BRAF基因单核苷酸多态性与乳头状甲状腺癌遗传易感性

王 冠，刘晓莉，孙 辉

（吉林大学中日联谊医院甲状腺外科、吉林省外科转化医学重点实验室、吉林省甲状腺疾病防治重点实验室，吉林 长春130033）

甲状腺癌居内分泌恶性肿瘤之首，在全球范围内的发病率呈稳定上升趋势［1］，除髓样癌外，绝大部分类型甲状腺癌起源于滤泡上皮细胞，按照病理分型可分为乳头状甲状腺癌（papillary thyroid cancer，PTC）、滤泡状甲状腺癌（follicular thyroid cancer，FTC）和 未 分 化 癌 （anaplastic thyroid cancer，ATC）。其中乳头状甲状腺癌（PTC）是最常见的病理类型，约占所有甲状腺恶性肿瘤的75%－85%［2］。目前，针对甲状腺癌的术前诊断主要通过超声检查以及穿刺活检，治疗方法主要为手术切除、放射性碘治疗等几方面。

乳头状甲状腺癌是一种复杂性疾病，发生机制至今尚未明确。研究显示其分布多为散发性（95%）［3］，亦存在家族聚集现象，提示其发生与环境及遗传因素有关［4］，因此寻找和研究乳头状甲状腺癌的易感基因对于了解其病因与发病机理、探求新的诊断和治疗方法具有重要意义。越来越多的研究表明，PTC是一种受到多基因、多因子所影响的疾病，遗传因素可能是PTC的主要危险因素［5］。遗传因素对PTC发病机制可分为两个方面，其一，为个体在生长发育过程中发生基因突变或重排，表现为体细胞中一个或多个分子事件的叠加，导致MAPK途径或PTEN／AKT途径持续激活从而引起细胞癌变。这类分子学事件只在肿瘤组织中发生，是散发性乳头状甲状腺癌发病的主要分子机制，包括RAS基因突变、RET／PTC重排、BRAF基因突变等；其二，源自个体本身所属家系或种系的基因多态性，如果一个群体中存在两种以上的等位基因，其中最低的基因频率也比突变所能维持的频率高，即称为DNA多态性，其本质是进化过程中各种原因引起染色体中核苷酸排序变化，即产生的DNA片段和DNA序列在个体内的差异，在个体中保持终生不变。这种基因多态性使具有某些特定遗传背景的个体更容易患病，也可称之为遗传易感种性。由于同系或家系的个体通常生活在相同或相似的环境之中，所以对于此类机制的研究有希望揭示基因与环境因素之间相互作用的关系，并为乳头状甲状腺癌的早期诊断、危险性评估和治疗方案的制定提供指导和参考。当前肿瘤学研究认为，肿瘤是环境因素和多种微效基因共同积累作用的结果，基因的多态性及其特定的组合可能是造成肿瘤易感性的主要因素。国内外关于PTC发生发展的分子遗传学机制研究表明，多种基因的SNP与乳头状甲状腺癌易感性相关，如CDKN1B基因、FOXE1基因、RET基因、hMSH2基 因 以 及 XRCC3 基 因 等［6－10］。BRAF基因单核苷酸多态（SNP）是近年来发现的与甲状腺乳头状癌遗传易感性相关的位点，BRAF基因SNP与乳头状甲状腺癌遗传易感性的研究目前受到学者们越来越多的重视。

1 BRAF基因基本结构

BRAF，又名鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1，是RAF基因家族成员，位于人染色体7q34，大小190Kb，含有七个转录区，包含18个外显子，编码蛋白质分子全长约94kD，有783个氨基酸残基，是一种存在于细胞质内的丝氨酸－苏氨酸特异性蛋白激酶，在细胞MAPK通路中发挥重要作用。目前，已发现有超过30种的BRAF突变类型，其中有约90%的突变位于第15外显子，10%的突变位于第11外显子［11］。与乳头状甲状腺癌相关的突变主要 有： BRAFT599I， BRAFV599E， BRAFVK600－IE，BRAFV600E，BRAFK601E，BRAFKSRWS600，BRAFE585K等［12］，其中BRAFV600E突变被认为是PTC最常见的可遗传变异，The Catalogue of Somatic Mutations in Cancer（COSMIC）癌症数据库在其网站上发表报告显示，78000例存在BRAF基因突变的样本中超过95%为V600E突变［13］，即第15外显子中第1799位核苷酸胸腺嘧啶（T）转换为腺嘌呤（A），导致蛋白质产物中第600位的缴氨酸（V）转换为谷氨酸（E），在BRAF野生型构象中，其 G597－V601残基端和G465－V472残基端（ATP结合袢）形成一个疏水性残基（P－环），使其保持非激活状态，而BRAFV600E突变破坏了这个疏水性相互作用，使BRAF激酶成为激活通路的催化剂，持续激活MAPK 通路，进而引起肿瘤的发生［14－16］。

