基因檢測在前列腺癌早期診斷、治療、預(yù)后評估中的作用研究進展

黃敏玉，吳軍

右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院泌尿外科，廣西百色533000

前列腺癌的發(fā)病率具有明顯的地域和種族差異，在歐美等西方國家的發(fā)病率約為7.3%[1]。近年來，隨著人口老齡化、飲食習(xí)慣改變等多種因素的影響，我國前列腺癌的發(fā)病率和病死率呈逐年上升趨勢，嚴重威脅我國中老年男性的生命健康。早期前列腺癌通過根治性手術(shù)后其5年生存率可以接近100%，但前列腺癌在發(fā)病早期往往無明顯癥狀，大多數(shù)患者確診時已存在遠處轉(zhuǎn)移，5年生存率降至32%[2]。目前前列腺癌的篩查與診斷主要依靠前列腺特異性抗原(PSA)、直腸指診以及前列腺穿刺活檢，但PSA特異性較差，這導(dǎo)致了前列腺癌的過度診療，侵入性檢查給患者身心帶來痛苦的同時，又加重了經(jīng)濟負擔(dān)。因此，尋找靈敏度高、特異性強的檢測手段及生物標(biāo)志物尤為關(guān)鍵。近年來，基因檢測技術(shù)廣泛用于前列腺癌的診療中，包括對前列腺癌的精準(zhǔn)分類、個體化治療方案的制定、預(yù)后評估等，越來越多的患者從前列腺癌精準(zhǔn)治療中獲益?，F(xiàn)就相關(guān)基因檢測在前列腺癌早期診斷、治療、預(yù)后評估等方面的研究進展綜述如下。

1 跨膜絲氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)-E26相關(guān)基因(ERG)融合基因

TMPRSS2基因?qū)儆谛奂に卣{(diào)節(jié)基因，在前列腺癌組織中特異性參與癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。ERG基因?qū)儆贓26(ETS)基因家族，該家族是細胞增殖、分化、血管生成、炎癥和細胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，能夠直接與特異性的序列相結(jié)合，從而調(diào)節(jié)基因的表達[3]。

1.1 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌早期診斷 目前研究認為，近一半的前列腺癌是由TMPRSS2-ERG融合基因引起，其機制可能與雄激素能夠驅(qū)動前列腺細胞中沉默的ERG表達，從而引起細胞癌變有關(guān)[4]。

CHALMERS等[5]使用高通量測序技術(shù)檢測10 189例前列腺癌患者的癌組織，發(fā)現(xiàn)97.4%的患者具有病理基因組改變，其中最常見的基因改變有TMPRSS2-ERG、PTEN、MYC等。因此，檢測TMPRSS2-ERG融合基因?qū)τ谇傲邢侔┡R床診斷具有重要意義。然而，盡管TMPRSS2-ERG融合基因是前列腺癌患者中最常見的一種基因重排類型，但目前僅作為輔助診斷前列腺癌的一種分子標(biāo)志物，要將其作為早期診斷標(biāo)志物仍需進一步收集數(shù)據(jù)深入研究。

1.2 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌治療 研究認為，抑制TMPRSS2-ERG融合基因的產(chǎn)生或利用細胞信號傳導(dǎo)途徑消融TMPRSS2-ERG融合蛋白能夠抑制前列腺癌進展，并在化療方案選擇、增強療效等方面提供幫助。HONG等[6]認為，DNA損傷分別通過由GSK3β和WEE1介導(dǎo)的ERG蘇氨酸187和酪氨酸190磷酸化，誘導(dǎo)野生型ERG和TMPRSS2-ERG癌蛋白的蛋白酶體降解，從而達到抑制前列腺進展的作用；同時表明在TMPRSS2-ERG融合基因陽性的前列腺癌患者的基因療法中，具有完整的PTEN和GSK3β信號傳導(dǎo)通路至關(guān)重要。SHAO等[7]提出將使用脂質(zhì)體納米載體的TMPRSS2-ERG靶向基因沉默療法作為一種潛在的治療策略，用于增強晚期前列腺癌患者的化療療效。

