基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌化療毒性及療效的關(guān)系

陳碩，張林，王柏雪，王菁蕊，徐贊美

近年來(lái)，我國(guó)結(jié)直腸癌的發(fā)病率和病死率均保持上升趨勢(shì)。2015中國(guó)癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)結(jié)直腸癌發(fā)病率、病死率在全部惡性腫瘤中均位居第5 位，其中新發(fā)病例 37.6 萬(wàn)，死亡病例 19.1 萬(wàn)[1]?；熓桥R床中最常用的治療手段之一，根據(jù)臨床實(shí)際情況，可以采用直接化療、術(shù)后輔助化療以及放療聯(lián)合靶向治療。從早期的5-氟尿嘧啶單藥治療標(biāo)準(zhǔn)到卡培他濱、伊立替康以及奧沙利鉑等新型藥物，結(jié)直腸癌患者的治療藥物選擇顯著擴(kuò)大，生存率有了明顯提高[2]。與單藥相比，聯(lián)合化療方案的治療效果往往更顯著、更持久；且具有不易產(chǎn)生耐藥、不良反應(yīng)較少、復(fù)發(fā)率低等優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于晚期或轉(zhuǎn)移患者療效顯著[3]。目前，結(jié)直腸癌術(shù)后輔助治療的一線聯(lián)合化療方案包括奧沙利鉑+卡培他濱（CAPOX）方案和奧沙利鉑+亞葉酸+5-氟尿嘧啶（mFOLFOX6）方案，兩種方案在Ⅱ/Ⅲ期結(jié)直腸癌中療效相當(dāng)，但CAPOX 方案經(jīng)濟(jì)成本較低，不良反應(yīng)較少[4]。此外，在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中，伊立替康+亞葉酸鈣+5-氟尿嘧啶（FOLFIRI）方案與上述兩種方案互為一二線化療方案。然而患者自身基因多態(tài)性既能夠影響結(jié)直腸癌單藥化療的毒性和療效，又能夠影響聯(lián)合化療的毒性和療效；其作用機(jī)制在于基因多態(tài)性可以通過(guò)影響相應(yīng)蛋白的表達(dá)和活性，進(jìn)而影響化療的毒性、藥物敏感性、預(yù)后等[5]?，F(xiàn)將結(jié)直腸癌中常用的化療藥物和聯(lián)合化療方案相關(guān)的基因多態(tài)性及其意義做一綜述。

1 氟尿嘧啶類

氟尿嘧啶是一種抗嘧啶類藥物，臨床上常用的氟尿嘧啶類主要包括5-氟尿嘧啶和卡培他濱。5-氟尿嘧啶是結(jié)直腸癌化療中最常見(jiàn)的藥物，自其被發(fā)現(xiàn)的幾十年里，一直是結(jié)直腸癌化療單藥治療的標(biāo)準(zhǔn)，是唯一能成功提高結(jié)直腸癌患者1年生存率的化療藥物[6]。但是，臨床發(fā)現(xiàn)5-氟尿嘧啶單藥治療結(jié)直腸癌經(jīng)常出現(xiàn)耐藥的現(xiàn)象，主要耐藥機(jī)制為人胸苷酸合成酶（TS）、二氫嘧啶脫氫酶（DPD）胸腺嘧啶核苷酸激酶和葉酸代謝相關(guān)酶活性發(fā)生改變或信號(hào)傳導(dǎo)異常等。目前，有多項(xiàng)研究表明，對(duì)于5-氟尿嘧啶耐藥的結(jié)直腸癌患者，卡培他濱顯示出一定的治療效果[7]?？ㄅ嗨麨I是5-氟尿嘧啶的前體，可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成5-氟尿嘧啶，主要用于晚期原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌。目前，氟尿嘧啶類主要作為基礎(chǔ)藥物，常與亞葉酸鈣、奧沙利鉑、伊立替康、干擾素、順鉑等聯(lián)用。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一些參與氟尿嘧啶類代謝途徑的關(guān)鍵酶的基因中存在與化療敏感性和不良反應(yīng)相關(guān)的基因多態(tài)性位點(diǎn)。

