李秀芬，蔡新華,陳志強

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學院 組織胚胎學研究室，河南 新鄉(xiāng) 453100；2.鄭州澍青醫(yī)學高等?？茖W校 基礎(chǔ)醫(yī)學部，鄭州 450064)

?

綜述

橫紋肌肉瘤基因突變研究進展

李秀芬1，2，蔡新華1,陳志強2

(1.新鄉(xiāng)醫(yī)學院 組織胚胎學研究室，河南 新鄉(xiāng) 453100；2.鄭州澍青醫(yī)學高等?？茖W校 基礎(chǔ)醫(yī)學部，鄭州 450064)

橫紋肌肉瘤；基因突變；進展

橫紋肌肉瘤(rhadomyosarcoma,RMS)是一組具有骨骼肌發(fā)生特征的異質(zhì)性軟組織惡性腫瘤，約占15歲以下兒童軟組織肉瘤的50%，占兒童所有惡性腫瘤的4%～8%[1]。2013年WHO制定的軟組織與骨腫瘤分類中將RMS分為：胚胎性橫紋肌肉瘤(embryonal rhabdomyosarcoma，ERMS)、更具侵襲性的腺泡狀橫紋肌肉瘤(alveolar rhabdomyosarcoma,ARMS)、罕見的成人多形性橫紋肌肉瘤(pleomorphic rhabdomyosarcoma,PRMS)及梭形細胞/硬化性橫紋肌肉瘤。在診斷為RMS的病例中,ERMS約占60%,ARMS約占20%，其余分型占20%。不同類型橫紋肌肉瘤的組織學特點、遺傳學特點、發(fā)病部位、年齡和預(yù)后不同[2],染色體異常和分子通路的改變往往是橫紋肌肉瘤發(fā)病的主要原因，它們與其治療方案的選擇和預(yù)后評估有重要關(guān)系。

橫紋肌肉瘤基因在染色體易位和雜合性缺失/印記缺失方面的研究已經(jīng)被廣為認知，隨著腫瘤研究的深入，發(fā)現(xiàn)還存在著其他的分子改變(即基因突變)，基因突變作為上世紀以來腫瘤發(fā)生機制的主要理論，可能與橫紋肌肉瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文就近年來RMS中基因突變和新基因突變檢測方法的研究進展進行綜述。

1　p53基因突變

隨著腫瘤研究的深入，發(fā)現(xiàn)橫紋肌肉瘤分子改變即基因突變，如人類腫瘤中最常見的突變基因p53、RAS，以及其他較為少見的PIK3CA、FGFR4、PTPN11、CTNNB1等。目前認為p53途徑的失活對于伴有及未伴有染色體易位而有復(fù)雜核型的肉瘤是一個關(guān)鍵的區(qū)別因素[3]。在各型肉瘤中，p53信號通路的失活主要包括p53基因位點的點突變、CDKN2A(編碼p14ARF 和p16)純合子的缺失和MDM2基因的多克隆擴增。在伴有特殊基因突變，比如染色體易位的肉瘤中，一般沒有p53途徑的改變，該改變一旦存在，將成為影響預(yù)后的很強烈的因素。而在缺乏特殊遺傳學改變而伴有復(fù)雜核型的肉瘤中，p53主要扮演著抑制細胞凋亡或細胞衰老的角色，p53位點突變、CDKN2A純合子以及MDM2的擴增是頻發(fā)事件。

自20世紀90年代以來，國內(nèi)外學者開始運用免疫組化、PCR-SSCP與原位雜交技術(shù)研究軟組織肉瘤中p53基因突變情況，主要涉及橫紋肌肉瘤、平滑肌肉瘤、滑膜肉瘤、原始神經(jīng)外胚層瘤和惡性纖維組織細胞瘤等，針對橫紋肌肉瘤的p53基因進行大樣本篩查，顯示其突變率在30%上下，突變位點定位于第5至第9外顯子。此外還在腺泡狀橫紋肌肉瘤細胞系中通過微陣列方法檢測出N-myc的高表達[4-6]，顯示p53可能參與了橫紋肌肉瘤腫瘤發(fā)生機制并與腺泡狀橫紋肌肉瘤更易發(fā)生轉(zhuǎn)移相關(guān)。

