DNA損傷修復(fù)通路基因多態(tài)性與鉑類藥物治療非小細胞肺癌敏感性及預(yù)后關(guān)系的研究進展

董 潔，王 旭，崔久嵬

(1. 吉林大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤中心，吉林 長春 130021；2. 北京大學(xué)首鋼醫(yī)院乳腺疾病科，北京 100041 )

目前，肺癌仍然是致使人類癌性死亡的首位疾病，約占所有新發(fā)癌癥病例的13%[1]，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)約占85%[2]。肺癌治療中，鉑類藥物是應(yīng)用最廣的首選化療藥物之一。 然而，在肺癌患者中，患者對鉑類藥物為基礎(chǔ)的化療藥物的敏感性存在明顯個體差異[3]。鉑類藥物耐藥機制主要與以下4個方面有關(guān)：① 降低鉑類藥物蓄積；② 增加藥物滅活；③ 腫瘤細胞增強了對鉑類藥物與DNA作用后生成的鉑-DNA加合物的耐受性；④ 增強DNA修復(fù)能力。

鉑類藥物通過DNA鏈間交聯(lián)或鏈內(nèi)交聯(lián)的機制損傷DNA，進而誘導(dǎo)腫瘤細胞死亡[4]，由此可見， DNA修復(fù)功能的改變是導(dǎo)致鉑類藥物耐藥的重要分子學(xué)基礎(chǔ)，DNA修復(fù)功能的增強削弱了鉑類藥物對DNA的破壞，減低其對腫瘤細胞的殺傷力，使治療效果降低。DNA修復(fù)基因單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms,SNPs) 與DNA修復(fù)能力改變有密切關(guān)聯(lián)，研究DNA修復(fù)基因SNPs與晚期NSCLC鉑類藥物化療敏感性的關(guān)系，對揭示鉑類藥物耐藥的原因、實現(xiàn)臨床個體化治療及提高臨床療效有十分重要的意義。

DNA損傷修復(fù)通路主要包括：① 核苷酸切除修復(fù)(nucleotide excision repair，NER)，針對輻射、蛋白-DNA交聯(lián)或化學(xué)藥物引起的核苷酸水平的損傷進行修復(fù)；② 堿基切除修復(fù)(base excision repair，BER)，針對烷基化或氧化還原引起的堿基損傷進行修復(fù)；③ DNA錯配修復(fù)(mismatch repair，MMR)，去除合成過程中逃過校對的錯誤,包括堿基置換、摻入或缺失突變，修正錯配的堿基；④ DNA雙鏈斷裂修復(fù)(double strand breaks，DSBs)，激活同源重組修復(fù)和非同源末端連接通路，專門修復(fù)雙鏈斷裂損傷[5]。其中，NER通路和BER通路在修復(fù)鉑類藥物引起的DNA損傷過程中起重要作用[6]。本文作者將對NER通路及BER通路與晚期NSCLC應(yīng)用鉑類藥物治療化療敏感性及預(yù)后之間的關(guān)系進行綜述。

1 NER通路基因多態(tài)性

NER的修復(fù)過程包括：首先識別損傷的核苷酸序列，在錯配位點上下游幾個堿基的位置上(上游5′末端和下游3′末端)切開DNA鏈，去除切口間的寡核苷酸序列，由DNA聚合酶合成新的片段補充空缺部分，最后通過DNA連接酶對新合成的片段與原DNA鏈進行連接。NER蛋白分為2組：DNA損傷的識別酶，如切除修復(fù)交叉互補基因1(excision repair cross-complementing gene 1，ERCCl)；解旋酶，如著色性干皮病基因D (xeroderma pigmentosum group D,XPD)。在NER的修復(fù)過程中，DNA損傷的識別、解旋和切除是修復(fù)過程的限速步驟。