1.1 MSI-H/dMMR 錯(cuò)配修復(fù)（MMR）系統(tǒng)由一系列特異性修復(fù)DNA 錯(cuò)配的修復(fù)蛋白組成。MMR 功能缺失（dMMR）導(dǎo)致本身的校對(duì)功能喪失，致使DNA 錯(cuò)配積聚，造成廣泛分布在生物基因組中的短串聯(lián)重復(fù)序列（即微衛(wèi)星重復(fù)序列）的拷貝數(shù)目發(fā)生變化，產(chǎn)生遺傳不穩(wěn)定性，稱為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI）。研究發(fā)現(xiàn)，高頻微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI-H）對(duì)氟尿嘧啶敏感性影響很大，MSI-H 的患者不能從氟尿嘧啶的輔助化療中獲益，但由于缺乏有效的MSI結(jié)直腸癌細(xì)胞及動(dòng)物模型，使其生物學(xué)特性、與治療之間的關(guān)系及機(jī)制難以進(jìn)行深入研究[8]。

1.2GSTP1 GSTP1基因編碼谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶，后者是5-氟尿嘧啶代謝過(guò)程中的一種主要酶，具有減毒作用。GSTP1基因的多態(tài)性與5-氟尿嘧啶耐藥和毒性相關(guān)。一項(xiàng)5-氟尿嘧啶結(jié)合奧沙利鉑治療結(jié)直腸癌的臨床試驗(yàn)（RCV000211146.1）發(fā)現(xiàn)：GSTP1基因 1695 位點(diǎn) AA 基因型相比于 GG 基因型藥物敏感性可能較低[9]。

1.3DPYD DPYD基因編碼二氫嘧啶脫氫酶（Dihydropyrimidine dehydrogenase，DPD），而DPD 是嘧啶類分解代謝的起始和限速酶。很多研究已經(jīng)證實(shí)DPYD基因多態(tài)性廣泛影響5-氟尿嘧啶單藥及以氟尿嘧啶類為基礎(chǔ)的聯(lián)合治療的不良反應(yīng)、敏感性和療效。一項(xiàng)涉及100例結(jié)直腸癌患者的研究鑒定了DPYD的3 個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)14G1A（突變率14%）、A1627G（突變率11%）和T85C（突變率17%）對(duì)化療效果的影響，上述3 個(gè)位點(diǎn)野生型的患者對(duì)化療的有效率明顯高于突變型（P＜0.05）；突變型患者的骨髓抑制、手足綜合征、腹瀉、胃腸道反應(yīng)等不良反應(yīng)的發(fā)生率明顯高于野生型（P＜0.05）[10]。單核苷酸多態(tài)性分層分析表明：接受5-氟尿嘧啶化療的結(jié)直腸癌患者中DPYD基因 IVS14+1G＞A、464T＞A 和2194G＞A多態(tài)性與骨髓抑制和腸道反應(yīng)發(fā)生率顯著相關(guān)，存在DPYD基因突變的患者骨髓抑制率和胃腸道反應(yīng)發(fā)生率高于無(wú)DPYD遺傳變異的患者（P＜0.001）[11]。一項(xiàng) 7 365 例結(jié)直腸癌患者的薈萃分析顯示：DPYD基因c.1679T＞G 和c.1236G＞A/HapB3 多態(tài)性能夠預(yù)測(cè)氟尿嘧啶類的毒性，DPYD*2A 和c.2846A＞T預(yù)示著5-氟尿嘧啶更安全[12]。后來(lái)進(jìn)一步證實(shí)DPYD*2A 與氟尿嘧啶類為基礎(chǔ)的化療中嚴(yán)重和危及生命的毒性密切相關(guān)：AA 基因型相比于AC/CC 基因型患者的不良事件發(fā)生率降低，死亡率下降[13]。一項(xiàng)高危結(jié)腸癌患者的隨機(jī)三期TOSCA輔助試驗(yàn)證實(shí)：*6 rs1801160 A等位基因攜帶者中氟尿嘧啶相關(guān)不良事件更常見(jiàn)；*6 rs1801160 A等位基因攜帶者、*2A rs3918290 A 等位基因攜帶者和rs2297595 GG基因攜帶者中氟尿嘧啶相關(guān)不良事件的發(fā)生率顯著提高；*6 rs1801160 A 基因攜帶者和*2A rs3918290基因型患者中性粒細(xì)胞減少時(shí)間明顯縮短[14]。在卡培他濱為基礎(chǔ)的晚期結(jié)直腸癌化療中，*2T rs2297595 相比于CC/CT 基因型患者化療不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低[10]。

