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编号:11342884
乳腺癌的基因研究进展
http://www.100md.com 《中国热带医学》 2006年第2期
     摘要:乳腺癌的发生、发展是多种遗传学改变的结果,涉及到多种基因的异常,包括癌基因、抑癌基因和肿瘤易感基因,这些基因在乳腺癌的发生发展过程中起着重要作用。

    关键词:乳腺癌;癌基因;抑癌基因;易感基因

    Progress in genetic research of breast cancer.

    GUO Yan-li,FUSheng-miao,DENG Li-qun.

    (Institute of Tropical Biologi-cal Techniques of Huanan Agricutural University,Haikou571101,Hainan,P.R.China)

    Abstract:The occurrence and development of the breast cancer involves many kinds of genetic changes,and there are many gene variations in the whole course such as oncogenes,antioncogenes and susceptibility genes.These genes play important role in the course of occurrence and development of the breast cancer.

    Key words:Breast;Carcinoma;Oncogene;Antioncogene;Susceptibility gene

    乳腺癌是女性常见恶性肿瘤之一,全世界每年约有120万妇女患乳腺癌,在欧美发达国家,乳腺癌的发病率占妇女恶性肿瘤之首。在我国,随着生活水平的提高发病率呈逐年递增趋势,严重危害着广大女性健康。从分子遗传学角度来看,乳腺癌的发生是因为原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失,其发展是一个多因素多阶段的过程,往往涉及多个基因的改变。本文就这方面的研究作一综述。

     1 癌基因

    癌基因(Oncogene)也称转化基因,是指其编码的产物与细胞的肿瘤性转化有关的基因。癌基因在正常细胞中以非激活的形式存在,参与细胞生长、分裂和分化,控制正常的细胞功能,称为原癌基因。当原癌基因受到多种因素的作用使其结构发生改变时,激活成为癌基因。原癌基因的激活方式多种多样,概括起来说,是基因本身或其调控区发生了变异,导致基因的过表达或产物蛋白活性增强,使细胞具有恶性转化的能力而过度增殖,形成肿瘤。

    1.1 C-erbB2基因

    原癌基因C-erbB2又称HER2或HER2/neu,是从化学致癌物诱导新生大鼠的神经胶质母细胞瘤中提取DNA进行转化实验而分离鉴定出来的,属于EGFR家族成员,该家族包括四个成员,分别是erb-B1,erb-B2,erb-B3,erb-B4。C-erbB2位于人染色体17q21,编码一个由1225个氨基酸残基组成的185kD跨膜磷酸糖蛋白,此蛋白与人类表皮生长因子受体具有高度的同源性,具有酪氨酸激酶活性。

    C-erbB2基因与乳腺癌发生发展密切相关,它参与肿瘤细胞的生长调控、增殖与分化。该基因在正常组织中表达水平非常低,而在肿瘤中过度表达,在乳腺癌中其主要激活方式是基因扩增,在原发性乳腺癌中的扩增率为10%~40%,在乳腺癌早期起引发作用。刘运贤 [1] 等通过应用免疫组织化学S-P法对109例乳腺癌c-erbB-2、ER、PR表达状况进行检测,得出结论:c-erbB-2在肿瘤细胞中的表达与肿瘤的大小,组织学分型无相关性,其阳性表达率与淋巴结转移之间呈正相关性 (P<0.05),与乳腺癌的预后关系密切。

    1.2 C-myc基因

    C-myc基因是一种与细胞周期关系密切的核癌基因,定位于人染色体8p24,编码一种由439个氨基酸组成的62kD核内磷酸化蛋白。该基因在人类肿瘤中的活化方式首次在Burkitt淋巴瘤中发现,可通过染色体易位而活化,在细胞生长调控中具有重要作用,其表达可调节细胞生长、增殖、分化、凋亡和细胞周期的进程。该基因的激活方式主要是基因扩增、重排或过表达,在乳腺癌中的扩增率为30%,其高表达与肿瘤的分化程度、浸润深度及预后密切相关。John L.Cleve-land等研究发现,在肿瘤的生成过程中,c-Myc基因参与了肿瘤的血管新生,能够调控许多血管生长因子及微血管生长因子[2] 。