2　RAS基因突變

RAS 基因突變也是誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的機制之一。自1982 年，研究發(fā)現(xiàn)在很多惡性腫瘤中都有RAS 突變。RAS 基因為原癌基因，該基因的編碼產(chǎn)物是一種G蛋白，該蛋白具有GTP結(jié)合作用和GTP酶活性，位于細胞膜內(nèi)側(cè)，因其分子量為21kD也被稱為P21s。與人類腫瘤有關(guān)聯(lián)的RAS基因超家族成員主要有H-RAS、K-RAS 和N-RAS三種，H-RAS和K-RAS基因最初分別發(fā)現(xiàn)于二株肉瘤病毒(rat sarcoma)Harvey(以首字母命名為H-RAS基因)、Kirsten(同理命名為K-RAS)，并從其中克隆出轉(zhuǎn)化基因，其后在人神經(jīng)母細胞瘤NIH3T3細胞(病毒DNA感染)中發(fā)現(xiàn)了N-RAS(以細胞株首字母命名為N-RAS)基因[6], N-RAS、H-RAS、K-RAS和基因分別位于1、11 和12 號染色體上。RAS基因的產(chǎn)物蛋白能轉(zhuǎn)換GDP/GTP分子活性，進而來控制正?；蚰[瘤細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)[7]，在正常狀態(tài)下RAS與GDP結(jié)合，此時RAS是失活狀態(tài)，但是一旦它所編碼的G蛋白通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路轉(zhuǎn)換GDP/GTP分子活性，使GTPase活性下降，使RAS蛋白與GTP結(jié)合進而保持RAS蛋白的持續(xù)活化狀態(tài)，激活下游MAPK級聯(lián)反應(yīng)，致使正常細胞發(fā)生惡性克隆性增殖而惡性變。

自Weinberg在人類膀胱癌細胞中發(fā)現(xiàn)有H-RAS基因活化后，引起了不少學者對RAS基因(原癌基因)的高度關(guān)注，目前在乳腺癌、胃癌、肺癌、結(jié)腸癌、膀胱癌及白血病等腫瘤細胞中均有RAS超家族基因點突變的報道。

H-RAS基因突變較罕見，其基因突變或活化，致肌分化因子(MyoD和myogenin)表達下調(diào)，繼而抑制肌分化[8]，有研究提示H-RAS基因突變可誘導(dǎo)胚胎性橫紋肌肉瘤(ERMS)的產(chǎn)生，H-RAS位于雜合性缺失高發(fā)區(qū)11q15.5，認為HRAS突變及11號染色體抑癌基因缺失可能共同參與了與胚胎性橫紋肌肉瘤腫瘤形成[9-12]，另外還顯示RAS突變與Noonan綜合征、Costello綜合征等家族性遺傳病相關(guān)，且發(fā)現(xiàn)顯示突變患者更易發(fā)展為橫紋肌肉瘤[10,13,14]，一系列研究均表明基因突變可能與橫紋肌發(fā)生有關(guān)

3　PI3K信號通路

PIK3CA基因編碼IA型磷脂酰肌醇3-激酶 ( phosphatidy-linosito I3-kinases,PI3Ks) 的p110a催化亞基，定位于3q26.3。PI3Ks蛋白由p110與p85二個亞單位構(gòu)成，p85亞單位不具有酶活性，其結(jié)合于p110亞單位之后，可使酪氨酸蛋白激酶激活。活化后，其可作細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)系統(tǒng)重要的第二信使，作用于細胞內(nèi)酪氨酸激酶的下游傳導(dǎo)信號分子，活化后的PI3Ks蛋白參與細胞的增殖、生存、運動、黏附、分化及細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸?shù)认嚓P(guān)細胞活動的調(diào)控[3]。PIK3CA基因在正常情況下表達于腦、宮頸、肺、乳腺、胃腸、卵巢等組織，Giovanni等[15]研究顯示，PIK3CA基因很容易發(fā)生基因突變，通過序列分析PI3K家族全部的16個成員的蛋白質(zhì)外顯子，PIK3CA是原癌基因中唯一一個能發(fā)生于體細胞突變的[16]，這些突變包括基因的表達上調(diào)、基因缺失以及錯義突變等，發(fā)生這些突變致PI3Ks蛋白的催化活性增強，繼而其蛋白過高表達。

