BRCA1與結(jié)直腸癌關(guān)系的研究進(jìn)展

黃克強(qiáng)，崔錦珠，唐華，黃秋霞，歐海玲

廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院病理科，廣西南寧 530023

結(jié)直腸癌（colorectal cancer, CRC）是目前全球發(fā)病率最高的癌癥之一，且發(fā)病率逐年增高，其發(fā)病率、病死率均處于惡性腫瘤的前3位，多數(shù)患者早期癥狀不明顯，就診時已處于T3期或T4期，且多有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，預(yù)后差，其發(fā)生、發(fā)展與多種癌基因及抑癌基因的突變或失活有關(guān)。尋找結(jié)直腸癌相關(guān)的基因改變及生物標(biāo)志物對改善患者預(yù)后有重要意義。眾多研究指出乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1, BRCA1）的突變與卵巢癌和乳腺癌的發(fā)生密切相關(guān)，而且在其他很多腫瘤中都有突變和表達(dá)缺失，在未來的研究中，BRCA1的分子遺傳學(xué)分析及對BRCA1相關(guān)功能的了解可能會促進(jìn)新的靶向療法發(fā)展。通過綜述BRCA1在結(jié)直腸癌中的研究進(jìn)展，總結(jié)BRCA1在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其在治療中的應(yīng)用前景，并指導(dǎo)后續(xù)的研究方向。

1 BRCA1基因概況

BRCA1基因于1994年克隆，定位于人類染色體17q21，其編碼蛋白是一種多功能蛋白，包含1 863個氨基酸，其中含有豐富的半胱氨酸RING結(jié)構(gòu)域[在各種調(diào)節(jié)蛋白的最末端氨基（N）末端發(fā)現(xiàn)鋅結(jié)合結(jié)構(gòu)域]和在其羧基（C）末端的串聯(lián)BRCT結(jié)構(gòu)域，它們構(gòu)成了一個磷酸肽識別結(jié)構(gòu)域，結(jié)合含有磷酸化-SXXF基序的肽類（S為Ser，F(xiàn)為Phe，X有所不同）。BRCA1蛋白與不同細(xì)胞室中的不同伙伴蛋白相互作用，與其他腫瘤抑制因子、DNA損傷傳感器和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子結(jié)合，形成BASC復(fù)合體，在DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞周期阻滯、凋亡、遺傳不穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)錄激活等多種細(xì)胞途徑中發(fā)揮重要作用[1]。BRCA1基因的致病突變會導(dǎo)致同源重組受損，細(xì)胞優(yōu)先利用非同源端連接修復(fù)雙鏈DNA斷裂。非同源端連接增強(qiáng)了細(xì)胞基因組的不穩(wěn)定性，直到致癌。

2 BRCA1基因突變與CRC的關(guān)系

BRCA1致病突變與CRC之間的關(guān)系尚不清楚，幾年來進(jìn)行的幾項研究報道了相互矛盾的結(jié)果[2-3]。

Thompson 和 Easton的病例增加了兩倍患結(jié)腸癌的風(fēng)險（RR=2.03，95%CI：1.45~2.85）和降低直腸癌風(fēng)險（RR=0.23，95%CI：0.09~0.59），有學(xué)者強(qiáng)調(diào)，與監(jiān)測、流行病學(xué)和最終結(jié)果（surveillance, epidemi?ology, and end results, SEER）報告的風(fēng)險相比，BRCA1攜帶者發(fā)生CRC的風(fēng)險增加了2倍（11%，95%CI：8.2~13.2）。另有學(xué)者表示在7 015名女性BRCA1突變攜帶者中發(fā)現(xiàn)21例CRC，發(fā)病率低于一般人群，而50歲以下攜帶BRCA1致病突變的女性患CRC的風(fēng)險增加。這些發(fā)現(xiàn)與其他一些研究的結(jié)果一致。事實上，在波蘭2 398例未經(jīng)篩選的CRC患者中，其他學(xué)者報道BRCA1的突變率約為0.42%（對照組為0.48%）。851例60歲或更早診斷為CRC的患者中，BRCA1基因突變也較多（0.82%），攜帶者發(fā)病年齡平均比非攜帶者小7歲（57.0歲 vs 64.0歲），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。因此，建議BRCA1突變的女性應(yīng)該在年輕時接受CRC篩查試驗，如高敏感性糞便潛血試驗或結(jié)腸鏡檢查。相關(guān)學(xué)者研究了613名BRCA1突變攜帶者發(fā)生CRC的風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)攜帶者與非攜帶者之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）[4]。Naseem M等[5]研究6 396例CRC腫瘤樣本，其中1.1%檢測到BRCA1突變，在MSI-H患者中更高，并且這些突變與較高的腫瘤突變負(fù)荷（tumor mutation burden, TMB）獨立相關(guān)。Harpaz N等[6]發(fā)現(xiàn)黏液型的CRC有較高的BRCA1突變率和TMB。

