大腸癌相關基因的研究新進展

朱琳琳 羅明惠 孟亞飛

（內蒙古呼倫貝爾市人民醫院，內蒙古 呼倫貝爾 021008）

大腸癌相關基因的研究新進展

朱琳琳 羅明惠 孟亞飛

（內蒙古呼倫貝爾市人民醫院，內蒙古 呼倫貝爾 021008）

大腸癌是國內外常見的胃腸道惡性腫瘤之一，它的發生發展是一個多步驟、多階段、多基因參與的過程，是飲食、環境、遺傳、疾病等多因素相互作用的結果。其發病涉及多個原癌基因的激活和抑癌基因的失活。因此，對大腸癌致病基因的研究將對大腸癌治療及預防有著深刻而長遠的影響。本文就大腸癌發生發展中常見的相關基因予以綜述。

大腸癌；原癌基因；抑癌基因

大腸癌（colorectal cancer，CRC）包括結腸和直腸癌，是國內外常見的惡性腫瘤，嚴重威脅著人類的健康和生命，其發生發展受眾多因素影響。但無論如何，歸根結底大腸癌是一種基因病，是體內外環境相互作用的結果，它的發生發展涉及多個基因的改變，表現為多基因多步驟的協同累積以及相互作用。最新研究顯示[1]，家族性腺瘤性息肉病及遺傳性非息肉病性大腸癌等都是由于相應的基因發生突變導致的，這些患者不僅發病機率明顯增加，而且發病年齡也變的越來越年輕。總體來說大腸癌發生的基因的改變，包括原癌基因的活化和抑癌基因的失活等。

1 原癌基因

原癌基因（proto-oncogene）亦稱“管家基因”，是維持機體正常生命活動所必須的，是細胞內與細胞增殖相關的基因，在進化上高度保守，受到嚴密而精細的調控。它們表達產物或是生長因子、生長因子受體，或是小分子G蛋白、蛋白激酶，或是轉錄因子，都是各種信號轉導途徑中的關鍵分子，具有極其重要的生理功能。當原癌基因的結構或調控區發生變異，使基因產物增多或活性增強時，細胞過度增殖，從而形成腫瘤。原癌基因的種類繁多，如C-erbB、ras、myc、myb、pokemon、C-met、SNC6（U17714)、SNCl9（U20428)、CyclinDl、Fas-Fasl、MDM2等都是大腸癌的原癌基因，與大腸癌的發生發展密切相關。

1.1 C-erbB基因

C-erbB基因，定位于17號染色體上，家族成員包括C-erbB1、2、3和4，其中C-erbB1、2與腫瘤的發生發展關系最為密切。C-erbB1表達的產物為EGFR，C-erbB2表達的產物為p185，Jinggui等研究顯示[2]EGFR能與EGF及TGF-α等有效結合，引起細胞增生。在一定條件下，EGFR亦可自身激活從而導致細胞的異常增生，在腫瘤的惡性轉化中發揮重要作用，它的表達與腫瘤大小、淋巴結轉移、肝臟轉移及Dukes分期相關。在大腸癌中C-erbB-2基因表達陽性率最高，移行區次之，正常黏膜區最低，提示C-erbB-2基因活化參與到了大腸癌變過程的各階段，使大腸上皮細胞生長、分化的調控發生了改變，因此在大腸癌的發生上起著重要作用。

大腸癌是消化道的常見腫瘤之一，對其預后的判斷是一個復雜的問題，因此通過對C-erbB-2和EGFR的檢測，并分析它們與預后的關系，可作為判斷大腸癌預后的指標。以往Friederichs等[3]對大腸癌的發生發展進行多因素的分析，結果表明C-erbB-2基因在約1/3的大腸癌患者呈高表達，是大腸癌生物治療的一個理想靶點。

1.2 Ras基因

ras基因是第一個被鑒定的人類癌基因，家族成員包括H-ras、K-ras和N-ras。其中以K-ras基因突變率最高，且與大腸癌的發生最為密切，其突變頻率達31%～67%[4]。ras基因被激活最常見的方式是點突變，多發生在N端第12，13和61密碼子[5]，其中又以第12密碼子突變最常見[6]。ras基因的突變和P21的活化機制相關，其不同突變位點對P21的活化機制不同，第12密碼子突變可以減弱P21內在的GTP酶活性，并使細胞凋亡減少，細胞間接觸抑制減弱；第61密碼子突變可削弱GAP對P21的內在GTP酶活性，并可減弱GAP與P21結合的穩定性。突變的結果常導致編碼的氨基酸發生改變，從而產生具有致癌活性的P21蛋白。當K-ras基因發生突變時，P21GTP性能發生改變，使其長時間處于激活狀態，刺激細胞生長、發育、增殖而引起細胞惡變。在結腸癌中K-ras基因的突變使腫瘤侵襲和轉移能力增強，因此對K-ras突變狀況進行檢測可使病人得到更為準確的治療[7]。

