián)。因此需要更多的研究來探討TS基因多態(tài)性與5-FU化療療效的關(guān)系，從而為食管癌化療方案的選擇及評估療效提供更有效的理論基礎(chǔ)。

3．4 基因多態(tài)性與食管癌的預(yù)后

一項(xiàng)大型的研究［43］從TS基因型與生存期、腫瘤分期及p53突變等聯(lián)系出發(fā)，發(fā)現(xiàn)基因型為野生型TS者(主要指3R/3R，-6bp/-6bp)患晚期腫瘤的概率明顯減少，且TS基因型與生存期無明顯關(guān)系。Brücher等［44］研究也發(fā)現(xiàn)TS基因的表達(dá)和食管鱗癌患者化療后的生存及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移沒有必然性．但是前面我們談到TS多態(tài)性與食管癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移明顯相關(guān)［17］，且低表達(dá)的TS可能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)淋巴管轉(zhuǎn)移。從這一角度出發(fā)，TS基因多態(tài)性與食管癌的預(yù)后息息相關(guān)。從食管癌與化療敏感性的角度來說，TS低表達(dá)的患者對化療更敏感，可能會導(dǎo)致預(yù)后更好。2010年的一項(xiàng)研究認(rèn)為TS表達(dá)可能會是轉(zhuǎn)移性食管癌化療療效和預(yù)后的預(yù)測因子［45］。2011年，Kato等報(bào)道 TS在食管癌患者中高表達(dá)者與低表達(dá)者比較，前者的化療有效率及5年生存率均明顯高于后者［33］。Brabender等也支持以5-FU為主的新輔助化療治療原發(fā)性食管癌患者中TS高表達(dá)者有效率低(P=0．46)這一理論［46］。但是對于那些沒有進(jìn)行化療的患者，有研究［47-49］認(rèn)為TS仍然可以看作是食管癌的預(yù)后因素。不過Kuramochi等［25］不支持該觀點(diǎn)，他們對未行化療的患者分為TS高表達(dá)和TS低表達(dá)組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組間的生存率無差異，從而認(rèn)為TS對于未化療的患者不能提示預(yù)后。

4 展望

迄今為止，雖然對于TS基因多態(tài)性與TS的表達(dá)及其與食管癌的發(fā)生、治療及預(yù)后的關(guān)系有了很多的報(bào)道，但是如何根據(jù)TS基因多態(tài)性與食管癌易感性的相關(guān)性在患者出現(xiàn)癥狀之前作出基因診斷，從而對食管癌的早期診斷、預(yù)防等提供重要線索，并且進(jìn)一步指導(dǎo)臨床治療方案的選擇，提高食管癌患者的早診早治率及療效，這是尚需明確的重要問題，需要國內(nèi)外學(xué)者做進(jìn)一步研究。

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