1.1 ERCC1基因1984 年在小鼠細胞和人類細胞株融合和互補的實驗中發(fā)現(xiàn)了ERCC1基因。ERCCl基因位于染色體19q13.2，長度為15 000 bp，與DNA修復(fù)酶缺乏互補基因F(XPF)生成具有5′DNA核酸內(nèi)切酶活性的異源二聚體，起識別損傷部位和切除5′末端的作用，是NER通路的限速步驟，其基因多態(tài)性可能影響了mRNA的穩(wěn)定性，從而降低了表達水平[7]。Melton等[8]進行體外實驗發(fā)現(xiàn)：ERCC1基因缺陷細胞或被敲除其基因的小鼠對DNA交聯(lián)劑高度敏感，其基因 SNPs位點影響NSCLC的療效。C118T和C8092A是ERCC1的2個常見的多態(tài)性位點，分別影響蛋白質(zhì)活性和RNA的加工。

ERCC1基因第118密碼子Asn-Asn 具有多態(tài)性，核苷酸序列由AAC突變?yōu)椴怀Ｒ姷腁AT，轉(zhuǎn)變前和轉(zhuǎn)變后均編碼 Asn-天冬酰胺(ERCC1 Asn118Asn)，雖然所翻譯的均是天冬酰胺，但研究者[9]認為ERCC1 118(C → T)可降低細胞中ERCC1基因轉(zhuǎn)錄效率及蛋白表達水平，使DNA修復(fù)能力降低而影響鉑類藥物治療效果。研究[10]顯示：ERCC1 C118T 基因分型中，攜帶 C 等位基因者應(yīng)用鉑類藥物治療療效優(yōu)于不攜帶其基因的患者，攜帶CC基因型的患者生存情況更佳，因此認為ERCC1 118位點基因SNPs可作為調(diào)整化療用藥的重要依據(jù)。另外，有研究者[11]針對同類研究進行了Meta分析，結(jié)果顯示：進展期NSCLC患者中攜帶ERCC1 118 位密碼子T等位基因者總生存期短。其后，Xu等[12]進行的Meta分析也得出了相似結(jié)果，并特別指出亞洲人可以從鉑類藥物為基礎(chǔ)的化療中獲益更多。研究[13-14]顯示：與攜帶ERCC1 118 CC野生型基因的患者比較，攜帶T變異等位基因的患者生存期更長。此外，也有研究[15]顯示：ERCC1 C118T基因SNPs與鉑類藥物治療晚期NSCLC的療效及預(yù)后無關(guān)。

ERCC1 C8092A基因SNPs可能與ERCC1 mRNA穩(wěn)定性及基因功能改變有關(guān)，但具體機制尚不清楚[16]。研究[17]顯示：攜帶CC基因型者應(yīng)用鉑類藥物化療效果更佳。Tan等[18]進行的Meta分析支持攜帶C基因的NSCLC患者鉑類藥物化療有效率更高。Kimcurran等[19]發(fā)現(xiàn)：ERCC1 C8092A的CC基因型NSCLC患者表現(xiàn)出更長的總生存期。相反，Zhao等[14]發(fā)現(xiàn)：攜帶A基因型的NSCLC患者應(yīng)用鉑類藥物治療效果更佳。但Huang等[15]納入了44項研究進行的Meta分析發(fā)現(xiàn)：ERCC1基因多態(tài)性與鉑類藥物治療NSCLC的療效和預(yù)后無關(guān)。

從理論上講，ERCC1基因多態(tài)性可能影響鉑類藥物的化療敏感性，但臨床研究結(jié)果尚不一致，考慮鉑類藥物治療的有效性可能還受研究人群的地域、種族和生活習(xí)慣等多因素影響，因此認為ERCC1基因多態(tài)性及表達水平，在晚期NSCLC 患者鉑類化療方案中對預(yù)后判斷有一定指導(dǎo)作用，對指導(dǎo)臨床個體化用藥和增加化療有效性有一定的指導(dǎo)意義，但尚不能單獨作為預(yù)測因素，仍需要大樣本的臨床數(shù)據(jù)進一步研究。

