TS基因多态性与食管癌*

刘 芳 综述，谭榜宪，彭小东 审校

(川北医学院附属医院肿瘤科，四川南充637000)

人类胸苷酸合成酶(thymidylate synthase，TS)是DNA合成的关键酶，它在DNA合成与修复过程中发挥重要作用。TS基因的多态性可能影响TS蛋白的表达，从而影响酶的活性及功能，导致个体对癌症易感性的差异，甚至影响癌症患者对化疗的疗效及总体预后。食管癌是我国最常见的六大恶性肿瘤之一，它的确切发病原因目前尚不清楚。近年来，分子生物学研究提示基因多态性可能是食管癌的重要发病因素。尤其是TS基因多态性与食管癌的发病之间的关系更是近年来国内外研究的热点。本文拟对目前TS基因多态性与食管癌的研究进展做一综述。

1 TS基因多态性

TS基因定位于第18号染色体上(18p 11．32)。TS基因长16kbp，由7个外显子和6个内含子组成［1］。主要转录起始位点位于ATG起始密码子上游160～180bp。增强子位于起始密码子ATG上游约400bp。现已发现，TS基因非翻译区(untranslated region，UTR)中存在多态性，主要位于5’端和3’端，其多态性的类型囊括了DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)，其中SNP是人类基因组中最广泛的多态性现象。

1．1 TS基因5’端非编码区多态性

TS基因5’端转录起始点上游附近存在28个碱基对(bp)的串联重复序列(tandem repeats)，当多种转录调节蛋白与该序列结合后可能会激发启动子的活性，从而影响基因表达效率。根据重复次数的不同，分为2次重复(2R)、3次重复(3R)，还有更多次的重复(4R，5R，9R)，但最常见的是2R 和3R［2-3］。另外，TS 基因5’UTR中还存在G/C单核苷酸多态现象，这一单核苷酸多态位于3R的第二次重复序列的第12个核苷酸处。该现象会破坏转录因子及上游刺激因子的结合位点，从而可能影响TS蛋白的表达。有研究报道3Rc和2R/3Rc基因型TS蛋白表达明显低于3Rg基因型，且2R/3Rc基因型TS蛋白表达明显要低于3Rc/3Rc基因型。其中，3Rg/3Rg基因型的蛋白表达最高［4］。有学者在2R重复序列中也发现G/C单核苷酸多态现象［5］。Kawakami［6］总结既往研究成果，结合 TS 基因5’端重复序列多态与SNP将TS基因型细分为3C/3C，3G/3G，2R/3G，3C/3G，2R/2R，2R/3C 以及几个少见基因型。最近有研究发现TS基因多态性重复序列侧翼遗传区也存在单核苷酸多态现象［7］。

1．2 TS基因3’端非编码区多态性

2000年，一项针对美国白人的研究［8］首先发现TSmRNA3’UTR存在6bp核苷酸片段的缺失或插入多态。并将其基因型分为+6bp/+6bp，+6bp/-6bp和-6bp/-6bp。三个基因型频率分别为48%，44%和7%，该研究发现-6bp等位基因的频率较+6bp等位基因的频率明显降低。因此，他们称-6bp等位基因为变异型等位基因，将-6bp/-6bp称为变异型纯合子基因型。但目前的研究表明中国人、英国白人等不少种族占优势的是-6bp等位基因型［9］，与Ulrich等报道的美国白人+6bp基因型占优势不一致。由此可见，种族因素与TS基因多态性关系密切。很多学者也报道TS基因多态性存在种族地域上的差异［10-11］。

