食管鳞状细胞癌基因组改变的研究进展*

邱允郯，　史志周

(昆明理工大学医学院，云南 昆明 650500)



食管鳞状细胞癌基因组改变的研究进展*

邱允郯，史志周△

(昆明理工大学医学院，云南 昆明 650500)

食管癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率分别位列恶性肿瘤的第8位和第6位。食管癌分为鳞状细胞癌(esophageal squamous-cell carcinoma， ESCC)和腺癌(esophageal adenocarcinoma，EAC)2种类型，在我国以鳞癌为主。与乳腺癌和结肠癌等被广泛研究的肿瘤不同，在过去几十年，食管鳞癌的五年生存率变化很小，维持在15%～25%[1]。在美国，吸烟和饮酒是超过90%的食管鳞癌患者的致癌因素，而饮食习惯和遗传因素则是导致我国食管鳞癌发病的主要原因[2-3]，因此阐明食管鳞癌癌变过程中的基因组改变无论对于发病机制的揭示还是对于分子标志物及靶向药物的研发均具有重要意义。

肿瘤的发生是多基因、多步骤的复杂过程，同样食管鳞癌的癌变过程也与众多癌基因的异常激活和抑癌基因的异常失活密切相关。随着高通量基因芯片技术和全基因组或全外显子组测序技术的应用，一些新的肿瘤相关基因被鉴定和揭示，因此本文将综述食管鳞癌基因组研究的最新进展，鉴于基因突变和拷贝数改变是目前基因组研究最主要的2个方面，因此本文将重点阐述食管鳞癌基因组这2方面的研究进展。

1食管鳞癌中的基因突变

突变是基因组改变的最常见类型，也是癌基因激活和抑癌基因失活的重要机制。最新的研究发现，在食管鳞癌中FAT1、FAT2、ZNF750、KMT2D、ADAM29、FAM135B、CBX4、CBX6和AJUBA等基因存在高频非沉默突变，并发挥促进食管鳞癌发生和进展的作用[4-7]。

锌指蛋白750(zinc finger protein 750，ZNF750)基因定位于17q25.3，其蛋白包含1个核定位信号和一个C2H2锌指结构域，是一个参与表皮分化的转录因子，但其在肿瘤中的研究很少。研究发现ZNF750基因在6%的食管鳞癌中发生非沉默突变，其中64%的突变会导致基因失活。免疫组织化学结果显示ZNF750在正常食管上皮细胞中呈现核染色强阳性，而其在食管鳞癌组织细胞中的表达则较低。功能研究发现，缺失ZNF750基因可以显著下调晚期分化基因的表达，并促进肿瘤细胞的增殖，而过表达该基因则上调晚期分化基因的表达，抑制肿瘤细胞增殖，同时过表达ZNF750可以进一步增强细胞分化诱导剂12-O-十四酰佛波醇13-乙酯(12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate，TPA)对细胞增殖的抑制作用[5]。以上结果表明ZNF750通过调控鳞状细胞的分化发挥抑癌基因的功能。Zhang等[4]进一步证实沉默ZNF750，可显著促进食管鳞癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。而突变的ZNF750(p.Ser70*或p.Trp207*)则丧失野生型ZNF750对细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用。动物实验也进一步证实，与野生型相比，缺失该基因或导入p.Ser70*ZNF750可以显著促进肿瘤的生长。综上所述，ZNF750是食管鳞癌中新发现的抑癌基因。

序列相似家族135成员B(family with sequence similarity 135，member B，FAM135B)基因定位于8q24.23，其蛋白表达于大脑、胰腺和睾丸等组织，但目前对于FAM135B基因的生物学功能尤其在肿瘤等疾病发生中的作用了解很少。Song等[7]采用全基因组测序技术发现FAM135B在6.8%(6/88)的食管鳞癌组织中发生非沉默突变，在25%(35/140)的食管鳞癌中存在扩增，同时其突变与患者的不良预后显著正相关。与永生化正常食管上皮细胞系相比，FAM135B在9种食管鳞癌细胞系中都显著高表达。功能实验显示，采用siRNA沉默FAM135B可显著抑制细胞生长、集落形成、迁移和侵袭等能力。而过表达FAM135B能显著促进上述恶性表型，同时FAM135B的突变型(p.S165P)比野生型具有更强的促增殖和迁移等的能力[7]。在家族性乳腺癌中，也发现FAM135B基因存在拷贝数改变[8]。通过酵母双杂交技术发现FAM135B可以与赖氨酸乙酰转移酶5[K(lysine) acetyltransferase 5，KAT5]相互作用，而KAT5可以通过激活PI3K-AKT信号通路促进前列腺癌细胞的增殖[9-10]，而在食管鳞癌中FAM135B是否通过KAT5发挥促进细胞增殖的作用仍有待进一步研究。

