同源重組修復(fù)基因在卵巢癌中的研究進(jìn)展

胡丹，楊永秀，王欣，李永霞

癌癥是一種涉及一系列遺傳、表觀遺傳和表型變化的復(fù)雜疾病。其特點(diǎn)是基因結(jié)構(gòu)或功能異常，驅(qū)動正常細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞的進(jìn)行性轉(zhuǎn)換[1]。卵巢癌是發(fā)達(dá)國家婦女癌癥死亡的第4大最常見原因，每年在全球范圍內(nèi)奪走超過15萬人的生命[2]。盡管手術(shù)[3]和放化療[4]對卵巢癌患者的癥狀及預(yù)后有所改善，但大多數(shù)患者仍復(fù)發(fā)并最終死于該疾病。據(jù)有關(guān)資料證實，約有10%的卵巢癌患者有遺傳風(fēng)險[5]。首個被大家所認(rèn)知的易感基因是乳腺癌易感基因1（BRCA1）和BRCA2，其與卵巢癌的終生外顯率分別在22%～65%和10%～35%之間[6]。除此之外，其他同源重組修復(fù)通路相關(guān)蛋白在卵巢癌發(fā)病機(jī)制中亦起到同樣重要的作用。由于對卵巢癌患病因素的局限性認(rèn)知，如果只檢測BRCA1/2基因，那么在其他已知危險基因存在有害變異的患者中，將有超過5%的患者會漏診。隨著全基因組相關(guān)性研究的開展，發(fā)現(xiàn)了更多與卵巢癌密切相關(guān)的同源重組修復(fù)通路因子，其功能及意義有待進(jìn)一步研究證實?，F(xiàn)結(jié)合最新研究進(jìn)展，對參與同源重組修復(fù)通路與卵巢癌關(guān)聯(lián)密切的幾種重要基因突變與卵巢癌的關(guān)系進(jìn)行初步探討，為卵巢癌的篩查、治療和預(yù)防奠定臨床基礎(chǔ)。

1 同源重組修復(fù)通路的概念及修復(fù)機(jī)制

同源重組修復(fù)通路是一種有較高保真度的修復(fù)途徑，是發(fā)生在有同源序列的DNA之間的重組方式。同源重組修復(fù)功能缺陷會增加正常細(xì)胞癌變的可能，同時影響腫瘤細(xì)胞對放療及基因藥物治療的敏感性[2]。故其對保持細(xì)胞基因組的完整性十分重要。在同源重組修復(fù)的初始階段，共濟(jì)失調(diào)-毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因（ataxia telangiectasia mutated gene，ATM）和ATM-Rad3相關(guān)基因（ATM and Rad3 related gene，ATR）首先識別雙鏈DNA的斷裂，這兩種激酶使下游靶點(diǎn)磷酸化，包括細(xì)胞周期檢測點(diǎn)激酶（CHEK2）、P53、BRCA1和組蛋白 H2A（histone H2A，H2AX）。BRCA1在BRCA1相關(guān)的環(huán)指結(jié)構(gòu)域蛋白1（BRCA1 associated ring domain 1，BARD1） 和 BRCA1 相互作用蛋白1（BRIP1）的輔助下，作為一個支架將剩余的蛋白集合到修復(fù)位點(diǎn)。然后MRN復(fù)合物（由MRE11、RAD50和NBS1組成）對DNA進(jìn)行切割，形成3個由RPA結(jié)合而成的懸臂結(jié)構(gòu)。BRCA2在其定位和伴隨蛋白（partner and localizer of BRCA2，PALB2）的輔助下被招募，并在RAD51B、RAD51C和RAD51D的輔助下將RAD51重組酶（RAD51 recombinase，RAD51）負(fù)載到RPA包覆的DNA上。隨后RAD51核蛋白絲侵入同源DNA鏈，利用姊妹染色單體作為模板進(jìn)行剩余DNA的修復(fù)[7]。