2 TS基因多态与TS的表达

2．1 TS基因5’非编码区多态与TS的表达

早在1995 年，Horie［12］就报道 TS 基因 5’非编码区的串联重复序列与基因的表达效率有关。之后有学者认为3R/3R基因型的个体TS的RNA水平比2R/2R基因型的个体更高［13］。Yu等报道3R/3R等位基因型的蛋白表达水平明显高于2R/3R基因型［14］。体内外研究表明，3R等位基因型的mRNA转录和蛋白表达效率均高于2R［15-16］。且Ishida等［15］在体外研究中指出其原因可能是含有3R启动子的质粒TS蛋白表达效率较2R启动子的质粒更高。但是，董稚明等［17］对食管癌患者的研究结果表明，2R/3R基因型的食管细胞中蛋白阳性表达率明显高于3R/3R基因型，这与前面的研究结果并不一致。这可能与体内外研究的差异及样本含量的多少有关。鉴于TS基因5’UTR存在G/C的单核苷酸多态，Kawakami等［6］将 TS基因 5’端串联重复序列多态与SNP进行组合，并将结果分为低表达组(2R/2R，2R/3C，3C/3C)和高表达组(2R/3G，3C/3G，3G/3G)，且发现与含有C的3R序列和2R序列相比，含G的3R序列翻译表达的效率明显升高。认为3G基因型与TSmRNA高表达有关。这与Mandola等［18］和 Morganti等［19］的研究结果一致。

2．2 TS基因3’非编码区多态性与TS的表达

大多数学者认为3’非编码区多态性在mRNA稳定和翻译中发挥重要作用。Mandola等［20］通过43例结直肠癌患者研究了TS3’UTR 6bp插入和缺失多态的功能，发现TS3’UTR 6bp缺失者的TSmRNA水平降低，差异有统计学意义(P＜0．007)。并认为-6bp等位基因在体外降低TSmRNA的稳定性，在体内降低TS的表达。并且-6bp等位基因与+6bp等位基因相比，mRNA的表达减少了大约50%。但是，在Merkelbach等［21］对53例结直肠癌组织的研究中，未发现TS 3’UTR多态与TSmRNA的表达水平相关。TS3’UTR 6bp缺失或插入多态是否影响TS的表达目前还不十分明确，上述研究结论的差异可能与实验样本含量及实验方法的差异有关，尚待更多大样本多中心的研究报道。

2．3 杂合丢失(LOH)与TS表达

杂合丢失(loss of heterozygosity，LOH)是指杂合子同源染色体上的等位基因中一个等位基因的基因组序列丢失，导致该等位基因不能表达，表现出未丧失的等位基因的纯合子性状。Kawakami等［22］研究发现TS位点存在LOH，深入研究发现其中62%的2/3R存在LOH，将杂合型标本细分为2R/loss、3R/loss后发现肿瘤组织中2R/loss蛋白表达水平显著比3R/loss低。但是Zhang［23］等对中国的食管癌患者研究发现LOH在TS5’UTR的发生率仅7．1%，此发生率远远小于日本的报道。最近有报道认为尽管LOH在食管癌中发生率不高，但是它可能影响TS表达［24］。并且，LOH可能会影响TS基因型与食管癌预后之间关系的判断［25］。

