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编号:10208654
胰腺癌与P16
http://www.100md.com 《北京医学》 2000年第5期
     作者:严雪敏 陆星华

    单位:严雪敏(上海中山医院消化内科 邮政编码 200032);陆星华(中国医学科学院北京协和医院消化内科)

    关键词:

    北京医学000514 胰腺癌是高度恶性的胃肠道肿瘤,早期常无明显临床症状,往往晚期方确诊,此时能手术者仅剩1/500,半数患者6周内死亡,5年生存率不到1%[1],但如能早发现、早治疗,5年生存率可达35%~50%[2],故早期诊断十分重要。随着原癌基因、癌基因和抑癌基因的发现,提示癌症的产生可能是因为原癌基因的存在和抑癌基因的缺失,故胰腺癌的早期诊断可由此突破。P16是近期研究较多的与胰腺癌相关的抑癌基因,本文就此作一综述。

    一、P16的发现及作用机理

    1989年,Ebralidze等[3]通过分子克隆技术,第一次分离出一种在众多恶性细胞中有特异表达的基因(multiple tumor suppressor 1,MTS1),后亦被称为CDKN2、P16、INK4α或CDK4I(以下通称P16)。其后研究证实,P16在家族性黑色素瘤、黑色素瘤细胞系、食管癌、乳腺癌、非小细胞性肺癌、胆管癌、胰腺腺管细胞癌及恶性间皮瘤中均有改变[1,2],且以下列3种形式的改变频率最高:杂合性丢失(loss of heterozygosity,LOH)、纯合性丢失(loss of homozygosity,LHD)及点突变[4]。此外尚有插入突变、移码突变及甲基化等。
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    1993年,Serrano等[5]第一次测得编码P16的基因,发现该基因由148个氨基酸残基组成;有4个ankyrin重复区;构成3个外显子,2个内含子:第一外显子126bp,第二外显子307bp,第三外显子11bp[6];可编码分子量为15 845道尔顿的小分子蛋白,该蛋白被命名为P16 INK4α(以下简称P16),属于新发现的周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)抑制蛋白家族(CDI)的成员之一。

    所谓CDKs家族[6,7],是一组催化DNA复制和有丝分裂的蛋白,包括CDK2、CDK4及CDK6等。细胞周期就是由CDKs周期性地连续活化与失活来调控的,其中与胰腺癌关系较密切的为CDK4和CDK6。每一CDK与一周期亚单位相连,其催化活性与底物识别明显相关。

    活体内CDK4~6的关键底物是RB(retinoblast)蛋白。CDK4的催化产物为磷酸化的RB蛋白。RB通过结合和隔离翻译因子来调控细胞增殖,该细胞因子通过RB的磷酸化,在G1晚期被释放,从而允许细胞经过G1期(细胞周期的调控点)进入S期,继续细胞分化及细胞增殖。在RB有功能的细胞中,CDK4~6的抑制因子P16的过度表达可致细胞周期在G1期停止。已证明CDK4通过细胞周期G1期(尤晚期)影响细胞增殖。CDK4复合物的主要功能可能就是G1晚期磷酸化RB,通过调控RB的磷酸化,进而调控细胞增殖[7~9]
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    P16是人类细胞中观察到的CDK4相关蛋白的第一个特异的抑制子,能特异结合、抑制细胞周期G1期内CDK4的合成,抑制CDK4的催化活性[8]。因此,P16被称为INK4a(inhibitor of CDK4)。该基因定位于9p21,其染色体区带在许多肿瘤及肿瘤细胞系中有频繁缺失、突变。人类肿瘤细胞系中亦常有P16基因的纯合缺失或/及突变[7,10],提示P16与人类肿瘤的发生有关。