1.3 TMPRSS2-ERG融合基因與前列腺癌預(yù)后評估 大多數(shù)前列腺癌患者在接受抗雄激素等去勢治療后會進展為預(yù)后較差的去勢抵抗性前列腺癌，從而導(dǎo)致預(yù)后不良。TMPRSS2-ERG融合基因是如何參與到此過程中尚未完全明確，目前已有學(xué)者對此進行探索。ZOMA等[8]報道，在TMPRSS2-ERG融合基因陽性的前列腺癌小鼠中，ERG在位于內(nèi)部自動抑制域內(nèi)的特定賴氨酸殘基(K362)處被zest同源物2(EZH2)的增強子甲基化，這有利于DNA結(jié)合并增強ERG轉(zhuǎn)錄活性，從而維持前列腺癌的疾病進展，影響疾病預(yù)后。還有研究指出，TMPRSS2-ERG基因融合后導(dǎo)致ERG基因的表達顯著上調(diào)，通過增強腫瘤血管生成參與前列腺癌的發(fā)展，并且ERG基因在前列腺癌中的高表達與腫瘤晚期分期、較短的生存時間、高Gleason評分與遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)[3]。

2 PTEN基因

PTEN是一種抑癌基因，能夠?qū)毎鲋钞a(chǎn)生抑制作用，參與細胞周期調(diào)控，并在惡性腫瘤轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用。

2.1 PTEN基因與前列腺癌早期診斷 研究表明，約20%的原發(fā)性前列腺癌患者以及約50%的去勢抵抗性前列腺癌患者的前列腺腫瘤組織中都存在PTEN基因的缺失或突變，并且PTEN基因缺失與TMPRSS2-ERG融合基因通常共同存在[9]。MATEO等[10]對470例未經(jīng)治療的前列腺癌患者和61例轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者進行前列腺組織活檢，通過基因組測序發(fā)現(xiàn)，約12%的腫瘤組織中檢測到PTEN突變或缺失。但以上研究受限于取材單一，并且前列腺癌具有病灶間基因組異質(zhì)性，單一的PTEN基因缺失或突變難以用于前列腺癌的預(yù)測和早期診斷，要將PTEN檢測作為前列腺癌早期診斷的分子標(biāo)志物還需要更多的數(shù)據(jù)支持。

2.2 PTEN基因與前列腺癌治療 國內(nèi)外眾多學(xué)者將增強PTEN基因的表達作為治療前列腺癌的一項突破點進行探索。LI等[11]研究發(fā)現(xiàn)，花色苷單體Pt3G通過刺激活性氧(ROS)的過表達來激活PTEN基因，誘導(dǎo)前列腺癌DU-145細胞凋亡，從而達到抑制癌細胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡的作用。SERTTAS等[12]報道，異澤蘭黃素可通過增加PTEN蛋白表達來抑制前列腺癌細胞的增殖和遷移能力。因此，PTEN基因的表達對于前列腺癌治療至關(guān)重要，但目前增強PTEN基因表達用于治療前列腺癌的仍停留在體外細胞實驗階段，后續(xù)是否能應(yīng)用于臨床治療還需進一步研究。

2.3 PTEN基因與前列腺癌預(yù)后評估 關(guān)于PTEN基因用于前列腺癌的預(yù)后評估方面，ZHANG等[13]通過對205例轉(zhuǎn)移性未經(jīng)去勢治療的前列腺癌患者回顧性分析，發(fā)現(xiàn)PTEN缺失患者的無進展生存期(PFS)和總生存期(OS)顯著縮短，認為PTEN基因缺失是前列腺患者早期發(fā)生轉(zhuǎn)移以及預(yù)后較差的標(biāo)志。然而，除PTEN基因之外，TP53、RB1等抑癌基因的缺失，通常也同時在前列腺癌中發(fā)生，單一的基因突變或缺失難以準(zhǔn)確預(yù)測前列腺癌的預(yù)后，聯(lián)合檢測多個抑癌基因的表達來預(yù)測前列腺癌患者預(yù)后將會更加準(zhǔn)確。

