TERT啟動(dòng)子突變?cè)谀蚵飞掀ぐ┲械难芯窟M(jìn)展

李俊峰 張學(xué)斌 紀(jì)志剛

尿路上皮癌(urothelial cell carcinoma， UCC)是泌尿外科最常見的實(shí)體惡性腫瘤，具有多中心、多發(fā)、復(fù)發(fā)的特點(diǎn)。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase， TERT)啟動(dòng)子屬于基因非編碼區(qū)域，2013年首次發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤家系中存在TERT啟動(dòng)子突變[1-2]，其后研究還發(fā)現(xiàn)在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、肝細(xì)胞癌、髓母細(xì)胞瘤以及尿路上皮腫瘤中也存在TERT啟動(dòng)子突變[3]。目前，UCC的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，近年來的研究表明TERT啟動(dòng)子突變與尿路上皮腫瘤的診斷、病理分型及預(yù)后有關(guān)，本文就其相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

一、TERT啟動(dòng)子概述

人類基因組按功能分為編碼基因和非編碼基因，DNA元件百科全書(Encyclopedia of DNA Elements，ENCODE)項(xiàng)目估計(jì)80%的人類非編碼DNA具有或多或少的生物功能[4]，而并非認(rèn)知的“垃圾”DNA(junk DNA)或乘客突變(passenger mutation)[5]，非編碼區(qū)突變已證實(shí)很常見[6]，突變位點(diǎn)常位于調(diào)節(jié)元件[7-8]，包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及沉默子等區(qū)域，但作用機(jī)制不清楚。

TERT基因位于5p15.33染色體區(qū)域，TERT在機(jī)體中的作用機(jī)制如下：端粒酶位于染色體的末端，本質(zhì)是一種RNA依賴的DNA聚合酶，是由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的核糖二聚體，生物活性主要由TERT和端粒酶RNA模板完成，其中TERT是端粒酶的活性組分及限速步驟[9]，在細(xì)胞增殖中起到至關(guān)重要的作用；沒有端粒酶作用，隨著細(xì)胞的分裂以及端粒的逐漸縮短，極大增加了復(fù)制的敏感度及基因的不穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致細(xì)胞壽命降低和細(xì)胞凋亡[10-11]；相反，在干細(xì)胞以及已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的不同腫瘤中端粒酶處于高表達(dá)水平，從而致使細(xì)胞具有無限增殖能力[12]。

2013年TERT啟動(dòng)子突變首次發(fā)現(xiàn)于黑色素瘤家系中[1-2]，突變率約為70%，隨后研究表明其突變還存在于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、肝細(xì)胞癌、髓母細(xì)胞瘤及尿路上皮腫瘤，突變率分別為83.9%、31.4%、33.3%和64.4%[3]。結(jié)合上述腫瘤具有組織更新率低的特點(diǎn)，推測(cè)TERT啟動(dòng)子突變可能發(fā)生在腫瘤初始形成階段，其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

二、TERT啟動(dòng)子在UCC中的突變情況

不同學(xué)者的研究均表明TERT啟動(dòng)子突變常見位點(diǎn)是-124bp G>A和-146bp G>A[3，13-27]。膀胱癌中，西方人群TERT啟動(dòng)子突變率為55%～89%[15-24，27]，我國(guó)人群為47.8%～61.7%[3，11，26，28-29]，其中北京協(xié)和醫(yī)院的研究為52%[9]；在上尿路尿路上皮腫瘤中，我國(guó)腎盂癌TERT啟動(dòng)子突變率為43%～63.7%[3，25，28-30]，輸尿管癌為11%～19%[29]，此外幾篇文獻(xiàn)中上尿路尿路上皮癌中TERT啟動(dòng)子整體突變率為43%(38/91)[29]、76.9%(40/52)[3]，國(guó)外腎盂癌TERT啟動(dòng)子突變率為47.3%[31]。以上數(shù)據(jù)表明不同人種TERT啟動(dòng)子突變率存在較大差異，同一人種不同研究機(jī)構(gòu)的結(jié)果也不相近。