總之，一些以家庭為基礎(chǔ)的研究和前瞻性隊列研究表明，BRCA1突變攜帶者可能有更高的早期CRC發(fā)病風(fēng)險。這些結(jié)果似乎得到了系統(tǒng)回顧和薈萃分析的證實，BRCA1突變攜帶者的CRC風(fēng)險更高[2]。然而最近的一項薈萃分析認(rèn)為BRCA1突變與結(jié)直腸沒有顯著相關(guān)性[3]，但是納入分析的11個研究中只有1個是前瞻性研究，而且有4個研究只包括德裔猶太人，存在一定的局限性，因此需要更多研究來證實BRCA1突變與CRC的真正關(guān)系。

3 BRCA1 mRNA和蛋白表達(dá)與CRC的關(guān)系

BRCA1基因突變可導(dǎo)致mRNA和蛋白表達(dá)下降，但有研究證實在BRCA1基因突變率極低，表觀遺傳機(jī)制（例如由miRNA介導(dǎo)的機(jī)制）可介導(dǎo)BRCA1功能的喪失[7]。BRCA1在CRC中表達(dá)的研究還處于初始階段，相關(guān)報道較少。

Garcia V等[8]觀察到BRCA1 mRNA在16%結(jié)腸癌中為過表達(dá)，9%為低表達(dá)，表達(dá)程度與患者性別顯著相關(guān)，且男性高于女性。同時對10例結(jié)腸癌和匹配的正常組織進(jìn)行了免疫組化分析，正常黏膜的免疫反應(yīng)性高于腫瘤，定量結(jié)果和免疫組化結(jié)果之間沒有聯(lián)系。Grabsch H等[9]對342例散發(fā)性CRC進(jìn)行免疫組化檢測，研究發(fā)現(xiàn)BRCA1蛋白表達(dá)減少，與腫瘤大小、分級顯著相關(guān)，晚分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管侵犯者缺失率高，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），提示BRCA1缺失可能是CRC發(fā)生的早期事件。多元Cox回歸分析進(jìn)一步證實，BRCA1的缺失表達(dá)可以獨立預(yù)測CRC的不良生存，BRCA1陽性結(jié)腸癌患者的無病生存期和總生存期明顯更長。同時研究表明在DNA錯配修復(fù)和DNA DSB修復(fù)蛋白的表達(dá)之間可能存在聯(lián)系。

Le CL等[10]通過反轉(zhuǎn)錄·聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR）方法研究了72例結(jié)直腸腺癌和匹配的正常黏膜組織中BRCA1 mRNA的表達(dá)，結(jié)果顯示BRCA1 3’mRNA在右半結(jié)腸表達(dá)量最高，而與患者年齡、性別、DNA倍體、腫瘤大小沒有關(guān)系。結(jié)直腸腺癌中BRCA1的平均mRNA水平明顯高于正常黏膜。對這些結(jié)果的一種可能解釋是，BRCA1和BRCA2 mRNA的表達(dá)是由增殖誘導(dǎo)的。BRCA1蛋白被認(rèn)為發(fā)揮生長抑制作用，在散發(fā)性CRC中其mRNA水平的升高可能代表了抑制快速細(xì)胞增殖的負(fù)反饋機(jī)制。