3 TS基因多态性与食管癌

3．1 TS基因多态性与食管癌的易感性

研究表明TS基因的多态性可以影响mRNA的稳定及mRNA的翻译效率，从而影响mRNA的表达水平及TS蛋白的表达，因此，TS基因多态性很有可能是我们评估肿瘤易感性的重要指标。近年来，TS基因多态性与食管癌易感性的报道层出不穷。Tan［26］等认为低表达的TS基因型明显增加食管癌的患病风险。Zhou等［27］报道亚洲人群TS增强子区域的2R/2R基因型的个体患癌症的风险明显高于其他基因型，并且2R/2R基因型与亚洲人胃食管癌的高发病率显著相关。在淋巴瘤及其他恶性肿瘤的研究中也有同样的报道［28-29］。但是有研究［17］通过食管鳞癌组和对照组的比较，发现TS 5’UTR的基因型、等位基因型在两组间的分布无统计学差异(P＞0．05)，即认为TS 5’UTR的多态性与食管鳞癌的易感性无关。2011年，一项针对日本人的研究也认为TS增强子区域的多态性与食管鳞癌的发病率无关［30］。2012年，一项Meta分析研究也认为TS增强子区域及6bp插入和缺失多态这两个多态与癌症的风险无关［27］。然而，越来越多的研究者将5’UTR的串联重复序列、单核苷酸多态，以及3’UTR的6bp插入和缺失多态联合起来分析，认为它们之间组合后往往会增加食管癌的发病风险。Tan等［26］就认为5’UTR的串联重复序列与食管鳞癌的发病风险无关，但是当5’UTR的串联重复序列和单核苷酸多态一起分析时发现:与3Rg/3Rg、3Rg/3Rc和3Rg/2R基因型相比，3Rc/3Rc、3Rc/2R和2R/2R基因型增加了食管鳞癌的患病风险。Zhang等［23］认为与6bp-/3G单体型相比，6bp-/2R单体型患食管鳞癌的风险明显降低;与6bp-/3G相比，6bp+/3G单体型明显减少食管鳞癌的风险。并表明TS的5’UTR的多态性及3’UTR多态性各自不能单独地影响食管癌的发病风险。宋亮等［31］研究也表明单独的5’UTR多态与结直肠癌的易感性无关，他们认为5’UTR与3’UTR两者多态性之间存在交互作用，两者共同改变个体罹患结直肠癌的风险。

3．2 TS基因多态性与食管癌侵袭转移的关系

2004年，Zhang等［23］报道TS 5’UTR 多态性与食管鳞癌淋巴结转移有明显的相关性。在食管鳞癌有无淋巴结转移两组对比，TS 2R/3G基因型频率明显不同，差异有统计学意义。2R/3G基因型与3G/3G基因型相比，食管鳞癌淋巴结转移的风险增加了11倍。这一结果表明低表达的TS可能促进肿瘤细胞出现淋巴管转移。然而，该研究认为TS 3’UTR多态性与食管鳞癌淋巴结转移无关。2005年，董稚明等［17］对123例食管癌切除术后的患者分析认为TS5’UTR多态性与肿瘤浸润深度(有没有侵入周围组织)在食管癌中并无相关性。不过，TS5’UTR的串联重复序列多态性在食管鳞癌中显著影响其淋巴结转移。食管鳞癌有淋巴结转移者的5’UTR2R/3G基因型频率显著高于无淋巴结转移者(P＜0．001)。并认为低水平的TS表达可能引起淋巴结扩散，TS5’UTR多态性可能作为食管鳞癌淋巴结转移的分子指标。该项研究与Zhang等的结论一致。2009年，李凤月等［32］提出TS在高分化食管鳞癌中的表达显著低于中、低分化(P＜0．01)，中分化与低分化之间的表达差异无统计学意义(P＞0．05)。同时，该报道认为TS的表达与年龄、肿瘤的部位、T分期、淋巴结转移均无显著相关性(P＞0．05)。最近有报道认为TS在食管癌患者中高表达者与低表达者比较，前者有更高的病理分期［33］。

3．3 TS基因多态性与食管癌的化疗

5-氟尿嘧啶(5-Fu)是消化道恶性肿瘤使用最广泛的化疗药物，特别是食管癌。TS是5-Fu细胞毒作用的重要靶向作用酶，5-Fu的作用机理在于5-Fu进入人体后转化成多种活性代谢产物，其中一磷酸氟尿嘧啶脱氧核苷通过其共价底物(还原型叶酸)与TS形成三元复合体，该复合体通过抑制TS的催化活性阻断尿嘧啶脱氧核苷合成酶转变为胸腺嘧啶脱氧核苷，从而影响DNA的合成。

