邱允郯，　史志周

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

?

食管鱗狀細胞癌基因組改變的研究進展*

邱允郯，史志周△

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

食管癌是最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率分別位列惡性腫瘤的第8位和第6位。食管癌分為鱗狀細胞癌(esophageal squamous-cell carcinoma， ESCC)和腺癌(esophageal adenocarcinoma，EAC)2種類型，在我國以鱗癌為主。與乳腺癌和結(jié)腸癌等被廣泛研究的腫瘤不同，在過去幾十年，食管鱗癌的五年生存率變化很小，維持在15%～25%[1]。在美國，吸煙和飲酒是超過90%的食管鱗癌患者的致癌因素，而飲食習(xí)慣和遺傳因素則是導(dǎo)致我國食管鱗癌發(fā)病的主要原因[2-3]，因此闡明食管鱗癌癌變過程中的基因組改變無論對于發(fā)病機制的揭示還是對于分子標(biāo)志物及靶向藥物的研發(fā)均具有重要意義。

腫瘤的發(fā)生是多基因、多步驟的復(fù)雜過程，同樣食管鱗癌的癌變過程也與眾多癌基因的異常激活和抑癌基因的異常失活密切相關(guān)。隨著高通量基因芯片技術(shù)和全基因組或全外顯子組測序技術(shù)的應(yīng)用，一些新的腫瘤相關(guān)基因被鑒定和揭示，因此本文將綜述食管鱗癌基因組研究的最新進展，鑒于基因突變和拷貝數(shù)改變是目前基因組研究最主要的2個方面，因此本文將重點闡述食管鱗癌基因組這2方面的研究進展。

1食管鱗癌中的基因突變

突變是基因組改變的最常見類型，也是癌基因激活和抑癌基因失活的重要機制。最新的研究發(fā)現(xiàn)，在食管鱗癌中FAT1、FAT2、ZNF750、KMT2D、ADAM29、FAM135B、CBX4、CBX6和AJUBA等基因存在高頻非沉默突變，并發(fā)揮促進食管鱗癌發(fā)生和進展的作用[4-7]。

鋅指蛋白750(zinc finger protein 750，ZNF750)基因定位于17q25.3，其蛋白包含1個核定位信號和一個C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域，是一個參與表皮分化的轉(zhuǎn)錄因子，但其在腫瘤中的研究很少。研究發(fā)現(xiàn)ZNF750基因在6%的食管鱗癌中發(fā)生非沉默突變，其中64%的突變會導(dǎo)致基因失活。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示ZNF750在正常食管上皮細胞中呈現(xiàn)核染色強陽性，而其在食管鱗癌組織細胞中的表達則較低。功能研究發(fā)現(xiàn)，缺失ZNF750基因可以顯著下調(diào)晚期分化基因的表達，并促進腫瘤細胞的增殖，而過表達該基因則上調(diào)晚期分化基因的表達，抑制腫瘤細胞增殖，同時過表達ZNF750可以進一步增強細胞分化誘導(dǎo)劑12-O-十四酰佛波醇13-乙酯(12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)對細胞增殖的抑制作用[5]。以上結(jié)果表明ZNF750通過調(diào)控鱗狀細胞的分化發(fā)揮抑癌基因的功能。Zhang等[4]進一步證實沉默ZNF750，可顯著促進食管鱗癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。而突變的ZNF750(p.Ser70*或p.Trp207*)則喪失野生型ZNF750對細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用。動物實驗也進一步證實，與野生型相比，缺失該基因或?qū)雙.Ser70*ZNF750可以顯著促進腫瘤的生長。綜上所述，ZNF750是食管鱗癌中新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因。