1.4UMPS UMPS基因編碼尿苷5'-單磷酸合酶，后者是一種雙功能酶，對(duì)從頭開(kāi)始的嘧啶生物合成途徑的最后兩個(gè)步驟進(jìn)行催化。Pellicer 等[15]發(fā)現(xiàn)UMPS的多態(tài)性位點(diǎn) rs2279199 和 rs4678145 與結(jié)直腸癌卡培他濱為基礎(chǔ)的化療的嚴(yán)重毒性有關(guān)，突變患者的毒性較低。一項(xiàng)前瞻性研究證實(shí)在接受口服尿嘧啶和替加氟聯(lián)合白細(xì)胞介素治療的結(jié)直腸癌患者中，*2G rs1801019相比于CC基因型不良反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)可能較低[16]。一項(xiàng)用替加氟尿嘧啶加亮氨酸治療局部晚期直腸癌術(shù)前化療的藥物遺傳學(xué)分析的Ⅱ期研究顯示：UMPS638 CC基因型患者的2級(jí)或3級(jí)腹瀉發(fā)生率顯著增加（P=0.018）[17]。

1.5MTHFR MTHFR基因編碼的蛋白質(zhì)催化5，10-亞甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)化為5-甲基四氫葉酸酯，這是同型半胱氨酸再甲基化為蛋氨酸的共同基質(zhì)。該基因的突變與亞甲基四氫葉酸還原酶缺乏有關(guān)，影響結(jié)直腸癌的易感性。近期，Nahid等[18]對(duì)161例接受5-氟尿嘧啶為基礎(chǔ)的化療患者外周白細(xì)胞中MTHFR突變位點(diǎn)C677T的分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)能夠顯著提高5-氟尿嘧啶的藥物反應(yīng)率（P=0.006）。另一項(xiàng)研究對(duì)498例接受手術(shù)后5-氟尿嘧啶基礎(chǔ)化療的結(jié)直腸癌患者的MTHFR多態(tài)性位點(diǎn)C677T（rs1801133）和 A1298C（rs1801131）進(jìn)行了基因分型，結(jié)果顯示：MTHFR 677CT+TT 基因型相比于CC基因型的結(jié)直腸癌患者總生存期明顯延長(zhǎng)（HR=0.77；95%CI：0.60～0.98），A1298C（rs1801131）的結(jié)直腸癌患者的總生存期顯著縮短[19]。

1.6ABCB1 ABCB1基因編碼的膜相關(guān)蛋白是ATP結(jié)合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉(zhuǎn)運(yùn)體超家族成員，該蛋白是一種具有廣泛的底物特異性的外源性化合物的ATP 依賴性藥物外排泵，負(fù)責(zé)減少多藥耐藥細(xì)胞中的藥物積累，并介導(dǎo)抗腫瘤藥物的吸收、代謝及清除。用卡培他濱+5-氟尿嘧啶的化療方案治療結(jié)直腸癌患者時(shí)，ABCB1基因rs1128503、rs2032582和rs1045642多態(tài)性與不良反應(yīng)手足綜合征和腹瀉相關(guān)。其中，rs1128503 為良性突變，能提高化療療效[20]；rs2032582 主要有 2 種突變類型，c.2677T＞G （p.Ser893Ala） 和 c.2677T＞A （p.Ser893Thr），兩者均為良性突變，能減少腸道不良反應(yīng)，前者還能提高療效[21]；rs1045642為良性突變，同時(shí)與耐藥性相關(guān)[22]，但是也有研究發(fā)現(xiàn)ABCB1基因多態(tài)性與耐藥性之間沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)[23]。

