PALB2與前列腺癌研究進(jìn)展

朱光強(qiáng) 唐鐵龍

前列腺癌是2020年男性第二大常見癌癥和第五大癌癥死亡原因，據(jù)估計(jì)2020年在美國死于癌癥的患者中，前列腺癌死亡人數(shù)占10%[1-2]。而在我國僅1/3的初診前列腺癌患者屬于臨床早期，多數(shù)患者已處于中晚期，導(dǎo)致中國前列腺癌患者的總體預(yù)后遠(yuǎn)差于西方發(fā)達(dá)國家[3]。對于前列腺癌其病因知之甚少，已知的危險(xiǎn)因素僅限于年齡的增長、家族史，以及某些基因。因在前列腺癌的基因中除了BRCA1/2外，對于其他基因的研究尚不成熟，而PALB2作為同源重組的重要成員，在前列腺癌的患病機(jī)制中還屬于空白部分，因此急需加強(qiáng)填補(bǔ)前列腺癌相關(guān)基因圖譜，制定個(gè)性化治療及針對性篩查。本文從PALB2的結(jié)構(gòu)功能及已報(bào)道的相關(guān)突變來闡述與前列腺癌的研究進(jìn)展。

1 PALB2的結(jié)構(gòu)功能

PALB2基因又名“BRCA2的合作伙伴和定位器基因”，于2006年被發(fā)現(xiàn)，其位于染色體16p12上，開放閱讀框由1 186個(gè)殘基組成[4]，被認(rèn)為是BRCA1和BRCA2之間的連接蛋白。PALB2蛋白的結(jié)構(gòu)功能域有：N端的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域、C端主要為WD40結(jié)構(gòu)域，以及中間部分的染色質(zhì)結(jié)合基序（CHAM）、MRG15結(jié)合部分，其中還包括兩個(gè)DNA結(jié)合域和兩個(gè)RAD51相互作用區(qū)域，值得注意的是，PALB2的N端還有KEAP1結(jié)合位點(diǎn)，C端的RAD51旁系同源物RAD51C及轉(zhuǎn)移聚合酶pol η結(jié)合位點(diǎn)[5]。WD40結(jié)構(gòu)域是具有7個(gè)葉片的環(huán)狀β螺旋結(jié)構(gòu)，可介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，WD40域是人類基因組中最豐富和相互作用最多的域之一，也是PALB2致病性的研究熱點(diǎn)之一，其可直接和獨(dú)立地結(jié)合RAD51和BRCA2進(jìn)行同源重組，PALB2的截?cái)嗷蛞拼a突變體會擾亂WD40結(jié)構(gòu)域，消除PALB2與BRCA2的關(guān)聯(lián)，細(xì)胞對DNA交聯(lián)劑（如MMC）產(chǎn)生抗性的突變體的致病性也通常歸因于PALB2與BRCA2相互作用的破壞[6]。Pauty等[7]最近發(fā)現(xiàn)了WD40中一個(gè)有功能的核輸出序列，PALB2的W1038X突變導(dǎo)致該序列暴露于CRM1，并且結(jié)構(gòu)預(yù)測表明PALB2 W1038X突變體中WD40域的一半被去除。PALB2作為BRCA1和BRCA2的功能接頭，PALB2突變體破壞與相應(yīng)蛋白質(zhì)的相互作用，導(dǎo)致RAD51病灶組裝和同源重組（HR）缺陷?？梢娡粗亟M修復(fù)（HRR）受損可能是在攜帶BRCA1、BRCA2或PALB2突變的患者中觀察到的基因組不穩(wěn)定和腫瘤發(fā)生的根本原因之一。

