AT豐富結(jié)合域1A基因在惡性腫瘤中的作用

夏紅蕾 馬娟文

蘭州市婦幼保健院，甘肅 蘭州 730030

AT豐富結(jié)合域1A基因（AT-rich interractive-domain IA，ARID1A）在子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)的卵巢腫瘤，特別是卵巢透明細(xì)胞癌中具有較高頻率的突變［1-2］，造成ARID1A蛋白表達(dá)降低或丟失，從而導(dǎo)致其抑制腫瘤的作用減弱或喪失，表明ARID1A是一個(gè)潛在的抑癌基因。近年來，在多癌種的研究中通過外顯子測序發(fā)現(xiàn)，ARID1A基因在腫瘤中頻繁突變［3-4］。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A可通過調(diào)控細(xì)胞周期、DNA損傷修復(fù)、調(diào)節(jié)PI3K/AKT信號(hào)通路等多個(gè)細(xì)胞生命活動(dòng)發(fā)揮抑制腫瘤作用。本文就近年來ARID1A在泛癌種的研究進(jìn)展及其在腫瘤中的作用機(jī)制做一綜述。

1 ARID1A的基本特征及功能調(diào)節(jié)

1.1 ARID1A的結(jié)構(gòu) ARID1A基因（又名SMARCD或P270）位于1號(hào)染色體短臂3區(qū)6帶11亞帶（1P36.11），編碼BAF250ɑ蛋白，是染色質(zhì)重塑體SWI/SNF的亞單位，具有解旋酶和ATP酶活性。在人類癌癥中具有較高的突變率，僅次于TP53。染色質(zhì)重塑復(fù)合物參與DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄、修復(fù)等過程。正常情況下，ARID1A主要通過改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)調(diào)控特定基因表達(dá)。研究顯示，ARID1A在小腸、結(jié)腸、胸腺、前列腺組織中高度表達(dá)，定位于細(xì)胞核［5］。ARID1A至少擁有兩個(gè)典型結(jié)構(gòu)域，N端ARID結(jié)構(gòu)域及C端3個(gè)富含亮氨酸的基序，前者可以與特定DNA序列結(jié)合，后者通過結(jié)合糖皮質(zhì)激素受體強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄激活效應(yīng)。

1.2 ARID1A的功能調(diào)節(jié)

1.2.1 ARID1A調(diào)控細(xì)胞周期/DNA損傷檢查點(diǎn)。ARID1A含量在G0期最高，在S和G2/M期下調(diào)，在分裂旺盛細(xì)胞中幾乎完全缺失，而ARID1B表達(dá)在所有階段保持不變。通過對(duì)ARID1A下游基因分析顯示，ARID1A對(duì)腫瘤的抑制作用主要是對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)程負(fù)向調(diào)節(jié)。體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)表明，ARID1A與長鏈非編碼RNA（lncRNA）DiGeorge綜合征臨界區(qū)基因5（DGCR5）相互作用，促進(jìn)細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制因子P21轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮抑癌作用［6］。DNA損傷檢查點(diǎn)是一種對(duì)DNA損傷應(yīng)答反應(yīng)，能夠延遲或阻止細(xì)胞周期的生化通路。ARID1A可以通過與上游DNA鏈上檢查點(diǎn)激酶ATR/ATM相互作用，被招募到DNA雙鏈斷裂處，促使雙鏈斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溎┒?，以維持DNA損傷應(yīng)答信號(hào)，停滯細(xì)胞周期，防止將受損DNA傳遞至下一個(gè)細(xì)胞周期，而ARID1A缺失或突變?cè)诖送分胁荒軉?dòng)和維持細(xì)胞周期阻滯，從而導(dǎo)致染色體畸變，進(jìn)一步發(fā)生細(xì)胞癌變［7］。對(duì)癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)集的蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，ARID1A突變/缺陷腫瘤，Chk2（一種DNA損傷檢查點(diǎn)激酶）表達(dá)增強(qiáng)，使增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)阻斷的抗腫瘤活性成為可能［8］。