Schj?lberg AR等[11]使用組織芯片和免疫組織化學(xué)檢測方法，評估了55例散發(fā)性結(jié)直腸腫瘤和37例正常黏膜，發(fā)現(xiàn)BRCA1在兩組中表達(dá)水平相似。在腫瘤組中，BRCA1表達(dá)與單個有絲分裂紡錘體蛋白表達(dá)顯著相關(guān)，59%的病例低表達(dá)（<12%陽性），與BRCA1位點雜合性缺失（loss of heterozygosity,LOH）的數(shù)據(jù)相當(dāng)一致（40%~49%）。BRCA1過表達(dá)（在其余41%的腫瘤中）與BRCA1基因定位的染色體臂17q21的增益有關(guān)，與腫瘤非整倍體無關(guān)。

夏志秀等[12]評估49例進(jìn)展期結(jié)直腸癌術(shù)后CRC伴或不伴LNM的BRCA1基因表達(dá)差異，及其與臨床病理參數(shù)和預(yù)后之間的關(guān)系。BRCA1 mRNA和蛋白表達(dá)在LNM CRC中顯著下調(diào)，并與TNM晚期和5年總生存率降低顯著相關(guān)。單因素和多因素分析顯示BRCA1表達(dá)是CRC患者復(fù)發(fā)和生存的獨立預(yù)測因素。BRCA1可作為LNM的生物標(biāo)志物和CRC的預(yù)后指標(biāo)，其下調(diào)表達(dá)是CRC患者預(yù)后不良的預(yù)測因子。

Wang GH等[13]研究了4種類型的癌組織（胃癌、CRC、肝細(xì)胞癌和胰腺癌）共1 546個樣本及相應(yīng)的癌旁組織、高、低級別瘤變組織，分析BRCA1蛋白的免疫組化表達(dá)模式及其與患者臨床參數(shù)和總生存期的相關(guān)性。結(jié)果顯示，與癌前病變和癌旁組織相比，BRCA1c腫瘤中表達(dá)下調(diào)，BRCA1n表達(dá)上調(diào)。細(xì)胞質(zhì)BRCA1低表達(dá)普遍與TNM晚期相關(guān)，而核BRCA1高表達(dá)普遍與腫瘤分期（tumor node metasta?sis, TNM）晚期相關(guān)。細(xì)胞質(zhì)BRCA1的高表達(dá)對消化系統(tǒng)癌癥的總生存率有顯著的益處，而BRCA1的核表達(dá)通常預(yù)示較差的預(yù)后，因而認(rèn)為BRCA1可作為評價消化系統(tǒng)癌癥預(yù)后的臨床病理生物標(biāo)志物。

Rajarajan S等[14]采用免疫組化方法檢測了72例CRC腫瘤中BRCA1的表達(dá)情況及其與臨床病理特征的相關(guān)性。只有21%的腫瘤表達(dá)BRCA1，陽性或陰性腫瘤之間的任何臨床變量均差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），盡管較高比例的BRCA1陽性腫瘤（60%）無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。14%的腫瘤胞漿有表達(dá)，但認(rèn)為是陰性的。