序列相似家族135成員B(family with sequence similarity 135，member B，F(xiàn)AM135B)基因定位于8q24.23，其蛋白表達于大腦、胰腺和睪丸等組織，但目前對于FAM135B基因的生物學(xué)功能尤其在腫瘤等疾病發(fā)生中的作用了解很少。Song等[7]采用全基因組測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAM135B在6.8%(6/88)的食管鱗癌組織中發(fā)生非沉默突變，在25%(35/140)的食管鱗癌中存在擴增，同時其突變與患者的不良預(yù)后顯著正相關(guān)。與永生化正常食管上皮細胞系相比，F(xiàn)AM135B在9種食管鱗癌細胞系中都顯著高表達。功能實驗顯示，采用siRNA沉默F(xiàn)AM135B可顯著抑制細胞生長、集落形成、遷移和侵襲等能力。而過表達FAM135B能顯著促進上述惡性表型，同時FAM135B的突變型(p.S165P)比野生型具有更強的促增殖和遷移等的能力[7]。在家族性乳腺癌中，也發(fā)現(xiàn)FAM135B基因存在拷貝數(shù)改變[8]。通過酵母雙雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAM135B可以與賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶5[K(lysine) acetyltransferase 5，KAT5]相互作用，而KAT5可以通過激活PI3K-AKT信號通路促進前列腺癌細胞的增殖[9-10]，而在食管鱗癌中FAM135B是否通過KAT5發(fā)揮促進細胞增殖的作用仍有待進一步研究。

鈣黏蛋白FAT1基因(FAT atypical cadherin 1)定位于4q35，其蛋白表達于細胞膜，且集中在絲狀偽足、板狀偽足和細胞連接的區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)沉默F(xiàn)AT1能夠上調(diào)包括c-Myc、cyclin D1、Id2、ITF2、claudin和TCF8在內(nèi)的Wnt/β-catenin信號通路下游蛋白的表達[11]。Gao等[6]發(fā)現(xiàn)食管鱗癌中FAT1的非沉默突變大部分是無義突變和移碼突變。Zhang等[4]發(fā)現(xiàn)FAT1的突變位于重復(fù)結(jié)構(gòu)域和laminin G結(jié)構(gòu)域，尚未在胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域發(fā)現(xiàn)非沉默突變。Lin等[5]采用免疫組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)FAT1在食管鱗癌組織中低表達。為研究其功能，采用siRNA沉默F(xiàn)AT1的表達，能夠促進腫瘤細胞增殖；而過表達FAT1能夠顯著抑制細胞增殖和克隆形成。在多形性膠質(zhì)母細胞瘤中，突變型FAT1(Pro4309Ala、Ala4419Ser和Thr4511Ile)較野生型具有更強的促腫瘤增殖能力；而沉默F(xiàn)AT1野生型的表達能夠顯著降低細胞間的黏附能力[11]。綜上所述，在食管鱗癌中突變的FAT1通過改變細胞間的連接增強細胞的運動和侵襲能力[12]。

AJUBA基因定位于14q11.2，編碼LIM結(jié)構(gòu)域蛋白，具有抑制ATR依賴的DNA損傷反應(yīng)的作用，并參與包括有絲分裂、細胞間黏附和遷移等在內(nèi)的多個細胞過程。AJUBA在7%的食管鱗癌樣本中存在非沉默突變，包括p.Gln353*和p.Val264fs*等6種突變類型。在食管鱗癌標(biāo)本中，突變型AJUBA的表達明顯低于野生型。功能研究發(fā)現(xiàn)，缺失AJUBA基因可以顯著促進細胞增殖、克隆形成、細胞遷移和侵襲等功能；過表達該基因則可抑制上述細胞惡性表型；而AJUBA突變型(p.Gln353*和p.Val264fs*)則失去對細胞生長、遷移和侵襲的抑制作用[4]。此外，在惡性間質(zhì)瘤中AJUBA也能夠抑制細胞的增殖[13]。然而在結(jié)腸癌中，AJUBA通過誘導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)而促進細胞運動和侵襲能力，發(fā)揮癌基因的功能[14]。因此，AJUBA在不同腫瘤中表現(xiàn)為不同的功能，在食管鱗癌中其發(fā)揮抑癌基因的作用，但分子機制還有待進一步闡明。

