基因检测在前列腺癌早期诊断、治疗、预后评估中的作用研究进展

黄敏玉，吴军

右江民族医学院附属医院泌尿外科，广西百色533000

前列腺癌的发病率具有明显的地域和种族差异，在欧美等西方国家的发病率约为7.3%[1]。近年来，随着人口老龄化、饮食习惯改变等多种因素的影响，我国前列腺癌的发病率和病死率呈逐年上升趋势，严重威胁我国中老年男性的生命健康。早期前列腺癌通过根治性手术后其5年生存率可以接近100%，但前列腺癌在发病早期往往无明显症状，大多数患者确诊时已存在远处转移，5年生存率降至32%[2]。目前前列腺癌的筛查与诊断主要依靠前列腺特异性抗原(PSA)、直肠指诊以及前列腺穿刺活检，但PSA特异性较差，这导致了前列腺癌的过度诊疗，侵入性检查给患者身心带来痛苦的同时，又加重了经济负担。因此，寻找灵敏度高、特异性强的检测手段及生物标志物尤为关键。近年来，基因检测技术广泛用于前列腺癌的诊疗中，包括对前列腺癌的精准分类、个体化治疗方案的制定、预后评估等，越来越多的患者从前列腺癌精准治疗中获益。现就相关基因检测在前列腺癌早期诊断、治疗、预后评估等方面的研究进展综述如下。

1 跨膜丝氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)-E26相关基因(ERG)融合基因

TMPRSS2基因属于雄激素调节基因，在前列腺癌组织中特异性参与癌细胞的侵袭和转移。ERG基因属于E26(ETS)基因家族，该家族是细胞增殖、分化、血管生成、炎症和细胞凋亡的关键调节因子，能够直接与特异性的序列相结合，从而调节基因的表达[3]。

1.1 TMPRSS2-ERG融合基因与前列腺癌早期诊断 目前研究认为，近一半的前列腺癌是由TMPRSS2-ERG融合基因引起，其机制可能与雄激素能够驱动前列腺细胞中沉默的ERG表达，从而引起细胞癌变有关[4]。

CHALMERS等[5]使用高通量测序技术检测10 189例前列腺癌患者的癌组织，发现97.4%的患者具有病理基因组改变，其中最常见的基因改变有TMPRSS2-ERG、PTEN、MYC等。因此，检测TMPRSS2-ERG融合基因对于前列腺癌临床诊断具有重要意义。然而，尽管TMPRSS2-ERG融合基因是前列腺癌患者中最常见的一种基因重排类型，但目前仅作为辅助诊断前列腺癌的一种分子标志物，要将其作为早期诊断标志物仍需进一步收集数据深入研究。

1.2 TMPRSS2-ERG融合基因与前列腺癌治疗 研究认为，抑制TMPRSS2-ERG融合基因的产生或利用细胞信号传导途径消融TMPRSS2-ERG融合蛋白能够抑制前列腺癌进展，并在化疗方案选择、增强疗效等方面提供帮助。HONG等[6]认为，DNA损伤分别通过由GSK3β和WEE1介导的ERG苏氨酸187和酪氨酸190磷酸化，诱导野生型ERG和TMPRSS2-ERG癌蛋白的蛋白酶体降解，从而达到抑制前列腺进展的作用；同时表明在TMPRSS2-ERG融合基因阳性的前列腺癌患者的基因疗法中，具有完整的PTEN和GSK3β信号传导通路至关重要。SHAO等[7]提出将使用脂质体纳米载体的TMPRSS2-ERG靶向基因沉默疗法作为一种潜在的治疗策略，用于增强晚期前列腺癌患者的化疗疗效。

