乳腺癌易感基因1 在結直腸癌中的作用及研究進展△

徐龍玉，陳孝麗，張文靜,2#

1昆明理工大學醫學院，昆明 650500

2云南省第一人民醫院/昆明理工大學附屬醫院腫瘤內科，昆明 6500320

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是常見的消化道惡性腫瘤之一，據統計，中國CRC 的發病率和病死率日益增長，且均居全部惡性腫瘤的第4 位[1]。化療聯合抗表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）或血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的抗血管生成治療是目前中晚期CRC 患者的標準治療方案，同時也開啟了CRC 靶向精準治療時代，但仍有部分患者會出現原發性耐藥或復發進展。因此，細分CRC 人群和尋找更精準的治療策略是目前臨床研究的重點和熱點。本文對乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1）在CRC中的作用及相關研究進展進行綜述，旨在為臨床診療提供指導。

1 BRCA1 的分子結構及其生物學功能

BRCA1是Miki 等[2]通過遺傳連鎖分析發現的與遺傳性乳腺癌有直接關系的抑癌基因，在DNA損傷修復、細胞周期、基因轉錄、細胞凋亡等過程中發揮著重要的生物學功能。BRCA1基因定位于17 號染色體，基因組DNA 長約100 kb，在DNA 損傷修復過程中發揮重要作用，是識別和修復DNA損傷的關鍵，其編碼的蛋白主要包括3 個結構域：N 端RING 結構域、C 端BRCT 結構域及中部核內信號定位區。N 端RING 結構域與BRCA1 相關的RING 結構域蛋白1（BRCA1-associated RING domain 1，BARD1）構成BRCA1-BARD1 復合物異源二聚體，具有E3 泛素連接酶功能，在同源重組（homologous recombination，HR）修復DNA 雙鏈斷裂（double-strand break，DSB）過程中促進DNA 末端的切除[3]。C 端兩個串聯重復的BRCT 結構域具有轉錄激活功能，通過與乳腺癌易感基因1 相互作用蛋白1（BRCA1 interacting protein 1，BRIP1）和羧基末端連接蛋白反應蛋白（CTBP-interacting protein，CtIP）等結合參與DNA 的損傷修復[4]。許多與遺傳性腫瘤相關的BRCA1突變都發生在上述兩個結構域，其對腫瘤的發生具有重要的抑制作用。另外BRCA1 蛋白還能通過促進BRCA2 伴侶及定位蛋白（partner and localizer of BRCA2，PALB2）與BRCA2 相互作用，促進重組酶DNA 修復相關蛋白RAD51 在DNA 損傷位點的募集[5]。當DNA 出現雙鏈損傷時，MRE11-RAD50-NBS1（MRN）復合物通過識別DSB 位點募集至DNA 末端，進一步活化共濟失調毛細血管擴張突變蛋白（ataxia telangiectasia mutated，ATM）。激活的ATM 激酶能夠使參與DNA 損傷修復的蛋白質發生磷酸化，進而級聯放大損傷信號[6-7]。當BRCA1 的多個位點被ATM磷酸化激活后，隨之被招募至DBS 位點與MRN 復合物和CtIP 相互作用，促進DNA 的末端切除[6]。BRCA1 蛋白作為HR 修復的關鍵蛋白，不但能夠拮抗腫瘤蛋白p53 結合蛋白1（tumor protein p53 binding protein 1，53BP1）對末端切割的抑制活性，而且能通過募集PALB2 和BRCA2 將重組酶RAD51 裝載到單鏈DNA（single-stranded DNA，ssDNA），啟動HR 修復，其可充當中介體將參與DNA 損傷修復的蛋白聚集到損傷位點，與BRCA1 相關基因組監視復合物（BRCA1-associated genome surveillance complex，BASC）的超級復合物以及DNA 修復機制的成分相互作用[8-9]，通過HR 途徑參與調控DSB 修復，維持基因組穩定性[10]。

