DNA损伤修复通路基因多态性与铂类药物治疗非小细胞肺癌敏感性及预后关系的研究进展

董 洁，王 旭，崔久嵬

(1. 吉林大学第一医院肿瘤中心，吉林 长春 130021；2. 北京大学首钢医院乳腺疾病科，北京 100041 )

目前，肺癌仍然是致使人类癌性死亡的首位疾病，约占所有新发癌症病例的13%[1]，其中非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)约占85%[2]。肺癌治疗中，铂类药物是应用最广的首选化疗药物之一。 然而，在肺癌患者中，患者对铂类药物为基础的化疗药物的敏感性存在明显个体差异[3]。铂类药物耐药机制主要与以下4个方面有关：① 降低铂类药物蓄积；② 增加药物灭活；③ 肿瘤细胞增强了对铂类药物与DNA作用后生成的铂-DNA加合物的耐受性；④ 增强DNA修复能力。

铂类药物通过DNA链间交联或链内交联的机制损伤DNA，进而诱导肿瘤细胞死亡[4]，由此可见， DNA修复功能的改变是导致铂类药物耐药的重要分子学基础，DNA修复功能的增强削弱了铂类药物对DNA的破坏，减低其对肿瘤细胞的杀伤力，使治疗效果降低。DNA修复基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs) 与DNA修复能力改变有密切关联，研究DNA修复基因SNPs与晚期NSCLC铂类药物化疗敏感性的关系，对揭示铂类药物耐药的原因、实现临床个体化治疗及提高临床疗效有十分重要的意义。

DNA损伤修复通路主要包括：① 核苷酸切除修复(nucleotide excision repair，NER)，针对辐射、蛋白-DNA交联或化学药物引起的核苷酸水平的损伤进行修复；② 碱基切除修复(base excision repair，BER)，针对烷基化或氧化还原引起的碱基损伤进行修复；③ DNA错配修复(mismatch repair，MMR)，去除合成过程中逃过校对的错误,包括碱基置换、掺入或缺失突变，修正错配的碱基；④ DNA双链断裂修复(double strand breaks，DSBs)，激活同源重组修复和非同源末端连接通路，专门修复双链断裂损伤[5]。其中，NER通路和BER通路在修复铂类药物引起的DNA损伤过程中起重要作用[6]。本文作者将对NER通路及BER通路与晚期NSCLC应用铂类药物治疗化疗敏感性及预后之间的关系进行综述。

1 NER通路基因多态性

NER的修复过程包括：首先识别损伤的核苷酸序列，在错配位点上下游几个碱基的位置上(上游5′末端和下游3′末端)切开DNA链，去除切口间的寡核苷酸序列，由DNA聚合酶合成新的片段补充空缺部分，最后通过DNA连接酶对新合成的片段与原DNA链进行连接。NER蛋白分为2组：DNA损伤的识别酶，如切除修复交叉互补基因1(excision repair cross-complementing gene 1，ERCCl)；解旋酶，如着色性干皮病基因D (xeroderma pigmentosum group D,XPD)。在NER的修复过程中，DNA损伤的识别、解旋和切除是修复过程的限速步骤。

1.1 ERCC1基因1984 年在小鼠细胞和人类细胞株融合和互补的实验中发现了ERCC1基因。ERCCl基因位于染色体19q13.2，长度为15 000 bp，与DNA修复酶缺乏互补基因F(XPF)生成具有5′DNA核酸内切酶活性的异源二聚体，起识别损伤部位和切除5′末端的作用，是NER通路的限速步骤，其基因多态性可能影响了mRNA的稳定性，从而降低了表达水平[7]。Melton等[8]进行体外实验发现：ERCC1基因缺陷细胞或被敲除其基因的小鼠对DNA交联剂高度敏感，其基因 SNPs位点影响NSCLC的疗效。C118T和C8092A是ERCC1的2个常见的多态性位点，分别影响蛋白质活性和RNA的加工。

