DNA損傷修復基因XPD多態對鉑類藥物肺癌化療的敏感性

鄺仕成

摘要：肺癌已成為許多國家近年來最常見、增幅最大的惡性腫瘤之一，在我國空氣污染嚴重，吸煙率居高不下、食品安全等諸多問題增加了肺癌的患病率。據統計，每年全球因肺癌導致死亡的患者每年有140萬人，占所有惡性腫瘤死亡的18%。據相關專家預測未來10年中國的肺癌患者將達到100萬人，成為名副其實的肺癌大國。肺癌的發生是環境危險因素和個體遺傳易感性相互作用的結果，而基因的多態性是影響個體易感性的重要因素。鉑類是肺癌化療的基本藥物，它的耐藥機制復雜，其中DNA損傷修復能力改變是鉑類耐藥的重要分子基礎， 許多DNA損傷修復基因存在單核苷酸多態性，這種多態性可使機體修復損傷DNA的能力有所不同，導致基因的穩定性和細胞的癌變率有所改變， 因此DNA損傷修復基因的多態性是決定機體腫瘤易感性的一個重要因素。全文綜述鉑類耐藥機制、核苷酸切除修復、DNA損傷修復基因XPD多態性等研究進展。

關鍵詞：核苷酸切除修復；XPD

目前，基因單核苷酸多態性 （single nucleotide polymorphism， SNP） 已經被證實可作為肺癌患者鉑類化療反應的標志[1]。許多DNA損傷修復基因都存在單核苷酸多態性，這種多態性可以使機體修復損傷DNA的能力有所不同，導致基因的穩定性和細胞的癌變率有所改變，因此DNA損傷修復基因的多態性是決定機體發生癌變易感性的一個重要因素。

1 核苷酸切除修復

核苷酸切除修復（nucleotide excision repair， NER） 是所有生物體內最常見的修復機制，不僅存在于細菌也存在于真核生物，但它們在某些細節上有差異。NER是哺乳動物體內細胞切除損傷DNA的主要途徑，同時也是保護宿主免受腫瘤侵害的必要因素， 它基本上可以修復所有種類的是DNA損傷，包括紫外線光產物，也是清除大規模鉑類化合物所致DNA螺旋扭曲的惟一機制。目前研究表明，NER包括兩個途徑：分為轉錄偶聯修復 （transcription-coupled repair， TCR） 和全基因組修復 （global genomic repair， GGR）[2]。TCR不僅能夠修復基因組中的損傷，而且能修復那些正在轉錄的基因模板鏈上的損傷。TCR選擇性的從轉錄鏈上移除損傷的DNA，RNA聚合酶II承擔起識別損傷的重任，當轉錄鏈上損傷的DNA阻礙RNA聚合酶II繼續向前移動時，RNA聚合酶II作為一個識別信號開始修復受損的DNA。GGR則是由XPC蛋白識別損傷鏈進行修復的[3]。TCR與GGR兩個修復途徑的差別就是在于識別損傷的蛋白質不同。NER始于內切酶，如大腸桿菌uvr ABC切除核苷酸內切酶 （excinuclease），打開受損的DNA的雙鏈，在解旋酶 （helicase） 作用下，除去含有受損的寡核苷酸鏈，在真核生物留下27～29個核苷酸長度的間隙，在細菌下留下12～13個核苷酸長度的間隙。在修復聚合酶如大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ作用下，以對應的DNA鏈為模板，合成新的DNA鏈，填補留下的空隙。最后由DNA連接酶封閉，恢復原有的DNA序列。NER修復機制非常復雜，雖已有深入研究，但對于修復中的不均一性的解釋，在轉錄、修復及突變之間關系的不可預見性等方面所知尚少[4]。