2 单核苷酸多态性（SNP）与肿瘤易感性

人类基因组具有高度多态性，存在着大量遗传变异，涉及单个碱基改变、短片段插入、缺失、序列重复，甚至大片段的插入、重复或缺失。利用遗传信息与疾病、药物代谢之间的关系来进行疾病的辅助诊断与治疗和新药研发等研究已成为当前的研究方向［17，18］。研究基因的单核苷酸多态性有助于解释个体的表型差异以及不同群体和个体对疾病，特别是对复杂疾病的易感性以及对各种药物的耐受性和对环境因子反应的差异。

作为第三代遗传标记，单核苷酸多态性（single nocleotide polymorphism，SNP）在整个人类基因组中达1000万多个，占己知基因多态性的90%以上［19］，SNP极大程度的代表了个体之间的遗传差异，是当前药物基因组以及疾病基因组研究的重要工具。根据在基因中的位置，SNP可分为基因调控区SNP（rSNP）和基因编码区SNP（cSNP）。其中cSNP根据是否改变编码的氨基酸有分为同义cSNP（synonymous cSNP）和非同义cSNP（non－synonymous cSNP）。非同义cSNP可改变编码的氨基酸残基的种类，例 如 肿 瘤 易 感 基 因 p53［20］、XRCC1［21］、ADPRT［21］、ERCC2［22］和GSTP1［23］上分别有72Arg／Pro、194Arg／Trp、762Ala／Val和105Ile／Val氨基酸的改变，这些改变导致其所表达的蛋白质结构和功能发生变化，继而导致携带此SNP等位基因的个体肿瘤易感性增高。此外，研究发现调控区的rSNP能够调节所在区域附近的基因表达，影响细胞的正常生理功能，直接或间接引起一些重要通路的异常激活而引发肿瘤形成。而出现在调控区的rSNP可以调节所在区域附近的基因表达，继而影响细胞正常功能，进而导致肿瘤的发生［32］。

根据肿瘤的一个或几个易感基因（包括顺式作用元件区、剪切位点）或附近SNP对患病人群与健康对照人群进行相关性分析，确定某单核苷酸多态（SNP）的某种基因型或单倍型频率在患病人群与健康对照人群中的差异分布，由此即可确定该基因型或单倍体型所反映的个体对某种肿瘤具有遗传易感性，在这个领域的研究目前已经取得了飞速的进展。

3 BRAF基因多态性与乳头状甲状腺癌遗传易感性

BRAF基因体细胞突变在乳头状甲状腺癌中比较多见，以BRAFV600E突变最常见，比例从29～83%不等［27］，研究证实BRAFV600E突变通过持续激活细胞内MAPK信号通路，导致肿瘤形成。但BRAF基因单核苷酸多态（SNP）与乳头状甲状腺癌遗传易感性的关系目前国内外研究较少，机制尚不明确。已被确认的BRAF基因单核苷酸多态（SNP）位点主 要 有：A1023G （P341P）；A1227G （S409S）；A1383G（Q461Q）；A1797C（T599T）；A1929G（G643G）；G2272A（G758R）。BRAF基因单核苷酸多态性（SNP）已被证实与恶性黑色素瘤、卵巢癌、结肠癌等多种人体肿瘤易感性相关［24、25、26］。BRAF基因单核苷酸多态性（SNP）与肿瘤易感性的关系是当前肿瘤研究的热点，越来越多的学者投入到BRAF基因多态性与PTC易感性的研究中。

晏光荣等［28］研究发现，甲状腺肿瘤不同基因的SNP位点频率存在着差异，这种差异代表了甲状腺肿瘤的良恶性鉴别以及甲状腺肿瘤的不同病理分型。研究BRAF基因与甲状腺肿瘤相关SNP位点，有助于帮助了解不同个体的表型差异、不同群体对疾病的易感性以及不同病理分型对药物的耐性及患者对不同环境反应之间的差异。确定了BRAF基因SNP等位位点频率差异与PTC的相关性，就可以以此SNP作为PTC分子遗传标记，采集患者血清样本进行基因学诊断，用于筛查PTC患病的高危人群以及判断易感危险程度，建立有效的预警，达到一级预防的目的，并为进一步分子靶向治疗和预防干预提供研究基础［29］。