    1.3 Ras基因

    ras基因家族包括H-ras、K-ras和N-ras,分别定位于11、12、1号染色体短臂,其中H-ras基因是乳腺癌主要转化基因之一。ras基因含有4个编码的外显子和1个5'端非编码外显子,是目前所知最保守的一族癌基因,在细胞生长、增殖、分化、调控以及在细胞恶性转化方面起重要作用。ras基因的激活方式主要是点突变,多发生在第一外显子的12、13和第二外显子的61位点上,这些位点对维持ras蛋白的空间构型和转化功能是非常重要的。ras蛋白含188-189个氨基酸残基,分布于细胞膜内侧面,是一种小分子的G蛋白,在信号转导中起重要作用。H-ras基因突变及其蛋白表达与癌变早期有关,在细胞过度增殖及癌变早期起引发作用,其蛋白表达水平与肿瘤分期有关 [3] 。乳腺癌伴有ras基因突变者转移率高,预后不良。

    1.4 Int-2基因

    Int-2基因定位于人染色体11q13,编码的产物类似成纤维细胞生长因子。int-2基因扩增率在乳腺癌中为4%~23%。Int-2基因扩增在淋巴结转移及雌激素受体阳性乳腺癌患者中比率高,乳腺癌无淋巴结转移的预后良好[4] 。

    1.5 bcl-2基因

    肿瘤细胞的发生、发展及退化与细胞调亡即细胞的程序性死亡密切相关。抗细胞调亡基因bcl-2,是一种与细胞调亡过程有关的重要的癌基因,由Tsujimoto等于1984年首先从滤泡性B细胞淋巴瘤中分离出来。该基因定位于人染色体18q21.3,通过抑制细胞凋亡,延长细胞生存参与肿瘤发生,在肿瘤的发生发展中起一定作用,此外还有调控月经周期的作用[5]。该基因通过基因的变更或易位,表达增强,其表达与p53、C-erbB2基因表达呈明显负相关,与ER、PR呈正相关 [6] 。其高表达与乳腺癌细胞耐药性密切相关,其具体机制尚不明确,Rudin CM等认为bcl-2基因高表达引起乳腺癌细胞顺铂耐药性的产生可能与bcl-2引起细胞内谷胱苷肽及其相关产物水平增高有关 [7] 。籍敏,高润芳等 [8] 应用免疫组织化学的方法对64例随访五年的乳腺癌患者进行检测发现,bcl-2蛋白表达阳性率达到65.6%,与组织学分级,淋巴结转移程度呈正相关,认为bcl-2和血管内皮生长因子(VEGF)互为因果、互相促进,在乳腺癌的发生、发展过程中起到重要作用。

    1.6 Cyclin D1基因

    细胞周期受一系列因子的共同调控,其中最主要的正调因子是一组细胞周期(Cyclin)蛋白,它们与周期蛋白依赖性激酶(CDK)相结合而对细胞周期一系列控制点发挥调节作用。当细胞受刺激进入周期后最早表达的是cyclin D,包括cyclin D1,cyclin D2,cyclin D3三种类型。

    细胞周期素D1(cyclin D1)基因位于人染色体11q13,编码区内G、C含量较高,末端具有polyA。cyclin D1蛋白包含295个氨基酸,是一种G1期细胞周期素,在G1到S期的转变中起正向的调节作用,调控细胞的分裂及增殖。cyclin D1的作用机理主要是通过结合细胞周期依赖性激酶(CDK)使Rb蛋白发生磷酸化,从而使构象发生改变的Rb蛋白与转录因子E2F分离,被释放的E2F激活DNA转录酶、胸腺嘧啶激酶从而促进细胞周期 [9] 。cyclin D1基因表达在乳腺癌中高达71.4%,其过表达与乳腺癌的发生密切相关 [10] ,且其表达状态在乳腺癌进程中有稳定保持的趋势。cyclin D1的表达与乳腺癌的病理组织学分型、组织学分级无关 [11,12] 。

