大肠癌相关基因的研究新进展

朱琳琳 罗明惠 孟亚飞

（内蒙古呼伦贝尔市人民医院，内蒙古 呼伦贝尔 021008）

大肠癌相关基因的研究新进展

朱琳琳 罗明惠 孟亚飞

（内蒙古呼伦贝尔市人民医院，内蒙古 呼伦贝尔 021008）

大肠癌是国内外常见的胃肠道恶性肿瘤之一，它的发生发展是一个多步骤、多阶段、多基因参与的过程，是饮食、环境、遗传、疾病等多因素相互作用的结果。其发病涉及多个原癌基因的激活和抑癌基因的失活。因此，对大肠癌致病基因的研究将对大肠癌治疗及预防有着深刻而长远的影响。本文就大肠癌发生发展中常见的相关基因予以综述。

大肠癌；原癌基因；抑癌基因

大肠癌（colorectal cancer，CRC）包括结肠和直肠癌，是国内外常见的恶性肿瘤，严重威胁着人类的健康和生命，其发生发展受众多因素影响。但无论如何，归根结底大肠癌是一种基因病，是体内外环境相互作用的结果，它的发生发展涉及多个基因的改变，表现为多基因多步骤的协同累积以及相互作用。最新研究显示[1]，家族性腺瘤性息肉病及遗传性非息肉病性大肠癌等都是由于相应的基因发生突变导致的，这些患者不仅发病机率明显增加，而且发病年龄也变的越来越年轻。总体来说大肠癌发生的基因的改变，包括原癌基因的活化和抑癌基因的失活等。

1 原癌基因

原癌基因（proto-oncogene）亦称“管家基因”，是维持机体正常生命活动所必须的，是细胞内与细胞增殖相关的基因，在进化上高度保守，受到严密而精细的调控。它们表达产物或是生长因子、生长因子受体，或是小分子G蛋白、蛋白激酶，或是转录因子，都是各种信号转导途径中的关键分子，具有极其重要的生理功能。当原癌基因的结构或调控区发生变异，使基因产物增多或活性增强时，细胞过度增殖，从而形成肿瘤。原癌基因的种类繁多，如C-erbB、ras、myc、myb、pokemon、C-met、SNC6（U17714)、SNCl9（U20428)、CyclinDl、Fas-Fasl、MDM2等都是大肠癌的原癌基因，与大肠癌的发生发展密切相关。

1.1 C-erbB基因

C-erbB基因，定位于17号染色体上，家族成员包括C-erbB1、2、3和4，其中C-erbB1、2与肿瘤的发生发展关系最为密切。C-erbB1表达的产物为EGFR，C-erbB2表达的产物为p185，Jinggui等研究显示[2]EGFR能与EGF及TGF-α等有效结合，引起细胞增生。在一定条件下，EGFR亦可自身激活从而导致细胞的异常增生，在肿瘤的恶性转化中发挥重要作用，它的表达与肿瘤大小、淋巴结转移、肝脏转移及Dukes分期相关。在大肠癌中C-erbB-2基因表达阳性率最高，移行区次之，正常黏膜区最低，提示C-erbB-2基因活化参与到了大肠癌变过程的各阶段，使大肠上皮细胞生长、分化的调控发生了改变，因此在大肠癌的发生上起着重要作用。

大肠癌是消化道的常见肿瘤之一，对其预后的判断是一个复杂的问题，因此通过对C-erbB-2和EGFR的检测，并分析它们与预后的关系，可作为判断大肠癌预后的指标。以往Friederichs等[3]对大肠癌的发生发展进行多因素的分析，结果表明C-erbB-2基因在约1/3的大肠癌患者呈高表达，是大肠癌生物治疗的一个理想靶点。

1.2 Ras基因

ras基因是第一个被鉴定的人类癌基因，家族成员包括H-ras、K-ras和N-ras。其中以K-ras基因突变率最高，且与大肠癌的发生最为密切，其突变频率达31%～67%[4]。ras基因被激活最常见的方式是点突变，多发生在N端第12，13和61密码子[5]，其中又以第12密码子突变最常见[6]。ras基因的突变和P21的活化机制相关，其不同突变位点对P21的活化机制不同，第12密码子突变可以减弱P21内在的GTP酶活性，并使细胞凋亡减少，细胞间接触抑制减弱；第61密码子突变可削弱GAP对P21的内在GTP酶活性，并可减弱GAP与P21结合的稳定性。突变的结果常导致编码的氨基酸发生改变，从而产生具有致癌活性的P21蛋白。当K-ras基因发生突变时，P21GTP性能发生改变，使其长时间处于激活状态，刺激细胞生长、发育、增殖而引起细胞恶变。在结肠癌中K-ras基因的突变使肿瘤侵袭和转移能力增强，因此对K-ras突变状况进行检测可使病人得到更为准确的治疗[7]。