2 伊立替康

伊立替康是主要用于治療大腸癌的抗腫瘤酶抑制劑，2015年10月獲準(zhǔn)用于治療晚期胰腺癌（伊立替康脂質(zhì)體注射液，商品名Onivyde）。其是喜樹(shù)堿的一種衍生物，抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ的作用，通過(guò)與拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ-DNA 復(fù)合物結(jié)合阻止DNA 的重排，并導(dǎo)致雙鏈DNA 斷裂和細(xì)胞死亡。常見(jiàn)的毒性為胃腸道不良反應(yīng)，如惡心、嘔吐、腹部絞痛、腹瀉和感染，其中最常見(jiàn)的嚴(yán)重并發(fā)癥為遲發(fā)型腹瀉。目前，伊立替康致遲發(fā)型腹瀉的機(jī)制尚不明確，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為伊立替康活性代謝產(chǎn)物7-乙基-10-羥基喜樹(shù)堿（SN-38）是導(dǎo)致遲發(fā)型腹瀉的關(guān)鍵[24]。

2.1 TOPO-1 伊立替康在體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镾N-38，并通過(guò)特異性抑制TOPO-1而影響DNA合成。在多種惡性腫瘤如結(jié)直腸癌、卵巢癌、宮頸癌的腫瘤細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)TOPO-1 的含量與正常細(xì)胞相比明顯增高，即這些患者對(duì)TOPO-1 抑制劑類藥物如伊立替康更敏感。研究表明，TOPO-1 高表達(dá)的患者較低表達(dá)患者可從伊立替康化療中獲得更好的療效和更長(zhǎng)的無(wú)進(jìn)展生存期[25]。

2.2Livin Livin基因是凋亡抑制蛋白家族成員，有兩種異構(gòu)體Livin α和Livin β，與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。高表達(dá)Livin的結(jié)直腸癌細(xì)胞HCT116對(duì)伊立替康具有一定的耐藥性，在靶向抑制Livin基因表達(dá)后這種耐藥性得到逆轉(zhuǎn)，伊立替康的抗腫瘤活性得到顯著提高。

2.3UGT1A1 UGT1A1基因編碼一個(gè)UDP 葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶，后者是一種葡萄糖醛酸化途徑的酶，能將小的親脂性分子，如類固醇、膽紅素、激素和藥物，轉(zhuǎn)化為水溶性、可排泄的代謝物。其UGT1A1*28（rs8175347）和UGT1A1*6（rs4148323）位點(diǎn)多態(tài)性與伊立替康的毒性密切相關(guān)。UGT1A1*28位點(diǎn)基因型包括啟動(dòng)子區(qū)TA 序列呈6 次重復(fù)的野生型（TA6/6）、TA序列6次和7次重合的雜合突變型（TA6/7）和TA 序列7 次重復(fù)的純合突變型（TA7/7）；UGT1A1*6位點(diǎn)基因型分為野生型（GG）、雜合突變型（GA）以及純合突變型（AA）；其中，TA6/6相比于TA7/7基因型的不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低[26]；而在UGT1A1*6（rs4148323）中，GG基因型相比于AA型的不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低[27-28]。

2.4C8orf34 C8orf34基因編碼一種與環(huán)腺苷酸依賴性蛋白激酶調(diào)節(jié)器相關(guān)的蛋白。在接受化療治療的患者中，該基因的自發(fā)突變與嚴(yán)重不良反應(yīng)（如腹瀉和中性粒細(xì)胞減少）的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。以伊立替康為基礎(chǔ)的化療治療晚期癌癥時(shí)，C8orf34基因rs1517114位點(diǎn)GG基因型相比于CC/CG基因型的不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)明顯下降[29]。