1.3 Myc基因

Myc基因家族包括C-myc，N-myc，L-myc，屬核轉錄因子類原癌基因，該基因編碼與細胞周期調控有關的核蛋白，在細胞增殖、轉化和腫瘤形成過程中起著重要的作用。其中C-myc與腫瘤發生及轉歸關系最為密切，在大腸癌的發生發展中尤為明顯。C-myc基因的產物為62KD的磷酸化蛋白，與染色體DNA結合，在調節細胞生長、分化及惡性轉化中發揮作用[8]。Myc基因以誘導活化的形式大量擴增，不但能與其他基因于大腸癌發生早期起協調作用，而且多見于惡性程度高、預后差的腫瘤。

1.4 Pokemon基因

Pokemon基因又叫ZBTB7、LRF、FBI-1，該基因能夠特異地抑制抑癌基因ARF，目前研究發現[9-10]Pokemon基因在某些人類乳腺癌、肝癌、結腸癌過表達。Pokemon的主要功能是直接結合P14AFR啟動子并抑制其轉錄活性，從而通過P14AFR-MDM2-P53通路抑制p53的轉錄表達，導致癌的發生發展。Pokemon對P2l基因甚至顯示了比對P53基因更強的抑制效應[11]。對P21基因轉錄的深入研究還揭示了原癌基因Pokemon的新特點[12]：首先，Pokemon是一個GC盒結合的轉錄因子，它可以與Spl競爭結合近端FRE/Spl的3個Gc盒，這種Pokemon與Spl的競爭結合抑制了Spl的基本的轉錄活性，并終止了在兩個P53遠端結合單元上的Spl和P53之間的溝通和協同。其次，Pokemon是一個P53易結合蛋白，它通過與P53的易結合位點競爭性結合或直接與P53的相互作用來抑制P53的活性。另外，Pokemon還和輔阻遏物相互作用協同抑制轉錄。

1.5 CyclinDl基因

CyclinDl基因又名細胞周期素l，是G1期細胞周期重要的正調控因子，在生理狀態下，細胞進人S期后CyclinDl迅速分解。如CyclinDl基因異常激活，則CyclinDl持續高表達，將導致G1期縮短。提前進人S期，使細胞增殖失控，導致腫瘤形成[13]。而CyclinDl對細胞周期G1期的調控是通過對抑癌基因蛋白pRb的調控實現的。CyclinDl的異常一般在鱗癌和腺癌中較為常見，主要表現為CyclinDl基因擴增、染色體易位及CyclinDl基因多態性的發生等[14-15]。

除此以外，大量研究表明[16-18]Fas-Fasl基因、MDM2基因、Myb基因、C-met基因、SNC6（U17714)基因都為大腸癌的原癌基因，在其發生發展的過程中起著至關重要的作用。

2 抑癌基因

抑癌基因也稱為抗癌基因，存在于正常細胞中，對細胞的發育、生長和分化的調節起重要作用，其產物主要包括轉錄調節因子、負調控轉錄因子、周期蛋白依賴性激酶抑制因子、信號通路抑制因子、DNA修復因子、與發育和干細胞增殖相關的信號途徑等。在被激活情況下其產物抑制細胞增殖，促進細胞分化，抑制細胞遷移，因此起負調控作用，但在一定情況下被抑制或丟失后則對腫瘤細胞的轉化和異常增生起作用。常見的大腸癌的抑癌基因有：P53基因、APC基因、MCC基因、DCC基因、P16基因、P21WAF1基因、β-catenin基因、PTEN基因、Netrin-1基因、UNC5C基因等，它們的突變在大腸癌的發生發展中扮演著重要的作用。