1.3 Myc基因

Myc基因家族包括C-myc，N-myc，L-myc，属核转录因子类原癌基因，该基因编码与细胞周期调控有关的核蛋白，在细胞增殖、转化和肿瘤形成过程中起着重要的作用。其中C-myc与肿瘤发生及转归关系最为密切，在大肠癌的发生发展中尤为明显。C-myc基因的产物为62KD的磷酸化蛋白，与染色体DNA结合，在调节细胞生长、分化及恶性转化中发挥作用[8]。Myc基因以诱导活化的形式大量扩增，不但能与其他基因于大肠癌发生早期起协调作用，而且多见于恶性程度高、预后差的肿瘤。

1.4 Pokemon基因

Pokemon基因又叫ZBTB7、LRF、FBI-1，该基因能够特异地抑制抑癌基因ARF，目前研究发现[9-10]Pokemon基因在某些人类乳腺癌、肝癌、结肠癌过表达。Pokemon的主要功能是直接结合P14AFR启动子并抑制其转录活性，从而通过P14AFR-MDM2-P53通路抑制p53的转录表达，导致癌的发生发展。Pokemon对P2l基因甚至显示了比对P53基因更强的抑制效应[11]。对P21基因转录的深入研究还揭示了原癌基因Pokemon的新特点[12]：首先，Pokemon是一个GC盒结合的转录因子，它可以与Spl竞争结合近端FRE/Spl的3个Gc盒，这种Pokemon与Spl的竞争结合抑制了Spl的基本的转录活性，并终止了在两个P53远端结合单元上的Spl和P53之间的沟通和协同。其次，Pokemon是一个P53易结合蛋白，它通过与P53的易结合位点竞争性结合或直接与P53的相互作用来抑制P53的活性。另外，Pokemon还和辅阻遏物相互作用协同抑制转录。

1.5 CyclinDl基因

CyclinDl基因又名细胞周期素l，是G1期细胞周期重要的正调控因子，在生理状态下，细胞进人S期后CyclinDl迅速分解。如CyclinDl基因异常激活，则CyclinDl持续高表达，将导致G1期缩短。提前进人S期，使细胞增殖失控，导致肿瘤形成[13]。而CyclinDl对细胞周期G1期的调控是通过对抑癌基因蛋白pRb的调控实现的。CyclinDl的异常一般在鳞癌和腺癌中较为常见，主要表现为CyclinDl基因扩增、染色体易位及CyclinDl基因多态性的发生等[14-15]。

除此以外，大量研究表明[16-18]Fas-Fasl基因、MDM2基因、Myb基因、C-met基因、SNC6（U17714)基因都为大肠癌的原癌基因，在其发生发展的过程中起着至关重要的作用。

2 抑癌基因

抑癌基因也称为抗癌基因，存在于正常细胞中，对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用，其产物主要包括转录调节因子、负调控转录因子、周期蛋白依赖性激酶抑制因子、信号通路抑制因子、DNA修复因子、与发育和干细胞增殖相关的信号途径等。在被激活情况下其产物抑制细胞增殖，促进细胞分化，抑制细胞迁移，因此起负调控作用，但在一定情况下被抑制或丢失后则对肿瘤细胞的转化和异常增生起作用。常见的大肠癌的抑癌基因有：P53基因、APC基因、MCC基因、DCC基因、P16基因、P21WAF1基因、β-catenin基因、PTEN基因、Netrin-1基因、UNC5C基因等，它们的突变在大肠癌的发生发展中扮演着重要的作用。

2.1 P53基因

在各种肿瘤中常发现有P53蛋白异常表达，故P53基因常被认为是癌基因。但在随后研究[19]又发现体内正常存在的P53基因即野生型P53有抑制细胞癌变作用，而发生突变后的P53基因即突变型P53则有促进细胞癌转化作用，从而确认野生型P53基因是抑癌基因。在大肠癌发生的过程中，从正常上皮发展到增生上皮，多有染色体DNA的去甲基化，从上皮组织增生到腺瘤形成，多有抑癌基因APc、Mcc的失活，从腺瘤到癌变阶段，常发生K-ras、DCC、P53等基因的缺失或突变，其中P53基因突变最为常见。而在正常大肠粘膜上皮及轻度不典型增生性腺瘤中，P53表达阴性，随着组织不典型增生的加重，逐渐出现P53阳性表达，到腺瘤癌变及早期大肠癌阶段表达最高。而野生型P53对survivin基因的mRNA和其蛋白质水平上的转录表达有抑制作用[20-21]。而survivin是凋亡抑制蛋白家族员，survivin基因表达下调，细胞凋亡抑制减弱，细胞异常增殖，诱导大肠癌的发生与发展，表达与肿瘤分化程度、Dukes分期、浸润深度及淋巴结转移有关。