PI3K信號通路在人類腫瘤中的遺傳異?？砂l(fā)生在多種水平。在約1/4左右的大腸癌、胃癌、乳腺癌及腦腫瘤中，都出現(xiàn)了PIK3CA基因的體細胞突變，且在其他多型腫瘤中發(fā)生體細胞突變的頻率較高，約80%的PIK3CA基因突變發(fā)生于螺旋區(qū)與激酶區(qū)2個熱點區(qū)域。在用體外細胞培養(yǎng)的方法時，對這2個熱點突變區(qū)域的進行研究，發(fā)現(xiàn)其突變能阻遏正常細胞凋亡，且能增強腫瘤的侵襲、提高下游激酶PI3Ks的活性[11- 12]。關(guān)于PIK3CA的研究發(fā)現(xiàn)，這2個突變熱點區(qū)(激酶區(qū)和螺旋區(qū))的突變可能通過完全不同的發(fā)生機制引起酶功能改變[13]。這些不同結(jié)構(gòu)域的變異，分別與PI3Ks的不同的調(diào)節(jié)亞單位(p85或RAS-GTP)相互作用，而致使PI3Ks蛋白的。螺旋區(qū)基因突變，致使基因產(chǎn)物獲得性的機能變異，不需要與p85的結(jié)合，但是卻要與RAS-GTP發(fā)生相互作用；與此相反，激酶區(qū)突變所致的基因產(chǎn)物功能變化，在無RAS-GTP參與時有效，卻對p85有高度依賴性。綜上所述，其激酶區(qū)與螺旋區(qū)的突變的機制不同的，而且是獨立的，這兩種突變機制(在同一個分子中)有相互協(xié)同的作用。這些現(xiàn)象表明, 變化可能與在基因K-RAS中發(fā)現(xiàn)的致癌突變現(xiàn)象相似[ 17]。

體外構(gòu)建包含PIK3CA基因的E545K和H1047R重組突變的結(jié)腸癌細胞克隆,分別給裸鼠(無胸腺)通過尾靜脈注射含有該兩種變異的PIK3CA細胞克隆(實驗組)和野生型PIK3CA細胞克隆(對照組)，結(jié)果顯示對照組罹患各型腫瘤的小鼠的數(shù)量為0，而實驗組所有小鼠在機體不同組織器官發(fā)現(xiàn)有腫瘤發(fā)生并生長，相較野生型組小鼠，此兩種突變型的PIK3CA激酶活性都有所增強, 與此相應(yīng)AKT的磷酸化水平有較大提高[18]。實驗在一定程度上表明導(dǎo)致PIK3CA信號途徑處于激活狀態(tài)時間延長并長時間維持的原因可能是由PIK3CA基因突變后PI3K的持續(xù)性活化狀態(tài)引起，但是也可能是PTEN的突變而引起PIP3累積所致?；诖? 實驗也可通過分析PTEN 的腫瘤抑制活性，來深入分析突變后PIK3CA與腫瘤形成之間的密切關(guān)系，從研究中可以清楚地認識到PTEN在腫瘤形成時可以通過抑制黏著斑的形成、細胞的遷移、散布來對腫瘤產(chǎn)生抑制[4]。

綜上所述，突變基因的檢測不僅能為腫瘤早期診斷、預(yù)后提供重要依據(jù), 同時在臨床上也漸漸成為病情監(jiān)測、腫瘤個體化治療的最具有代表性的實例，如赫賽汀對乳腺癌中HER2/neu擴增并導(dǎo)致單克隆抗體超表達的療效，伊馬替尼(慢性粒細胞白血病的小分子抑制劑)對染色體易位繼而導(dǎo)致BCR/ABL基因重排的治療作用，它賽瓦(肺癌的小分子抑制劑)對的EGFR突變效果。最近的研究還顯示MEK抑制劑可對抗RAS突變的腫瘤，隨著更多抑制突變癌蛋白和其相關(guān)下游信號的藥物的出現(xiàn)，兒童腫瘤比如RMS的突變型將作為識別靶治療選項重要工具。這些新的診療方法均是以基因水平發(fā)現(xiàn)特定突變?yōu)榛A(chǔ)的。由此可預(yù)測，如果能夠從全基因組水平認識腫瘤基因變異將會給臨床及教學提供更加全面、完整的DNA變異信息，包括腫瘤相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(SNP)、拷貝數(shù)、點突變、重組和基因缺失等的信息與知識。

[1]Ognjanovic S,Linabery AM,Charbonneau B,et al.Trends in childhood rhabdomyosarcoma incidence and survival in the United States,1975-2005[J].Cancer ,2009,115(18):4218-4226.