1.3 TMPRSS2-ERG融合基因与前列腺癌预后评估 大多数前列腺癌患者在接受抗雄激素等去势治疗后会进展为预后较差的去势抵抗性前列腺癌，从而导致预后不良。TMPRSS2-ERG融合基因是如何参与到此过程中尚未完全明确，目前已有学者对此进行探索。ZOMA等[8]报道，在TMPRSS2-ERG融合基因阳性的前列腺癌小鼠中，ERG在位于内部自动抑制域内的特定赖氨酸残基(K362)处被zest同源物2(EZH2)的增强子甲基化，这有利于DNA结合并增强ERG转录活性，从而维持前列腺癌的疾病进展，影响疾病预后。还有研究指出，TMPRSS2-ERG基因融合后导致ERG基因的表达显著上调，通过增强肿瘤血管生成参与前列腺癌的发展，并且ERG基因在前列腺癌中的高表达与肿瘤晚期分期、较短的生存时间、高Gleason评分与远处转移有关[3]。

2 PTEN基因

PTEN是一种抑癌基因，能够对细胞增殖产生抑制作用，参与细胞周期调控，并在恶性肿瘤转移过程中起关键作用。

2.1 PTEN基因与前列腺癌早期诊断 研究表明，约20%的原发性前列腺癌患者以及约50%的去势抵抗性前列腺癌患者的前列腺肿瘤组织中都存在PTEN基因的缺失或突变，并且PTEN基因缺失与TMPRSS2-ERG融合基因通常共同存在[9]。MATEO等[10]对470例未经治疗的前列腺癌患者和61例转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者进行前列腺组织活检，通过基因组测序发现，约12%的肿瘤组织中检测到PTEN突变或缺失。但以上研究受限于取材单一，并且前列腺癌具有病灶间基因组异质性，单一的PTEN基因缺失或突变难以用于前列腺癌的预测和早期诊断，要将PTEN检测作为前列腺癌早期诊断的分子标志物还需要更多的数据支持。

2.2 PTEN基因与前列腺癌治疗 国内外众多学者将增强PTEN基因的表达作为治疗前列腺癌的一项突破点进行探索。LI等[11]研究发现，花色苷单体Pt3G通过刺激活性氧(ROS)的过表达来激活PTEN基因，诱导前列腺癌DU-145细胞凋亡，从而达到抑制癌细胞增殖并诱导其凋亡的作用。SERTTAS等[12]报道，异泽兰黄素可通过增加PTEN蛋白表达来抑制前列腺癌细胞的增殖和迁移能力。因此，PTEN基因的表达对于前列腺癌治疗至关重要，但目前增强PTEN基因表达用于治疗前列腺癌的仍停留在体外细胞实验阶段，后续是否能应用于临床治疗还需进一步研究。

2.3 PTEN基因与前列腺癌预后评估 关于PTEN基因用于前列腺癌的预后评估方面，ZHANG等[13]通过对205例转移性未经去势治疗的前列腺癌患者回顾性分析，发现PTEN缺失患者的无进展生存期(PFS)和总生存期(OS)显著缩短，认为PTEN基因缺失是前列腺患者早期发生转移以及预后较差的标志。然而，除PTEN基因之外，TP53、RB1等抑癌基因的缺失，通常也同时在前列腺癌中发生，单一的基因突变或缺失难以准确预测前列腺癌的预后，联合检测多个抑癌基因的表达来预测前列腺癌患者预后将会更加准确。

3 成视网膜细胞瘤(RB)基因

RB基因是最早发现的抑癌基因之一，也是人类恶性肿瘤中最常见的缺失或发生突变的基因之一。

3.1 RB基因与前列腺癌早期诊断 研究发现，RB基因表达缺失和突变是前列腺癌发病过程中的重要环节。ROBINSON等[14]通过对500例前列腺癌患者病理组织的基因组进行测序、分析时发现，13.6%的患者可观察到RB1基因突变。虽然作为最常改变的抑癌基因之一，但针对RB1基因突变的检测还无法作为前列腺癌早期诊断分子标志物，还需更深一步研究。

3.2 RB基因与前列腺癌治疗 RB基因在前列腺癌治疗的作用也得到众多学者的关注。ABIDA等[15]对128例接受了雄激素受体(AR)抑制剂阿比特龙和(或)恩杂鲁胺治疗的mCRPC患者的综合基因组合转录组分析生存随访时发现，仅RB1突变与OS有关，并且合并AR、TP53突变的患者易产生耐药性。另外，RB1基因缺失可调节AR诱导激素抵抗，通过上调其表达增强前列腺癌细胞对DNA损伤药物引起细胞死亡的敏感性，并指出可通过对RB1基因缺失患者使用PARP抑制剂来恢复其放疗敏感性[16]。耐药性的产生以及放疗敏感性的降低一直是前列腺癌治疗的难点之一，恢复或增强RB1基因表达为前列腺癌的治疗指出了新的方向。