钙黏蛋白FAT1基因(FAT atypical cadherin 1)定位于4q35，其蛋白表达于细胞膜，且集中在丝状伪足、板状伪足和细胞连接的区域。研究发现沉默FAT1能够上调包括c-Myc、cyclin D1、Id2、ITF2、claudin和TCF8在内的Wnt/β-catenin信号通路下游蛋白的表达[11]。Gao等[6]发现食管鳞癌中FAT1的非沉默突变大部分是无义突变和移码突变。Zhang等[4]发现FAT1的突变位于重复结构域和laminin G结构域，尚未在胞质结构域发现非沉默突变。Lin等[5]采用免疫组织化学技术发现FAT1在食管鳞癌组织中低表达。为研究其功能，采用siRNA沉默FAT1的表达，能够促进肿瘤细胞增殖；而过表达FAT1能够显著抑制细胞增殖和克隆形成。在多形性胶质母细胞瘤中，突变型FAT1(Pro4309Ala、Ala4419Ser和Thr4511Ile)较野生型具有更强的促肿瘤增殖能力；而沉默FAT1野生型的表达能够显著降低细胞间的黏附能力[11]。综上所述，在食管鳞癌中突变的FAT1通过改变细胞间的连接增强细胞的运动和侵袭能力[12]。

AJUBA基因定位于14q11.2，编码LIM结构域蛋白，具有抑制ATR依赖的DNA损伤反应的作用，并参与包括有丝分裂、细胞间黏附和迁移等在内的多个细胞过程。AJUBA在7%的食管鳞癌样本中存在非沉默突变，包括p.Gln353*和p.Val264fs*等6种突变类型。在食管鳞癌标本中，突变型AJUBA的表达明显低于野生型。功能研究发现，缺失AJUBA基因可以显著促进细胞增殖、克隆形成、细胞迁移和侵袭等功能；过表达该基因则可抑制上述细胞恶性表型；而AJUBA突变型(p.Gln353*和p.Val264fs*)则失去对细胞生长、迁移和侵袭的抑制作用[4]。此外，在恶性间质瘤中AJUBA也能够抑制细胞的增殖[13]。然而在结肠癌中，AJUBA通过诱导上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)而促进细胞运动和侵袭能力，发挥癌基因的功能[14]。因此，AJUBA在不同肿瘤中表现为不同的功能，在食管鳞癌中其发挥抑癌基因的作用，但分子机制还有待进一步阐明。

2食管鳞癌中的拷贝数改变

高水平扩增可激活癌基因，而纯合性缺失可失活抑癌基因，最新的研究发现，在食管鳞癌中miRNA-548K、FGFR1、SOX2、CBX4和CBX8等基因存在高水平扩增，并发挥促进食管鳞癌发生发展的作用[4-7]。

miRNA-548K基因定位于11q13.3-13.4，靠近CCND1和FADD基因，是食管鳞癌中新发现的具有致癌作用的microRNA。11q13.3-13.4是食管鳞癌等多种恶性肿瘤中高频扩增的染色体区段。研究发现，食管鳞癌中miR-548K的表达水平显著高于正常食管上皮细胞，并且其高表达与患者不良预后呈正相关。功能实验表明，过表达miR-548K能够促进肿瘤细胞增殖和运动，而抑制miR-548K则可以抑制上述恶性表型[7]。此外头颈鳞癌中的研究也发现miR-548K的高表达与患者不良预后呈正相关，并且能调节TP53-3P的活性[15]。

成纤维细胞生长因子受体1(fibroblast growth factor receptor 1，FGFR1)基因定位于8p11.23-11.22，是碱性成纤维细胞生长因子受体酪氨酸激酶家族的成员，该家族由高度保守的FGFR1-4组成。FGFR1在肺癌、乳腺癌和结肠癌中存在扩增，其中以乳腺癌最为常见，而近期才在食管鳞癌中发现其扩增。FGFR1在21%(11/53)的食管鳞癌中发生扩增，在17.3%(24/139)的标本中存在高表达，并且其扩增与患者的不良预后呈正相关[5]。此外多项研究也证实FGFR1的扩增与肺癌等多种肿瘤患者的不良预后呈正相关[16-18]。综上所述，FGFR1有可能成为食管鳞癌预后判断的分子标志物，但对于FGFR1扩增和过表达在食管鳞癌癌变中的作用机制仍不清楚，而FGFR1是否可以作为分子靶点进行抗肿瘤治疗还需要进一步研究。

