横纹肌肉瘤基因突变研究进展

李秀芬，蔡新华,陈志强

(1.新乡医学院 组织胚胎学研究室，河南 新乡 453100；2.郑州澍青医学高等专科学校 基础医学部，郑州 450064)



综述

横纹肌肉瘤基因突变研究进展

李秀芬1，2，蔡新华1,陈志强2

(1.新乡医学院 组织胚胎学研究室，河南 新乡 453100；2.郑州澍青医学高等专科学校 基础医学部，郑州 450064)

横纹肌肉瘤；基因突变；进展

横纹肌肉瘤(rhadomyosarcoma,RMS)是一组具有骨骼肌发生特征的异质性软组织恶性肿瘤，约占15岁以下儿童软组织肉瘤的50%，占儿童所有恶性肿瘤的4%～8%[1]。2013年WHO制定的软组织与骨肿瘤分类中将RMS分为：胚胎性横纹肌肉瘤(embryonal rhabdomyosarcoma，ERMS)、更具侵袭性的腺泡状横纹肌肉瘤(alveolar rhabdomyosarcoma,ARMS)、罕见的成人多形性横纹肌肉瘤(pleomorphic rhabdomyosarcoma,PRMS)及梭形细胞/硬化性横纹肌肉瘤。在诊断为RMS的病例中,ERMS约占60%,ARMS约占20%，其余分型占20%。不同类型横纹肌肉瘤的组织学特点、遗传学特点、发病部位、年龄和预后不同[2],染色体异常和分子通路的改变往往是横纹肌肉瘤发病的主要原因，它们与其治疗方案的选择和预后评估有重要关系。

横纹肌肉瘤基因在染色体易位和杂合性缺失/印记缺失方面的研究已经被广为认知，随着肿瘤研究的深入，发现还存在着其他的分子改变(即基因突变)，基因突变作为上世纪以来肿瘤发生机制的主要理论，可能与横纹肌肉瘤的发生、发展密切相关。本文就近年来RMS中基因突变和新基因突变检测方法的研究进展进行综述。

1　p53基因突变

随着肿瘤研究的深入，发现横纹肌肉瘤分子改变即基因突变，如人类肿瘤中最常见的突变基因p53、RAS，以及其他较为少见的PIK3CA、FGFR4、PTPN11、CTNNB1等。目前认为p53途径的失活对于伴有及未伴有染色体易位而有复杂核型的肉瘤是一个关键的区别因素[3]。在各型肉瘤中，p53信号通路的失活主要包括p53基因位点的点突变、CDKN2A(编码p14ARF 和p16)纯合子的缺失和MDM2基因的多克隆扩增。在伴有特殊基因突变，比如染色体易位的肉瘤中，一般没有p53途径的改变，该改变一旦存在，将成为影响预后的很强烈的因素。而在缺乏特殊遗传学改变而伴有复杂核型的肉瘤中，p53主要扮演着抑制细胞凋亡或细胞衰老的角色，p53位点突变、CDKN2A纯合子以及MDM2的扩增是频发事件。

自20世纪90年代以来，国内外学者开始运用免疫组化、PCR-SSCP与原位杂交技术研究软组织肉瘤中p53基因突变情况，主要涉及横纹肌肉瘤、平滑肌肉瘤、滑膜肉瘤、原始神经外胚层瘤和恶性纤维组织细胞瘤等，针对横纹肌肉瘤的p53基因进行大样本筛查，显示其突变率在30%上下，突变位点定位于第5至第9外显子。此外还在腺泡状横纹肌肉瘤细胞系中通过微阵列方法检测出N-myc的高表达[4-6]，显示p53可能参与了横纹肌肉瘤肿瘤发生机制并与腺泡状横纹肌肉瘤更易发生转移相关。

2　RAS基因突变

RAS 基因突变也是诱导肿瘤发生的机制之一。自1982 年，研究发现在很多恶性肿瘤中都有RAS 突变。RAS 基因为原癌基因，该基因的编码产物是一种G蛋白，该蛋白具有GTP结合作用和GTP酶活性，位于细胞膜内侧，因其分子量为21kD也被称为P21s。与人类肿瘤有关联的RAS基因超家族成员主要有H-RAS、K-RAS 和N-RAS三种，H-RAS和K-RAS基因最初分别发现于二株肉瘤病毒(rat sarcoma)Harvey(以首字母命名为H-RAS基因)、Kirsten(同理命名为K-RAS)，并从其中克隆出转化基因，其后在人神经母细胞瘤NIH3T3细胞(病毒DNA感染)中发现了N-RAS(以细胞株首字母命名为N-RAS)基因[6], N-RAS、H-RAS、K-RAS和基因分别位于1、11 和12 号染色体上。RAS基因的产物蛋白能转换GDP/GTP分子活性，进而来控制正常或肿瘤细胞内信号传导[7]，在正常状态下RAS与GDP结合，此时RAS是失活状态，但是一旦它所编码的G蛋白通过多种信号转导通路转换GDP/GTP分子活性，使GTPase活性下降，使RAS蛋白与GTP结合进而保持RAS蛋白的持续活化状态，激活下游MAPK级联反应，致使正常细胞发生恶性克隆性增殖而恶性变。

自Weinberg在人类膀胱癌细胞中发现有H-RAS基因活化后，引起了不少学者对RAS基因(原癌基因)的高度关注，目前在乳腺癌、胃癌、肺癌、结肠癌、膀胱癌及白血病等肿瘤细胞中均有RAS超家族基因点突变的报道。