3.3 RB基因与前列腺癌预后评估 RB基因在前列腺癌预后评估方面具有重要作用。BELTRAN等[17]报道，前列腺癌小鼠RB1基因突变会加速向神经内分泌性前列腺癌的转化，这种类型的转化往往是前列腺癌进展、预后不良的重要特征之一。随后，HAMID等[18]对285例包括局限性、转移性激素敏感型、去势抵抗性三种类型的前列腺癌患者的肿瘤组织进行基因检测，经随访后认为，含RB1基因突变在内的复合型抑癌基因突变或缺失的前列腺癌患者预后较差。这项研究进一步说明了RB1基因突变对于前列腺癌患者可能提示预后较差。

4 p53肿瘤蛋白(TP53)基因

TP53基因作为抑癌基因之一，编码一种包含转录激活、DNA结合和寡聚结构域的抑癌蛋白p53，p53蛋白可对多种细胞产生应激反应并调节靶基因的表达，从而诱导细胞周期阻滞、凋亡、衰老以及DNA损伤修复。

4.1 TP53基因与前列腺癌诊断 研究表明，超过50%的肿瘤中存在TP53的基因突变，TP53的突变或缺失在包括前列腺癌在内的恶性肿瘤的发生和进展中起到关键作用。LIU等[19]通过高通量测序技术对94例中国原发性未经激素治疗的前列腺癌患者进行测序，发现最常见的异常基因包括TP53(占22.3%)、ERG(占18.1%)、SPOP(占17.0%)、BRCA2(占7.4%)，其中TP53的改变类型多为缺失(占73.9%)。但TP53基因的突变或缺失作为前列腺癌的早期诊断分子生物标志物尚无明确的研究结论，仅作为诊断前列腺癌的辅助分子标识。

4.2 TP53基因与前列腺癌治疗 MUHAMMET等[20]通过使用CRISPR/Cas9成功地修复了PC-3细胞中的TP53 414delC突变，修复后PC-3细胞的增殖受到抑制，并导致细胞凋亡。虽然TP53基因作为前列腺癌治疗靶点还停留在体外细胞实验阶段，且详细机制尚未明确，但为后续深入研究提供了新的思路。

4.3 TP53基因与前列腺癌预后评估 AR目前仍然是治疗转移性前列腺癌的核心目标，但大多数患者最后转化为mCRPC，如何准确预测前列腺癌的转归以及评估预后尤为重要。DE等[21]认为，将TP53运用于预测mCRPC发生的准确性优于其他AR生物标志物。也有学者通过生物信息学分析发现，具有TP53基因突变的前列腺癌患者Gleason评分较高，预后也更差[22]。由此可知，TP53基因突变对前列腺癌患者不良预后有重要影响，但TP53基因的检测效能还需要通过进一步随机对照试验来验证。

5 乳腺癌易感基因1/2(BRCA1/2)

BRCA基因属于抑癌基因，作为重要的肿瘤遗传易感基因，在DNA损伤修复以及维持细胞遗传稳定性方面发挥不可或缺的作用。

5.1 BRCA1/2基因与前列腺癌诊断 与其他抑癌基因相同，BRCA基因的突变或缺失能否作为前列腺癌早期诊断的分子标志物也受到广泛关注。NYBERG等[23]的一项大型前瞻性研究表明，BRCA2基因突变携带者发生前列腺癌的风险很高，且为侵袭性较强的类型，这种风险因前列腺癌的家族史和基因中突变的位置而异。TUKACHINSKY等[24]对3 334例mCRPC患者的血浆进行综合基因组分析，发现295例存在BRCA1/2突变，并且与其组织活检中检测到的基因突变具有高度一致性。