2.2 APC基因

APC基因位于染色体5q21。该基因不仅与家族性结肠腺瘤息肉病有关，还与许多散发性结直肠癌有关，是公认的大肠癌管家基因。有研究[22-23]发现APC基因在wnt信号通路中起关键的抑制作用。在体外，Wnt信号导致胞内游离β-cat集聚，β-cat可与Tcf/Lef转录因子结合形成β-cat-Tcf/Lef转录因子复合体，这种复合体可调节包括C-myc基因在内的靶基因转录。失活的APC不能使β-cat的降解，导致游离β-cat浓集，从而使Tcf/Lef激活引起如C-myc基因异常转录最终产生癌变。但在体内，APC突变通常引起包含微管结合位点的c-末端区缺失，这种突变的APC蛋白不能与微管结合而影响微管的稳定，就可能破坏肠黏膜上皮细胞的迁移。使他们在增殖性环境中的停留时间延长，增加他们与出现在肠腔中毒物接触的时间，接受异常的增殖信号引起息肉的异常增生。而与肠腔中毒物接触的时间增加可导致突变积累而发生变异，在最后阶段β-cat池中游离β-cat不断增加。突变APC不能对其进行调节，以致Tcf/lef激活转录，引起恶变[24]。

2.3 DCC基因

DCC基因，即结直肠癌缺失基因，其表达蛋白是I型跨膜糖蛋白，该蛋白主要包括3个功能区，即胞外区、跨膜区和胞内区。胞外区是结合其配体Netrin-1的区域，胞内区是信号传导区，包括Caspases切割位点，而Caspases是细胞凋亡通路的主要蛋白酶。作为依赖性受体，缺乏配体Netrin-1时，DCC诱导细胞凋亡，在Netrin-1存在时，DCC与其结合则对细胞凋亡起抑制作用。Goi等[25]最早用Westernbloting法检测结肠癌及腺瘤中的DCC蛋白表达情况，则发现癌组织中DCC蛋白明显减少或缺失，在腺瘤组织中DCC蛋白有明显表达，与正常组织几乎相同，提示DCC基因缺失或失活是结肠腺瘤向癌转变的一个促发因素。随着肿瘤的浸润和转移，DCC蛋白的阳性率明显降低，提示大肠癌中存在DCC高频表达缺失，且主要发生在大肠癌进展晚期，与肿瘤侵袭、转移能力加强密切相关，表明DCC基因是评估大肠癌转移潜能的一个重要指标，然而关于DCC基因的观点并不一致，另外一些专家认为DCC基因的缺失与否与结直肠癌没有直接关系。

2.4 P16基因

P16基因又叫MTS，由2个内含子及3个外显子组成，直接参与细胞周期的调控，负调节细胞增殖及分裂，在人类50%肿瘤细胞株发现有纯合子缺失突变，认为P16是比P53更为重要的一种新型抗癌基因[26]，P16基因编码P16蛋白，P16蛋白作用于细胞分裂周期关键酶之一的CDK4的抑制因子[27]。CDK4与Cyclin的复合体参于G1-S转换的调控，P16蛋白抑制CDK4活性，最终阻止细胞进入S期，一旦P16基因因缺失，突变等导致功能缺失，则不能抑制CDK4，最终导致细胞进入恶性增殖，加速肿瘤发生。

此外，P16蛋白表达阳性率与癌组织分化程度呈正相关，与癌组织浸润深度和Dukes分期呈负相关。无区域淋巴转移者的P16蛋白表达阳性率与伴区域淋巴结或远处器官转移率有显著性差异。P16蛋白缺失为肿瘤细胞的浸润和转移提供了选择性生长优势。

2.5 PTEN基因

PTEN基因又名MMAC1或TEP1。它是迄今为止发现的第一个具有磷酸酶活性的抑癌基因。同时PTEN又是一种多功能性的蛋白，它的磷酸酶活性不仅能够使蛋白在酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸位点去磷酸化，也可以使磷脂酰肌醇通路中的磷脂去磷酸化，它的蛋白磷酸酶活性使它抑制了Ras/MEK/ERK通路的级联反应和FAK级联反应[28]，这样就影响了细胞和细胞间质的相互作用，而这个作用在细胞侵袭中十分重要。此外，它还可通过其脂质磷酸酶和蛋白磷酸酶的作用对细胞内蛋白质磷酸化水平进行调节，影响细胞的多种生物学行为，在肿瘤的发生发展及浸润转移中起重要调节作用。

研究表明，除以上几个基因外β-catenin基因、MCC基因、Netrin-1基因、UNC5C基因、P21WAF1基因等亦为大肠癌的抑癌基因在其发生发展的过程中扮演着重要的角色。

3 其他基因

在大量的长期的研究[29-30]中人们发现除了原癌基因、抑癌基因外，在大肠癌的发生发展中还有一些其他的基因存在异常且和大肠癌的发生发展关系密切，其中包括bcl-2、TPEF、Claudin-1、COX-2、Smad4、PPARγ、PPARδ、WWOX、SFRP1、PAK1、BRCA1、Claudin- 1、MMR、nm23、hMLH1等基因。

4 展望与前景

总之，大肠癌的发生发展是多个基因相互作用的结果，其发生与基因的改变密切相关。在细胞生长分化过程中原癌基因的激活、抑癌基因的失活均可导致大肠癌的发生。我们相信随着基因组技术、分子生物学技术的发展，我们将对大肠癌相关的发病机制进一步深入的研究，将会有越来越多的与大肠癌易感性密切相关的基因被发现，既而有助于了解大肠癌的病理机制，从而更加有效地对大肠癌做到早诊、早治。

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