1.2.2 ARID1A調(diào)控細(xì)胞信號(hào)通路。多項(xiàng)研究指出，ARID1A在腫瘤中的作用與激活pI3k信號(hào)通路相關(guān)［9-12］，PI3K酶的主要功能為磷酸化作用，其所參與的通路為PI3K-AKT-MTOR途徑，PIK3CA編碼的蛋白為PI3K酶的亞基，PIK3CA的致病性突變導(dǎo)致其編碼的P110ɑ亞基異常，從而使PI3K酶持續(xù)激活增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，細(xì)胞異常增殖，進(jìn)而形成腫瘤。PI3K/AKT/MTOR信號(hào)通路是維系腫瘤惡性表型的十大經(jīng)典信號(hào)通路中的重要信號(hào)通路［13］，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及遷移。Wilson等［11］在小鼠子宮內(nèi)膜腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，pI3k激活拮抗ARID1A靶基因表達(dá)，促進(jìn)上皮間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，進(jìn)而發(fā)生侵襲。在卵巢子宮內(nèi)膜樣癌和卵巢透明細(xì)胞癌的研究中發(fā)現(xiàn)，ARID1A缺失與PIK3CA突變同時(shí)存在，提示二者在腫瘤發(fā)生中具有協(xié)同作用。國內(nèi)新近研究表明，在膀胱尿路上皮癌中ARID1A與PIK3CA表達(dá)無明確相關(guān)性，提示兩者可能在不同的腫瘤中通過不同途徑致瘤［14］。

2 ARID1A在腫瘤中的作用

2.1 婦科腫瘤 2010年日本島根大學(xué)聯(lián)合約翰霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)及不列顛哥倫比亞大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A在卵巢子宮內(nèi)膜樣癌和透明細(xì)胞癌中突變率明顯增高，在透明細(xì)胞癌中最高［1-2］。卵巢癌是生殖器官中致死率最高的癌癥類型，而透明細(xì)胞癌亞型常常發(fā)現(xiàn)時(shí)已達(dá)晚期，致死率更高。ARID1A突變卵巢癌對(duì)常規(guī)化療手段效果不佳，治療手段有限。Wistar研究所張如剛教授研究團(tuán)隊(duì)通過代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，ARID1A缺失腫瘤谷氨酰胺代謝增強(qiáng)，研究指出谷氨酰胺每抑制劑CB-839與抗PD-L1P抗體聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)［15］。臺(tái)灣MAO等［16］聯(lián)合約翰霍普金斯團(tuán)隊(duì)在小鼠的模型中發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜增生—復(fù)雜型增生—不典型增生—子宮內(nèi)膜癌的病變過程中，ARID1A基因從克隆性丟失到完全性丟失，丟失的程度與疾病進(jìn)展有一定正向關(guān)聯(lián)性。Guan等［17］在小鼠模型中，同時(shí)敲除ARID1A基因和PTEN基因，59.6%的小鼠出現(xiàn)子宮內(nèi)膜樣癌或未分化癌，單獨(dú)ARID1A失活，不足以引發(fā)腫瘤，提示ARID1A和PTEN在小鼠內(nèi)膜樣癌的發(fā)生中具有協(xié)同作用。Wilson等［11］在子宮內(nèi)膜腫瘤的研究認(rèn)為，PI3K的激活能夠拮抗ARID1A靶基因的表達(dá)，兩者的突變能夠促進(jìn)上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和侵襲。國內(nèi)劉愛軍等［18］通過免疫組化染色對(duì)75例卵巢漿黏液性腫瘤研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A在交界性漿黏液性腫瘤中表達(dá)缺失率為30%，在漿黏液性癌中表達(dá)缺失比例2/11（且均為部分缺失）。同時(shí)實(shí)驗(yàn)分析也指出漿黏液性腫瘤可能與卵巢子宮內(nèi)膜異位癥有關(guān)，且與卵巢內(nèi)膜樣癌和透明細(xì)胞癌具有某些共同分子發(fā)病機(jī)制，預(yù)后較好。國外Hollis等［19］在卵巢交界性漿黏液性腫瘤中也檢測出ARID1A的表達(dá)缺失或突變以及與子宮內(nèi)膜樣癌、透明細(xì)胞癌、卵巢內(nèi)膜異位囊腫的關(guān)聯(lián)性。ZHang等［20］通過對(duì)299例宮頸癌的研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A突變?cè)贖PV陽性和HPV陰性腫瘤之間具有顯著差異性。