2 BRCA1 與CRC 的關系

2.1 BRCA1 基因突變與CRC

BRCA1是控制細胞異常增殖和阻斷腫瘤發展的腫瘤抑制基因。BRCA1突變的方式包括錯義突變、無義突變、缺失突變、插入突變等，這些突變最終導致BRCA1編碼的蛋白合成提前終止從而形成截短蛋白，使細胞因BRCA1 功能缺失最終走向死亡或導致腫瘤形成。目前已知，BRCA1突變與乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌和前列腺癌的發生有關[11]，但BRCA1突變與CRC 的發病風險是否相關尚有爭議。CRC 的發生主要起源于遺傳事件的積累，CRC 家族史是最重要的危險因素之一。一級親屬患有CRC 的高危人群的CRC 發病風險會增加2～4倍。在散發性CRC 中，約50%的患者可以檢測到BRCA1位點的等位基因丟失[12]。有文獻指出，BRCA1突變會增加罹患CRC 的風險，且可能與早發性CRC 及組織學類型相關[13-17]。一項針對7015例BRCA1或BRCA2突變女性的前瞻性研究發現，在50 歲以下的BRCA1突變攜帶者中，CRC 的發生風險增加了5 倍[18]。基于這一證據，Sopik 等[17]提出攜帶BRCA1突變的女性應該被告知其患早發性CRC 的風險較大，并且建議40～50 歲需每3～5 年進行結直腸鏡檢查，但后續Evans 等[19]指出，上述大型前瞻性研究沒有闡明后續未回復問卷的突變攜帶者的數量，可能會使總體結果有偏差。另外在攜帶BRCA1突變的8 例50 歲以下女性CRC 患者中，僅4 例患者經組織病理學診斷為CRC，其他4例無病理學診斷結果，并且其中2 例是肛門鱗狀細胞癌，排除肛門癌可能會使50 歲以下女性BRCA1突變攜帶者的CRC 總發病率下降至與普通人群相當的水平[20-21]。盡管上述研究存在一定的爭議，但也有研究指出，乳腺癌和卵巢癌BRCA1突變攜帶者罹患CRC 的風險的確是增加的[17,22]。因此，BRCA1 與CRC 發生風險的相關性目前并未有確切的定論。

目前，美國國立綜合癌癥網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）和中國臨床腫瘤學會（Chinese Society of Clinical Oncology，CSCO）指南并未將BRCA1突變列為CRC 患者的常規檢測范疇，但根據Soyano 等[23]的分析數據，BRCA1的檢測在一定程度上能夠帶來臨床指導和預后價值，尤其是對年輕CRC 患者以及有BRCA1基因突變家族史的患者。

2.2 BRCA1 在CRC 組織中的表達及意義

DNA 損傷是惡性腫瘤發生的重要原因之一，DSB 是DNA 最嚴重的損傷形式，也是惡性腫瘤分子水平的危險因素，如果不能得到及時且準確的修復，可能會破壞基因組的穩定性或導致細胞凋亡甚至癌變。BRCA1 蛋白作為DNA 損傷修復途徑中的重要分子，不僅在檢測DNA 損傷的傳感器和執行正確DSB 修復的效應分子之間起連接作用，而且在多個DNA 修復通路（如HR、非同源末端連接等）和檢查點調控中也發揮著重要作用，從而維持基因組的穩定性[24]。因此，BRCA1 表達產物的丟失可能會造成DNA 修復通路異常，從而導致腫瘤的發生發展。早些年間，研究人員就已經發現BRCA1 的表達水平在無BRCA1突變的散發性卵巢癌和散發性乳腺癌中明顯下降[25-26]。盡管BRCA1基因在CRC 中突變率很低，但BRCA1 的表達產物在CRC 組織中有丟失，且其表達水平與淋巴結轉移、TNM 分期有關，提示BRCA1 參與人類CRC 的發生發展[27-33]。Grabsch 等[29]研究發現，在散發性CRC 中DNA 損傷反應的關鍵調節因子ATM以及DSB 修復的HR 途徑相關蛋白BRCA1 的表達均明顯降低。Yuanming 等[28]通過實時定量逆轉錄聚合酶鏈反應檢測有淋巴結轉移和無淋巴結轉移CRC 患者中BRCA1mRNA 表達水平，結果發現，與無淋巴結轉移CRC 患者相比，有淋巴結轉移CRC患者中BRCA1mRNA 表達水平明顯下調，提示BRCA1 可能參與了CRC 的淋巴結轉移。不僅如此，近年來的研究還發現，BRCA1 表達水平低的患者預后往往更差，而BRCA1 表達水平高的患者預后更好，且BRCA1 高表達可能常見于年輕CRC 患者[32]。目前BRCA1 低表達與CRC 患者不良預后相關的分子機制尚不清楚。有研究發現，BRCA1 缺失可以促進Harvey 鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog，HRAS）驅動的乳腺癌在體外和體內侵襲[34]，但目前尚不明確BRCA1 在CRC 中是否存在類似的機制。BRCA1低表達和Kirsten 鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）/神經母細胞瘤RAS 病毒癌基因同源物（neuroblastoma RAS viral oncogene homolog，NRAS）突變的CRC可能更具有侵襲性和血管生成能力，這可能是BRCA1 低表達CRC 患者預后更差的另一個原因。因此，BRCA1 表達水平或許能夠成為CRC 患者的診斷和預后標志物，為以后的研究提供方向。