1.TERT啟動(dòng)子與UCC診斷：Hurst等[19]的研究納入53例病例，其中51例膀胱UCC組織和尿液中同時(shí)出現(xiàn)TERT啟動(dòng)子突變，推測(cè)檢測(cè)尿液中TERT突變情況可能作為膀胱癌篩查指標(biāo)。Giedl等[17]進(jìn)行了不同年齡組膀胱UCC TERT啟動(dòng)子研究，發(fā)現(xiàn)總體突變率為70.3%(189/269)，其中年齡≤45歲組突變率為57.6%，年齡>45歲組突變率為84.8%；進(jìn)一步將年齡≤45歲組按照中位年齡39歲分為兩組，突變率分別為46.3%(<39歲，31/67)和67.5%(39～45歲，52/77)；可推測(cè)<39歲的患者TERT啟動(dòng)子突變率低，可能與年輕人不同腫瘤致病機(jī)制有關(guān)。Allory等[13]僅使用TERT啟動(dòng)子突變?cè)\斷膀胱UCC，首診組和復(fù)發(fā)組的診斷靈敏度分別為62%、42%；血尿無瘤組和無復(fù)發(fā)組的特異度分別為90%、73%。而Wang等[26]研究的診斷靈敏度明顯增加，在42例存在TERT啟動(dòng)子突變的患者中，聯(lián)合mRNA表達(dá)結(jié)果，診斷靈敏度高達(dá)98%。以上說明，TERT啟動(dòng)子突變可能作為UCC診斷的指標(biāo)，聯(lián)合其他指標(biāo)可明顯提高診斷靈敏度和特異度。

2.TERT啟動(dòng)子突變與尿路腫瘤病理類型：上尿路腫瘤方面，Wobker等[32]共納入4例良性息肉狀內(nèi)翻生長(zhǎng)樣上尿路尿路上皮瘤石蠟包埋組織樣本，其突變率為100%，位點(diǎn)為228G>A。Wang等[30]納入17例上尿路肉瘤樣尿路上皮癌組織標(biāo)本，其突變率為35%(6/17)，位點(diǎn)為228C>T，且TERT突變組預(yù)后較差。Wang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，尿液中TERT啟動(dòng)子突變可提示膀胱癌，還包括上尿路尿路上皮癌和腎細(xì)胞癌，腎盂癌突變率為60%(3/5)，輸尿管癌突變率為11%(1/9)，腎透明細(xì)胞癌突變率為9.3%(9/96)，腎嫌色細(xì)胞癌突變率為13%(1/8)；上尿路尿路上皮癌4例突變患者術(shù)前尿液中，突變率為25%(1/4)。以上說明，TERT啟動(dòng)子突變可能作為上尿路腫瘤不同病理組織類型的評(píng)判指標(biāo)。