     2 抑癌基因

    抑癌基因又称肿瘤抑制基因,存在于正常细胞中,具有与癌基因相拮抗、抑制细胞增殖和肿瘤发生的作用,其缺失或突变常引起细胞过快增殖从而导致恶性肿瘤的发生。

    2.1 Rb基因

    视网膜母细胞瘤基因(Rb),是第一个被克隆的抑癌基因,定位于13q14,全长200kb,含27个外显子,26个内含子,编码816个氨基酸残基的105kD核内磷酸蛋白。Rb具有DNA结合活性,参与某些基因的调节,有调控细胞增殖,细胞周期的作用,其磷酸化状态为其调节细胞生长分化的主要形式,非磷酸化Rb主要通过结合E2F蛋白并抑制其活性来抑制细胞增殖和细胞转化。Rb基因失活的主要机制是缺失或突变,大约25%的乳腺癌存在Rb基因的杂合性丢失(LOH)及基因结构的异常 [13] ,Rb基因表达与乳腺癌的组织分级呈负相关。

    2.2 p53基因

    p53基因于1979年由Lane和Crawford用免疫方法首先在SV40感染的小鼠细胞核中发现,是重要的抑癌基因,定位于17p13.3,长16~20kb,含11个外显子,编码由393个氨基酸组成的53kD磷酸化蛋白。该基因是细胞生长周期中的负调节因子,与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。p53基因分突变型和野生型两 种,野生型p53基因在维持细胞正常生长、抑制细胞恶性增殖、诱导细胞调亡和维持基因组稳定性方面起着重要作用,是某些抑制细胞增殖基因的反式激活因子,可对细胞分裂进行负调控。野生型p53蛋白是一种转录因子,能够对很多与细胞周期及细胞凋亡相关的重要基因进行调控。p53基因失活的主要机制是点突变,在乳腺癌中的突变率为17%~40%,主要分布在5~8外显子,多为错义突变。p53基因过表达与乳腺癌的组织分级、浸润性生长、淋巴结转移、预后显著相关 [14] ,是判断乳腺癌患者预后的有效指标[15] 。

    2.3 nm23基因

    nm23基因是1988年美国国立癌症研究所的Steeg等用消减杂交法在K-1735鼠黑色素瘤细胞株中分离出来的一种与恶性肿瘤转移有关的基因。该基因定位于人染色体17q22,编码由152个氨基酸组成的17kD核内及胞浆蛋白,与二磷酸核苷激酶(NDPK)的氨基酸序列具有高度同源性。人类nm23基因有两个亚型,即nm23H1和nm23H2,两者编码蛋白的氨基酸有88%的同源性。nm23蛋白在肿瘤的发生和发展过程中参与了微管的聚合/解聚和G蛋白介导的信号传导。nm23基因表达水平与乳腺癌淋巴结转移呈负相关,而与乳腺癌的组织学类型和大小无关 [16] 。nm23表达程度对判断淋巴结转移及预测预后具有积极的临床意义,可作为一个独立的预测肿瘤远处转移的指标[17]。

    2.4 P16基因

    P16(CDK N2/MTS1)基因最早由Beach等在黑素瘤患者中发现,位于人9号染色体的P21区域,全长8.5kb,,由2个内含子和3个外显子构成。该基因编码一种由307个氨基酸组成的16kD的蛋白,可通过抑制细胞分裂周期的关键酶CDK4,抑制细胞生长,在细胞周期中起负性调节的作用。P16基因的作用机制为其转录产物通过抑制CDK4活性,抑制cyclinD/CDK复合物的形成,从而阻止细胞进入S期。P16基因发生结构突变和功能缺失,则细胞旺盛分裂,最终失去控制。P16基因失活的主要机制是基因纯合子缺失和基因高度甲基化,60%的乳腺癌细胞系存在P16基因纯合子缺失 [18] ,P16基因可作为检测肿瘤的预后指标。