在N端存在的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域直接與BRCA1結(jié)合，并且這種相互作用是PALB2與BRCA2作用的前提。PALB2視為BRCA1和BRCA2 的連接器，將BRCA1、BRCA2和RAD51連接到DNA損傷反應(yīng)途徑中。其中卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域上的突變，包括癌癥患者衍生的BRCA1突變，會破壞它們復(fù)合物的形成。因此PALB2-BRCA1相互作用被破壞時(shí)，HRR會受到影響并損害DNA損傷的細(xì)胞存活率[8]。Buisson等[9]發(fā)現(xiàn)PALB2卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域的過度表達(dá)嚴(yán)重影響RAD51加載到DNA損傷位點(diǎn)，表明PALB2的N端卷曲螺旋基序能調(diào)節(jié)其自我關(guān)聯(lián)和同源重組。因此PALB2通過自相作用控制HR，這對于防止正常條件下的異常重組和在需要時(shí)激活DNA修復(fù)很重要。另外BRCA1-PALB2相互作用的破壞還會對HRR和DNA交聯(lián)劑絲裂霉素C（MMC）敏感性產(chǎn)生一定的影響[8，10]。N端另一KEPA1結(jié)合位點(diǎn)上，PALB2與NRF2競爭KEAP1，從而促進(jìn)抗氧化反應(yīng)，降低細(xì)胞ROS導(dǎo)致的DNA損傷間接實(shí)現(xiàn)基因組的穩(wěn)定[5，11]。染色質(zhì)關(guān)聯(lián)基序（ChAM）是PALB2上一個(gè)新的進(jìn)化上保守的PALB2基序，介導(dǎo)PALB2核小體關(guān)聯(lián)。ChAM的缺失會減少PALB2和RAD51在DNA損傷位點(diǎn)的積累，并賦予細(xì)胞對基因毒性藥物絲裂霉素C的超敏反應(yīng)，是PALB2染色質(zhì)結(jié)合所必需，并促進(jìn)了PALB2在細(xì)胞對DNA損傷的抵抗的功能[12]。

MRG15是除了PALB2的N和C末端，而位于序列中間的另一個(gè)高度保守的區(qū)域，被證實(shí)為一種新型的PALB2相關(guān)蛋白，PALB2-MRG15相互作用對于抑制姐妹染色單體介導(dǎo)的同源重組起著一定的作用，PALB2和MRG15可能共同作用以應(yīng)對DNA損傷[13]。隨后有研究發(fā)現(xiàn)MRG15與BRCA復(fù)合物相互作用，MRG15通過將BRCA復(fù)合物募集到受損DNA位點(diǎn)來參與對雙鏈斷裂（DBS）的反應(yīng)，并且與對MMC的耐藥性有著直接關(guān)系[14]。Bleuyard等[15]發(fā)現(xiàn)PALB2通過其主要結(jié)合伙伴MRG15與活性基因相關(guān)聯(lián)。表達(dá)PALB2變體的細(xì)胞，含有阻礙MRG15結(jié)合的錯(cuò)義突變，對拓?fù)洚悩?gòu)酶I（TOP1）抑制劑喜樹堿（CPT）表現(xiàn)出更高的敏感性，并增加異常中期染色體和基因體中的DNA應(yīng)激水平，DNA復(fù)制受到抑制。

由于PALB2以DNA損傷反應(yīng)因子的特征方式表現(xiàn)，并使BRCA DNA損傷反應(yīng)的修復(fù)成為可能。因此PALB2是否是致病突變成為新的研究目標(biāo)，這在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和他腫瘤中都非常重要。

2 PALB2與前列腺癌相關(guān)研究

已知PALB2中的雙等位基因突變（也稱為FANCN），會導(dǎo)致范可尼貧血[16]。其次Rahman等[17]發(fā)現(xiàn)在單等位基因截?cái)郟ALB2突變的家族性乳腺癌患者與對照者相比，此類突變使患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)高2.3倍。首次鑒定出PALB2為一種新的乳腺癌易感基因。BRCA1/2基因突變是已知的前列腺癌患病的重要危險(xiǎn)因素，PALB2作為BRCA1/2的協(xié)作伙伴在DNA同源重組修復(fù)通路中起著一定的作用，但因?yàn)槠渥儺愝^罕見，且相關(guān)報(bào)道不多，有關(guān)PALB2基因突變與前列腺癌相關(guān)性的研究相對較少。Erkko等[18]首先在芬蘭人群中發(fā)現(xiàn)了一列家族性前列腺癌PALB2突變c.1592delT。隨后在研究可能的其他PALB2變體的作用中，Pakkanen等[19]篩選了938名芬蘭前列腺癌患者隊(duì)列中的所有PALB2外顯子，對包括c.1592delT在內(nèi)的4個(gè)PALB2變體 1674A＞G、2993G＞A 和 3300T＞G 進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)除了1592delT外，沒有其他有害的PALB2變體對芬蘭的前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)存在相關(guān)性。同樣，Tischkowitz等[20]對95個(gè)前列腺癌家族的先證者的PALB2進(jìn)行了測序，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)以前未報(bào)告的變異，K18R和V925L，它們都不在已知的PALB2功能域中，而且都不太可能致病?？赡躊ALB2中的有害突變對遺傳性前列腺癌沒有顯著貢獻(xiàn)。盡管Erkko等[18]的數(shù)據(jù)表明PALB2可能與芬蘭前列腺癌家族的遺傳性有關(guān)聯(lián)。然而，在不同地理人群中，似乎存在著地理差異。因此，雖然PALB2突變不太可能在遺傳性前列腺癌中起主要作用，但有害的PALB2突變?nèi)杂锌赡茉谝恍┖币姷募易逯幸谆记傲邢侔?，所以不排除其有可能是潛在的前列腺癌易感基因?/p>