3 成視網(wǎng)膜細胞瘤(RB)基因

RB基因是最早發(fā)現(xiàn)的抑癌基因之一，也是人類惡性腫瘤中最常見的缺失或發(fā)生突變的基因之一。

3.1 RB基因與前列腺癌早期診斷 研究發(fā)現(xiàn)，RB基因表達缺失和突變是前列腺癌發(fā)病過程中的重要環(huán)節(jié)。ROBINSON等[14]通過對500例前列腺癌患者病理組織的基因組進行測序、分析時發(fā)現(xiàn)，13.6%的患者可觀察到RB1基因突變。雖然作為最常改變的抑癌基因之一，但針對RB1基因突變的檢測還無法作為前列腺癌早期診斷分子標(biāo)志物，還需更深一步研究。

3.2 RB基因與前列腺癌治療 RB基因在前列腺癌治療的作用也得到眾多學(xué)者的關(guān)注。ABIDA等[15]對128例接受了雄激素受體(AR)抑制劑阿比特龍和(或)恩雜魯胺治療的mCRPC患者的綜合基因組合轉(zhuǎn)錄組分析生存隨訪時發(fā)現(xiàn)，僅RB1突變與OS有關(guān)，并且合并AR、TP53突變的患者易產(chǎn)生耐藥性。另外，RB1基因缺失可調(diào)節(jié)AR誘導(dǎo)激素抵抗，通過上調(diào)其表達增強前列腺癌細胞對DNA損傷藥物引起細胞死亡的敏感性，并指出可通過對RB1基因缺失患者使用PARP抑制劑來恢復(fù)其放療敏感性[16]。耐藥性的產(chǎn)生以及放療敏感性的降低一直是前列腺癌治療的難點之一，恢復(fù)或增強RB1基因表達為前列腺癌的治療指出了新的方向。

3.3 RB基因與前列腺癌預(yù)后評估 RB基因在前列腺癌預(yù)后評估方面具有重要作用。BELTRAN等[17]報道，前列腺癌小鼠RB1基因突變會加速向神經(jīng)內(nèi)分泌性前列腺癌的轉(zhuǎn)化，這種類型的轉(zhuǎn)化往往是前列腺癌進展、預(yù)后不良的重要特征之一。隨后，HAMID等[18]對285例包括局限性、轉(zhuǎn)移性激素敏感型、去勢抵抗性三種類型的前列腺癌患者的腫瘤組織進行基因檢測，經(jīng)隨訪后認為，含RB1基因突變在內(nèi)的復(fù)合型抑癌基因突變或缺失的前列腺癌患者預(yù)后較差。這項研究進一步說明了RB1基因突變對于前列腺癌患者可能提示預(yù)后較差。

4 p53腫瘤蛋白(TP53)基因

TP53基因作為抑癌基因之一，編碼一種包含轉(zhuǎn)錄激活、DNA結(jié)合和寡聚結(jié)構(gòu)域的抑癌蛋白p53，p53蛋白可對多種細胞產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)并調(diào)節(jié)靶基因的表達，從而誘導(dǎo)細胞周期阻滯、凋亡、衰老以及DNA損傷修復(fù)。

4.1 TP53基因與前列腺癌診斷 研究表明，超過50%的腫瘤中存在TP53的基因突變，TP53的突變或缺失在包括前列腺癌在內(nèi)的惡性腫瘤的發(fā)生和進展中起到關(guān)鍵作用。LIU等[19]通過高通量測序技術(shù)對94例中國原發(fā)性未經(jīng)激素治療的前列腺癌患者進行測序，發(fā)現(xiàn)最常見的異?；虬═P53(占22.3%)、ERG(占18.1%)、SPOP(占17.0%)、BRCA2(占7.4%)，其中TP53的改變類型多為缺失(占73.9%)。但TP53基因的突變或缺失作為前列腺癌的早期診斷分子生物標(biāo)志物尚無明確的研究結(jié)論，僅作為診斷前列腺癌的輔助分子標(biāo)識。

4.2 TP53基因與前列腺癌治療 MUHAMMET等[20]通過使用CRISPR/Cas9成功地修復(fù)了PC-3細胞中的TP53 414delC突變，修復(fù)后PC-3細胞的增殖受到抑制，并導(dǎo)致細胞凋亡。雖然TP53基因作為前列腺癌治療靶點還停留在體外細胞實驗階段，且詳細機制尚未明確，但為后續(xù)深入研究提供了新的思路。