H-RAS基因突变较罕见，其基因突变或活化，致肌分化因子(MyoD和myogenin)表达下调，继而抑制肌分化[8]，有研究提示H-RAS基因突变可诱导胚胎性横纹肌肉瘤(ERMS)的产生，H-RAS位于杂合性缺失高发区11q15.5，认为HRAS突变及11号染色体抑癌基因缺失可能共同参与了与胚胎性横纹肌肉瘤肿瘤形成[9-12]，另外还显示RAS突变与Noonan综合征、Costello综合征等家族性遗传病相关，且发现显示突变患者更易发展为横纹肌肉瘤[10,13,14]，一系列研究均表明基因突变可能与横纹肌发生有关

3　PI3K信号通路

PIK3CA基因编码IA型磷脂酰肌醇3-激酶 ( phosphatidy-linosito I3-kinases,PI3Ks) 的p110a催化亚基，定位于3q26.3。PI3Ks蛋白由p110与p85二个亚单位构成，p85亚单位不具有酶活性，其结合于p110亚单位之后，可使酪氨酸蛋白激酶激活。活化后，其可作细胞内信号传导系统重要的第二信使，作用于细胞内酪氨酸激酶的下游传导信号分子，活化后的PI3Ks蛋白参与细胞的增殖、生存、运动、黏附、分化及细胞内的物质运输等相关细胞活动的调控[3]。PIK3CA基因在正常情况下表达于脑、宫颈、肺、乳腺、胃肠、卵巢等组织，Giovanni等[15]研究显示，PIK3CA基因很容易发生基因突变，通过序列分析PI3K家族全部的16个成员的蛋白质外显子，PIK3CA是原癌基因中唯一一个能发生于体细胞突变的[16]，这些突变包括基因的表达上调、基因缺失以及错义突变等，发生这些突变致PI3Ks蛋白的催化活性增强，继而其蛋白过高表达。

PI3K信号通路在人类肿瘤中的遗传异常可发生在多种水平。在约1/4左右的大肠癌、胃癌、乳腺癌及脑肿瘤中，都出现了PIK3CA基因的体细胞突变，且在其他多型肿瘤中发生体细胞突变的频率较高，约80%的PIK3CA基因突变发生于螺旋区与激酶区2个热点区域。在用体外细胞培养的方法时，对这2个热点突变区域的进行研究，发现其突变能阻遏正常细胞凋亡，且能增强肿瘤的侵袭、提高下游激酶PI3Ks的活性[11- 12]。关于PIK3CA的研究发现，这2个突变热点区(激酶区和螺旋区)的突变可能通过完全不同的发生机制引起酶功能改变[13]。这些不同结构域的变异，分别与PI3Ks的不同的调节亚单位(p85或RAS-GTP)相互作用，而致使PI3Ks蛋白的。螺旋区基因突变，致使基因产物获得性的机能变异，不需要与p85的结合，但是却要与RAS-GTP发生相互作用；与此相反，激酶区突变所致的基因产物功能变化，在无RAS-GTP参与时有效，却对p85有高度依赖性。综上所述，其激酶区与螺旋区的突变的机制不同的，而且是独立的，这两种突变机制(在同一个分子中)有相互协同的作用。这些现象表明, 变化可能与在基因K-RAS中发现的致癌突变现象相似[ 17]。

体外构建包含PIK3CA基因的E545K和H1047R重组突变的结肠癌细胞克隆,分别给裸鼠(无胸腺)通过尾静脉注射含有该两种变异的PIK3CA细胞克隆(实验组)和野生型PIK3CA细胞克隆(对照组)，结果显示对照组罹患各型肿瘤的小鼠的数量为0，而实验组所有小鼠在机体不同组织器官发现有肿瘤发生并生长，相较野生型组小鼠，此两种突变型的PIK3CA激酶活性都有所增强, 与此相应AKT的磷酸化水平有较大提高[18]。实验在一定程度上表明导致PIK3CA信号途径处于激活状态时间延长并长时间维持的原因可能是由PIK3CA基因突变后PI3K的持续性活化状态引起，但是也可能是PTEN的突变而引起PIP3累积所致。基于此, 实验也可通过分析PTEN 的肿瘤抑制活性，来深入分析突变后PIK3CA与肿瘤形成之间的密切关系，从研究中可以清楚地认识到PTEN在肿瘤形成时可以通过抑制黏着斑的形成、细胞的迁移、散布来对肿瘤产生抑制[4]。

综上所述，突变基因的检测不仅能为肿瘤早期诊断、预后提供重要依据, 同时在临床上也渐渐成为病情监测、肿瘤个体化治疗的最具有代表性的实例，如赫赛汀对乳腺癌中HER2/neu扩增并导致单克隆抗体超表达的疗效，伊马替尼(慢性粒细胞白血病的小分子抑制剂)对染色体易位继而导致BCR/ABL基因重排的治疗作用，它赛瓦(肺癌的小分子抑制剂)对的EGFR突变效果。最近的研究还显示MEK抑制剂可对抗RAS突变的肿瘤，随着更多抑制突变癌蛋白和其相关下游信号的药物的出现，儿童肿瘤比如RMS的突变型将作为识别靶治疗选项重要工具。这些新的诊疗方法均是以基因水平发现特定突变为基础的。由此可预测，如果能够从全基因组水平认识肿瘤基因变异将会给临床及教学提供更加全面、完整的DNA变异信息，包括肿瘤相关的单核苷酸多态性(SNP)、拷贝数、点突变、重组和基因缺失等的信息与知识。

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[责任编校：李宜培]

2014-11-03

李秀芬(1982-)，女，河南省新乡市人，学士，讲师，从事医学基础教学工作。

R 730.23

A

1008-9276(2016)04-0356-03