    P16编码P16蛋白。P16通过将细胞停留在G1/S期而抑制细胞周期的完成,抑制细胞生长[8,11],因此P16基因的失活可导致细胞不受控制地增长,形成肿瘤。

    二、与胰腺癌相关的研究

    1994年,Caldas等[12]第一次将P16与胰腺癌及部分原发肿瘤联系在一起。通过PCR及测序等方法,对胰腺癌的27株异种移植细胞株及10株细胞系进行研究,发现15株(41%)存在等位基因缺失(LDH),14株(38%)存在序列改变:包括8个点突变,6个缺失/插入改变,均伴有野生型等位基因的丢失。对原发肿瘤细胞系的P16测序,进一步证实了这些改变。同时还发现存在P16和p53的共同失活,猜想CDKs间异常的关系在胰腺癌中起重要作用。
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    在一组32株原发性胰腺癌细胞系的研究中发现[10],5个样本中有4个在72密码子的突变中含有C→T转换,故推测:①P16在胰腺原发癌中最常见的是无义及移码突变;②72密码子可能是一突变的热点。这一突变在胰腺异种移植、食管鳞癌及黑色素瘤中都有描述。在另一组对19例胰腺腺管细胞癌细胞系的研究中发现,有10例没有P16的翻译,LDH缺失占55%[1],且发现异常P16与胰腺腺管细胞癌有直接连锁(85%)。进一步研究表明P16在促序列突变、信使RNA的不稳定性、高甲基化及促多基因改变中都起一定的作用。

    另有研究表明,P16基因的改变在肿瘤细胞系中为肿瘤组织中的3倍(附表)[13]。可能的原因有[14]:①体外细胞培养导致了P16基因的突变,或体外培养对P16突变细胞的生长具选择性。②在不同正常组织及不同组织类型肿瘤中的表达与突变存在差异。如:其在儿童横纹肌肉瘤中改变远较在其他肉瘤中改变频繁(5~20∶1)。③在肿瘤进展晚期失活。④检测差异。因其失活机制各异,可为:P16编码区突变、DNA甲基化、RNA水平异常、P16蛋白失表达等,则不同水平检测,会产生不同的结果。⑤周围非肿瘤细胞的污染。⑥9p21存在其他抑癌基因。联系到细胞系中P16基因的高改变率,提示:建立细胞系可以较容易地得到含有P16基因改变的肿瘤的信息,但也同时说明不能仅由体外细胞系情况说明P16在体内肿瘤中的改变。类似情况也发生在对胰腺癌的研究中。
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    附表 组织块与细胞系中P16基因缺失

    及突变比较(例) 项目

    检测

    例数

    P16基因

    缺失例数

    突变

    例数

    P16基因改

    变比率%

    细胞系

    13

    5
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    2

    54

    肿瘤组织

    31

    6

    0

    19

    Johns Hopkins医学研究所认为,胰腺癌中P16基因的改变率高于其他癌,约90%的肿瘤有一个拷贝的缺失(LOH/LDH),其中40%的病例另一拷贝也缺失(LHD),剩余40%中,P16基因的小突变使之无功能活性。在具有肝癌、胆道癌及有黑色素瘤及胰腺癌家族遗传易感性的家族中,P16的点突变及小缺失都很常见,而在散发性急性白血病、非小细胞肺癌、口腔鳞癌、食管癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌、睾丸癌、卵巢及子宫癌、骨肉瘤、肾癌中,P16基因都无频发改变(尤突变),故推测P16的失活具有组织特异性。P16基因的改变可能为一晚发事件。如曾发现Barrett食管时P16不存在遗传学上改变,但发展到食管癌,便存在P16基因的突变,推测该突变可能发生在Barrett食管进展到癌的过程中。对此类疾病,P16可望成为判断预后的指标之一。
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    1995年,Sean等报道P16在包括胰腺癌在内的遗传综合征中起关键作用,在遗传性恶性黑色素瘤中,P16的突变可通过母系进行遗传。在对19个黑色素瘤家系的研究中发现存在两种家系:P16基因突变导致P16功能受影响的家系和P16突变却未影响其蛋白功能的家系。二者在痣数、黑色素瘤的患者数及肿瘤厚度上均无显著性差异(P>0.05),但在初诊为黑色素瘤的年龄上存在差异(平均年龄30.5岁∶36.5岁)(P=0.05)。同时还发现:前者家系中患其他癌者19例次,其中消化道肿瘤9例,7例为胰腺癌;而后者患其他肿瘤者12例,仅2例患消化道肿瘤,无一例胰腺癌患者,差异显著。所以说,如果一个患者患了黑色素瘤,医生应同时询问其家族成员中是否还有黑色素瘤、胰腺癌或口腔癌患者。明确家族性癌症综合征可以帮助科学家们在分子水平上揭示引起散发性胰腺癌的原因,从而帮助临床医师判断胰腺癌预后,且能帮助人们发现更为有效的癌症治疗方法(尤指基因治疗方面)。

