ERCC1､RRM1､β-tubulinⅢ在非小细胞肺癌化疗中作用的研究进展

盖 领综述,茅国新审校

(南通大学,江苏南通 226001)

ERCC1､RRM1､β-tubulinⅢ在非小细胞肺癌化疗中作用的研究进展

盖 领综述,茅国新审校

(南通大学,江苏南通 226001)

核苷酸还原酶类;微管蛋白质类;癌,非小细胞肺;切除修复交叉互补基因1

肺癌是肿瘤导致死亡的最常见原因,其中约80%为非小细胞肺癌(non small cell lung cancer,NSCLC),在新诊断的患者中,有65%已不能行手术治疗,因此化疗是肺癌的主要治疗手段之一,但治疗的有效率仅为20%～40%,中位生存期不足10个月｡随着第3代化疗药物的出现和应用,肺癌的治疗效果有了进一步的提高,但并未取得突破性进展,而这些第3代化疗药物与铂类联合的化疗疗效似乎已经达到一个平台｡随着对功能性基因组研究的深入,近年来提出了肿瘤个体化治疗的新理念,在2009年美国临床肿瘤学会(ASCO)年会中提出NSCLC治疗更应遵循这一原则｡个体化治疗是根据肿瘤生物学和药物基因组学的改变进行针对性治疗｡这是建立在循证医学基础上,从而在分子､蛋白､基因水平上指导肺癌治疗,是目前肺癌治疗的理想之路｡本文将近年来切除修复交叉互补基因1(ERCC1)､核糖核苷酸还原酶 M1(ribonucleotide reductase,RRM1)､β微管蛋白(β-tubulin)这 3个标志物与 NSCLC的化疗进展作一综述｡

1 ERCC1

1.1 ERCC1结构和基本功能 ERCC1基因位于染色体19q13.2-13.3编码一种含有 297个氨基酸的蛋白质,参与DNA链的切割和损伤修复[1],其表达产物与DNA修复酶缺乏互补基因F(XPF)形成紧密的异二聚体(ERCC1-XPF),具有损伤识别和切除5′端的双重作用,在核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)中起到限速或调节的重要作用｡

1.2 ERCC1的表达与铂类耐药 铂类抗癌药物的细胞毒性作用主要是通过形成铂-DNA加合物｡DNA基因修复主要是由NER和链间交联完成的,而 ERCC1是他们中一个关键因素[2-3],是参与NER过程并与顺铂耐药紧密相关的关键因子[4]｡研究表明ERCC1表达与化疗疗效呈负相关,这与ERCC1在DNA修复中的作用相关,尤其是ERCC1能使顺铂诱导的DNA络合物的清除增加[5],从而降低疗效｡ERCC1过表达可使停滞在G2/M期损伤的DNA迅速修复,导致其对顺铂耐药｡

有研究证实,ERCC1基因突变将导致单核苷酸多态性(SNP),ERCC1的SNP与铂类药物抵抗存在明显关系｡Chiun等[6]表明ERCC1 mRNA高水平表达与顺铂诱导的DNA加合物清除增加､与顺铂耐药相关,而低水平表达与化疗疗效增加､生存时间延长相关｡

Wang等[7]采用ATP-TCA体外药敏技术与QRT-PCR技术相结合,研究了ERCC1基因表达与顺铂耐药的相关性,结果显示,在19例NSCLC患者中低ERCC1 mRNA表达的患者对顺铂的敏感性明显高于ERCC1高表达患者｡Cobo等[8]对实验组根据ERCC1 mRNA的表达给予多西他赛加顺铂(低表达组)或多西他赛加吉西他滨(高表达组)化疗､对照组均给予多西他赛加顺铂化疗｡结果显示,实验组客观缓解率(ORR)､无进展生存期(PFS)均高于对照组,表明ERCC1的表达可以预测化疗疗效｡

Fujii等[1]研究发现含铂方案新辅助化疗患者,其转移淋巴结中ERCC1表达低者化疗有效率高,表达高者化疗有效率低,但未涉及ERCC1表达是否影响患者的预后｡

2 RRM1

2.1 RRM的结构和功能 核苷酸还原酶(RR)是RNA合成的前体,它能使核糖核苷酸还原成为脱氧核糖核苷酸,后者是DNA合成和修复所必需的,是DNA合成通路中的限速酶,其包括2个亚单位:RRM1和RRM2｡RRM1基因定位于染色体11q15.5区域[9],这是一个多种恶性肿瘤常含有的容易失去杂合性(loss of heterozygosity,LOH)的区域,称为LOH11A｡该区域与恶性肿瘤的转移有关系,约75%NSCLC患者有这样的杂合性缺失｡