国外大量研究表明，TS基因多态性与5-Fu的疗效具有相关性。早在1985年，Berger等［34］在体外实验中就发现TS的表达水平影响了5-Fu的化疗敏感性。相关研究报道3R/3R基因型的TS蛋白表达比2R/2R及2R/3R基因型更高，但是显示出更低的5-Fu化疗敏感性［4］。最近，Langer R等发现治疗前TS的表达水平的高低与食管腺癌的化疗反应相关，且差异有统计学意义［35］。董稚明等［17］及Joshi等［36］在食管癌的研究中发现，TS低表达患者较高表达患者对化疗更为敏感。Kawakami等［37］在1999年提出串联重复序列多态和G/C单核苷酸多态可能会成为以5-Fu为基础的化疗方案疗效的预测因素。最近的一项研究［25］将食管癌患者分为3RG组和非3RG组，TS高表达组和TS低表达组。结果发现非3RG组的患者较3RG组的患者化疗后的生存期明显延长;与TS高表达组患者相比，TS低表达组的患者化疗后总生存率提高，差异有统计学意义。因此，该研究认为TS5’UTR多态与TSmRNA表达是以5-Fu为基础的化疗的两个独立预测因子。2011年，一项通过外周血进行TS定量研究的试验认为，通过定量的TS来预测5-Fu的化疗疗效有统计学意义［38］。国内陈健等［39］针对晚期食管癌者经顺铂联合5-Fu方案化疗2个周期后评价疗效，结果认为TS3’UTR的基因多态性对化疗客观反应率 (response rate，RR)无影响，TS5’UTR多态性对 RR的影响有统计学意义(P＜0．05)，TS5’UTR为2R2R、2R3C或3C3C型患者对化疗的敏感度是2R3G或3C3G或 3G3G型患者的3．532倍，由此认为TS5’UTR多态性与化疗疗效显著相关。从国内外的研究不难看出TS基因多态性与食管癌的化疗疗效关系密切。但是，Sobajima等［40］最近在研究中发现食管鳞癌患者接受顺铂和5-FU联合化疗后的疗效和TS基因多态性无关。Sarasqueta等［41］与Park等［42］也未发现 TS基因多态性与5-FU化疗疗效及无病生存率间存在任何关联。因此需要更多的研究来探讨TS基因多态性与5-FU化疗疗效的关系，从而为食管癌化疗方案的选择及评估疗效提供更有效的理论基础。

3．4 基因多态性与食管癌的预后

一项大型的研究［43］从TS基因型与生存期、肿瘤分期及p53突变等联系出发，发现基因型为野生型TS者(主要指3R/3R，-6bp/-6bp)患晚期肿瘤的概率明显减少，且TS基因型与生存期无明显关系。Brücher等［44］研究也发现TS基因的表达和食管鳞癌患者化疗后的生存及复发转移没有必然性．但是前面我们谈到TS多态性与食管癌淋巴结转移明显相关［17］，且低表达的TS可能促进肿瘤细胞出现淋巴管转移。从这一角度出发，TS基因多态性与食管癌的预后息息相关。从食管癌与化疗敏感性的角度来说，TS低表达的患者对化疗更敏感，可能会导致预后更好。2010年的一项研究认为TS表达可能会是转移性食管癌化疗疗效和预后的预测因子［45］。2011年，Kato等报道 TS在食管癌患者中高表达者与低表达者比较，前者的化疗有效率及5年生存率均明显高于后者［33］。Brabender等也支持以5-FU为主的新辅助化疗治疗原发性食管癌患者中TS高表达者有效率低(P=0．46)这一理论［46］。但是对于那些没有进行化疗的患者，有研究［47-49］认为TS仍然可以看作是食管癌的预后因素。不过Kuramochi等［25］不支持该观点，他们对未行化疗的患者分为TS高表达和TS低表达组，结果发现两组间的生存率无差异，从而认为TS对于未化疗的患者不能提示预后。

4 展望

迄今为止，虽然对于TS基因多态性与TS的表达及其与食管癌的发生、治疗及预后的关系有了很多的报道，但是如何根据TS基因多态性与食管癌易感性的相关性在患者出现症状之前作出基因诊断，从而对食管癌的早期诊断、预防等提供重要线索，并且进一步指导临床治疗方案的选择，提高食管癌患者的早诊早治率及疗效，这是尚需明确的重要问题，需要国内外学者做进一步研究。

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