3 BRCA1 與CRC 的治療

化療藥物敏感性差和獲得性耐藥是腫瘤化療失敗的重要原因之一。研究發現，上調BRCA1mRNA 表達水平可以增加乳腺癌細胞株對順鉑的耐藥性，而下調BRCA1mRNA 表達水平可以增加乳腺癌細胞株對順鉑的敏感性[35-36]。另外，在非小細胞肺癌[37]、卵巢癌[38]中，BRCA1 低表達的患者可從鉑類為基礎的化療中獲益，且有著更長的生存期。盡管CRC 中BRCA1 表達與化療療效及預后關系的研究甚少，但對于接受鉑類方案輔助化療的CRC 患者，似乎BRCA1 低表達的患者從鉑類化療中獲益更多。Hu等[39]研究發現，核不均一核糖核蛋白L（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein L，HNRNPL）對招募53BP1 和BRCA1 至奧沙利鉑所致的DNA 斷裂點具有重要作用，敲除HNRNPL后，CRC 細胞的DNA 斷裂水平增強且對奧沙利鉑的敏感性增加，意味著BRCA1 是DSB 途徑中的關鍵蛋白，且與奧沙利鉑耐藥相關。這一發現為奧沙利鉑耐藥CRC 患者的個體性化療提供了重要的指導意義，BRCA1 表達水平或許可以作為CRC 患者化療敏感性的生物標志物[40]。

過去十年，DNA 損傷修復基因突變的作用越來越重要[41]，DNA 損傷反應通路作為腫瘤治療新靶點使CRC 的治療有了新的進展。BRCA1突變的腫瘤細胞對DNA 鏈間交聯劑如鉑類藥物以及多腺苷二磷酸核糖聚合酶抑制劑[poly（ADP-ribose）polymerase inhibitor，PARPi]的敏感性極高[9]。DNA鏈間交聯主要發生在S 期，可導致隨后的復制叉停滯。由于HR 在鏈間交聯修復中具有重要作用，HR 缺陷的BRCA1突變腫瘤細胞對鏈間交聯劑極度敏感。也就是說，這些具有BRCA1 缺陷以及DNA 損傷修復缺陷的腫瘤可能受益于鉑類化合物和PARPi[42-44]。PARPi 單藥的療效已經在攜帶BRCA1/2突變或同源重組修復缺陷（homologous recombination deficiency，HRD）的卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌和前列腺癌中得到肯定[45]，目前在結腸癌中也已經有臨床試驗陸續開展[46-50]。Veliparib 是第一個被研究的PARPi，與伊立替康或奧沙利鉑聯合用于轉移性CRC 患者，顯示出與標準化療方案的協同抗腫瘤活性，提示Veliparib 有可能成為轉移性CRC 患者聯合治療策略的重要組成部分[51]。盡管如此，PARPi和鉑類藥物同樣難以避免發生耐藥，但這些耐藥主要發生于BRCA1/2突變的腫瘤患者[52-53]。為了減輕PARPi 單藥治療的不良反應及耐藥性，越來越多的研究探索PARPi與其他藥物聯合的干預方案。在Zhang 等[54]關于CRC 細胞的體內外實驗中，糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）抑制劑通過下調BRCA1 的表達抑制同源重組修復（homologous recombination repair，HRR），使結腸癌細胞對PARPi的敏感性增加，提示GSK-3β抑制劑聯合PAPRi 具有協同抗腫瘤作用。上述臨床前研究結果表明，采取不同作用機制的藥物聯合治療CRC 可能是未來新的治療模式，其中，BRCA1 和GSK-3β是兩個潛在的治療靶點。

4 小結與展望

綜上所述，目前BRCA1基因檢測和PARPi 主要在卵巢癌和乳腺癌中應用，在CRC 患者中的研究較少。但作為明確的抑癌基因，BRCA1能夠有效抑制細胞增殖，修復DNA 損傷，且隨著越來越多的研究不斷開展以及基因檢測的臨床應用，BRCA1突變導致CRC 易感性和BRCA1 陰性CRC 患者生存獲益不明顯的問題已經被提出。CRC 細胞具有遺傳不穩定性，更依賴BRCA1 進行DNA 修復，抑制BRCA1 表達可能會顯著降低DNA 損傷修復功能，使患者從鉑類和PARPi 中獲益并改善耐藥狀況，因此BRCA1 有可能成為CRC 精準治療的潛在靶點，為臨床治療提供新思路。