ERCC1基因第118密码子Asn-Asn 具有多态性，核苷酸序列由AAC突变为不常见的AAT，转变前和转变后均编码 Asn-天冬酰胺(ERCC1 Asn118Asn)，虽然所翻译的均是天冬酰胺，但研究者[9]认为ERCC1 118(C → T)可降低细胞中ERCC1基因转录效率及蛋白表达水平，使DNA修复能力降低而影响铂类药物治疗效果。研究[10]显示：ERCC1 C118T 基因分型中，携带 C 等位基因者应用铂类药物治疗疗效优于不携带其基因的患者，携带CC基因型的患者生存情况更佳，因此认为ERCC1 118位点基因SNPs可作为调整化疗用药的重要依据。另外，有研究者[11]针对同类研究进行了Meta分析，结果显示：进展期NSCLC患者中携带ERCC1 118 位密码子T等位基因者总生存期短。其后，Xu等[12]进行的Meta分析也得出了相似结果，并特别指出亚洲人可以从铂类药物为基础的化疗中获益更多。研究[13-14]显示：与携带ERCC1 118 CC野生型基因的患者比较，携带T变异等位基因的患者生存期更长。此外，也有研究[15]显示：ERCC1 C118T基因SNPs与铂类药物治疗晚期NSCLC的疗效及预后无关。

ERCC1 C8092A基因SNPs可能与ERCC1 mRNA稳定性及基因功能改变有关，但具体机制尚不清楚[16]。研究[17]显示：携带CC基因型者应用铂类药物化疗效果更佳。Tan等[18]进行的Meta分析支持携带C基因的NSCLC患者铂类药物化疗有效率更高。Kimcurran等[19]发现：ERCC1 C8092A的CC基因型NSCLC患者表现出更长的总生存期。相反，Zhao等[14]发现：携带A基因型的NSCLC患者应用铂类药物治疗效果更佳。但Huang等[15]纳入了44项研究进行的Meta分析发现：ERCC1基因多态性与铂类药物治疗NSCLC的疗效和预后无关。

从理论上讲，ERCC1基因多态性可能影响铂类药物的化疗敏感性，但临床研究结果尚不一致，考虑铂类药物治疗的有效性可能还受研究人群的地域、种族和生活习惯等多因素影响，因此认为ERCC1基因多态性及表达水平，在晚期NSCLC 患者铂类化疗方案中对预后判断有一定指导作用，对指导临床个体化用药和增加化疗有效性有一定的指导意义，但尚不能单独作为预测因素，仍需要大样本的临床数据进一步研究。

1.2 XPD基因XPD基因位于19号染色体长臂(q13.3)上，全长21 140 bp，由54 000个碱基对组成，包含23个外显子，是1个具有DNA解螺旋酶的功能转录起始复合体元件，可以对损伤片段的DNA解螺旋[20]。Asp312Asn和Lys751Gin是XPD基因目前研究较多的2个SNPs位点，Asp312Asn(G-A)位于染色体第10号外显子上，Lys751Gin (A-C)位于染色体第23号外显子上[21]，基因位点G-A的改变引起天冬氨酸(Asp) → 天冬酰胺(Asn)的替代；同样，基因位点A-C的改变引起相应的赖氨酸(Lys) → 谷氨酰胺(Gln)的改变，导致其表达的蛋白结构及功能改变，与DNA修复能力降低有紧密关联[22]。

李代蓉等[23]对XPD基因多态性与晚期NSCLC铂类药物化疗敏感性的关系进行了临床分析，未发现XPD312及751位点SNPs与铂类药物化疗敏感性有关。Qin等[24]对24项相关研究进行了Meta分析，未能发现XPD312和751 位点SNPs与铂类药物治疗效果及预后生存有关联。Lawania等[25]发现：携带XPD A751C的CC基因型的肺癌患者应用铂类药物治疗后预后佳，携带XPD G312A的杂合子者预后佳。而Zhang等[26]发现：携带XPD A751C A基因的肺癌患者应用卡铂治疗的疗效更佳，可能与p53基因高表达进而调控细胞周期有关联。

XPD312和751位点SNPs相关的研究结果不尽相同，考虑可能存在未知干扰因素， XPD312和751位点 SNPs可以作为晚期NSCLC患者应用铂类药物化疗方案的预后及疗效评估标志，但因各研究结果之间存在差异，尚需要更多的临床和基础研究进一步证实。