2食管鱗癌中的拷貝數(shù)改變

高水平擴增可激活癌基因，而純合性缺失可失活抑癌基因，最新的研究發(fā)現(xiàn)，在食管鱗癌中miRNA-548K、FGFR1、SOX2、CBX4和CBX8等基因存在高水平擴增，并發(fā)揮促進食管鱗癌發(fā)生發(fā)展的作用[4-7]。

miRNA-548K基因定位于11q13.3-13.4，靠近CCND1和FADD基因，是食管鱗癌中新發(fā)現(xiàn)的具有致癌作用的microRNA。11q13.3-13.4是食管鱗癌等多種惡性腫瘤中高頻擴增的染色體區(qū)段。研究發(fā)現(xiàn)，食管鱗癌中miR-548K的表達水平顯著高于正常食管上皮細胞，并且其高表達與患者不良預(yù)后呈正相關(guān)。功能實驗表明，過表達miR-548K能夠促進腫瘤細胞增殖和運動，而抑制miR-548K則可以抑制上述惡性表型[7]。此外頭頸鱗癌中的研究也發(fā)現(xiàn)miR-548K的高表達與患者不良預(yù)后呈正相關(guān)，并且能調(diào)節(jié)TP53-3P的活性[15]。

成纖維細胞生長因子受體1(fibroblast growth factor receptor 1，F(xiàn)GFR1)基因定位于8p11.23-11.22，是堿性成纖維細胞生長因子受體酪氨酸激酶家族的成員，該家族由高度保守的FGFR1-4組成。FGFR1在肺癌、乳腺癌和結(jié)腸癌中存在擴增，其中以乳腺癌最為常見，而近期才在食管鱗癌中發(fā)現(xiàn)其擴增。FGFR1在21%(11/53)的食管鱗癌中發(fā)生擴增，在17.3%(24/139)的標(biāo)本中存在高表達，并且其擴增與患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)[5]。此外多項研究也證實FGFR1的擴增與肺癌等多種腫瘤患者的不良預(yù)后呈正相關(guān)[16-18]。綜上所述，F(xiàn)GFR1有可能成為食管鱗癌預(yù)后判斷的分子標(biāo)志物，但對于FGFR1擴增和過表達在食管鱗癌癌變中的作用機制仍不清楚，而FGFR1是否可以作為分子靶點進行抗腫瘤治療還需要進一步研究。

多梳蛋白4/8(polycomb chromobox 4/8，CBX4/8)基因均定位于17q25.3，是多梳染色盒蛋白家族的成員，該蛋白家族可與PRC1復(fù)合物發(fā)生相互作用。在食管鱗癌中，CBX4和CBX8都存在一定程度的擴增；功能實驗表明，過表達CBX4和CBX8可以促進細胞的增殖、克隆形成和侵襲[4]。在結(jié)腸癌中，體內(nèi)體外實驗均發(fā)現(xiàn)沉默CBX8能夠抑制細胞增殖和腫瘤的生長[19]。在肝癌中，CBX4可以增加HIF-1的SMO化并促進HIF-1的轉(zhuǎn)錄，進而增強缺氧誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長因子的表達和血管生成[20]。因此，CBX4/CBX8是新的癌基因。

3食管鱗癌中信號通路的改變

基因組改變可以引起信號通路關(guān)鍵分子表達水平和活性的改變，研究發(fā)現(xiàn)PI3K信號通路、Notch信號通路、細胞周期和表觀遺傳調(diào)控、Wnt信號通路和Hippo信號通路等的關(guān)鍵基因在食管鱗癌中發(fā)生突變和拷貝數(shù)改變。

PI3K信號通路參與細胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖轉(zhuǎn)運等多種細胞功能。近年的研究發(fā)現(xiàn)PI3K信號通路與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。該通路調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖和存活，其活性異常不僅能導(dǎo)致細胞惡化，而且與腫瘤細胞的遷移、黏附、腫瘤血管生成以及細胞外基質(zhì)的降解等密切相關(guān)。PIK3CA分別在4.5%和40.7%的食管鱗癌中發(fā)生突變和擴增，并且在50%的標(biāo)本中過表達，其下游關(guān)鍵分子AKT1在15.7%的食管鱗癌患者中發(fā)生擴增，而PI3K信號通路負調(diào)控基因PTEN在5%的食管鱗癌中因突變失活。綜上所述，在食管鱗癌中，PIK3CA和AKT1的突變和擴增以及PTEN基因的失活突變共同激活了PI3K信號通路，表明該信號通路在食管鱗癌癌變過程中發(fā)揮重要作用。