膀胱腫瘤方面，Vail等[33]納入25例腺樣良性疾病、29例尿路上皮癌腺樣分化、10例原發(fā)性腺瘤、10例轉(zhuǎn)移性腺癌，以TERT啟動(dòng)子突變區(qū)別膀胱腺樣疾病種類，結(jié)果表明72.4%的尿路上皮癌腺樣分化存在突變，其余組織類型均未見突變，推測(cè)TERT啟動(dòng)子突變可能將尿路上皮癌腺樣分化從膀胱腺樣疾病區(qū)分，且尿路上皮癌腺樣分化和原發(fā)性腺瘤有不同的組織來源和致病機(jī)制。Cowan等[15]研究14例膀胱腺癌包埋組織樣本，其中腸型和非腸型各一半，總體突變率為28.5%(4/14)，其中57%的非腸型發(fā)生TERT啟動(dòng)子突變，腸型中未見突變存在；表明同UCC類似，TERT啟動(dòng)子在膀胱腺癌中突變率也較高。Cheng等[14]納入4種膀胱疾病類型，包括膀胱內(nèi)翻性乳頭狀瘤、膀胱內(nèi)生長(zhǎng)式尿路上皮癌、尋常膀胱尿路上皮癌和腺性膀胱炎，突變率分別為15%(4/26)、58%(15/26)、63%(45/71)和0%(0/25)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)翻性乳頭狀瘤組，女性TERT啟動(dòng)子突變率高于男性；UCC組中，突變與年齡、性別、組織分級(jí)以及病理分期無關(guān)；15%的內(nèi)翻性乳頭狀瘤存在突變，推測(cè)其腫瘤形成過程與UCC形成過程可能有重疊機(jī)制。Zheng等[34]納入12例膀胱小細(xì)胞癌石蠟包埋組織樣本，突變率為100%，而前列腺小細(xì)胞癌、肺部小細(xì)胞癌、宮頸等其他部位小細(xì)胞癌和正常組織對(duì)照組中均未見突變。下述兩位學(xué)者分別研究?jī)煞NUCC組織學(xué)變異型的TERT啟動(dòng)子表達(dá)情況，Cheng等[35]研究不同部位鱗狀細(xì)胞癌TERT啟動(dòng)子突變情況，結(jié)果表明皮膚鱗狀細(xì)胞癌和尿路上皮癌鱗狀分化組(10例)突變率為70%，頭頸部鱗狀細(xì)胞癌組突變率為16.67%，肺部和宮頸部鱗狀細(xì)胞癌突變率為0%，說明TERT啟動(dòng)子突變可能作為區(qū)別發(fā)生在皮膚、尿路上皮和肺部的鱗狀細(xì)胞癌的一種很好指標(biāo)。尿路上皮癌巢狀變異型可與良性膀胱疾病共存，例如：腺性膀胱炎、囊性膀胱炎、腎源性腺瘤等，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)影響確診時(shí)間和治療，Zhong等[36]納入20例巢狀變異型、10例大型巢狀變異型、3例囊性膀胱炎、3例腺性膀胱炎、3例腎源性腺瘤進(jìn)行研究，結(jié)果顯示巢狀變異型中突變17例，大型巢狀變異型突變7例，其他良性病變未見突變，推測(cè)TERT啟動(dòng)子突變可能用于區(qū)別巢狀變異型與良性病變。以上表明，TERT啟動(dòng)子亦可能作為膀胱腫瘤不同病理組織類型的評(píng)判指標(biāo)。

3.TERT啟動(dòng)子突變與UCC預(yù)后：TERT啟動(dòng)子突變不僅能作為UCC診斷的指標(biāo)，對(duì)預(yù)后隨訪以及治療效果評(píng)估也有一定的作用，但各研究的結(jié)論存在矛盾。

Critelli等[16]的研究表明，非肌層浸潤(rùn)性腫瘤中TERT啟動(dòng)子突變預(yù)示著腫瘤有高風(fēng)險(xiǎn)、高級(jí)別及更容易發(fā)展成肌層浸潤(rùn)性癌，TERT啟動(dòng)子聯(lián)合FGFR3突變與復(fù)發(fā)次數(shù)有關(guān)(OR：4.54，95%CI：1.23～16.79，P=0.02)，且能很好地預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)情況，其準(zhǔn)確度為0.80(95%CI：0.71～0.89)。Wu等[28]同樣發(fā)現(xiàn)TERT啟動(dòng)子突變?cè)谀[瘤分級(jí)高、侵襲力強(qiáng)的老年患者中突變率更高，生存時(shí)間更短。

相反，Wang等[25]發(fā)現(xiàn)TERT啟動(dòng)子突變與年齡、性別、腫瘤大小、腫瘤數(shù)目、分級(jí)、病理分期均無顯著相關(guān)性。Kurtis等[21]也發(fā)現(xiàn)TERT啟動(dòng)子突變與腫瘤部位、分級(jí)、侵襲力無關(guān)。此外，Kinde等[20]對(duì)14例術(shù)前存在組織和尿液突變的患者進(jìn)行腫瘤隨訪，通過檢測(cè)術(shù)后尿液TERT啟動(dòng)子突變情況探索突變與腫瘤復(fù)發(fā)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在8例復(fù)發(fā)的患者中7例存在突變(87.5%)，而6例無復(fù)發(fā)的患者未見突變發(fā)生。

