ERCC1?RRM1?β-tubulinⅢ在非小細(xì)胞肺癌化療中作用的研究進(jìn)展

蓋 領(lǐng)綜述,茅國新審校

(南通大學(xué),江蘇南通 226001)

ERCC1?RRM1?β-tubulinⅢ在非小細(xì)胞肺癌化療中作用的研究進(jìn)展

蓋 領(lǐng)綜述,茅國新審校

(南通大學(xué),江蘇南通 226001)

核苷酸還原酶類;微管蛋白質(zhì)類;癌,非小細(xì)胞肺;切除修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1

肺癌是腫瘤導(dǎo)致死亡的最常見原因,其中約80%為非小細(xì)胞肺癌(non small cell lung cancer,NSCLC),在新診斷的患者中,有65%已不能行手術(shù)治療,因此化療是肺癌的主要治療手段之一,但治療的有效率僅為20%～40%,中位生存期不足10個月?隨著第3代化療藥物的出現(xiàn)和應(yīng)用,肺癌的治療效果有了進(jìn)一步的提高,但并未取得突破性進(jìn)展,而這些第3代化療藥物與鉑類聯(lián)合的化療療效似乎已經(jīng)達(dá)到一個平臺?隨著對功能性基因組研究的深入,近年來提出了腫瘤個體化治療的新理念,在2009年美國臨床腫瘤學(xué)會(ASCO)年會中提出NSCLC治療更應(yīng)遵循這一原則?個體化治療是根據(jù)腫瘤生物學(xué)和藥物基因組學(xué)的改變進(jìn)行針對性治療?這是建立在循證醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)上,從而在分子?蛋白?基因水平上指導(dǎo)肺癌治療,是目前肺癌治療的理想之路?本文將近年來切除修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1(ERCC1)?核糖核苷酸還原酶 M1(ribonucleotide reductase,RRM1)?β微管蛋白(β-tubulin)這 3個標(biāo)志物與 NSCLC的化療進(jìn)展作一綜述?

1 ERCC1

1.1 ERCC1結(jié)構(gòu)和基本功能 ERCC1基因位于染色體19q13.2-13.3編碼一種含有 297個氨基酸的蛋白質(zhì),參與DNA鏈的切割和損傷修復(fù)[1],其表達(dá)產(chǎn)物與DNA修復(fù)酶缺乏互補(bǔ)基因F(XPF)形成緊密的異二聚體(ERCC1-XPF),具有損傷識別和切除5′端的雙重作用,在核苷酸切除修復(fù)(nucleotide excision repair,NER)中起到限速或調(diào)節(jié)的重要作用?

1.2 ERCC1的表達(dá)與鉑類耐藥 鉑類抗癌藥物的細(xì)胞毒性作用主要是通過形成鉑-DNA加合物?DNA基因修復(fù)主要是由NER和鏈間交聯(lián)完成的,而 ERCC1是他們中一個關(guān)鍵因素[2-3],是參與NER過程并與順鉑耐藥緊密相關(guān)的關(guān)鍵因子[4]?研究表明ERCC1表達(dá)與化療療效呈負(fù)相關(guān),這與ERCC1在DNA修復(fù)中的作用相關(guān),尤其是ERCC1能使順鉑誘導(dǎo)的DNA絡(luò)合物的清除增加[5],從而降低療效?ERCC1過表達(dá)可使停滯在G2/M期損傷的DNA迅速修復(fù),導(dǎo)致其對順鉑耐藥?

有研究證實(shí),ERCC1基因突變將導(dǎo)致單核苷酸多態(tài)性(SNP),ERCC1的SNP與鉑類藥物抵抗存在明顯關(guān)系?Chiun等[6]表明ERCC1 mRNA高水平表達(dá)與順鉑誘導(dǎo)的DNA加合物清除增加?與順鉑耐藥相關(guān),而低水平表達(dá)與化療療效增加?生存時間延長相關(guān)?