Notch信號通路對組織的正常發(fā)育至關(guān)重要，其異?？捎绊懡M織正常發(fā)育，并導(dǎo)致惡性腫瘤等多種疾病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，在35.2%的食管鱗癌樣本中存在Notch信號通路關(guān)鍵分子的突變，如在16.4%的腫瘤標(biāo)本中存在Notch1、Notch2或Notch3的突變和擴增；細胞周期進程易受到CCND1擴增、CDKN2A缺失或突變和TP53突變的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在62.9%的食管鱗癌標(biāo)本中存在細胞周期相關(guān)基因改變，例如CCND1、CDK4和CDK6等基因擴增；同時在66.5%的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)RB1、CDKN2A、CHEK1、CHEK2和TP53的突變或缺失。此外，在7.1%和15.0%的食管鱗癌中，抗細胞凋亡基因BIRC5和BCL2L1存在擴增。并在78.6% 的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)，EGFR下游信號通路RTK-Rascal和AKT信號通路存在基因畸變。

此外，近年全基因組關(guān)聯(lián)研究也發(fā)現(xiàn)，5q31.2的rs7447927、17p13.1的rs1642764和SLC39A6基因5’UTR區(qū)的rs7242481等位點的單核苷酸多態(tài)與食管鱗癌的發(fā)病風(fēng)險相關(guān)，但目前對于這些易感位點的SNP怎樣促進食管鱗癌發(fā)生的分子機制仍然了解很少[21-22]。

4總結(jié)與展望

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤基因組改變與臨床病例參數(shù)相關(guān)。在食管鱗癌中，新發(fā)現(xiàn)的腫瘤相關(guān)基因FAM135B、ZNF750和AJUBA等有望成為食管鱗癌診斷和預(yù)后判斷的分子標(biāo)志，同時功能研究也提示這些基因有望成為抗腫瘤治療的靶點。

[參考文獻]

[1]Pennathur A, Gibson MK, Jobe BA, et al. Oesophageal carcinoma[J]. Lancet, 2013, 381(9864):400-412.

[2]Engel LS, Chow WH, Vaughan TL, et al. Population attributable risks of esophageal and gastric cancers[J]. J Natl Cancer Inst, 2003, 95(18):1404-1413.

[3]Wang JB, Fan JH, Liang H, et al. Attributable causes of esophageal cancer incidence and mortality in China[J]. PLoS One, 2012, 7(8):e42281.

[4]Zhang L, Zhou Y, Cheng C, et al. Genomic analyses reveal mutational signatures and frequently altered genes in esophageal squamous cell carcinoma[J]. Am J Hum Genet, 2015, 96(4):597-611.

[5]Lin DC, Hao JJ, Nagata Y, et al. Genomic and molecular characterization of esophageal squamous cell carcinoma[J]. Nat Genet, 2014, 46(5):467-473.

[6]Gao YB, Chen ZL, Li JG, et al. Genetic landscape of esophageal squamous cell carcinoma[J]. Nat Genet, 2014, 46(10):1097-1102.

[7]Song Y, Li L, Ou Y, et al. Identification of genomic alterations in oesophageal squamous cell cancer[J]. Nature, 2014, 509(7498):91-95.

[8]Masson AL, Talseth-Palmer BA, Evans TJ, et al. Expanding the genetic basis of copy number variation in familial breast cancer[J]. Hered Cancer Clin Pract, 2014, 12:15.

[9]Stelzl U, Worm U, Lalowski M, et al. A human protein-protein interaction network: a resource for annotating the proteome[J]. Cell, 2005, 122(6):957-968.

[10]He W, Zhang MG, Wang XJ, et al. KAT5 and KAT6B are in positive regulation on cell proliferation of prostate cancer through PI3K-AKT signaling[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2013, 6(12):2864-2871.