2 同源重組修復(fù)通路相關(guān)基因基本概況

德國科隆大學(xué)（University of Cologne）遺傳性乳腺癌和卵巢癌中心（Center of Genetic Breast and Ovarian Cancer）進(jìn)行了生殖系統(tǒng)檢測，檢測包括25個已建立和候選的與卵巢癌和（或）乳腺癌或罕見癌癥易感綜合征相關(guān)的風(fēng)險基因（ATM、BARD1、BRCA1、BRCA2、BRIP1、BUB1B、CDH1、CHEK1、CHEK2、FAM175A、FANCM、MLH1、MSH2、MSH6、MRE11A、NBN、PMS2、PTEN、PALB2、RAD50、RAD51C、RAD51D、STK11、TP53、XRCC2）。將分析的基因劃分為3類：①BRCA1/BRCA2為A組；②16個危險基因為 B 組，包括 MLH1、MSH2、MSH6、PMS2、CDH1、PTEN、STK11、TP53、ATM、BRCA1、BRCA2、CHEK2、NBN、PALB2、RAD51C 和 RAD51D；③所有基因（25個基因）為C組。結(jié)果顯示在整個樣本中，BRCA1突變體中有害種系突變體最多（81例，15.5%），其次是BRCA2（29 例，5.5%）、RAD51C（13 例，2.5%）和 PALB2（6例，1.1%）。所有其他基因分析的有害變異在每個患者中被發(fā)現(xiàn)的比例均低于1%[8]。

2.1 BRCA家族 BRCA1和BRCA2是雙鏈DNA斷裂同源重組修復(fù)過程中的關(guān)鍵蛋白。在同源重組修復(fù)通路起始階段發(fā)揮著重要作用。BRCA1位于染色體17q21上，總長度83 kb，22個外顯子，編碼內(nèi)含1 863個氨基酸的蛋白產(chǎn)物。BRCA1是由羧基端的BRCT結(jié)構(gòu)域和氨基端的環(huán)狀結(jié)構(gòu)域串連而成。環(huán)狀結(jié)構(gòu)域是許多E3泛素連接酶中發(fā)現(xiàn)的一個基序，被認(rèn)為是介導(dǎo)蛋白質(zhì)泛素化的重要結(jié)構(gòu)。BRCA1可能通過不同的泛素種類調(diào)節(jié)和結(jié)合不同的底物，從而控制蛋白質(zhì)降解、亞細(xì)胞定位及其活性。BRCT結(jié)構(gòu)域是一個與磷酸化蛋白結(jié)合的基序，它存在于許多對DNA損傷作出反應(yīng)的蛋白質(zhì)中，被認(rèn)為是蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程的重要組成部分，這些細(xì)胞過程賦予了其抑制腫瘤的活性。BRCA2位于染色體13q12～13，26個外顯子，編碼內(nèi)含3 418個氨基酸的蛋白產(chǎn)物，其氨基端與PALB2-WD40結(jié)合，以BRC的重復(fù)序列和羧基端的Cter為通路，與RAD51結(jié)合，從而使RAD51可以結(jié)合經(jīng)切除修飾后的單鏈DNA（ssDNA），共同參與重組修復(fù)。既往研究表明在卵巢癌患者中，BRCA1/2基因突變的患者占10%～15%。我國有研究結(jié)果顯示，BRCA胚系基因突變率為28.5%，其中BRCA1突變率為20.8%，BRCA2突變率為7.6%[9]。

2.2 RAD51家族 RAD51是同源重組修復(fù)通路的關(guān)鍵蛋白。RAD51位于染色體15q15，在BRCA2等因子的募集和負(fù)載下與經(jīng)切除修飾的DNA損傷部位相結(jié)合，共同參與DNA的修復(fù)過程。RAD51的活性依賴于RAD51旁系同源基因家族（RAD51B、RAD51C、RAD51D、XRCC2、XRCC3）[10]。Golmard 等[11]研究評估了5個RAD51旁系同源基因家族中種系有害變異在乳腺癌和卵巢癌患者中的表達(dá)程度，這些基因變異的總檢出率為1.13%，在乳腺癌和卵巢癌患者中的檢出率分別為0.73%和2.63%。最近有一項研究建議對RAD51C和RAD51D有害變異攜帶者進(jìn)行絕經(jīng)前預(yù)防性卵巢切除術(shù)，因為在其研究人群中有18%卵巢癌患者的確診年齡是在50歲之前[12]，該理論還需要大量研究數(shù)據(jù)來證實。RAD51在多種腫瘤中過表達(dá)，包括卵巢癌[13]、宮頸癌[14]、非小細(xì)胞肺癌[15]、乳腺癌[16]、胰腺癌[17]、黑色素瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[18]。RAD51的過表達(dá)可導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)某亟M，即導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和遺傳多樣性，可能導(dǎo)致正常細(xì)胞向腫瘤轉(zhuǎn)化或進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[19]。據(jù)報道曾在范可尼貧血（Fanconi anemia，F(xiàn)A）患者中發(fā)現(xiàn)了RAD51C和XRCC2的雙等位種系有害變異[20]。Chen等[21]研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)RAD51蛋白可以使宮頸癌細(xì)胞對化療和放療敏感，這表明腫瘤細(xì)胞中RAD51蛋白水平的提高與DNA修復(fù)能力和重組率的提高以及對放療和化療的耐藥性增加有關(guān)。