4.3 TP53基因與前列腺癌預(yù)后評估 AR目前仍然是治療轉(zhuǎn)移性前列腺癌的核心目標(biāo)，但大多數(shù)患者最后轉(zhuǎn)化為mCRPC，如何準(zhǔn)確預(yù)測前列腺癌的轉(zhuǎn)歸以及評估預(yù)后尤為重要。DE等[21]認為，將TP53運用于預(yù)測mCRPC發(fā)生的準(zhǔn)確性優(yōu)于其他AR生物標(biāo)志物。也有學(xué)者通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，具有TP53基因突變的前列腺癌患者Gleason評分較高，預(yù)后也更差[22]。由此可知，TP53基因突變對前列腺癌患者不良預(yù)后有重要影響，但TP53基因的檢測效能還需要通過進一步隨機對照試驗來驗證。

5 乳腺癌易感基因1/2(BRCA1/2)

BRCA基因?qū)儆谝职┗?，作為重要的腫瘤遺傳易感基因，在DNA損傷修復(fù)以及維持細胞遺傳穩(wěn)定性方面發(fā)揮不可或缺的作用。

5.1 BRCA1/2基因與前列腺癌診斷 與其他抑癌基因相同，BRCA基因的突變或缺失能否作為前列腺癌早期診斷的分子標(biāo)志物也受到廣泛關(guān)注。NYBERG等[23]的一項大型前瞻性研究表明，BRCA2基因突變攜帶者發(fā)生前列腺癌的風(fēng)險很高，且為侵襲性較強的類型，這種風(fēng)險因前列腺癌的家族史和基因中突變的位置而異。TUKACHINSKY等[24]對3 334例mCRPC患者的血漿進行綜合基因組分析，發(fā)現(xiàn)295例存在BRCA1/2突變，并且與其組織活檢中檢測到的基因突變具有高度一致性。

5.2 BRCA1/2基因與前列腺癌治療 在mCRPC的治療方案中，PARP抑制劑蘆卡帕尼用于治療攜帶BRCA基因突變的mCRPC患者獲得較好的效果[25]。通過基因檢測篩選出攜帶BRCA基因突變的前列腺癌患者，針對性使用靶向治療藥物，這更能體現(xiàn)基因檢測在腫瘤個體化治療方案制定過程中的重要作用。

5.3 BRCA1/2基因與前列腺癌預(yù)后評估 在BRCA1/2基因在前列腺癌預(yù)后評估的研究中，有學(xué)者指出BRCA2突變與前列腺癌具有更強侵襲性和不良預(yù)后相關(guān)，其主要是通過下調(diào)MMP-9和抑制PI3K/AKT和MAP/ERK途徑等調(diào)節(jié)機制從而增強前列腺癌轉(zhuǎn)移能力，進而導(dǎo)致預(yù)后不良，并且認為存在此基因突變的高風(fēng)險患者群體中，需要進行更進一步的篩查[26]。

6 FOXA1基因

FOXA1基因作為FOX家族成員中的一種轉(zhuǎn)錄因子，通常被稱為“轉(zhuǎn)錄先驅(qū)因子”，在胚胎發(fā)育、細胞生長與凋亡、能量代謝、腫瘤發(fā)生等過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

6.1 FOXA1基因與前列腺癌早期診斷 關(guān)于FOXA1基因在前列腺癌患者的表達情況，LI等[27]對我國前列腺癌基因組和表觀基因組圖譜(CPGEA)隊列進行分析，發(fā)現(xiàn)FOXA1基因在約41%的局部前列腺腫瘤中發(fā)生突變，這一突變率顯著高于西方國家隊列。TSOURLAKIS等[28]對11 152例前列腺癌病理組織標(biāo)本的綜合基因組進行分析，發(fā)現(xiàn)8 227例原發(fā)性前列腺癌患者中FOXA1基因的陽性表達率為97.6%，其中28.5%為強陽性。雖然FOXA1基因在前列腺癌患者中普遍發(fā)生突變，但尚無明確證據(jù)證明其能作為前列腺癌早期診斷分子標(biāo)志物，并且在不同民族、不同種族之間還存在表達差異，其檢測效能還需進一步驗證。