2.1 P53基因

在各種腫瘤中常發現有P53蛋白異常表達，故P53基因常被認為是癌基因。但在隨后研究[19]又發現體內正常存在的P53基因即野生型P53有抑制細胞癌變作用，而發生突變后的P53基因即突變型P53則有促進細胞癌轉化作用，從而確認野生型P53基因是抑癌基因。在大腸癌發生的過程中，從正常上皮發展到增生上皮，多有染色體DNA的去甲基化，從上皮組織增生到腺瘤形成，多有抑癌基因APc、Mcc的失活，從腺瘤到癌變階段，常發生K-ras、DCC、P53等基因的缺失或突變，其中P53基因突變最為常見。而在正常大腸粘膜上皮及輕度不典型增生性腺瘤中，P53表達陰性，隨著組織不典型增生的加重，逐漸出現P53陽性表達，到腺瘤癌變及早期大腸癌階段表達最高。而野生型P53對survivin基因的mRNA和其蛋白質水平上的轉錄表達有抑制作用[20-21]。而survivin是凋亡抑制蛋白家族員，survivin基因表達下調，細胞凋亡抑制減弱，細胞異常增殖，誘導大腸癌的發生與發展，表達與腫瘤分化程度、Dukes分期、浸潤深度及淋巴結轉移有關。

2.2 APC基因

APC基因位于染色體5q21。該基因不僅與家族性結腸腺瘤息肉病有關，還與許多散發性結直腸癌有關，是公認的大腸癌管家基因。有研究[22-23]發現APC基因在wnt信號通路中起關鍵的抑制作用。在體外，Wnt信號導致胞內游離β-cat集聚，β-cat可與Tcf/Lef轉錄因子結合形成β-cat-Tcf/Lef轉錄因子復合體，這種復合體可調節包括C-myc基因在內的靶基因轉錄。失活的APC不能使β-cat的降解，導致游離β-cat濃集，從而使Tcf/Lef激活引起如C-myc基因異常轉錄最終產生癌變。但在體內，APC突變通常引起包含微管結合位點的c-末端區缺失，這種突變的APC蛋白不能與微管結合而影響微管的穩定，就可能破壞腸黏膜上皮細胞的遷移。使他們在增殖性環境中的停留時間延長，增加他們與出現在腸腔中毒物接觸的時間，接受異常的增殖信號引起息肉的異常增生。而與腸腔中毒物接觸的時間增加可導致突變積累而發生變異，在最后階段β-cat池中游離β-cat不斷增加。突變APC不能對其進行調節，以致Tcf/lef激活轉錄，引起惡變[24]。

2.3 DCC基因

DCC基因，即結直腸癌缺失基因，其表達蛋白是I型跨膜糖蛋白，該蛋白主要包括3個功能區，即胞外區、跨膜區和胞內區。胞外區是結合其配體Netrin-1的區域，胞內區是信號傳導區，包括Caspases切割位點，而Caspases是細胞凋亡通路的主要蛋白酶。作為依賴性受體，缺乏配體Netrin-1時，DCC誘導細胞凋亡，在Netrin-1存在時，DCC與其結合則對細胞凋亡起抑制作用。Goi等[25]最早用Westernbloting法檢測結腸癌及腺瘤中的DCC蛋白表達情況，則發現癌組織中DCC蛋白明顯減少或缺失，在腺瘤組織中DCC蛋白有明顯表達，與正常組織幾乎相同，提示DCC基因缺失或失活是結腸腺瘤向癌轉變的一個促發因素。隨著腫瘤的浸潤和轉移，DCC蛋白的陽性率明顯降低，提示大腸癌中存在DCC高頻表達缺失，且主要發生在大腸癌進展晚期，與腫瘤侵襲、轉移能力加強密切相關，表明DCC基因是評估大腸癌轉移潛能的一個重要指標，然而關于DCC基因的觀點并不一致，另外一些專家認為DCC基因的缺失與否與結直腸癌沒有直接關系。

2.4 P16基因

P16基因又叫MTS，由2個內含子及3個外顯子組成，直接參與細胞周期的調控，負調節細胞增殖及分裂，在人類50%腫瘤細胞株發現有純合子缺失突變，認為P16是比P53更為重要的一種新型抗癌基因[26]，P16基因編碼P16蛋白，P16蛋白作用于細胞分裂周期關鍵酶之一的CDK4的抑制因子[27]。CDK4與Cyclin的復合體參于G1-S轉換的調控，P16蛋白抑制CDK4活性，最終阻止細胞進入S期，一旦P16基因因缺失，突變等導致功能缺失，則不能抑制CDK4，最終導致細胞進入惡性增殖，加速腫瘤發生。

此外，P16蛋白表達陽性率與癌組織分化程度呈正相關，與癌組織浸潤深度和Dukes分期呈負相關。無區域淋巴轉移者的P16蛋白表達陽性率與伴區域淋巴結或遠處器官轉移率有顯著性差異。P16蛋白缺失為腫瘤細胞的浸潤和轉移提供了選擇性生長優勢。

