基因診斷在乳腺癌個體化醫療中的應用

韓露等

[摘要] 乳腺癌是在女性中發病率最高的癌癥，嚴重威脅女性健康。基因突變是癌癥發生的根本原因，并在發展及預后過程中起到關鍵作用。本文簡述了與乳腺癌相關的基因，以及其在臨床診斷中的應用現狀和前景。

[關鍵詞] 乳腺癌；基因；診斷；個體化醫療

[中圖分類號] R737.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）09（b）-0039-04

我國和大多數國家一樣，乳腺癌是嚴重威脅女性健康的疾病。到2008年為止，我國的乳腺癌新發生病例已占到全世界的12.2%，乳腺癌的病死人數也占到全世界的9.6%[1]。面對這樣嚴峻的現狀，無論醫務工作者和科研工作者們對于乳腺癌了解有多么透徹，此時能讓普通老百姓對乳腺癌有基本的認識顯得尤為重要。全民抗癌才能使癌癥的早期預防、發現和治療成為可能。

越來越多的研究顯示，乳腺癌作為一種復雜性疾病，雖然同時受環境因素和基因因素的共同影響，但是基因的改變才是引起疾病的根本原因，有多種基因參與了乳腺癌的發生、轉移以及預后的過程。本文簡述了與乳腺癌相關的基因，并介紹了臨床上基因診斷在乳腺癌中的應用，希望因此能使人們認識到基因在乳腺癌中的重要性。

1 乳腺癌的相關基因

臨床上與乳腺癌相關聯的基因，大致歸納為兩類：①癌基因[人類表面生長因子受體-2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）、c-myc、Int-2、ras、端粒酶、PIK3CA等]；②抑癌基因[腫瘤蛋白p53基因（tumor protein p53，TP53）、乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1）、Rb、nm23、PTEN等][2]。現選擇其中幾個重要基因進行介紹。

1.1 人類表面生長因子受體-2

HER-2基因是一種酪氨酸激酶類癌基因，又稱作neu或CerbB-2。HER-2能編碼一種具有蛋白酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白，屬于細胞表面生長因子受體。當HER-2基因過表達，生長因子與之結合而激發的一系列連鎖反應增強，能促進細胞有絲分裂，縮短細胞增殖周期，抗凋亡并誘發腫瘤[3]。HER-2蛋白的過表達不僅與腫瘤的發生、發展及轉移都有關，還是一個重要的臨床預后指標，HER-2表達增加的患者，預后較差，極易復發，存活期短。HER-2高表達的乳腺癌患者對抗HER-2抗體曲妥珠單抗的治療敏感[4]。

1.2 c-myc

c-myc基因屬于核蛋白類癌基因。該基因的蛋白產物定位于細胞核內，在乳腺癌、胃癌及白血病等腫瘤中都存在高表達。c-myc基因的產物是一種轉錄調控蛋白，能與單鏈或雙鏈DNA結合，調控多種增殖相關基因的表達[5]。它能夠促進細胞周期生長基因的表達，并抑制生長抑制基因的表達，從而促進了細胞增殖及惡性轉化。有研究顯示，大約40%的乳腺癌中會有c-myc的過表達[6]，并有實驗證實在乳腺癌細胞中人為下調c-myc的表達，能夠抑制乳腺癌細胞的增殖，這為其在臨床治療中的應用奠定了理論基礎[7]。

1.3 端粒酶

端粒酶是在細胞中負責延長端粒的酶。端粒是在真核細胞線性染色體的兩端的一種類似帽子的結構，保護著染色體不被降解或端端融合。在正常情況下，端粒會在細胞復制的過程中進行性縮短，細胞則隨端粒縮短而衰老。在端粒酶激活的情況下會使端粒的長度和結構得以穩定，細胞則將延遲衰老，這便是癌細胞永生性的一個重要機制。正常情況下，人類端粒酶活性只能在生殖細胞和某些干細胞中檢測到，在人類正常體細胞中是檢測不到端粒酶活性的[8]。研究證實，在大多數腫瘤組織中端粒酶有很高的陽性率（約85%），其中乳腺癌陽性率會更高[9]。所以，端粒酶是一種具有普遍性和一定特異性的腫瘤標志物。人類端粒酶主要由RNA成分（hTR）、端粒相關蛋白1（hTEP1）和催化亞單位（hTERT）三個部分組成，其中，hTERT是端粒酶活性的關鍵，現已有通過檢測hTERT基因的表達來作為臨床指標[10]。

1.4 PIK3CA

PIK3CA基因編碼的產物是磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylino-sitol 3-kinase，PI3K）中的一類。PIK3CA基因突變通過PI3K/AKT通路引發AKT持續活化，AKT是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，這將抑制細胞凋亡，導致乳腺上皮細胞和成纖維細胞的生長和轉化，與乳腺癌的發生發展關系密切[11]。經過許多研究顯示，乳腺癌中PIK3CA基因突變率為18%～40%[12]，被認為是在乳腺癌中除TP53突變和HER-2基因擴增之外最為常見和重要的基因改變。雖然目前研究者對于PIK3CA基因突變與乳腺癌病情評估及預后的關系的說法并不一致，但是該基因突變是一個很有應用前景的治療靶點。