1.2 XPD基因XPD基因位于19號染色體長臂(q13.3)上，全長21 140 bp，由54 000個堿基對組成，包含23個外顯子，是1個具有DNA解螺旋酶的功能轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體元件，可以對損傷片段的DNA解螺旋[20]。Asp312Asn和Lys751Gin是XPD基因目前研究較多的2個SNPs位點，Asp312Asn(G-A)位于染色體第10號外顯子上，Lys751Gin (A-C)位于染色體第23號外顯子上[21]，基因位點G-A的改變引起天冬氨酸(Asp) → 天冬酰胺(Asn)的替代；同樣，基因位點A-C的改變引起相應(yīng)的賴氨酸(Lys) → 谷氨酰胺(Gln)的改變，導(dǎo)致其表達的蛋白結(jié)構(gòu)及功能改變，與DNA修復(fù)能力降低有緊密關(guān)聯(lián)[22]。

李代蓉等[23]對XPD基因多態(tài)性與晚期NSCLC鉑類藥物化療敏感性的關(guān)系進行了臨床分析，未發(fā)現(xiàn)XPD312及751位點SNPs與鉑類藥物化療敏感性有關(guān)。Qin等[24]對24項相關(guān)研究進行了Meta分析，未能發(fā)現(xiàn)XPD312和751 位點SNPs與鉑類藥物治療效果及預(yù)后生存有關(guān)聯(lián)。Lawania等[25]發(fā)現(xiàn)：攜帶XPD A751C的CC基因型的肺癌患者應(yīng)用鉑類藥物治療后預(yù)后佳，攜帶XPD G312A的雜合子者預(yù)后佳。而Zhang等[26]發(fā)現(xiàn)：攜帶XPD A751C A基因的肺癌患者應(yīng)用卡鉑治療的療效更佳，可能與p53基因高表達進而調(diào)控細胞周期有關(guān)聯(lián)。

XPD312和751位點SNPs相關(guān)的研究結(jié)果不盡相同，考慮可能存在未知干擾因素， XPD312和751位點 SNPs可以作為晚期NSCLC患者應(yīng)用鉑類藥物化療方案的預(yù)后及療效評估標志，但因各研究結(jié)果之間存在差異，尚需要更多的臨床和基礎(chǔ)研究進一步證實。

2 BER通路基因多態(tài)性

BER修復(fù)過程如下[27]：DNA N-糖基化酶識別異常堿基，水解異常嘌呤的N5和異常嘧啶的N3與脫氧核糖之間的鍵，使DNA鏈上形成無嘌呤嘧啶位點；AP核酸內(nèi)切酶(AP endonuclease,APE)切開AP位點的上游形成缺口，一端成為3′-OH,另一端成為5′-磷酸基；最后通過連接酶將DNA多聚酶重新合成的正確堿基連接起來。 本文作者將對通路中起識別/切除作用的X 射線修復(fù)交叉互補基因1(X-ray repair cross-complementing 1，XRCC1)、多(ADP核糖)聚合酶1 [poly (ADP-ribose)polymerase-1，PARP1]、人8-羥基鳥嘌呤糖苷酶 1(human 8-oxoguanine glycosylase1，HOGG1)和人類mut Y同源物(human mutY homolog，MUTYH)等基因進行綜述。

2.1 XRCC1基因XRCC1基因是參與BER通路的主要DNA修復(fù)基因，位于19號染色體長臂(q13.2～q13.3)，長33 000 bp，包括17個外顯子，編碼1個包括633個氨基酸的相對分子質(zhì)量為70 000的蛋白。

第194位密碼子C-T轉(zhuǎn)換，使編碼的氨基酸發(fā)生精氨酸(Arg)→色氨酸(Trp)替換；第399位密碼字G-A轉(zhuǎn)換，使編碼的氨基酸發(fā)生Arg → Gln替換，最終導(dǎo)致XRCC1編碼的蛋白質(zhì)功能發(fā)生變化，影響XRCC1的活性和DNA的損傷修復(fù)，進而使鉑類藥物化療療效受到影響 。

對于XRCC1 399Arg(G28152A )基因多態(tài)性與鉑類藥物化療療效及預(yù)后的關(guān)系，Wang等[28]進行臨床觀察發(fā)現(xiàn)：鉑類藥物治療攜帶XRCC1 Arg399Arg(G28152A) GG基因型的患者化療有效率明顯優(yōu)于攜帶至少1個A等位基因的患者， 認為XRCC1 Arg399Gln位點SNPs有可能成為肺癌鉑類藥物化療敏感性的預(yù)測指標之一 ，一項納入了19項研究的Meta分析[29]得出與之相同的結(jié)果。Bu 等[30]發(fā)現(xiàn)：AA基因型攜帶者有更好的化療緩解率，該研究認為XRCC1 28152位點SNPs的檢測將可能成為晚期 NSCLC鉑類化療敏感性的預(yù)測指標。Liu等[31]發(fā)現(xiàn)：XRCC1 28152位點 SNPs與鉑類藥物化療敏感性之間無明顯關(guān)聯(lián)。