3 奧沙利鉑

奧沙利鉑是一種鉑基化療藥物，與順鉑和卡鉑屬于同一家族。其通過(guò)與氟尿嘧啶和四氫葉酸聯(lián)合使用（FOLFOX 方案）治療結(jié)直腸癌。與順鉑相比，環(huán)己二胺取代了兩個(gè)胺基以提高抗腫瘤活性。最常見(jiàn)的不良反應(yīng)（發(fā)生率≥40%）是周圍感覺(jué)神經(jīng)病變、中性粒細(xì)胞減少、血小板減少、貧血、惡心、轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶增加、腹瀉、嘔吐、疲勞和口炎。

3.1CYP3A CYP3A 是CYP450 家族中的重要成員，能夠催化多種藥物的氧化及過(guò)氧化過(guò)程，臨床上有大量化療藥物經(jīng)由CYP3A 代謝。研究發(fā)現(xiàn)，CYP3A基因10 號(hào)外顯子上第27 位堿基C 發(fā)生缺失突變的癌癥患者在接受紫杉醇/奧沙利鉑多線化療時(shí)不良反應(yīng)加重，主要表現(xiàn)為惡心、嘔吐、疲乏等，尤以肝功能損害最為顯著，提示CYP3A基因多態(tài)性與化療不良反應(yīng)相關(guān)[30]。

3.2ERCC1 ERCC1基因的產(chǎn)物在核苷酸切除修復(fù)途徑中起作用，是修復(fù)紫外線誘導(dǎo)或順鉑等親電化合物形成的DNA 損傷所必需的。其所編碼的蛋白與XPF 內(nèi)切酶形成異二聚體，異二聚內(nèi)切酶催化DNA 損傷切除過(guò)程中的5'切口。一項(xiàng)關(guān)于多基因多態(tài)性預(yù)測(cè)一線FOLFOX-4化療后轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的臨床預(yù)后研究顯示：ERCC1密碼子118C/C預(yù)示著較長(zhǎng)的無(wú)進(jìn)展生存期和總體生存期[31]。

3.3XRCC1 XRCC1基因編碼的蛋白質(zhì)參與了電離輻射和烷化劑對(duì)DNA 單鏈斷裂的有效修復(fù)。該蛋白與DNA連接酶Ⅲ、聚合酶β和聚ADP核糖聚合酶相互作用，參與堿基切除修復(fù)途徑。在生殖細(xì)胞減數(shù)分裂和重組過(guò)程中可能在DNA加工中起作用。上述關(guān)于基因多態(tài)性預(yù)測(cè)FOLFOX-4方案治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者的預(yù)后研究發(fā)現(xiàn)，XRCC1密碼子399G/G基因型也是良性突變，突變患者的FOLFOX-4 化療效果更好，并且同時(shí)發(fā)生ERCC1118C/C 和XRCC1399G/G 突變的患者的總體生存期顯著長(zhǎng)于沒(méi)有發(fā)生突變或者只發(fā)生一個(gè)突變的患者[31]。