2 BER通路基因多态性

BER修复过程如下[27]：DNA N-糖基化酶识别异常碱基，水解异常嘌呤的N5和异常嘧啶的N3与脱氧核糖之间的键，使DNA链上形成无嘌呤嘧啶位点；AP核酸内切酶(AP endonuclease,APE)切开AP位点的上游形成缺口，一端成为3′-OH,另一端成为5′-磷酸基；最后通过连接酶将DNA多聚酶重新合成的正确碱基连接起来。 本文作者将对通路中起识别/切除作用的X 射线修复交叉互补基因1(X-ray repair cross-complementing 1，XRCC1)、多(ADP核糖)聚合酶1 [poly (ADP-ribose)polymerase-1，PARP1]、人8-羟基鸟嘌呤糖苷酶 1(human 8-oxoguanine glycosylase1，HOGG1)和人类mut Y同源物(human mutY homolog，MUTYH)等基因进行综述。

2.1 XRCC1基因XRCC1基因是参与BER通路的主要DNA修复基因，位于19号染色体长臂(q13.2～q13.3)，长33 000 bp，包括17个外显子，编码1个包括633个氨基酸的相对分子质量为70 000的蛋白。

第194位密码子C-T转换，使编码的氨基酸发生精氨酸(Arg)→色氨酸(Trp)替换；第399位密码字G-A转换，使编码的氨基酸发生Arg → Gln替换，最终导致XRCC1编码的蛋白质功能发生变化，影响XRCC1的活性和DNA的损伤修复，进而使铂类药物化疗疗效受到影响 。

对于XRCC1 399Arg(G28152A )基因多态性与铂类药物化疗疗效及预后的关系，Wang等[28]进行临床观察发现：铂类药物治疗携带XRCC1 Arg399Arg(G28152A) GG基因型的患者化疗有效率明显优于携带至少1个A等位基因的患者， 认为XRCC1 Arg399Gln位点SNPs有可能成为肺癌铂类药物化疗敏感性的预测指标之一 ，一项纳入了19项研究的Meta分析[29]得出与之相同的结果。Bu 等[30]发现：AA基因型携带者有更好的化疗缓解率，该研究认为XRCC1 28152位点SNPs的检测将可能成为晚期 NSCLC铂类化疗敏感性的预测指标。Liu等[31]发现：XRCC1 28152位点 SNPs与铂类药物化疗敏感性之间无明显关联。

关于XRCC1 194Trp的研究，研究者[32]发现：应用铂类药物治疗的NSCLC患者，携带至少 1 个 Trp 变异基因的患者化疗有效率明显高于Arg/Arg 基因型患者，说明携带XRCC1 194Trp变异基因的NSCLC患者对铂类药物敏感性更高。一项Meta分析[33]结果显示：XRCC1基因399和194位点至少携带1个变异基因的NSCLC患者铂类药物化疗敏感性明显高于野生型，但也有研究[34]得出XRCC1基因194及399位点SNPs与铂类化疗药物的治疗有效率无关联的结论。这种结果的差异可能是由NSCLC患者病理类型、性别、吸烟史、样本量、遗传因素和生活环境等差异导致。

许崇安等[35]联合分析了XRCC1 194和399位点的SNPs，发现二者之间存在联合作用，指出同时携带至少1个XRCC1 194Trp基因和399Arg/Arg基因型者的化疗有效率明显优于同时携带XRCC1 194Arg/Arg和399Arg/Gln基因型者。目前多个SNPs的联合作用是研究的热点，可更准确地反映SNPs对药物治疗疗效的影响，因此增加对相关药物基因SNPs的联合检测，可能更有助于实现对肿瘤患者进行个体化治疗。

2.2 PARP1基因PARP1基因是 BER通路的核心成员之一，编码具有识别功能的二磷酸腺苷核糖转移酶，使多种核受体蛋白多聚 ADP 核糖化[36]。PARP1第762密码子T-C变换，使编码的催化结构域内缬氨酸(Val)被丙氨酸(Ala)取代， 降低其酶的活性，致使 DNA的修复能力减弱，因而可能增加了携带变异基因患者对铂类药物化疗的敏感性[37]。