2.5 PTEN基因

PTEN基因又名MMAC1或TEP1。它是迄今為止發現的第一個具有磷酸酶活性的抑癌基因。同時PTEN又是一種多功能性的蛋白，它的磷酸酶活性不僅能夠使蛋白在酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸位點去磷酸化，也可以使磷脂酰肌醇通路中的磷脂去磷酸化，它的蛋白磷酸酶活性使它抑制了Ras/MEK/ERK通路的級聯反應和FAK級聯反應[28]，這樣就影響了細胞和細胞間質的相互作用，而這個作用在細胞侵襲中十分重要。此外，它還可通過其脂質磷酸酶和蛋白磷酸酶的作用對細胞內蛋白質磷酸化水平進行調節，影響細胞的多種生物學行為，在腫瘤的發生發展及浸潤轉移中起重要調節作用。

研究表明，除以上幾個基因外β-catenin基因、MCC基因、Netrin-1基因、UNC5C基因、P21WAF1基因等亦為大腸癌的抑癌基因在其發生發展的過程中扮演著重要的角色。

3 其他基因

在大量的長期的研究[29-30]中人們發現除了原癌基因、抑癌基因外，在大腸癌的發生發展中還有一些其他的基因存在異常且和大腸癌的發生發展關系密切，其中包括bcl-2、TPEF、Claudin-1、COX-2、Smad4、PPARγ、PPARδ、WWOX、SFRP1、PAK1、BRCA1、Claudin- 1、MMR、nm23、hMLH1等基因。

4 展望與前景

總之，大腸癌的發生發展是多個基因相互作用的結果，其發生與基因的改變密切相關。在細胞生長分化過程中原癌基因的激活、抑癌基因的失活均可導致大腸癌的發生。我們相信隨著基因組技術、分子生物學技術的發展，我們將對大腸癌相關的發病機制進一步深入的研究，將會有越來越多的與大腸癌易感性密切相關的基因被發現，既而有助于了解大腸癌的病理機制，從而更加有效地對大腸癌做到早診、早治。

[1]Nemati A,Rahmatabadi ZK,Fatemi A,et al.Hereditary nonpolyposis colorectal cancer and familial colorectal cancer in Central part of Iran,Isfahan[J].J Res Med Sci,2012,17(1):67-73.

[2]Jinggui Chen,MD,Qingguo Li,et al.Prognostic Significance of c-erbB-2 and Vascular Endothelial Growth Factor in Colorectal Liver Metastases[J].Ann Surg Oncol,2010,17(6):1555-1563.

[3]Friederichs J,Rosenberg R,Mages J,et al.Gene expression profiles of different clinical stages of colorectal carcinoma : toward a molecular genetic understanding of tumor progression [J].Int J Colorectal Dis,2005,20(5):391-402.

[4]畢媛,王捷.K-Ras基因突變檢測與大腸癌治療的研究進展[J].實用癌癥雜志,2010,25(4):435-437.

[5]Winder T,Mundlein A,Rhomberg S,et al.Different types of K-ras mutations are conversely associated with overall survival in patientswith colorectal cancer[J].Oncology Reports,2009,21(5):1283-1287.

[6]Rouleau E,Spyratos F,Dieumegard B,et al.KRAS mutation status in colorectal cancer to predict response to EGFR targeted therapies: the need for a more precise definition[J].Br J Cancer,2008,99(12): 2100.

[7]Zavodna K,KonecnyM,Krivulcik T,et al.Genetic analysis of K-ras mutation status in metastatic colorectal cancer patients[J].Neop lasma,2009,56(3):275-278.

[8]Jason B,Wright,Seth J,et al.Upregulation of C-myc in cis through a Large Chromatin Loop Linked to a Cancer Risk-Associated Single-Nucleotide Polymorphism in Colorectal Cancer Cells[J]. ColeMol Cell Biol,2010,30(6):1411-1420.

[9]Qu H,Qu D,Chen F,et a1.ZBTB7 ovenrxpression contributes to malignancy in breast tmncer[J].Cancer Invest,2010,28(6):672-678.

[10]Zu X,Yu L,Sun Y,et al.Global mapping of ZBTBTA transcription factor binding sites in HepG2 cells[J].Cell Mol Biol Lett,20l0,15 (2):260-271.

[11]Choi WI,Jeon BN,Yun CO,et al.Proto-oncogene FBI-1 represses transcription of p21 CIP1 by inhibition of transcription activation by p53 and Sp1[J].J Biol Chem,2009,284(19):12633-12644.