Wang等[7]采用ATP-TCA體外藥敏技術(shù)與QRT-PCR技術(shù)相結(jié)合,研究了ERCC1基因表達(dá)與順鉑耐藥的相關(guān)性,結(jié)果顯示,在19例NSCLC患者中低ERCC1 mRNA表達(dá)的患者對順鉑的敏感性明顯高于ERCC1高表達(dá)患者?Cobo等[8]對實(shí)驗(yàn)組根據(jù)ERCC1 mRNA的表達(dá)給予多西他賽加順鉑(低表達(dá)組)或多西他賽加吉西他濱(高表達(dá)組)化療?對照組均給予多西他賽加順鉑化療?結(jié)果顯示,實(shí)驗(yàn)組客觀緩解率(ORR)?無進(jìn)展生存期(PFS)均高于對照組,表明ERCC1的表達(dá)可以預(yù)測化療療效?

Fujii等[1]研究發(fā)現(xiàn)含鉑方案新輔助化療患者,其轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中ERCC1表達(dá)低者化療有效率高,表達(dá)高者化療有效率低,但未涉及ERCC1表達(dá)是否影響患者的預(yù)后?

2 RRM1

2.1 RRM的結(jié)構(gòu)和功能 核苷酸還原酶(RR)是RNA合成的前體,它能使核糖核苷酸還原成為脫氧核糖核苷酸,后者是DNA合成和修復(fù)所必需的,是DNA合成通路中的限速酶,其包括2個亞單位:RRM1和RRM2?RRM1基因定位于染色體11q15.5區(qū)域[9],這是一個多種惡性腫瘤常含有的容易失去雜合性(loss of heterozygosity,LOH)的區(qū)域,稱為LOH11A?該區(qū)域與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移有關(guān)系,約75%NSCLC患者有這樣的雜合性缺失?

2.2 RRM1表達(dá)與吉西他濱(GEM)耐藥 GEM是嘧啶類抗代謝藥,屬細(xì)胞周期特異性藥物,作用于DNA合成期即S期,使DNA合成發(fā)生障礙?RRM1是鹽酸GEM耐藥的一個重要預(yù)測指標(biāo),也是DNA合成與修復(fù)的限速酶[10]?Rosell等[11]檢測了100例GEM方案治療的晚期NSCLC患者標(biāo)本的RRM 1 mRNA發(fā)現(xiàn)RRM1 mRNA低表達(dá)者明顯受益于GEM方案化療?Zheng等[12]在1組僅接受手術(shù)治療的Ⅰ期NSCLC患者研究中,發(fā)現(xiàn)RRM1 mRNA高表達(dá)組中位生存期及無疾病生存期延長?回顧性分析中發(fā)現(xiàn)RRM1 mRNA過表達(dá)對GEM耐藥,因此RRM1 mRNA水平低的 NSCLC患者接受GEM/DDP,而RRM1 mRNA水平高的患者接受抗微管藥物/DDP化療對患者生存有益?

Simon等[13]在Ⅱ期臨床研究中采用RT-PCR的方法檢測標(biāo)本RRM1和ERCC1 mRNA的表達(dá),選擇不同的治療方案:RRM1低/ERCC1低的患者接受GEM/卡鉑治療;RRM1低/ERCC1高的患者接受GEM/多西紫杉醇治療;RRM1高/ERCC1低的患者接受多西紫杉醇/卡鉑治療;RRM1高/ERCC1高的患者接受多西紫杉醇/長春瑞濱治療?化療1年生存率和無疾病進(jìn)展生存率?中位生存期和中位無疾病進(jìn)展生存期均高于以往的研究結(jié)果,表明以RRM1和ERCC1的表達(dá)情況為患者選擇個體化治療是可行的,并且會給患者帶來生存益處?