4 聯(lián)合化療方案

在結(jié)直腸癌的實(shí)際臨床治療中，以聯(lián)合治療為主，這樣就涉及多個(gè)化療藥物，多個(gè)基因多態(tài)性位點(diǎn)，而這些多態(tài)性位點(diǎn)可能存在作用相反和主次不同的情況，實(shí)際應(yīng)用中非常復(fù)雜。這種情況下的化療需要充分考慮所有藥物相關(guān)的基因多態(tài)性的綜合影響，如果條件允許建議檢測(cè)所有單個(gè)藥物相關(guān)位點(diǎn)，例如 CAPOX 方案檢測(cè)ERCC1、XRCC1、UMPS、DPYD、MTHF、GSTP1和ABCB1等7個(gè)基因相關(guān)的多態(tài)性位點(diǎn)，mFOLFOX6 方案檢測(cè)ERCC1、XRCC1、UMPS、DPYD、MTHFR、GSTP1和ABCB1等 7 個(gè)基因相關(guān)的多態(tài)性位點(diǎn)，F(xiàn)OLFIRI 方案檢測(cè)UMPS、DPYD、MTHFR、GSTP1、ABCB1、UGT1A1和C8orf34等7 個(gè)基因相關(guān)的多態(tài)性位點(diǎn)。同時(shí)，由于聯(lián)合化療時(shí)藥物間的相互作用，可能會(huì)出現(xiàn)一些新的基因多態(tài)性影響療效，這類基因多態(tài)性也需要充分考慮。實(shí)際操作中，也可以只檢測(cè)主要的基因用于指導(dǎo)化療方案。日本Saitama 醫(yī)科大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)，GSTP1-105 AA基因型相比于AG和GG基因型的患者對(duì)mFolfox6 治療的反應(yīng)較差（P=0.01）；ERCC2-751 AA 基因型患者的中位無(wú)進(jìn)展生存期往往比AC基因型患者長(zhǎng)；TS-3'-UTR-6/-6基因型患者的總生存期明顯更長(zhǎng)（P=0.003）[32]。一項(xiàng)包含83例患者的研究觀察了FOLFOX 或CAPOX 方案相關(guān)的不良反應(yīng)，結(jié)果顯示：DPYD rs2297595 多態(tài)性與惡心嘔吐無(wú)關(guān)，ERCC1 rs11615 多態(tài)性與中性粒細(xì)胞減少癥無(wú)關(guān)，這樣的結(jié)果與之前的報(bào)道不符[10]。研究者認(rèn)為因?yàn)闃颖玖枯^少所以出現(xiàn)這種情況，筆者認(rèn)為小樣本也有意義，精準(zhǔn)醫(yī)療的目的就在于個(gè)體化治療，造成這種情況的原因可能與藥物相互作用、個(gè)體差異等諸多因素有關(guān)，甚至有研究發(fā)現(xiàn)不同的服藥時(shí)間都會(huì)影響藥物療效。因此，臨床上還需要充分考慮基礎(chǔ)化療藥物、藥物用量、個(gè)體敏感性等情況。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

近年來(lái)，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，基因突變?cè)诨熤械囊饬x越來(lái)越受到關(guān)注。但是，這種關(guān)注主要限于學(xué)術(shù)研究，國(guó)內(nèi)的大部分臨床醫(yī)生對(duì)化療的精準(zhǔn)醫(yī)療的熱情并不高，很多醫(yī)生對(duì)其持懷疑態(tài)度。究其原因可能在于以下幾個(gè)方面：首先，基因通常無(wú)法影響化療方案的選擇，術(shù)后輔助化療方案只有CAPOX和mFOLFOX6兩種；其次，跟靶向治療相比，化療藥物作用比較復(fù)雜，具體的作用機(jī)制并沒(méi)有充分挖掘，因此，基因突變對(duì)化療的作用機(jī)制并不十分明確；第三，化療的個(gè)體差異大，影響因素多，基因多態(tài)性指導(dǎo)化療臨床的療效并不十分顯著；第四，基因檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展較晚，水平有限，目前臨床上常用的檢測(cè)方法以高通量測(cè)序?yàn)橹?，成本較高；此外，需要更多大規(guī)模的研究去證實(shí)基因多態(tài)性指導(dǎo)結(jié)直腸癌化療的確切效果。因此，基因多態(tài)性真正用于結(jié)直腸癌臨床化療指導(dǎo)在于對(duì)奧沙利鉑和伊立替康兩種藥物的選擇。本文綜述了影響奧沙利鉑和伊立替康兩種藥物敏感性和不良反應(yīng)的基因，對(duì)其臨床應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。