多梳蛋白4/8(polycomb chromobox 4/8，CBX4/8)基因均定位于17q25.3，是多梳染色盒蛋白家族的成员，该蛋白家族可与PRC1复合物发生相互作用。在食管鳞癌中，CBX4和CBX8都存在一定程度的扩增；功能实验表明，过表达CBX4和CBX8可以促进细胞的增殖、克隆形成和侵袭[4]。在结肠癌中，体内体外实验均发现沉默CBX8能够抑制细胞增殖和肿瘤的生长[19]。在肝癌中，CBX4可以增加HIF-1的SMO化并促进HIF-1的转录，进而增强缺氧诱导的血管内皮生长因子的表达和血管生成[20]。因此，CBX4/CBX8是新的癌基因。

3食管鳞癌中信号通路的改变

基因组改变可以引起信号通路关键分子表达水平和活性的改变，研究发现PI3K信号通路、Notch信号通路、细胞周期和表观遗传调控、Wnt信号通路和Hippo信号通路等的关键基因在食管鳞癌中发生突变和拷贝数改变。

PI3K信号通路参与细胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能。近年的研究发现PI3K信号通路与肿瘤的发生发展密切相关。该通路调节肿瘤细胞的增殖和存活，其活性异常不仅能导致细胞恶化，而且与肿瘤细胞的迁移、黏附、肿瘤血管生成以及细胞外基质的降解等密切相关。PIK3CA分别在4.5%和40.7%的食管鳞癌中发生突变和扩增，并且在50%的标本中过表达，其下游关键分子AKT1在15.7%的食管鳞癌患者中发生扩增，而PI3K信号通路负调控基因PTEN在5%的食管鳞癌中因突变失活。综上所述，在食管鳞癌中，PIK3CA和AKT1的突变和扩增以及PTEN基因的失活突变共同激活了PI3K信号通路，表明该信号通路在食管鳞癌癌变过程中发挥重要作用。

Notch信号通路对组织的正常发育至关重要，其异常可影响组织正常发育，并导致恶性肿瘤等多种疾病的发生。研究发现，在35.2%的食管鳞癌样本中存在Notch信号通路关键分子的突变，如在16.4%的肿瘤标本中存在Notch1、Notch2或Notch3的突变和扩增；细胞周期进程易受到CCND1扩增、CDKN2A缺失或突变和TP53突变的影响。研究发现，在62.9%的食管鳞癌标本中存在细胞周期相关基因改变，例如CCND1、CDK4和CDK6等基因扩增；同时在66.5%的标本中发现RB1、CDKN2A、CHEK1、CHEK2和TP53的突变或缺失。此外，在7.1%和15.0%的食管鳞癌中，抗细胞凋亡基因BIRC5和BCL2L1存在扩增。并在78.6% 的标本中发现，EGFR下游信号通路RTK-Rascal和AKT信号通路存在基因畸变。

此外，近年全基因组关联研究也发现，5q31.2的rs7447927、17p13.1的rs1642764和SLC39A6基因5’UTR区的rs7242481等位点的单核苷酸多态与食管鳞癌的发病风险相关，但目前对于这些易感位点的SNP怎样促进食管鳞癌发生的分子机制仍然了解很少[21-22]。

4总结与展望

越来越多的研究发现，肿瘤基因组改变与临床病例参数相关。在食管鳞癌中，新发现的肿瘤相关基因FAM135B、ZNF750和AJUBA等有望成为食管鳞癌诊断和预后判断的分子标志，同时功能研究也提示这些基因有望成为抗肿瘤治疗的靶点。

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(责任编辑： 林白霜， 罗森)

[ABSTRACT]Esophageal squamous-cell carcinoma (ESCC) is one of the most common malignancies with poor prognosis in China. Since most clinical confirmation of the patients with ESCC is diagnosed at an advanced stage or with lymph node metastasis, the treatment effect was very poor. With the applications of high-throughput microarray and whole-genome sequencing or whole-exome sequencing, several novel cancer-related genes have been identified and revealed, and these genes may become new biomarkers or therapeutic targets. This review is to summarize the research progress in ESCC genome reported recently.

Progress on genomic aberrations in esophageal squamous-cell carcinoma

QIU Yun-tan, SHI Zhi-zhou

(SchoolofMedicine,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China.E-mail:zhizhoushi@126.com)

[关键词]食管鳞状细胞癌； 基因组改变； 生物标志物； 治疗靶点

[KEY WORDS]Esophageal squamous-cell carcinoma; Genomic aberration; Biomarker; Therapeutic target

[文章编号]1000- 4718(2016)05- 0952- 04

[收稿日期]2015- 11- 16[修回日期] 2015- 12- 11

*[基金项目]国家自然科学基金资助项目(No. 81460425)

通讯作者△Tel:0871-65920761; E-mail: zhizhoushi@126.com

[中图分类号]R730.23

[文献标志码]A

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.05.032

杂志网址： http://www.cjpp.net

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