    2.5 P21基因

    P21基因定位于人染色体6p21.2,含三个外显子,编码一种由164个氨基酸组成的分子量为21kD的核磷酸蛋白,该蛋白能够抑制细胞周期依赖性激酶(CDK),是调控细胞周期的关键基因。P21参与由P53介导的细胞DNA损伤反应,当细胞损伤时,P53作为转录因子启动P21表达,抑制Cy-clin E-cdk2复合物活性,使Rb低磷酸化,细胞不能进入S期而停滞于G1期,阻碍细胞生长。P21一般表现为点突变或基因变化多态性,阳性率在乳腺癌患者中达到90%。P21基因异常与乳腺癌的病理组织类型有一定相关,与乳腺癌的恶性进程密切相关 [19] 。

     3 易感基因

    目前研究最多的乳腺癌易感基因BRCA1和BRCA2严格来说都属于抑癌基因,在遗传性乳腺癌的发病中起着非常重要的作用。BRCA1与BRCA2的遗传性突变携带者一生中有高达90%乳腺癌患病风险。

    3.1 BRCA1基因

    自从1994年Miki等报道了与家族性乳腺癌和卵巢癌相关的易感基因BRCA1,科学家们对其进行了大量的研究。该基因位于17q21,约117kb,包含22个外显子,其中第11个外显子较大,长3.4kb,占整个编码区的61%,大约55%的BRCA1基因突变发生在第11外显子。BRCA1基因是目前所发现的最重要的乳腺癌易感基因之一,其突变形式主要为终止码突变、错意突变和移码突变,突变率在遗传性乳腺癌家系中约45%。BRCA1基因编码由1863个氨基酸组成的220KD的蛋白,其氨基端的锌指结构和羧基端的转录激活结构域在乳腺癌中起重要的抑制功能,许多乳腺癌易感基因突变发生这两个结构域。

    BRCA1在DNA损伤修复和转录调节,细胞周期调控以及诱导肿瘤细胞凋亡方面发挥着重要作用。最近研究表明,BR-CA1在人类乳腺癌管形成和细胞分化中起重要作用 [20] 。BR-CA1基因可发生多形式多位点的突变,到目前为止,已发现500多种的BRCA1突变,突变位点几乎遍布BRCA1的整个编码区,不存在明显的突变热点。国外有研究显示BRCA1突变与p53基因突变有相关性,进一步研究认为BRCA1突变为p53基因突变的一个步骤。BRCA1表达与雌激素及其受体有着密切关系,与乳腺癌组织学分级、淋巴结转移程度呈正相关,与患者年龄、ER、PR呈负相关 [21] 。

    3.2 BRCA2基因

    BRCA2基因定位于人染色体13q12-13,由3个序列拼接而成,含27个外显子,编码由3418个氨基酸构成的蛋白质。在家族性乳腺癌中该基因的突变率约35%,与男性乳腺癌有关。BRCA2对细胞生长的调节有重要作用,在G0和G1期表达水平较低,在由G1到S分界时达到高峰,表现出细胞周期依赖性 [22] 。该基因的表达与雌激素水平有关,在青春期和妊娠期可被诱导。

     4 结论

    细胞癌变的多基因协同作用学说指出,至少有两个或两个以上功能不同的癌基因的激活才有可能引起细胞的癌变,不同的癌基因可能只在癌变的某个阶段起作用。乳腺癌的发生发展是一个多因素多步骤逐渐累积的过程,其中涉及到的多个癌基因、抑癌基因形成一个网络,在乳腺癌的发展进程中相互作用、相互协同,因此应该在对某单一基因进行研究的基础上来进行多个基因之间相互联系的研究,更好的从分子水平上阐述它们之间的联系,阐述肿瘤发生的机制,这样对乳腺癌的发生,发展及预后会有更深层的认知。

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