3 β-tubulinⅢ

3.1 微管蛋白 微管蛋白不僅是細(xì)胞骨架和紡錘體的主要成分,而且是紫杉醇作用的位點(diǎn),與紫杉醇的獲得性耐藥也密切相關(guān)[14]?目前在真核生物中已經(jīng)確定的微管蛋白有7種,其中α-tubulin和β-tubulin是微管結(jié)構(gòu)的主要組成,在真核生物細(xì)胞中普遍存在,并且高度保守性[15]?

3.2 β-tubulin同型與紫杉醇耐藥 一些基礎(chǔ)和臨床研究證實(shí),β-tubulinⅢ的表達(dá)與紫杉醇化療敏感性相關(guān),可作為一些實(shí)體腫瘤(肺癌?卵巢癌?前列腺癌?乳腺癌?不明原發(fā)部位的腫瘤)預(yù)后的評價指標(biāo)[16]?Dumontet等[17]在19例NSCLC患者β-IubulinⅢ表達(dá)與預(yù)后關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn),β-IubulinⅢ高水平表達(dá)患者的無疾病生存期為41 d,明顯低于β-IubulinⅢ低表達(dá)者的 288 d?在 9例高表達(dá)β-IubulinⅢ患者中僅有 2例對化療敏感(22%),而在低水平表達(dá)的患者中化療敏感率為60%(6/10),提示接受以紫杉醇為基礎(chǔ)化療方案的NSCLC患者,β-IubulinⅢ表達(dá)增高可能表示預(yù)后不良,而β-IubulinⅢ表達(dá)降低則對紫杉醇敏感性增加?Seve等[18]研究也得到類似結(jié)果,β-tubulin高表達(dá)與紫杉醇耐藥有關(guān)?Azuma等[19]用免疫組化的方法檢測了45例接受紫杉醇聯(lián)合卡鉑化療的復(fù)發(fā)NSCLC的ERCC1和β-tubulinⅢ表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)二者各自的低表達(dá)均與高有效率和延長無疾病生存期有關(guān),而且兩者均陰性者從化療中的獲益更明顯?β-tubulin表達(dá)水平不與任何臨床和病理特點(diǎn)相關(guān)?

4 小 結(jié)

隨著功能性基因組學(xué)的發(fā)展,人們對癌變機(jī)制和腫瘤治療機(jī)制有了更深層次的理解,選擇安全有效的治療方法,實(shí)現(xiàn)肺癌個體化治療,讓患者生存時間更長,生活質(zhì)量更好,是肺癌治療的一種必然趨勢?

個體化化療在NSCLC治療中已經(jīng)顯示良好的效果和應(yīng)用前景,代表了腫瘤化療的發(fā)展方向,已在腫瘤界獲得廣泛肯定,給腫瘤治療帶來曙光,但仍沒有充足證據(jù)以常規(guī)使用分子標(biāo)記物來選擇化療方案,故目前不能在臨床常規(guī)使用,需進(jìn)一步確立肺癌耐藥基因與療效的關(guān)系標(biāo)化檢測方法以及規(guī)范檢測結(jié)果的評價,同時需了解基因檢測技術(shù)的復(fù)雜性?腫瘤自身的復(fù)雜性等?

目前的研究結(jié)果大部分是回顧性分析,缺乏大型前瞻性隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)的結(jié)果支持?故還需不斷地探索以獲得更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù),指導(dǎo)治療,實(shí)現(xiàn)個體化治療的飛躍?

[1] Fujii T,Toyooka S,Ichimura K,et al.ERCC1 protein expression predicts the response of cisplatin-based neoadjuvant chemotherapy in non-small-cell lung cancer[J].Lung Cancer,2008,59(3):377-384.

[2] Fisher LA,Bessho M,Bessho T.Processing of a psoralen DNA interstrand crosslink by XPF-ERCC1 complex in vitro[J].J Biol Chem,2008,283:1275-1281.