[2]Belyea B,Kephart JG,Blum J,et al.Embryonic signaling pathways and rhabdomyosarcoma:contributions to cancer development and opportunities for therapeutic targeting[J].Sarcoma,2012,(2012):4062.

[3]T. J. Ley, E. R. Mardis, L. Ding, et al. DNA sequencing of a cytogenetically normal acute myeloid leukaemia genome [J]. Nature, 2008, 456(7218):66-72.

[4]D. W. Parsons, S. Jones, X. Zhang, et al. An integrated genomic analysis of human glioblastoma multiforme [J]. Science, 2008, 321(5897):1807-1812.

[5]E. C. Borden, L. H. Baker, R. S. Bell, et al. Soft tissue sarcomas of adults: state of the translational science [J]. Clin Cancer Res, 2003, 9(6):1941-1956.

[6]Y. Takahashi, Y. Oda, K. Kawaguchi, et al. Altered expression and molecular abnormalities of cell-cycle-regulatory proteins in rhabdomyosarcoma [J]. Mod Pathol, 2004, 17(6):660-669.

[7]J. A. Garson, J. Clayton, P. McIntyre, et al. N-myc oncogene amplification in rhabdomyosarcoma at release [J]. Lancet, 1986, 1(8496):1496.

[8]N. Mitin, K. L. Rossman and C. J. Der. Signaling interplay in Ras superfamily function [J]. Curr Biol, 2005, 15(14):R563-574.

[9]朱玉賢，李毅. 現(xiàn)代分子生物學 [M]. 北京：高等教育出版社, 2002.

[10]P. Dias, M. Dilling and P. Houghton. The molecular basis of skeletal muscle differentiation [J]. Semin Diagn Pathol, 1994, 11(1):3-14.

[11]V. Paulson, G. Chandler, D. Rakheja, et al. High-resolution array CGH identifies common mechanisms that drive embryonal rhabdomyosarcoma pathogenesis [J]. Genes Chromosomes Cancer, 2011, 50(6):397-408.

[12]C. P. Kratz, D. Steinemann, C. M. Niemeyer, et al. Uniparental disomy at chromosome 11p15.5 followed by HRAS mutations in embryonal rhabdomyosarcoma: lessons from Costello syndrome [J]. Hum Mol Genet, 2007, 16(4):374-9.

[13]D. M. Langenau, M. D. Keefe, N. Y. Storer, et al. Effects of RAS on the genesis of embryonal rhabdomyosarcoma [J]. Genes Dev, 2007, 21(11):1382-1395.

[14]M. R. Stratton, C. Fisher, B. A. Gusterson, et al. Detection of point mutations in N-ras and K-ras genes of human embryonal rhabdomyosarcomas using oligonucleotide probes and the polymerase chain reaction [J]. Cancer Res, 1989, 49(22):6324-6327.

[15]C. De Giovanni, L. Landuzzi, G. Nicoletti, et al. Molecular and cellular biology of rhabdomyosarcoma [J]. Future Oncol, 2009, 5(9):1449-1475.

[16]S. Ognjanovic, S. E. Carozza, E. J. Chow, et al. Birth characteristics and the risk of childhood rhabdomyosarcoma based on histological subtype [J]. Br J Cancer, 2010, 102(1):227-231.

[17]L. Cao, Y. Yu, S. Bilke, et al. Genome-Wide Identification of PAX3-FKHR Binding Sites in Rhabdomyosarcoma Reveals Candidate Target Genes Important for Development and Cancer [J]. Cancer Research, 2010, 70(16):6497-6508.

[18]A. M, Soto and C, Sonnenschein. The somatic mutation theory of cancer: growing problems with the paradigm[J]. Bioessays, 2004, 26(10):1097-1107.

[責任編校：李宜培]

2014-11-03

李秀芬(1982-)，女，河南省新鄉(xiāng)市人，學士，講師，從事醫(yī)學基礎(chǔ)教學工作。

R 730.23

A

1008-9276(2016)04-0356-03