在對轉(zhuǎn)移性前列腺癌中發(fā)生的體細(xì)胞突變分析及對這些男性生殖系DNA外顯子組進(jìn)行測序時(shí)發(fā)現(xiàn)8%攜帶致病性生殖DNA修復(fù)基因的突變。因此為了證實(shí)并進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)移性前列腺癌中生殖系DNA修復(fù)基因突變的譜系和流行率，Pritchard[21]對542名確診為前列腺癌轉(zhuǎn)移的男性，使用新一代測序來分析與常染色體相關(guān)的DNA修復(fù)基因。在16個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)了突變，其中BRCA2[37（5.3%）]、ATM[11（1.6%）]、CHEK2[10名（534名有數(shù)據(jù)），占比1.9%]、BRCA1[6（0.9%）]、RAD51D[3（0.4%）]和PALB2[3（0.4%）]，轉(zhuǎn)移性前列腺癌男性中DNA修復(fù)基因種系突變的頻率顯著超過499名局限性前列腺癌男性，但該研究未能排除家族史造成的偏倚。因PALB2突變的罕見性難以準(zhǔn)確估計(jì)相關(guān)的癌癥風(fēng)險(xiǎn)。使用定制的iCOGS陣列對10個(gè)罕見突變進(jìn)行基因分型：PALB2 c.1592delT、c.2816T＞G 和 c.3113G＞A、CHEK2 c.349A＞G、c.538C＞T、c.715G＞A、c.1036C＞T，c.1312G＞T，c.1343T＞G 和 ATM c.7271T＞G，評估了每種變異與乳腺癌（42 671例和 42 164例對照），以及前列腺癌（22 301例和 22 320例對照）和卵巢癌（14 542例和23 491例對照）癌癥風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性。而在PALB2的三種罕見突變中，c.1592delT和c.3113G＞A與乳腺癌高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，沒有觀察到與前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)[22]。而在非洲血統(tǒng)的男性中報(bào)道了PALB2罕見致病變異與侵襲性前列腺癌高風(fēng)險(xiǎn)的顯著相關(guān)性[23]，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了風(fēng)險(xiǎn)等位基因發(fā)現(xiàn)工作在遺傳多樣性人群中的重要性。除此之外在波蘭的一個(gè)大型病例對照組的研究提出PALB2突變與高級別前列腺癌相關(guān)，且PALB2突變特別容易導(dǎo)致侵襲性前列腺癌，患有前列腺癌并伴有PALB2突變的男性5年生存率低于50%。這是第一個(gè)評估前列腺癌和PALB2突變的男性生存率的研究。因此，越來越多的證據(jù)表明，PALB2突變易導(dǎo)致預(yù)后不良的前列腺癌[24]。

除了轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌（mCRPC）外，對于局部和局部晚期前列腺癌患者的HRR基因突變研究中，Jiang等[25]在中國人群中發(fā)現(xiàn)，中國局限性和局部晚期前列腺癌患者的HRR基因突變頻率（PALB2 1/10，10%）高于對照組。只包括一個(gè)機(jī)構(gòu)，樣本量較小。所以還需要更大樣本量及更多種族人群的研究。在最近DNA修復(fù)基因中罕見的致病性、可能致病性或有害（P/LP/D）種系變異與侵襲性前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)性研究中，發(fā)現(xiàn)BRCA2和PALB2具有最顯著的基于基因的關(guān)聯(lián)，因DNA修復(fù)基因傳遞的風(fēng)險(xiǎn)主要由BRCA2、PALB2和ATM中的罕見P/LP/D等位基因驅(qū)動[26]。因此已有不少研究發(fā)現(xiàn)支持了該基因在前列腺癌篩查和疾病管理方面的重要性。