2.2 消化系統(tǒng)腫瘤 ARID1A在胃癌患者中的突變率為8%～27%［21-22］。在EBV感染相關(guān)性胃癌中達(dá)到62.1%（36/58），且與PIK3CA的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（r＝-0.167）［23］。Yamada等［24］在胃癌的研究中表明，ARID1A低表達(dá)，促進(jìn)局部淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。Kim等［25］在胃癌的細(xì)胞系中敲除ARID1A基因后，通過westenblot、流式細(xì)胞術(shù)及qRT-PCR檢測，PDL1蛋白表達(dá)水平升高，MSI-H腫瘤患者PDL1表達(dá)程度更高，研究結(jié)果表明，ARID1A缺失與胃癌中PDL1高表達(dá)密切相關(guān)，同時(shí)有助于研究者進(jìn)一步了解PDL1在胃癌中的致病機(jī)理，更有助于尋找最佳免疫治療方案。王町町等［26］利用CRISPR-CAS9基因編輯技術(shù)，成功構(gòu)建PLC/PRF/5ARID1A敲除細(xì)胞系，利用RNA-seq共篩選出978個(gè)差異表達(dá)基因（480個(gè)表達(dá)上調(diào)差異基因及498個(gè)表達(dá)下調(diào)差異基因）。研究表明，在PLC/PRF/5肝癌細(xì)胞中，ARID1A調(diào)控大量基因表達(dá)，為更深入研究ARID1A在肝癌發(fā)生發(fā)展中的致病機(jī)制提供了新的線索。在食管癌的研究中，國外Schallenberg等［27］，用免疫組化法檢測685例食管腺癌患者的ARID1A，BRG1，BRM和INI1蛋白丟失情況，結(jié)果顯示，10.4%食管腺癌患者ARID1A基因突變，突變率高于其他三種蛋白的丟失。與ARID1A陽性腫瘤相比，ARID1A缺失的患者，總生存期縮短（前者為60.1個(gè)月，后者為26.2個(gè)月）（P＝0.044），可能提示，ARID1A缺失與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移等機(jī)制有關(guān)。

2.3 乳腺癌 最初發(fā)現(xiàn)ARID1A在部分乳腺癌和腎細(xì)胞癌中表達(dá)減低［28］，國內(nèi)復(fù)旦大學(xué)張倩等［29］采用RNA干擾技術(shù)沉默ARID1A基因，乳腺癌細(xì)胞或正常細(xì)胞增殖速度顯著升高，AKT磷酸化水平升高，過表達(dá)ARID1A后，二者均顯著下降（P＜0.001），研究結(jié)果顯示，ARID1A在乳腺癌中起抑制腫瘤生長作用。Xu等［30］研究發(fā)現(xiàn)，ARID1A突變?cè)诳箖?nèi)分泌治療的ER陽性乳腺癌中出現(xiàn)頻率很高，ARID1A缺失決定了對(duì)雌激素受體（ER）降解劑fulvestrant（氟維司群）的抗性，研究揭示了ARID1A在ER陽性乳腺癌內(nèi)分泌治療中起關(guān)鍵作用，ARID1A失活會(huì)導(dǎo)致ER阻斷劑抗癌藥失效，證明ARID1A為耐藥基因，此研究的臨床證據(jù)也說明ARID1A突變患者預(yù)后更差。

2.4 其他腫瘤 研究發(fā)現(xiàn)在肺癌［31］、胰腺癌［32］、黑色素瘤［33］、膠質(zhì)細(xì)胞瘤［34］、結(jié)腸癌［35］等實(shí)體瘤中均存在ARID1A的突變或缺失，且在非實(shí)體腫瘤淋巴瘤中也檢測出ARID1A基因突變，并指出ARID1A突變能夠引起腫瘤微環(huán)境改變［36］。肺小細(xì)胞肺癌的原發(fā)灶與腦轉(zhuǎn)移灶相比，ARID1A在腦轉(zhuǎn)移灶中突變頻率增加。這也說明ARID1A在原發(fā)癌與轉(zhuǎn)移癌之間，突變頻率有差異性，可能與不良預(yù)后有關(guān)［37］。

3 小結(jié)

以上研究表明，ARID1A突變或表達(dá)缺失與癌癥患者的高TNM分期、淋巴管、血管侵犯、EBV感染等相關(guān)，同時(shí)，與較短的OS、較差的預(yù)后顯著相關(guān)［18］。ARID1A的抑制腫瘤作用可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期/DNA損傷檢查點(diǎn)、與PIK3信號(hào)通路相互作用等有關(guān)，為進(jìn)一步研究ARID1A基因在腫瘤中的作用機(jī)制提供了新的思路，為腫瘤的靶向治療帶來希望。