以下兩項(xiàng)研究以常見基因等位點(diǎn)rs2853669多態(tài)性進(jìn)行分組，發(fā)現(xiàn)不同組的預(yù)后生存存在差異。Hosen等[18]的研究表明TERT突變的患者具有更短的端粒長(zhǎng)度(0.64 vs 0.85)，具有常見基因等位點(diǎn)rs2853669多態(tài)性的TERT啟動(dòng)子的亞組患者，其總生存率更低(OR：2.15，95%CI：1.00～4.61)，TaG1+TaG2組患者復(fù)發(fā)率更高(OR：3.68，95%CI：1.12～12.05)；Rachakonda等[24]研究表明在TERT啟動(dòng)子突變患者中，缺少基因等位點(diǎn)rs2853669多態(tài)性組存活率更低(HR：2.19，95%CI：1.02～4.70；HR：0.42，95%CI：0.18～1.01)，對(duì)Tis、Ta、和T1分期的患者，缺少基因等位點(diǎn)rs2853669多態(tài)性組和疾病復(fù)發(fā)相關(guān)(HR：1.85，95%CI：1.11～3.08)。以上說明利用基因等位點(diǎn)rs2853669多態(tài)性對(duì)TERT啟動(dòng)子突變患者進(jìn)行分組，可能可以作為預(yù)后評(píng)判的獨(dú)立指標(biāo)。

4.TERT啟動(dòng)子突變研究水平進(jìn)展：近些年，關(guān)于UCC TERT啟動(dòng)子的研究水平不斷進(jìn)步。Li等[37]從細(xì)胞水平研究了TERT啟動(dòng)子突變，發(fā)現(xiàn)膀胱腫瘤干細(xì)胞(bladder cancer stem cells， BCSCs)普遍存在TERT啟動(dòng)子突變，而對(duì)應(yīng)的正常膀胱干細(xì)胞(normal bladder stem cells， NBBCs)不存在突變，但可通過進(jìn)一步誘導(dǎo)NBBCs細(xì)胞發(fā)生C228T的突變，高表達(dá)TERT基因，從而轉(zhuǎn)化成BCSCs，可推測(cè)TERT啟動(dòng)子突變是NBBCs向BCSCs轉(zhuǎn)化的守門者。Xi等[38]從實(shí)驗(yàn)技術(shù)上為TERT啟動(dòng)子提供更大的科研空間，研制出兩步CRISPR-Cas9基因組編輯策略，可在人類細(xì)胞系內(nèi)的內(nèi)源性TERT基因座上引入精確的修飾，為研究端粒酶生物學(xué)提供了有用的工具，并提出了一種低定向效率編輯基因座的通用方法，可對(duì)低含量的蛋白進(jìn)行純化和可視化。

三、研究展望

雖然關(guān)于UCC TERT啟動(dòng)子突變的研究逐年增多，也取得了一定的進(jìn)展突破，但仍存在諸多問題：①研究的樣本量小，前瞻性實(shí)驗(yàn)少；②實(shí)驗(yàn)樣本來源冗雜；③DNA提取測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化不統(tǒng)一；④納入患者收集臨床標(biāo)本時(shí)是否合并其他可能導(dǎo)致TERT啟動(dòng)子突變的疾病，對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響；⑤未建立標(biāo)本動(dòng)物模型。所以，仍需大樣本、多中心、前瞻性的臨床試驗(yàn)，來探究如何更好地將TERT啟動(dòng)子突變應(yīng)用于UCC的早期篩查及診斷、基因靶向治療和預(yù)后評(píng)估中。