關(guān)于XRCC1 194Trp的研究，研究者[32]發(fā)現(xiàn)：應(yīng)用鉑類藥物治療的NSCLC患者，攜帶至少 1 個 Trp 變異基因的患者化療有效率明顯高于Arg/Arg 基因型患者，說明攜帶XRCC1 194Trp變異基因的NSCLC患者對鉑類藥物敏感性更高。一項Meta分析[33]結(jié)果顯示：XRCC1基因399和194位點至少攜帶1個變異基因的NSCLC患者鉑類藥物化療敏感性明顯高于野生型，但也有研究[34]得出XRCC1基因194及399位點SNPs與鉑類化療藥物的治療有效率無關(guān)聯(lián)的結(jié)論。這種結(jié)果的差異可能是由NSCLC患者病理類型、性別、吸煙史、樣本量、遺傳因素和生活環(huán)境等差異導(dǎo)致。

許崇安等[35]聯(lián)合分析了XRCC1 194和399位點的SNPs，發(fā)現(xiàn)二者之間存在聯(lián)合作用，指出同時攜帶至少1個XRCC1 194Trp基因和399Arg/Arg基因型者的化療有效率明顯優(yōu)于同時攜帶XRCC1 194Arg/Arg和399Arg/Gln基因型者。目前多個SNPs的聯(lián)合作用是研究的熱點，可更準確地反映SNPs對藥物治療療效的影響，因此增加對相關(guān)藥物基因SNPs的聯(lián)合檢測，可能更有助于實現(xiàn)對腫瘤患者進行個體化治療。

2.2 PARP1基因PARP1基因是 BER通路的核心成員之一，編碼具有識別功能的二磷酸腺苷核糖轉(zhuǎn)移酶，使多種核受體蛋白多聚 ADP 核糖化[36]。PARP1第762密碼子T-C變換，使編碼的催化結(jié)構(gòu)域內(nèi)纈氨酸(Val)被丙氨酸(Ala)取代， 降低其酶的活性，致使 DNA的修復(fù)能力減弱，因而可能增加了攜帶變異基因患者對鉑類藥物化療的敏感性[37]。

趙萬等[38]對接受以鉑類藥物為基礎(chǔ)化療的151例晚期NSCLC患者進行臨床療效評價，以探討PARP1基因SNPs與晚期NSCLC患者鉑類藥物化療敏感性的關(guān)系，結(jié)果顯示：與攜帶PARP1 2444(Val762Ala) TC及TT基因型患者比較，CC純合變異基因型攜帶者化療有效率明顯降低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義；其后，該課題組[39]對147例患者進行了長期隨訪，進行了PARP1 2444基因SNPs與晚期NSCLC患者預(yù)后關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)CC基因型是一個明顯不利的預(yù)后因素，其疾病進展風(fēng)險明顯高于其他基因型患者。Shiraishi等[40]對 PARP1 T2444C位點SNPs與NSCLC鉑類藥物化療有效率之間的關(guān)系進行了分析，與趙萬等[38]的研究得出一致結(jié)論。有研究者[41]在宮頸癌患者中統(tǒng)計分析了PARP1 2444基因SNPs與鉑類藥物治療預(yù)后的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)C基因型預(yù)后較差，其可以作為宮頸癌治療預(yù)后的獨立預(yù)測因素。

2.3 HOGG1基因HOGG1基因位于人染色體 3p26.2，是DNA氧化損傷修復(fù)的關(guān)鍵酶，特異地切除8-羥基鳥嘌呤，修復(fù)損傷的DNA。 HOGG1基因第7外顯子的第1 245位堿基可出現(xiàn)C/G變換，致第326位密碼子可編碼絲氨酸(Ser) 或半胱氨酸(Cys)，生成 Ser326 和 Cys326 2種蛋白，后者可降低HOGG1對8-OH-G 的修復(fù)能力[42]。