2 DNA損傷修復基因

遺傳性著色性干皮病（xeroderma pigmentosum， XP） 是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，由DNA損傷修復缺陷所致，此病患者對光線極度敏感而導致皮膚的損傷，包括皮膚癌。目前已知與其基因的突變有關，這些基因與其縮寫命名為XP基因。目前發現XP共有7個互補組和一個XP變異型XPV，7個互補組基因均為DNA損傷修復基因[5]，均參與核苷酸切除修復，其中XPD是NER途徑中的重要基因之一。

著色性干皮病基因D/核苷酸切除修復交叉互補基因2 （xeroderma pigmentosum group D/Excision repair cross complementation group 2， XPD/ERCC2） 是轉錄因子TFⅡH復合物的重要組成部分，在NER途徑中XPD發揮著DNA解旋酶的活性。當受損DNA被特異的蛋白識別后，XPB蛋白發揮其3′→5′端ATP依賴的DNA解旋酶功能，而XPD蛋白則發揮其5′→3′端ATP依賴的DNA解旋酶作用，共同打開受損DNA的雙螺旋結構，使受損DNA能夠被特異性核酸內切酶如XPG、XPF /ERCC1等所切除，從而完成修復。許多DNA損傷修復基因存在單核苷酸多態性，這種多態性可使機體修復損傷DNA的能力有所不同，導致基因的穩定性和細胞的癌變率有所改變，因此DNA損傷修復基因的多態性是決定機體腫瘤易感性的一個重要因素。

3 XPD

XPD基因位于19q13.2，編碼760氨基酸，該蛋白具有5′→3′解鏈酶活性，XPD基因是參與核苷酸切除修復以及基礎轉錄關鍵酶之一，通過編碼蛋白的解旋酶作用在損傷部位打開DNA雙鏈以利于后續修復步驟的進行。XPD蛋白與XPB蛋白在功能上具有一定的相似性，是轉錄因子TFⅡH的一個亞單位同時在DNA切除修復過程中也具有三磷酸腺苷（ATP）依賴的DNA解螺旋酶功能。目前已經發現XPD具有多種功能性突變，XPD基因第751密碼子A向C多態轉化，與核苷酸切除修復功能改變有關，其多態功能的意義尚不明確，可能通過影響編碼的修復酶的修復能力影響個體對致癌物的敏感性參與鉑類藥起的DNA損傷修復過程。研究發現XPD基因Asp312Asn和（或）Lys751Gln表達增高，肺癌的發病風險增高。另外Hu等人通過對3725例肺癌與4152例病例對照研究的數據進行Meta分析，其研究結果表明，攜帶XPD 751 Gln 和312 Asn 等位基因型個體患肺癌的危險性增高，XPD751C和312A是肺癌的危險等位基因。

4 展望

綜上所述，由于不同人群中SNP的分布存在差異，無論是肺癌還是其他腫瘤疾病是一種多種基因、多種環境因素及其相互作用的多病因疾病，目前SNP與肺癌易感性的關系的研究多限于一個或幾個SNP位點的分析，未能研究基因與基因，基因與環境的相互交互作用，因此，存在一定的偶然性和偏差性。隨著人類基因組計劃的完成，目前已有大量的SNP數據可以查詢，在檢測方法上，更高密的SNP芯片正在研發，關聯分析的策略已經成功應用于研究復雜性狀的遺傳疾病，較為適用的遺傳統計軟件也不斷出現，為肺癌的早期診斷和綜合防治提供科學依據。

參考文獻：

[1]徐瀟靜. eIF3a和CTR1基因變異與肺癌患者鉑類化療藥物反應差異及預后的相關性研究[D].中南大學，2013.

[2]陸俊國，李桃，徐燕飛，等. XPD基因多態性與晚期非小細胞肺癌患者鉑類化療獲益的Meta分析[J].現代腫瘤醫學，2015，02：203-205.

[3]王麗冰. 核苷酸切除修復基因與癌癥關系的研究[J]. 長治醫學院學報， 2014，03：238-240. 編輯/金昊天