[11]Morris LG, Kaufman AM, Gong Y, et al. Recurrent somatic mutation of FAT1 in multiple human cancers leads to aberrant Wnt activation[J]. Nat Genet, 2013, 45(3):253-261.

[12]Tukachinsky H, Lopez LV, Salic A. A mechanism for vertebrate Hedgehog signaling: recruitment to cilia and dissociation of SuFu-Gli protein complexes[J]. J Cell Biol, 2010, 191(2):415-428.

[13]Tanaka I, Osada H, Fujii M, et al. LIM-domain protein AJUBA suppresses malignant mesothelioma cell proliferation via Hippo signaling cascade[J]. Oncogene, 2015, 34(1):73-83.

[14]Liang XH, Zhang GX, Zeng YB, et al. LIM protein JUB promotes epithelial-mesenchymal transition in colorectal cancer[J]. Cancer Sci, 2014, 105(6):660-666.

[15]Gross AM, Orosco RK, Shen JP, et al. Multi-tiered genomic analysis of head and neck cancer ties TP53 mutation to 3p loss[J]. Nat Genet, 2014, 46(9):939-943.

[16]Kim HS, Lee SE, Bae YS, et al. Fibroblast growth factor receptor 1 gene amplification is associated with poor survival in patients with resected esophageal squamous cell carcinoma[J]. Oncotarget, 2015, 6(4):2562-2572.

[17]Turner N, Pearson A, Sharpe R, et al. FGFR1 amplification drives endocrine therapy resistance and is a therapeutic target in breast cancer[J]. Cancer Res, 2010, 70(5):2085-2094.

[18]Cihoric N, Savic S, Schneider S, et al. Prognostic role of FGFR1 amplification in early-stage non-small cell lung cancer[J]. Br J Cancer, 2014, 110(12):2914-2922.

[19]Tang J, Wang G, Zhang M, et al. Paradoxical role of CBX8 in proliferation and metastasis of colorectal cancer[J]. Oncotarget, 2014, 5(21):10778-10790.

[20]Li J, Xu Y, Long XD, et al. Cbx4 governs HIF-1α to potentiate angiogenesis of hepatocellular carcinoma by its SUMO E3 ligase activity[J]. Cancer Cell, 2014, 25(1):118-131.

[21]Wu C, Li D, Jia W, et al. Genome-wide association study identifies common variants in SLC39A6 associated with length of survival in esophageal squamous-cell carcinoma[J]. Nat Genet, 2013, 45(6):632-638.

[22]Wu C, Wang Z, Song X, et al. Joint analysis of three genome-wide association studies of esophageal squamous cell carcinoma in Chinese populations[J]. Nat Genet, 2014, 46(9):1001-1006.

(責(zé)任編輯： 林白霜， 羅森)

[ABSTRACT]Esophageal squamous-cell carcinoma (ESCC) is one of the most common malignancies with poor prognosis in China. Since most clinical confirmation of the patients with ESCC is diagnosed at an advanced stage or with lymph node metastasis, the treatment effect was very poor. With the applications of high-throughput microarray and whole-genome sequencing or whole-exome sequencing, several novel cancer-related genes have been identified and revealed, and these genes may become new biomarkers or therapeutic targets. This review is to summarize the research progress in ESCC genome reported recently.

Progress on genomic aberrations in esophageal squamous-cell carcinoma

QIU Yun-tan, SHI Zhi-zhou

(SchoolofMedicine,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China.E-mail:zhizhoushi@126.com)

[關(guān)鍵詞]食管鱗狀細胞癌； 基因組改變； 生物標(biāo)志物； 治療靶點

[KEY WORDS]Esophageal squamous-cell carcinoma; Genomic aberration; Biomarker; Therapeutic target

[文章編號]1000- 4718(2016)05- 0952- 04

[收稿日期]2015- 11- 16[修回日期] 2015- 12- 11

*[基金項目]國家自然科學(xué)基金資助項目(No. 81460425)

通訊作者△Tel:0871-65920761; E-mail: zhizhoushi@126.com

[中圖分類號]R730.23

[文獻標(biāo)志碼]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.05.032

雜志網(wǎng)址： http://www.cjpp.net

·綜述·