1.5 腫瘤蛋白p53基因

TP53又稱為p53。TP53是一種抑癌基因，能表達腫瘤抑制蛋白，人類許多腫瘤的發生發展都與該基因的突變有關，如乳腺癌、胃腸道腫瘤、肝細胞癌等。它能夠控制細胞分化，并像“分子警察”一樣監視著細胞基因組的完整性，阻止具有癌變傾向的基因發生突變。突變的TP53不僅失去了抑癌活性，表達的蛋白失去原有功能，還能與未突變的TP53的蛋白產物結合使其也喪失抑癌功能，從而誘發腫瘤[13-14]。遺傳性的TP53基因突變較為少見，發生在小于1%的乳腺癌患者中；而體細胞的突變較為常見，占乳腺癌患者的20%～40%[15]。TP53基因的突變與體積更大的腫瘤相關，并常在復發的腫瘤中發現TP53基因突變的存在。

1.6 乳腺癌易感基因1

BRCA1在維持細胞的正常生長發育方面有著重要作用，它能作為基因組完整性的監護者，修補受損的DNA。當該基因發生突變，它所擁有的抑癌功能以及它對細胞增殖分化的控制能力就會受到影響。BRCA1與遺傳性乳腺癌和遺傳性卵巢癌都有關，有研究證實，在有遺傳性乳腺癌家族史的患者中，有更高的突變頻率（42.8%）[16]。可見在有家族史的高危人群中檢測BRCA1突變對乳腺癌和卵巢癌患病風險評估、發病檢測及早期診斷都有重要意義。

2 乳腺癌相關基因在臨床診斷中的應用

乳腺癌相關基因對于乳腺癌的重要意義使得它們在臨床上有廣闊的應用前景，現如今一些成熟的發現已經在臨床診斷上起到支柱性的作用。

2.1 基因與乳腺癌的發生

在乳腺癌的發生方面，臨床上已證實BRCA1/BRCA2的突變會增加乳腺癌的發生率，與此同時，卵巢癌等癌癥的發生概率也較沒有突變的人群高。2013年，著名影星安吉麗娜·朱莉，由于檢測到BRCA1基因遺傳缺陷的存在，估測分別有87%和50%的概率患上乳腺癌和卵巢癌，她便選擇了雙側乳腺切除術來降低患乳腺癌風險[17]。研究已證實，有乳腺癌家族病史的人患乳腺癌的風險會更大，這說明了家族遺傳基因在乳腺癌的形成過程中發揮了作用，進一步說明了基因診斷的重要性。

2.2 基因與乳腺癌的病情評估及預后判斷

在乳腺癌的病情評估和預后判斷方面，基因也扮演著不容忽視的角色。2000年，Perou等[18]對65例乳腺癌標本和17株乳腺癌細胞株進行了cDNA微陣列分析（包含8012個人類基因），發現同一乳腺癌化療前后原發灶與轉移灶之間的基因表達相對穩定，而不同乳腺癌之間基因表達則存在著較大差別。基于此現象，他們根據基因表達的聚類分析將乳腺癌分為ER+和ER-組：ER+組又被稱為Luminal型，經過進一步的擴大樣本分析將該類型進一步分為腔上皮型乳腺癌A（Luminal A）型和腔上皮型乳腺癌B（Luminal B）型[19]；ER-組被分為3型：人類表皮生長因子受體2（HER2）過表達型、基底樣（Basal-Like）型和正常細胞樣（Normal Breast-Like）型。

在臨床上，病理檢查中的免疫組織化學的結果在一定程度上能反映乳腺癌腫瘤的基因分型，對于腫瘤的轉移和預后以及更好地完成個體化治療都有著指導性的意義。臨床上常用的病理檢查項目有雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）、HER-2、增殖細胞核抗原Ki-67等。這5種基因亞型都有著各自的特點[20]，接下來分別對它們進行介紹：

2.2.1 腔上皮型乳腺癌A型 乳腺癌中的50%～60%都屬于Luminal A型乳腺癌，此型在臨床上最為常見，其免疫組織化學的特點是表達ER、PR、腔上皮細胞角蛋白CK8/18、GATA3，低表達Ki-67，不表達HER-2。這種類型組織學分級低，擁有良好的預后，復發率低。該類乳腺癌在基因表達上，高表達ER相關基因，但低表達增殖相關的基因（如Ki-67）。該類型的PIK3CA基因的突變率高（49%），TP53基因的突變率低（12%）[21]。該類患者對內分泌治療敏感，治療藥物主要有具有類雌激素作用的藥物（如他莫昔芬），并在絕經后的婦女運用芳香化酶抑制劑（aromatase inhibitor，AI），但一般對化療不敏感。