杜國波等[43]收集150例NSCLC病例分析發(fā)現(xiàn)：攜帶 HOGG1純合型突變基因Cys/Cys患者的化療有效率較野生型Ser/Ser基因型患者明顯增高；攜帶至少1個變異等位基因 Cys 者的化療有效率高于野生型患者，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義；該研究同時對HOGG1 的3種基因型與NSCLC患者預(yù)后的相關(guān)性進行了研究，生存分析結(jié)果顯示不同基因型患者的生存曲線分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義，認為HOGG1 Ser326 Cys基因SNPs與中晚期NSCLC患者化療敏感性有關(guān)，但與中晚期NSCLC患者的遠期預(yù)后無明顯關(guān)聯(lián)。另外，關(guān)于NSCLC患者預(yù)后的研究[44]與參文[43]得出一致結(jié)論。但Peng等[45]和Singh等[46]得出不同結(jié)果，研究納入了ⅢA、ⅢB及Ⅳ期NSCLC患者，采用多因素分析對NSCLC患者年齡、性別、吸煙史、臨床分期和化療方案對預(yù)后的影響進行校正，發(fā)現(xiàn)CC基因型化療敏感性高，預(yù)后佳；而G基因型與不良預(yù)后有關(guān)，無進展生存期(progression free survival，PFS)短。目前相關(guān)研究較少，有必要進行更加嚴謹、大樣本的研究明確HOGG1基因?qū)ν砥贜SCLC患者化療敏感性及預(yù)后的影響。

2.4 MUTYH基因MUTYH蛋白定位于細胞核和線粒體內(nèi)，是一種特異的腺嘌呤轉(zhuǎn)葡萄糖基酶。MUTYH基因位于1號染色體短臂p32.1～p34.3，長7 100 bp，包含16個外顯子，編碼由535個氨基酸組成的相對分子質(zhì)量較大的蛋白，在DNA復(fù)制后能迅速掃描子鏈DNA，切除與母鏈8-oxodG錯配的A[47]。

一項日本的研究[48]對納入的99例晚期NSCLC患者MUTYH(rs3219489 G > C)基因SNPs與生存期的相關(guān)性進行了臨床分析，并未發(fā)現(xiàn)二者的相關(guān)性。Su等[44]進行了相似研究，與之得出同樣結(jié)論。一項新的研究[46]顯示：攜帶MUTYH突變基因型CC的肺癌患者應(yīng)用鉑類藥物治療后預(yù)后不佳。目前相關(guān)研究較少，該基因突變對于DNA錯配修復(fù)功能的影響尚不清楚，需要更多的研究進一步證實。

3 結(jié) 語

含鉑類藥方案是晚期NSCLC規(guī)范的一線化療方案， DNA修復(fù)能力的強弱與腫瘤鉑類化療敏感性和預(yù)后有緊密關(guān)聯(lián)[49-51]。DNA修復(fù)能力弱，對鉑類藥物化療敏感性可能更高。這是鉑類藥物治療效果存在個體差異的分子學(xué)基礎(chǔ)?；蚨鄳B(tài)性在化療藥物療效中發(fā)揮重要作用。

本文總結(jié)了DNA修復(fù)途徑中幾種最常見的SNPs與鉑類藥物治療肺癌有效性及預(yù)后相關(guān)性的研究。需要指出的是：DNA損傷修復(fù)通路中有多種酶聯(lián)合作用，受眾多因素的影響，某一單個基因多態(tài)性對化療療效的影響可能很小，未來需要納入更多的基因進行綜合性聯(lián)合分析；眾多研究中未排除年齡、吸煙習(xí)慣和疾病狀態(tài)等因素的影響，使結(jié)果準確性受限，結(jié)論還需再驗證；目前研究的樣本量普遍較小，同樣限制了結(jié)果準確性；除對鉑類藥物引起的DNA損傷起主要修復(fù)作用的NER及BER通路外，可能還有其他的酶對DNA損傷起次要作用。