2.3 BRIP1 其位于染色體17q22，由19個內(nèi)含子和20個外顯子組成，編碼BRCA1相關(guān)的羧基端解旋酶1。既往研究表明，BRIP1突變不僅對乳腺癌有影響，對其他多種癌癥也有影響，包括宮頸癌[22]、卵巢癌[23]和前列腺癌[24]。BRIP1基因多態(tài)性通過改變其自然功能來影響癌癥易感性。在BRIP1中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多單核苷酸多態(tài)性（single-nucleotide polymorphisms，SNPs）。SNPs可能改變基因的表達(dá)、加工和轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)癌癥的發(fā)展。Liu等[25]研究了BRIP1 常見多態(tài)性（rs2048718、rs4988344、rs4986764、rs6504074）與癌癥風(fēng)險之間的總體相關(guān)性。分析顯示，在總體人群中，rs2048718和rs4986764與較低的癌癥風(fēng)險相關(guān)。根據(jù)民族分層分析，BRIP1的rs2048718、rs4988344、rs4986764、rs6504074 多態(tài)性與中國人群的癌癥易感性密切相關(guān)。rs6504074與婦科腫瘤有顯著相關(guān)性。這些可能使BRIP1的SNPs（rs2048718、rs4988344、rs4986764、rs6504074） 成為一種潛在的癌癥篩查工具，提高早期癌癥診斷水平。

2.4 PALB2 其由位于16號染色體短臂上的13個外顯子組成，編碼內(nèi)含1 186個氨基酸殘基的蛋白產(chǎn)物[26]。包括2個DNA結(jié)合區(qū)域：負(fù)責(zé)與中心部分的核小體結(jié)構(gòu)結(jié)合的保守基序和羧基端區(qū)域的WD40結(jié)構(gòu)域。它們通過與D-loop和ssDNA結(jié)構(gòu)結(jié)合，激活FA和同源重組通路中的DNA損傷修復(fù)功能[27]。PALB2作為BRCA1和BRCA2的連接基因，在DNA損傷修復(fù)中起中樞作用，傳遞DNA修復(fù)信號。因此，這些蛋白結(jié)構(gòu)域的完整性對于維持PALB2腫瘤抑制功能至關(guān)重要。有研究指出在診斷為卵巢癌、輸卵管癌和腹膜癌的女性患者中，有0.2%～0.6%的患者存在PALB2生殖系截斷突變[28]。PALB2已成為一種相關(guān)的癌癥易感基因，對PALB2變異的評估可為癌癥高危患者的遺傳咨詢提供信息。最近的研究結(jié)果指出，在卵巢癌患者中識別PALB2變異也可能有利于臨床預(yù)后和治療的管理。

2.5 ATM 其位于11q22～23號染色體上，分子質(zhì)量為350 ku，編碼含有3 056個氨基酸殘基的蛋白產(chǎn)物[29]。ATM蛋白在維持基因組穩(wěn)定性所必需的細(xì)胞DNA損傷反應(yīng)中起著核心作用。當(dāng)DNA損傷時，ATM直接磷酸化TP53、BRCA1等蛋白，參與DNA雙鏈斷裂反應(yīng)。ATM缺陷具有較高的乳腺癌等惡性腫瘤易感性，已被證明是一種中度乳腺癌易感基因[30]。

3 同源重組修復(fù)基因檢測在臨床上的應(yīng)用

3.1 卵巢癌與BRCA1/2基因檢測 目前發(fā)現(xiàn)約有10%的卵巢癌患者有遺傳風(fēng)險[5]。遺傳性乳腺癌-卵巢癌（HBOC）綜合征和Lynch綜合征是兩種最常見的遺傳性卵巢癌綜合征。由于BRCA基因突變與HBOC綜合征關(guān)系密切，該基因的突變檢測有助于高危人群的早期篩查、早期診斷和早期預(yù)防。卵巢癌BRCA1/2基因檢測不同于其他癌癥相關(guān)的基因檢測，因為在已確診的卵巢癌BRCA1/2基因突變中有80%～85%的病例屬于種系突變，而其余的15%～20%可能屬于體細(xì)胞突變[31]。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)觀念認(rèn)為BRCA基因檢測主要是在有家族史的人群中進(jìn)行，因此很可能會漏診許多卵巢癌BRCA1/2攜帶者。近年來更新的指南已將基因檢測的范圍擴(kuò)展到了家族史外。2011年歐洲腫瘤醫(yī)學(xué)會制定的BRCA檢測指南建議根據(jù)家族病史和預(yù)估的突變風(fēng)險進(jìn)行檢測[32]。2015年美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）更新的國際指導(dǎo)方針建議對所有侵襲性卵巢癌患者進(jìn)行BRCA基因檢測[33]。綜合所有最新指南后建議，所有侵襲性上皮性卵巢癌（不包括交界性和黏液性卵巢癌）、輸卵管癌和腹膜癌患者，不論年齡均應(yīng)考慮進(jìn)行BRCA基因檢測。