赵万等[38]对接受以铂类药物为基础化疗的151例晚期NSCLC患者进行临床疗效评价，以探讨PARP1基因SNPs与晚期NSCLC患者铂类药物化疗敏感性的关系，结果显示：与携带PARP1 2444(Val762Ala) TC及TT基因型患者比较，CC纯合变异基因型携带者化疗有效率明显降低，但差异无统计学意义；其后，该课题组[39]对147例患者进行了长期随访，进行了PARP1 2444基因SNPs与晚期NSCLC患者预后关系的研究，发现CC基因型是一个明显不利的预后因素，其疾病进展风险明显高于其他基因型患者。Shiraishi等[40]对 PARP1 T2444C位点SNPs与NSCLC铂类药物化疗有效率之间的关系进行了分析，与赵万等[38]的研究得出一致结论。有研究者[41]在宫颈癌患者中统计分析了PARP1 2444基因SNPs与铂类药物治疗预后的相关性，发现C基因型预后较差，其可以作为宫颈癌治疗预后的独立预测因素。

2.3 HOGG1基因HOGG1基因位于人染色体 3p26.2，是DNA氧化损伤修复的关键酶，特异地切除8-羟基鸟嘌呤，修复损伤的DNA。 HOGG1基因第7外显子的第1 245位碱基可出现C/G变换，致第326位密码子可编码丝氨酸(Ser) 或半胱氨酸(Cys)，生成 Ser326 和 Cys326 2种蛋白，后者可降低HOGG1对8-OH-G 的修复能力[42]。

杜国波等[43]收集150例NSCLC病例分析发现：携带 HOGG1纯合型突变基因Cys/Cys患者的化疗有效率较野生型Ser/Ser基因型患者明显增高；携带至少1个变异等位基因 Cys 者的化疗有效率高于野生型患者，但差异无统计学意义；该研究同时对HOGG1 的3种基因型与NSCLC患者预后的相关性进行了研究，生存分析结果显示不同基因型患者的生存曲线分布差异无统计学意义，认为HOGG1 Ser326 Cys基因SNPs与中晚期NSCLC患者化疗敏感性有关，但与中晚期NSCLC患者的远期预后无明显关联。另外，关于NSCLC患者预后的研究[44]与参文[43]得出一致结论。但Peng等[45]和Singh等[46]得出不同结果，研究纳入了ⅢA、ⅢB及Ⅳ期NSCLC患者，采用多因素分析对NSCLC患者年龄、性别、吸烟史、临床分期和化疗方案对预后的影响进行校正，发现CC基因型化疗敏感性高，预后佳；而G基因型与不良预后有关，无进展生存期(progression free survival，PFS)短。目前相关研究较少，有必要进行更加严谨、大样本的研究明确HOGG1基因对晚期NSCLC患者化疗敏感性及预后的影响。

2.4 MUTYH基因MUTYH蛋白定位于细胞核和线粒体内，是一种特异的腺嘌呤转葡萄糖基酶。MUTYH基因位于1号染色体短臂p32.1～p34.3，长7 100 bp，包含16个外显子，编码由535个氨基酸组成的相对分子质量较大的蛋白，在DNA复制后能迅速扫描子链DNA，切除与母链8-oxodG错配的A[47]。

一项日本的研究[48]对纳入的99例晚期NSCLC患者MUTYH(rs3219489 G > C)基因SNPs与生存期的相关性进行了临床分析，并未发现二者的相关性。Su等[44]进行了相似研究，与之得出同样结论。一项新的研究[46]显示：携带MUTYH突变基因型CC的肺癌患者应用铂类药物治疗后预后不佳。目前相关研究较少，该基因突变对于DNA错配修复功能的影响尚不清楚，需要更多的研究进一步证实。

3 结 语

含铂类药方案是晚期NSCLC规范的一线化疗方案， DNA修复能力的强弱与肿瘤铂类化疗敏感性和预后有紧密关联[49-51]。DNA修复能力弱，对铂类药物化疗敏感性可能更高。这是铂类药物治疗效果存在个体差异的分子学基础。基因多态性在化疗药物疗效中发挥重要作用。

本文总结了DNA修复途径中几种最常见的SNPs与铂类药物治疗肺癌有效性及预后相关性的研究。需要指出的是：DNA损伤修复通路中有多种酶联合作用，受众多因素的影响，某一单个基因多态性对化疗疗效的影响可能很小，未来需要纳入更多的基因进行综合性联合分析；众多研究中未排除年龄、吸烟习惯和疾病状态等因素的影响，使结果准确性受限，结论还需再验证；目前研究的样本量普遍较小，同样限制了结果准确性；除对铂类药物引起的DNA损伤起主要修复作用的NER及BER通路外，可能还有其他的酶对DNA损伤起次要作用。