乳头状甲状腺癌是遗传因素和环境因素共同作用的结果，许多研究也证实了这一点，利用可以反映个体遗传差异的分子标记SNP研究其与某些肿瘤易感性的关系时，可能不会发现明确的相关性，但当考虑个体所处的环境因素（如饮酒、吸烟）时，这种相关性可变得明确。在BRAF基因单核苷酸多态性与乳头状甲状腺癌易感性的研究中，Qiang Zhang等［30］首次研究了BRAF基因单核苷酸多态（SNP）和中国人口乳头状甲状腺癌易感性之间的相关性，选取了BRAF基因多态性位点rs17161747，rs1042179、rs3748093以及rs3748093，来研究在中国人群中定位在BRAF基因上普遍的基因突变与乳头状甲状腺癌易感性的关系。研究包含了368例乳头状甲状腺癌患者以及564例健康对照组 。研究发现，在Hardy－Weinberg平衡检验分析下，选取的4个BRAF基因SNP位点等位基因频率在乳头状甲状腺癌患者组和健康对照组间无显著差异（rs1042179P＝ 0．970 ；rs11762469p ＝ 0．975；rs17161747p＝0．840；rs3748093P＝0．996）。当所得结果根据传统的PTC危险因素进行分层分析时，结果表明，对于年龄小于45岁的患者，携带BRAF基因rs3748093位点AT基因型 （P＝0．011、OR 1．75）以及 AT＋AA联合基因型（P＝0．015、OR 1．68）是乳头状甲状腺癌发病的危险因素。此外，rs3748093位点AA基因型对于非饮酒者是一个独立的危险因素（P＝0．049、OR 2．12）。对于有遗传家族史的患者，BRAF基因rs17161747位点（GC和GC＋CC）基因型为PTC的高危因素（GC 基 因 型：OR 4．74 ［CI 1．73－13．18］，P＝0．003；GC＋CC 基 因 型：OR 3．24 ［CI 1．29－8．12］，P＝0．012），于此同时，BRAF基因 SNP位点－－rs1042179GG＋AG联合基因型，在吸烟者中为PTC的危险因素（OR 2．51 ［CI1．10－5．74］，P＝0．029）。值得说明的是，BRAF基因单核苷酸多态性（SNP）会影响到乳头状甲状腺癌的预后，Qiang Zhang等的［30］研究发现，乳头状甲状腺癌患者中，和携带BRAF基因SNP rs3748093多态性位点TT基因型相比，AT和AT＋AA基因型携带者相对不易出现颈部淋巴结转移（AT基因型：OR 0．40，P＜0．001；AT＋AA 基 因 型：OR 0．44 ，P＜0．001），而BRAF基因SNP rs3748093多态性位点AT基因型携带者则有低龄发病的倾向（发病年龄小于 45 岁）（OR 0．64 ［CI 0．41－0．99］，P＝0．047）；研究还发现，和BRAF基因rs17161747位点GG基因型相比，携带CC基因型者PTC腺外侵袭 风 险 增 加 （OR 5．72 ［CI 1．22－26．77］，P＝0．027）。此外，朱晓娥等［31］的一项研究表明，BRAF基因rs17623382位点在存在淋巴结转移的PTC癌旁组织中有不同的基因分型，但是否可作为判断PTC存在早期淋巴结转移的依据，尚不明确，仍需进一步研究。

4 结语与展望

BRAF基因是和乳头状甲状腺癌密切相关的基因，BRAF基因突变使MAPK通路持续性激活导致肿瘤的发生，但是BRAF基因单核苷酸多态性（SNP）和乳头状甲状腺癌遗传易感性的关系尚不明确。深入研究SNP与PTC易感性的关联对PTC患者早期诊断具有指导作用，通过SNP相关性的分析来揭示甲状腺乳头状癌的遗传背景和风险基因，确定真正增加PTC遗传易感性的基因变异，有助于更进一步了解PTC发病机制并作出科学、准确的个体化分析，为乳头状甲状腺癌早期诊断提供新的依据。在治疗方面，随着遗传变异研究与药物基因组学的结合，可根据特定个体的SNP来改善药物设计、制药技术、用药方法，并根据个体间不同的基因多态性有针对性的选择药物，提高疗效。

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