[3] Bergstralh DT,Sekelsky J.Interstrand crosslink repair:can XPF-ERCC1 be let off the hook?[J].Trends Genet,2008,24:70-76.

[4] Gazdar AF.DNA repair and survival in lung cancer the two faces of Janus[J].N Engl J Med,2007,356(8):771.

[5] Ota S,Ishii G,Goto K,et al.Immunohistochemical expression of BCRP and ERCC1 in biopsy specimen predicts survival in advanced non-small-cell lung cancer treated with cisplatin-based chemotherapy[J].Lung Cancer,2009,64(1):98-104.

[6] Hsu C,Kuo SH,Hud FC,et al.Gemcitabine plus conventional-dose epirubicin versus gemcitabine plus cisplatin as first-line chemotherapy for stageⅢB/Ⅳ non-small cell lung carcinoma-A randomized phaseⅡ trial[J].Lung Cancer,2008,62:334-343.

[7] Wang L,Wei J,Qian X,et al.ERCC1 and BRCA1 mRNA expression levels in metastatic malignant effusions is associated with chemosensitivitytocisplatin and/or docetaxel[J].BMC Cancer,2008,8(1):97.

[8] Cobo M,Isla D,Massuti,et al.Customizing cisplatin based on quantitative excision repair cross-complementing 1 mRNA expression:a phaseⅢtrial in non-small-cell lung cancer[J].J Clin Oncol,2007,25(19):2747-2754.

[9] Bepler G.Using translational research to tailor the use of chemotherapy in the treatment of NSCLC[J].Lung Cancer,2005,50 Suppl 1:S13-14.

[10]Herrick J,Sclavi B.Ribonucleotide reductase and the regulation of DNA replication:an old story and an ancient heritage[J].Mol Microbiol,2007,63(1):22-34.

[11]Rosell R,Danenberg KD,Alberola V,et al.Ribonucleotide reductase messenger RNA expression and survival in gemcitabine/cisplatin-treated advanced non-smal-cell lung cancer patients[J].Clin Cancer Res,2004,10(4):1318-1325.

[12]Zheng Z,Chen T,Li X,et al.DNA synthesis and repair genes RRM1 and ERCC1 in lung cancer[J].N Engl J Med,2007,356(8):800-808.

[13]Simon G,Sharma A,Li X,et al.Feasibility and efficacy of molecular analysis-directed individualized therapy in advanced non-small-cell lung cancer[J].J Clin Oncol,2007,25(19):2741-2746.

[14]Xiao H,Verdier P,Fernandez N,et al.Insights into the mechanism of microtubule stabilization by taxol[J].Proc Natl Acad Sci,2006,103(27):10166-10173.

[15]Hammond JW,Cai D,Verhey KJ.Tubulin modificati ons and their cellular functions[J].Curr Op in Cell Biol,2008,20(1):71-76.

[16]Seve P,Dumontet C.Is classⅢbeta-tubulin a predictive factor in patients receiving tubulin-binding agents?[J].Lancet Oncol,2008,9(2):168-175.

[17]Dumontet C,Isaac S,Souquel PJ,et al.Expression of classⅢbeta-tubulin in non-small cell lung cancer is correlated with resistance to taxane chemotherapy[J].Bull Cancer,2005,92(2):25-30.

[18]Seve P,Reiman T,Lai R,et al.ClassⅢbeta-tubulin is a marker of paclitaxel resistance in carcinomas of unknown primary site[J].Cancer Chemother Pharmacol,2007,60:27-34.

[19]Azuma K,Sasada T,Kawahara A,et al.Expression of ERCC1 and ClassⅢ beta-tubulin non-small cell lung cancer patients treated with carboplatin and paclitaxel[J].Lung Cancer,2009,64(3):326-333.

10.3969/j.issn.1671-8348.2011.01.043

A

1671-8348(2011)01-0091-03

2010-02-12

2010-05-16)

?臨床研究?