6.2 FOXA1基因與前列腺癌治療 上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得遷移和侵襲能力的重要生物學(xué)過程，抑制EMT可在腫瘤發(fā)展起到抑制作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXA1具有抑制EMT和腫瘤細胞侵襲的功能，而FOXA1發(fā)生突變后則會喪失這種功能，F(xiàn)OXA1突變體激活EMT的能力可能在前列腺癌轉(zhuǎn)移和進展中發(fā)揮作用[29]。隨后，SONG等[30]驗證了以上觀點，他們通過體外細胞實驗觀察到，F(xiàn)OXA1表達下調(diào)導(dǎo)致TGF-β信號傳導(dǎo)和EMT激活，這個信號傳導(dǎo)可被TGF-β受體抑制劑LY2157299阻斷，并且LY2157299在恩雜魯胺聯(lián)合使用時產(chǎn)生協(xié)同作用，能更好地抑制前列腺癌細胞的生長與轉(zhuǎn)移。盡管目前尚不明確FOXA1突變在前列腺癌發(fā)生過程中的具體機制，但針對FOXA1突變產(chǎn)生的激活EMT能力可能成為前列腺癌患者治療的新方向。

6.3 FOXA1基因與前列腺癌預(yù)后評估 在FOXA1基因用于評估前列腺癌預(yù)后的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXA1高表達與TMPRSS2-ERG基因重排和ERG表達相關(guān)，F(xiàn)OXA1高表達與ERG陰性前列腺癌中的高Gleason分級、晚期病理腫瘤PT分期和早期PSA復(fù)發(fā)有關(guān)。另有研究表明，F(xiàn)OXA1作為促進AR激活的先驅(qū)因子，可促進前列腺癌的發(fā)生及進展，并且通過與AR以及雄激素反應(yīng)元件三者之間的相互作用對PSA的表達以及前列腺癌細胞的生物學(xué)行為進行調(diào)控，促使前列腺癌轉(zhuǎn)化為CRPC[31]。以上研究表明，F(xiàn)OXA1與前列腺癌的關(guān)系密切，F(xiàn)OXA1的表達水平可能作為監(jiān)測ERG陰性前列腺癌患者行前列腺癌根治術(shù)后復(fù)發(fā)的生物標(biāo)志物。

綜上所述，相關(guān)抑癌基因的突變或缺失可以通過激活不同信號傳導(dǎo)途徑以及調(diào)節(jié)細胞生長、凋亡的關(guān)鍵蛋白的表達水平來調(diào)控前列腺癌的發(fā)生發(fā)展。然而，前列腺癌與其他惡性腫瘤的發(fā)病過程一致，是多因素、多環(huán)節(jié)相互影響與相互作用的結(jié)果。因此，單一的基因突變或缺失所引起的生物學(xué)功能改變難以用于解釋前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展機制。但是，隨著基因檢測技術(shù)的發(fā)展以及綜合基因組分析的深入進一步提高了人們對前列腺癌的認識，也讓研究人員重視基因測序在前列腺癌個體化、精準(zhǔn)化治療中起到的關(guān)鍵作用。但是前列腺癌不僅具有腫瘤內(nèi)異質(zhì)性，而且具有腫瘤間異質(zhì)性，尤其是在具有不同種族和民族背景的患者中，并且潛在的分子機制尚不清楚，故應(yīng)針對不同種族、民族、地域的前列腺癌患者的基因組學(xué)分子改變進行深入探索，再通過聯(lián)合多個相關(guān)指標(biāo)來指導(dǎo)更精準(zhǔn)的癌癥防治計劃。目前，前列腺癌的防治重點仍為早期診斷、早期干預(yù)、改善預(yù)后，而對相關(guān)基因的研究可為探尋敏感度高、特異性強的分子生物標(biāo)志物、制定個體化治療、評估預(yù)后等方面提供新思路，也給廣大前列腺癌患者帶來福音。