2.2.2 腔上皮型乳腺癌B型 Luminal B型乳腺癌只占到乳腺癌總病例數的10%～20%。與Luminal A型相比，該類型乳腺癌的組織學分級較高，預后較差，增殖指數較高。在基因表達方面，該型有著PIK3CA基因（32%）突變、TP53基因（29%）突變、ATM基因的缺失和MDM2基因的擴增[21]。雖然這類患者的預后較A型差，但其中17%的患者能對新輔助化療產生反應[22]，并且他莫昔芬和AI對他們都有效果（治療敏感性不如A型）。

2.2.3 人類表皮生長因子受體2過表達型 這種基因分型占到了總乳腺癌的15%～20%。該亞型的特點是過表達HER-2基因和HER-2相關基因，并有著增殖指數高、組織學分級高、預后差以及對新輔助化療的高敏感性的特點。在HER-2陽性的腫瘤中，75%的有TP53基因突變，42%的有PIK3CA基因突變[21]。通常內分泌治療療效差，該類患者一般運用抗HER-2藥物（如曲妥單抗）來治療，現發現新的一類抑制PI3K/AKT/mTOR通路的化療藥物也能治療該類患者。該型患者預后較Luminal型差。

2.2.4 基底樣型 Basal-Like基因分型占到了總乳腺癌的10%～20%，該類型的特點是增殖指數高，組織學分級高。該類型乳腺癌高表達表皮生長因子受體（EGFR）和基底細胞角蛋白CK5/6，由于免疫組織化學顯示不表達ER、PR、HER-2，在臨床上被稱為“三陰性乳腺癌”。在Basal-Like型腫瘤中，TP53基因的突變率高（84%）[21]，造成TP53功能的缺失。Basal-Like型乳腺癌與BRCA1基因的遺傳學突變相關。由于大多數Basal-Like型的腫瘤為“三陰性乳腺癌”，所以對這類患者很難找到治療的靶點，對內分泌治療及曲妥珠單抗治療均不敏感，惡性程度高，易復發，預后最差。該類患者對新輔助化療敏感。由于大約20%的患者有BRCA1/BRCA2的突變[21]，它們可能會對多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1（PARP1）抑制劑治療敏感[23]。BRCA1的突變造成了DNA修復功能的缺陷，通過抑制PARP1能使雙鏈DNA的損傷不斷積累而引起細胞死亡[22]。還有一些新的治療機制，如抑制PI3K/AKT/mTOR通路和RAS-RAF-MEK通路也能夠改善病情。

2.2.5 正常細胞樣型 Normal Breast-Like型乳腺癌患者數占到了乳腺癌總病例數的5%～10%。該類型表達脂肪組織中表達的基因，表達基因與乳腺纖維腺瘤及正常乳腺組織相似，不表達ER、PR、HER-2、EGFR和CK5。該類型對新輔助化療最不敏感，但預后較好。

2.3 基因與乳腺癌的治療

在乳腺癌的治療過程中，已有許多根據基因差異而出現的個體化治療方式，如運用他莫昔芬針對雌激素陽性患者的內分泌治療，運用曲妥珠單抗針對HER-2陽性的單克隆抗體治療等。最近醫學界又有一個突破性的進展：嵌合抗原受體（CAR）技術的治療應用。在CAR-T細胞療法中，能夠形成針對腫瘤細胞強有力的特異性的免疫攻擊，有多個臨床研究已經證實了該治療方法的振奮人心的治療效果[24-26]，可能將因此在克服癌癥的道路上邁出一大步。

2.4 乳腺癌基因診斷的應用前景

現今臨床上乳腺癌應用較多的基因檢測大都局限于對于乳腺組織細胞的檢測，通過血液這種采集創傷小的標本類型的基因檢測項目還很少，它受到檢測敏感性和特異性的限制，臨床指導意義還不是很強，但這方面一直是科研工作者們努力的方向。只有在這種采集創傷小、患者易于接受的標本類型中有所發現，才能將基因檢測普及至更多的人群，這將為乳腺癌的早期診斷做出巨大的貢獻。科學工作者們現正努力通過檢測血液標本中殘存的極微量腫瘤核酸（DNA/RNA）、腫瘤細胞或腫瘤細胞核酸適配體來進行基因篩查或診斷，達到乳腺癌早診斷早治療早預防的目的。

至今，與乳腺癌相關的基因研究已經進行了多年，在基因的作用機制被慢慢發掘出來的同時，研究者們已迫不及待地想將它們應用于臨床實踐中，這也是當初研究的初衷。根據基因在乳腺癌發生發展中的重要性可知，基因檢測技術應用于乳腺癌的臨床診斷是一個重要的發展趨勢，雖然目前基因檢測的特異性和敏感性還有待提升，但其一定會在不久的將來，為人類對抗癌癥做出重大的貢獻。

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（收稿日期：2015-05-04 本文編輯：程 銘）