Gerovska D等[15]對34例CRC患者的肝轉(zhuǎn)移樣本進(jìn)行了組織芯片（tissue microarray, TMAs）的免疫組化分析，結(jié)果顯示BRCA1陽性樣本與CRC分期相關(guān)，BRCA1是TME中最后一個被激活的BASC基因。BRCA1在人CRC肝轉(zhuǎn)移瘤TME細(xì)胞中的共定位分析發(fā)現(xiàn)，與Ⅰ期和Ⅱ期腫瘤（異時轉(zhuǎn)移）相比，Ⅳ期腫瘤（同步轉(zhuǎn)移）的內(nèi)皮細(xì)胞、Ito和Kupffer細(xì)胞同時表達(dá)BRCA1的比例顯著增加。因此，與內(nèi)皮細(xì)胞、Ito和Kupffer細(xì)胞同時表達(dá)BRCA1的腫瘤細(xì)胞更快地入侵大腸壁、局部淋巴結(jié)、肝臟。BRCA1在TME中的高表達(dá)率是CRC肝轉(zhuǎn)移快速發(fā)生的原因還是結(jié)果，目前還難以下結(jié)論。為了闡明BRCA1在肝轉(zhuǎn)移中的分子機(jī)制，需要進(jìn)一步研究BRCA1的亞細(xì)胞定位、肝轉(zhuǎn)移宿主細(xì)胞中BRCA1基因的突變和甲基化狀態(tài)，以及這些基因表型在轉(zhuǎn)移期同時發(fā)生的變化。

4 BRCA1在CRC治療中的意義

在乳腺癌和卵巢癌的一些研究中，已明確與BRCA相關(guān)的腫瘤分子和臨床特征，并定義了一組具有BRCAness特征的腫瘤，對具有這些特征的惡性腫瘤有特定的治療方案[16]。DNA損傷修復(fù)的缺陷通過促進(jìn)DNA突變促進(jìn)癌癥的發(fā)展，但也提供了癌癥特異性的弱點，可以為治療所用。針對HR通路受損，BRCA1相關(guān)癌癥對一些新舊藥物如鉑基化療和聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）抑制劑表現(xiàn)出極大的敏感性[17]。鉑劑能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞DNA交聯(lián)，為同源重組DNA修復(fù)的底物，在BRCA突變細(xì)胞中是有缺陷的，為了修復(fù)電離輻射對順鉑或其他雙鏈DNA斷裂的損害，需要進(jìn)行同源重組修復(fù)。以鉑為基礎(chǔ)的化療藥物起烷基化作用，在細(xì)胞中產(chǎn)生無法修復(fù)的雙鏈DNA斷裂（double strand breaks,DSB），BRCA1表達(dá)降低的腫瘤可能由于DNA修復(fù)能力降低而對鉑類化學(xué)療法更為敏感。研究顯示，在BRCA突變?nèi)幮匀橄侔┗颊咧凶仙悸?lián)合卡鉑治療組5年無病生存期絕對獲益達(dá)6.4%[18]。

PARP是一種DNA修復(fù)酶，參與單鏈DNA斷裂的修復(fù)，而DNA鏈損傷的積累可能會阻止復(fù)制叉導(dǎo)致DSB的形成，這些DSB只能通過同源重組進(jìn)行修復(fù)[19]。PARP抑制劑在BRCA突變?nèi)橄侔⒙殉舶?、前列腺癌患者中有較好的治療效果[20]。在前列腺癌的新型內(nèi)分泌治療方面，轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌人群中的BRCA突變攜帶者比非攜帶者有更好的治療效果，阿比特龍或恩雜魯胺的治療使BRCA1或BRCA2突變的患者受益[21]。

BRCA突變相關(guān)的結(jié)直腸癌尚沒有明確的治療方案，有研究顯示BRCA1陽性表達(dá)患者在接受鉑類藥物化療后總生存時間為（52.0±4.0）個月，明顯長于陰性表達(dá)患者[22]，BRCA1的低表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，并可能是預(yù)測CRC患者放療有效性的新標(biāo)志物。

5 問題與展望

綜上所述，BRCA1在CRC中的研究相對較少，其基因突變與CRC患病風(fēng)險的關(guān)系尚未完全明了，而其mRNA和蛋白表達(dá)與CRC臨床病理特征的關(guān)系也得到了相互矛盾的結(jié)果，只有一項研究進(jìn)一步分析了BRCA1蛋白在不同細(xì)胞室中的不同作用及意義，BRCA1與CRC的關(guān)系有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。BRCA1缺陷或者過表達(dá)可能作為化療或放療中有效的標(biāo)志物，具有重大的臨床實用價值，亦需要進(jìn)一步地研究探索。