2.2 RRM1表达与吉西他滨(GEM)耐药 GEM是嘧啶类抗代谢药,属细胞周期特异性药物,作用于DNA合成期即S期,使DNA合成发生障碍｡RRM1是盐酸GEM耐药的一个重要预测指标,也是DNA合成与修复的限速酶[10]｡Rosell等[11]检测了100例GEM方案治疗的晚期NSCLC患者标本的RRM 1 mRNA发现RRM1 mRNA低表达者明显受益于GEM方案化疗｡Zheng等[12]在1组仅接受手术治疗的Ⅰ期NSCLC患者研究中,发现RRM1 mRNA高表达组中位生存期及无疾病生存期延长｡回顾性分析中发现RRM1 mRNA过表达对GEM耐药,因此RRM1 mRNA水平低的 NSCLC患者接受GEM/DDP,而RRM1 mRNA水平高的患者接受抗微管药物/DDP化疗对患者生存有益｡

Simon等[13]在Ⅱ期临床研究中采用RT-PCR的方法检测标本RRM1和ERCC1 mRNA的表达,选择不同的治疗方案:RRM1低/ERCC1低的患者接受GEM/卡铂治疗;RRM1低/ERCC1高的患者接受GEM/多西紫杉醇治疗;RRM1高/ERCC1低的患者接受多西紫杉醇/卡铂治疗;RRM1高/ERCC1高的患者接受多西紫杉醇/长春瑞滨治疗｡化疗1年生存率和无疾病进展生存率､中位生存期和中位无疾病进展生存期均高于以往的研究结果,表明以RRM1和ERCC1的表达情况为患者选择个体化治疗是可行的,并且会给患者带来生存益处｡

3 β-tubulinⅢ

3.1 微管蛋白 微管蛋白不仅是细胞骨架和纺锤体的主要成分,而且是紫杉醇作用的位点,与紫杉醇的获得性耐药也密切相关[14]｡目前在真核生物中已经确定的微管蛋白有7种,其中α-tubulin和β-tubulin是微管结构的主要组成,在真核生物细胞中普遍存在,并且高度保守性[15]｡

3.2 β-tubulin同型与紫杉醇耐药 一些基础和临床研究证实,β-tubulinⅢ的表达与紫杉醇化疗敏感性相关,可作为一些实体肿瘤(肺癌､卵巢癌､前列腺癌､乳腺癌､不明原发部位的肿瘤)预后的评价指标[16]｡Dumontet等[17]在19例NSCLC患者β-IubulinⅢ表达与预后关系的研究中发现,β-IubulinⅢ高水平表达患者的无疾病生存期为41 d,明显低于β-IubulinⅢ低表达者的 288 d｡在 9例高表达β-IubulinⅢ患者中仅有 2例对化疗敏感(22%),而在低水平表达的患者中化疗敏感率为60%(6/10),提示接受以紫杉醇为基础化疗方案的NSCLC患者,β-IubulinⅢ表达增高可能表示预后不良,而β-IubulinⅢ表达降低则对紫杉醇敏感性增加｡Seve等[18]研究也得到类似结果,β-tubulin高表达与紫杉醇耐药有关｡Azuma等[19]用免疫组化的方法检测了45例接受紫杉醇联合卡铂化疗的复发NSCLC的ERCC1和β-tubulinⅢ表达情况,发现二者各自的低表达均与高有效率和延长无疾病生存期有关,而且两者均阴性者从化疗中的获益更明显｡β-tubulin表达水平不与任何临床和病理特点相关｡

4 小 结

随着功能性基因组学的发展,人们对癌变机制和肿瘤治疗机制有了更深层次的理解,选择安全有效的治疗方法,实现肺癌个体化治疗,让患者生存时间更长,生活质量更好,是肺癌治疗的一种必然趋势｡

个体化化疗在NSCLC治疗中已经显示良好的效果和应用前景,代表了肿瘤化疗的发展方向,已在肿瘤界获得广泛肯定,给肿瘤治疗带来曙光,但仍没有充足证据以常规使用分子标记物来选择化疗方案,故目前不能在临床常规使用,需进一步确立肺癌耐药基因与疗效的关系标化检测方法以及规范检测结果的评价,同时需了解基因检测技术的复杂性､肿瘤自身的复杂性等｡

目前的研究结果大部分是回顾性分析,缺乏大型前瞻性随机对照临床试验的结果支持｡故还需不断地探索以获得更多的循证医学证据,指导治疗,实现个体化治疗的飞跃｡

[1] Fujii T,Toyooka S,Ichimura K,et al.ERCC1 protein expression predicts the response of cisplatin-based neoadjuvant chemotherapy in non-small-cell lung cancer[J].Lung Cancer,2008,59(3):377-384.