隨著基因檢測在全世界范圍內(nèi)的推廣，基因咨詢已成為一項檢測前的必經(jīng)環(huán)節(jié)。以往這種咨詢是由專業(yè)遺傳癌癥中心的遺傳學(xué)家或遺傳顧問提供的。如果檢測到突變，應(yīng)向患者及其家屬提供生殖系統(tǒng)的檢測，排除體細(xì)胞突變的可能性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)為遺傳性卵巢癌時，患者的親屬可以有選擇性地進(jìn)行預(yù)防，主要以預(yù)防性手術(shù)為主。然而，由于對BRCA檢測服務(wù)需求的日益增加，相關(guān)醫(yī)療中心也開發(fā)了基因咨詢的新模式。據(jù)調(diào)查，電話咨詢在知識信息、感知壓力和患者滿意度方面并不遜于當(dāng)面咨詢[34]。

3.2 卵巢癌的精準(zhǔn)治療 目前美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于上皮性卵巢癌靶向治療的藥物主要分為兩種：抗血管內(nèi)皮因子及多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）抑制劑（奧拉帕尼）。PARP抑制劑主要通過合成致死反應(yīng)（當(dāng)兩個非致死過程結(jié)合起來導(dǎo)致細(xì)胞死亡）來消滅癌細(xì)胞。在一項隨機(jī)試驗中，265例鉑敏感性復(fù)發(fā)性卵巢癌、輸卵管癌或原發(fā)性腹膜癌（高級別）患者接受了奧拉帕尼維持治療，結(jié)果顯示中位無進(jìn)展生存期（PFS）有所改善，這種改善在BRCA1/2突變的患者中更為明顯（HR=0.18）[35]。此外，Baquero 等[36]曾提出參與堿基切除修復(fù)通路的DNA糖基化酶基因中的SNPs可以改變BRCA1和BRCA2突變攜帶者的乳腺癌和卵巢癌風(fēng)險。其中uracil-DNA糖基化酶基因（UNG）中的SNPs rs34259可能降低BRCA2突變攜帶者患卵巢癌的風(fēng)險，具體的反應(yīng)機(jī)制尚待更多研究證實。

3.3 開展多基因檢測的必要性 多基因檢測是指不僅僅檢測與某種遺傳性癌癥有關(guān)的特異性基因表型，同時還需要檢測單基因檢測時無法發(fā)現(xiàn)的突變基因的表型。對于有家族史的腫瘤患者或者腫瘤遺傳傾向的患者，僅進(jìn)行單基因的檢測，不論結(jié)果是陰性還是陽性，對于家族的遺傳特征而言，均無法進(jìn)行解釋，因此，進(jìn)行多基因檢測是十分必要的。有研究對300例BRCA1和BRCA2單基因檢測結(jié)果為陰性的個體再次進(jìn)行多基因檢測，結(jié)果顯示，BRCA1/2重排者占12%，CHEK2發(fā)生突變者占5%，TP53發(fā)生突變者占1%。因此，單基因無法進(jìn)行解釋的遺傳性癌癥綜合征發(fā)生時，進(jìn)行多基因檢測是尋找疾病發(fā)生原因的有效手段[37]。

4 結(jié)語

隨著全世界對卵巢癌遺傳發(fā)病機(jī)制的不斷探究，更多的與卵巢癌密切相關(guān)的同源重組修復(fù)通路因子像BRCA1/2一樣已被挖掘出來，有研究認(rèn)為其他參與同源重組修復(fù)通路的基因的丟失可能也會導(dǎo)致PARP抑制劑致死反應(yīng)[28]，但還需要大量的數(shù)據(jù)證實。除此之外，為了使卵巢癌患者在疾病早期就能被確診，還需要將基因檢測的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，通過大力宣傳提高公眾對基因檢測的認(rèn)知度，從而完善高風(fēng)險人群風(fēng)險管理系統(tǒng)并對其進(jìn)行遠(yuǎn)期隨診，建立規(guī)范的遺傳咨詢專家團(tuán)隊，形成中國人群自己的數(shù)據(jù)庫，推動精準(zhǔn)篩查和精準(zhǔn)治療的發(fā)展。