3 前列腺癌PALB2突變的相關(guān)治療

目前晚期前列腺癌同源重組修復(fù)缺陷的患者治療包括PARP抑制劑、鉑類藥物化療等。在2005年Farmer等[27]意外發(fā)現(xiàn)BRCA1或BRCA2功能障礙可使細(xì)胞對PARP酶活性抑制劑敏感，導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定、細(xì)胞周期阻滯和隨后的凋亡。原來對PARP的抑制導(dǎo)致了由同源重組修復(fù)的DNA損傷的持續(xù)，因此首先提出了靶向抑制特定的DNA修復(fù)途徑來設(shè)計(jì)特定的、毒性更低的癌癥治療方法（協(xié)同致死效應(yīng)），隨后越來越多的研究表明，使用PARP抑制劑治療前列腺癌對標(biāo)準(zhǔn)治療不再有反應(yīng)的患者和DNA修復(fù)基因缺陷的患者可獲得高反應(yīng)率[28]。其中奧拉帕尼于2020年5月19日被FDA批準(zhǔn)用于在14種同源重組修復(fù)（HRR）基因（BRCA1、BRCA2、ATM、BARD1、BRIP1、CDK12、CHEK1、CHEK2、FANCL、PALB2、RAD51B、RAD51C、RAD51D or RAD54L）中存在有害或疑似有害生殖系或體系突變的mCRPC患者[29]。mCRPC中盧卡帕尼的前瞻性、基因組學(xué)驅(qū)動的研究中發(fā)現(xiàn)其他DDR相關(guān)基因（包括PALB2）發(fā)生改變的患者可能會受益于PARP抑制，F(xiàn)DA于2020年5月15日批準(zhǔn)盧卡帕尼用于患有生殖系或體細(xì)胞BRCA1/2改變且之前接受過第二代激素藥物和紫杉烷化療的男性mCRPC[30]。

因具有HR缺陷的腫瘤極易受到使DNA復(fù)制叉停滯的療法的影響，DNA交聯(lián)劑，如鉑類和絲裂霉素C會導(dǎo)致DNA雙螺旋扭曲，使復(fù)制叉停滯，從而誘導(dǎo)DSB，且已經(jīng)有案例研究報(bào)告了基因PALB2突變的前列腺癌患者對鉑類化療顯示出的有效性[31-32]。在mCRPC的Ⅱ期研究中，鉑類化療已被證明可帶來姑息性獲益和更長的無進(jìn)展生存期[33]。Mota等[34]通過對全機(jī)構(gòu)范圍的腫瘤體細(xì)胞和種系分子譜分析檢查DNA損傷反應(yīng)（DDR）中體細(xì)胞和種系突變與鉑類化療反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)確定了非BRCA DDR基因改變的腫瘤對鉑類化療產(chǎn)生的反應(yīng)，包括PALB2、FANCA和CDK，因此一部分通過腫瘤或種系測序檢測到的DDR基因改變的患者可能受益于鉑類化療。

前列腺癌是發(fā)達(dá)國家最常見的癌癥之一，且一部分歸因于遺傳因素，凸顯了基因檢測的重要性，同時(shí)也是前列腺癌個(gè)性化診斷和治療的重要組成部分。越來越多的證據(jù)表明，PALB2突變與前列腺癌的家族遺傳性和高度侵襲性變異相關(guān)，鑒定需要緊急治療的侵襲性和致命形式的前列腺癌是目前臨床實(shí)踐中的主要挑戰(zhàn)，而有害生殖系PALB2變體代表了遺傳或晚期前列腺癌中的一個(gè)可操作靶標(biāo)，并支持在該患者群體中進(jìn)行擴(kuò)展基因組測試?？傊哂蠵ALB2突變的前列腺癌患者可能特別適合精確腫瘤學(xué)方法，例如針對PALB2突變的PARP抑制劑，但是并非每個(gè)有突變的患者都可能獲得臨床益處，預(yù)測性生物標(biāo)志物的識別和詳細(xì)表征是一項(xiàng)持續(xù)的工作。在臨床實(shí)踐中實(shí)施基因檢測，特別是患有侵襲性腫瘤或家族史陽性的年輕患者，代表了未來幾年的新挑戰(zhàn)。