    三、其他

    有研究显示[8],通过移植野生型P16基因插入重组腺病毒,使之在P16纯合缺失的肺癌细胞系中衍生,可对肿瘤生长明显抑制。由此检验了其直接的抑癌作用及其在癌症基因治疗中的潜在可能性。
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    P16在胰腺癌中起的作用到底有多大,尚不完全清楚,从现有资料看,其在胰腺癌的启动、发展中有较明显作用,且具一定家族遗传性,同时因其基因组较小,其编码的蛋白分子量较小,在未来的基因治疗上占有优势。如进一步研究确实,则不仅有利于划分胰腺癌的高危人群,益于胰腺癌的二级预防、早期诊断,亦为可能的基因治疗提示了方向。

    参 考 文 献

    1,Naumann M,Savitskaia N,Eilert C,et al.Frequent codeletion of P16/INK4a and p15/MTS2 and genetic alterations in P16/INK4a in pancreatic tumors.Gastroenterology,1996,110:1215.

    2,Cameron JL,Crist DW,Sitzmann JV,et al.Factors influencing survival after pancreaticoduodenectomy for pancreatic cancer.Am J Surg,1991,161:120.
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    3,Ebralidze A,Tulchinsky E,Grigorian M,et al.Isolation and characterization of a gene specifically expressed in different metastatic cells and whose deduced gene product has a high degree of homology to a Ca2+-binding protein family.Genes Dev,1989,3:1086.

    4,Yang R,Gombart AF,Serrano M,et al.Mutational effects on the P16 tumor suppressor protein.Cancer Res,1995,55:2503.

    5,Serrano M,Hannon GJ,Beach D,et al.A new regulatory motif in cell-cycle control causing specific inhibition of cyclin D/CDK4.Nature,1993,366:704.
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    6,Kamb A,Gruis NA,Weaver-Feldhaus J,et al.A cell cycle regulator potentially involved in genesis of many tumor types.Science,1994,264:436.

    7,Serrano M,Lee H,Chin L,et al.Role of the INK4a locus in tumor suppression and cell mortality.Cell,1996,85:27.

    8,Jin X,Nguyen D,Zhang WW,et al.Cell cycle arrest and inhibition of tumor cell proliferation by the P16INK4 gene mediated by an adenovirus vector.Cancer Res,1995,55:3250.
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    9,Sherr CJ.Cancer cell cycles.Science,1996,274:1672.

    10,Bartsch D,Shevlin DW,Tung WS,et al.Frequent mutations of CDKN2 in primary pancreatic adenocarcinomas.Genes Chrom Cancer,1995,14:189.

    11,King TC,Estalilla OC,Safran H,et al.Role of p53 and P16 gene alterations in determining response to concurrent paclitaxel and radiation in solid tumor.Semin Radiat Oncol,1999,9(2 Suppl 1):4.

    12,Caldas C,Hahn SA,Costa LT,et al.Frequent somatic mutations and homozygous deletions of the P16(MTS1) gene in pancreatic adenocarcinoma.Nat Genet,1994,8:27.

    13,Spruck CH ,Gonzalez ZM,Shibata A,et al.P16 gene in uncultured tumours.Nature,1994,370:183.

    14,钟 理.抑癌基因P16研究进展.国外医学生理病理科学与临床分册,1996,16:267.

    收稿:1998-11-18

    修回:2000-03-28, 百拇医药