[2] Fisher LA,Bessho M,Bessho T.Processing of a psoralen DNA interstrand crosslink by XPF-ERCC1 complex in vitro[J].J Biol Chem,2008,283:1275-1281.

[3] Bergstralh DT,Sekelsky J.Interstrand crosslink repair:can XPF-ERCC1 be let off the hook?[J].Trends Genet,2008,24:70-76.

[4] Gazdar AF.DNA repair and survival in lung cancer the two faces of Janus[J].N Engl J Med,2007,356(8):771.

[5] Ota S,Ishii G,Goto K,et al.Immunohistochemical expression of BCRP and ERCC1 in biopsy specimen predicts survival in advanced non-small-cell lung cancer treated with cisplatin-based chemotherapy[J].Lung Cancer,2009,64(1):98-104.

[6] Hsu C,Kuo SH,Hud FC,et al.Gemcitabine plus conventional-dose epirubicin versus gemcitabine plus cisplatin as first-line chemotherapy for stageⅢB/Ⅳ non-small cell lung carcinoma-A randomized phaseⅡ trial[J].Lung Cancer,2008,62:334-343.

[7] Wang L,Wei J,Qian X,et al.ERCC1 and BRCA1 mRNA expression levels in metastatic malignant effusions is associated with chemosensitivitytocisplatin and/or docetaxel[J].BMC Cancer,2008,8(1):97.

[8] Cobo M,Isla D,Massuti,et al.Customizing cisplatin based on quantitative excision repair cross-complementing 1 mRNA expression:a phaseⅢtrial in non-small-cell lung cancer[J].J Clin Oncol,2007,25(19):2747-2754.

[9] Bepler G.Using translational research to tailor the use of chemotherapy in the treatment of NSCLC[J].Lung Cancer,2005,50 Suppl 1:S13-14.

[10]Herrick J,Sclavi B.Ribonucleotide reductase and the regulation of DNA replication:an old story and an ancient heritage[J].Mol Microbiol,2007,63(1):22-34.

[11]Rosell R,Danenberg KD,Alberola V,et al.Ribonucleotide reductase messenger RNA expression and survival in gemcitabine/cisplatin-treated advanced non-smal-cell lung cancer patients[J].Clin Cancer Res,2004,10(4):1318-1325.

[12]Zheng Z,Chen T,Li X,et al.DNA synthesis and repair genes RRM1 and ERCC1 in lung cancer[J].N Engl J Med,2007,356(8):800-808.

[13]Simon G,Sharma A,Li X,et al.Feasibility and efficacy of molecular analysis-directed individualized therapy in advanced non-small-cell lung cancer[J].J Clin Oncol,2007,25(19):2741-2746.

[14]Xiao H,Verdier P,Fernandez N,et al.Insights into the mechanism of microtubule stabilization by taxol[J].Proc Natl Acad Sci,2006,103(27):10166-10173.

[15]Hammond JW,Cai D,Verhey KJ.Tubulin modificati ons and their cellular functions[J].Curr Op in Cell Biol,2008,20(1):71-76.

[16]Seve P,Dumontet C.Is classⅢbeta-tubulin a predictive factor in patients receiving tubulin-binding agents?[J].Lancet Oncol,2008,9(2):168-175.

[17]Dumontet C,Isaac S,Souquel PJ,et al.Expression of classⅢbeta-tubulin in non-small cell lung cancer is correlated with resistance to taxane chemotherapy[J].Bull Cancer,2005,92(2):25-30.

[18]Seve P,Reiman T,Lai R,et al.ClassⅢbeta-tubulin is a marker of paclitaxel resistance in carcinomas of unknown primary site[J].Cancer Chemother Pharmacol,2007,60:27-34.

[19]Azuma K,Sasada T,Kawahara A,et al.Expression of ERCC1 and ClassⅢ beta-tubulin non-small cell lung cancer patients treated with carboplatin and paclitaxel[J].Lung Cancer,2009,64(3):326-333.

10.3969/j.issn.1671-8348.2011.01.043

A

1671-8348(2011)01-0091-03

2010-02-12

2010-05-16)

•临床研究•