[12]Jeon BN,Yon JY,Choi WI,et a1.Proto-on-cogene FBI-1(Pokemon/ ZBTB7A)Represses Tranacription of the Tumor Suppressor Rb Gene via Binding Competition with Spl and Recruitment of Corepressors[J].J Biol Chem,2008,283(48):33199-33210.

[13]Gérard C,Goldbeter A.From quiescence to proliferation: Cdk oscillations drive the mammalian cell cycle[J].Front Physiol,2012, 3:413.

[14]Choi YJ,Li X,Hydbring P,et al.The requirement for cyclin D function in tumor maintenance[J].Cancer Cell,2012,22(4):438-451.

[15]Cander S,Ertürk E,Karkucak M,et al.Effect of cycline D1 (CCND1) gene polymorphism on tumor formation and behavior in patients with prolactinoma[J].Gene,2012,509(1):158-163.

[16]Yang C,Liu HZ,Fu ZX.PEG-liposomal oxaliplatin induces apoptosis in human colorectal cancer cells via Fas/FasL and caspase-8[J].Cell Biol Int,2012,36(3):289-296.

[17]Zhang Y,Liu L,Tang Y,et al.Polymorphisms in TP53 and MDM2 contribute to higher risk of colorectal cancer in Chinese population: a hospital-based,case-control study[J].Mol Biol Rep,2012,39(10): 9661-9668.

[18]Ernst M,Ramsay RG.Colorectal cancer mouse models: integrating inflammation and the stroma[J].J Gastroenterol Hepatol,2012,27 (1):39-50.

[19]Wang L,He G,Zhang P,et al.Interplay between MDM2,MDMX, Pirh2 and COP1: the negative regulators of p53[J].Mol Biol Rep, 2011,38(1):229-236.

[20]Tomicic MT,Kaina B.Topoisomerase degradation,DSB repair,p53 and IAPs in cancer cell resistance to camptothecin-like topoisomerase I inhibitors[J].Biochim Biophys Acta,2013,1835(1): 11-27.

[21]Knauer SK,Bier C,Schlag P,et al.The survivin isoform survivin-3B is cytoprotective and can function as a chromosomal passenger complex protein[J].Cell Cycle,2007,6(12):1502-1509.

[22]Hu W,Ye Y,Zhang W,et al.MiR 142 3p promotes osteoblast differentiation by modulating Wnt signaling[J].Mol Med Report,2013, 7(2):689-693.

[23]Myant K,Sansom OJ.Wnt/Myc interactions in intestinal cancer: partners in crime[J].Exp Cell Res,2011,317(19):2725-31.

[24]Fu X,Li J,Li K,Tian X,Zhang Y Hypermethylation of APC promoter 1A is associated with moderate activation of Wnt signalling pathway in a subset of colorectal serrated adenomas[J].Histopathology,2009, 55(5):554-63.

[25]Goi T,Yamaguchi A,Nakagawara G,et al.Reduced expression of deleted colorectal carcinoma (DCC) protein in established colon cancers[J].Br J Cancer ,1998,77(3):466-471.

[26]Kim TW,Choi SY,Ko YH,et al.The Prognostic Role of p16 Expression in Tonsil Cancer Treated by Either Surgery or Radiation[J]. Clin Exp Otorhinolaryngol,2012,5(4):207-212.

[27]E Zahra SN,Khattak NA,Mir A,et al.Comparative modeling and docking studies of p16ink4/Cyclin D1/Rb pathway genes in lung cancer revealed functionally interactive residue of RB1 and its functional partner E2F1[J].Theor Biol Med Model,2013,10(1):1.

[28]Bidkhori G,Moeini A,Masoudi-Nejad A.Modeling of tumor progression in NSCLC and intrinsic resistance to TKI in loss of PTEN expression[J].PLoS One,2012,7(10):e48004.

[29]Li YH,Xu Q,Zhang Z,et al.The impact of TGF-β1 on the mRNA expression of TβR I,TβR II,Smad4 and the invasiveness of the JEG-3 placental choriocarcinoma cell line[J].Oncol Lett,2012, 4(6):1344-1348.

[30]Singh AB,Sharma A,Dhawan P,et al.Claudin-1 expression confers resistance to anoikis in colon cancer cells in a Src-dependent manner[J].Carcinogenesis,2012,33(12):2538-2547.

R735.3+4

：A

：1671-8194（2013）08-0062-04