5.2 BRCA1/2基因与前列腺癌治疗 在mCRPC的治疗方案中，PARP抑制剂芦卡帕尼用于治疗携带BRCA基因突变的mCRPC患者获得较好的效果[25]。通过基因检测筛选出携带BRCA基因突变的前列腺癌患者，针对性使用靶向治疗药物，这更能体现基因检测在肿瘤个体化治疗方案制定过程中的重要作用。

5.3 BRCA1/2基因与前列腺癌预后评估 在BRCA1/2基因在前列腺癌预后评估的研究中，有学者指出BRCA2突变与前列腺癌具有更强侵袭性和不良预后相关，其主要是通过下调MMP-9和抑制PI3K/AKT和MAP/ERK途径等调节机制从而增强前列腺癌转移能力，进而导致预后不良，并且认为存在此基因突变的高风险患者群体中，需要进行更进一步的筛查[26]。

6 FOXA1基因

FOXA1基因作为FOX家族成员中的一种转录因子，通常被称为“转录先驱因子”，在胚胎发育、细胞生长与凋亡、能量代谢、肿瘤发生等过程中发挥关键作用。

6.1 FOXA1基因与前列腺癌早期诊断 关于FOXA1基因在前列腺癌患者的表达情况，LI等[27]对我国前列腺癌基因组和表观基因组图谱(CPGEA)队列进行分析，发现FOXA1基因在约41%的局部前列腺肿瘤中发生突变，这一突变率显著高于西方国家队列。TSOURLAKIS等[28]对11 152例前列腺癌病理组织标本的综合基因组进行分析，发现8 227例原发性前列腺癌患者中FOXA1基因的阳性表达率为97.6%，其中28.5%为强阳性。虽然FOXA1基因在前列腺癌患者中普遍发生突变，但尚无明确证据证明其能作为前列腺癌早期诊断分子标志物，并且在不同民族、不同种族之间还存在表达差异，其检测效能还需进一步验证。

6.2 FOXA1基因与前列腺癌治疗 上皮细胞间充质转化(EMT)是上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程，抑制EMT可在肿瘤发展起到抑制作用。有学者发现，FOXA1具有抑制EMT和肿瘤细胞侵袭的功能，而FOXA1发生突变后则会丧失这种功能，FOXA1突变体激活EMT的能力可能在前列腺癌转移和进展中发挥作用[29]。随后，SONG等[30]验证了以上观点，他们通过体外细胞实验观察到，FOXA1表达下调导致TGF-β信号传导和EMT激活，这个信号传导可被TGF-β受体抑制剂LY2157299阻断，并且LY2157299在恩杂鲁胺联合使用时产生协同作用，能更好地抑制前列腺癌细胞的生长与转移。尽管目前尚不明确FOXA1突变在前列腺癌发生过程中的具体机制，但针对FOXA1突变产生的激活EMT能力可能成为前列腺癌患者治疗的新方向。

6.3 FOXA1基因与前列腺癌预后评估 在FOXA1基因用于评估前列腺癌预后的研究中发现，FOXA1高表达与TMPRSS2-ERG基因重排和ERG表达相关，FOXA1高表达与ERG阴性前列腺癌中的高Gleason分级、晚期病理肿瘤PT分期和早期PSA复发有关。另有研究表明，FOXA1作为促进AR激活的先驱因子，可促进前列腺癌的发生及进展，并且通过与AR以及雄激素反应元件三者之间的相互作用对PSA的表达以及前列腺癌细胞的生物学行为进行调控，促使前列腺癌转化为CRPC[31]。以上研究表明，FOXA1与前列腺癌的关系密切，FOXA1的表达水平可能作为监测ERG阴性前列腺癌患者行前列腺癌根治术后复发的生物标志物。

综上所述，相关抑癌基因的突变或缺失可以通过激活不同信号传导途径以及调节细胞生长、凋亡的关键蛋白的表达水平来调控前列腺癌的发生发展。然而，前列腺癌与其他恶性肿瘤的发病过程一致，是多因素、多环节相互影响与相互作用的结果。因此，单一的基因突变或缺失所引起的生物学功能改变难以用于解释前列腺癌的发生、发展机制。但是，随着基因检测技术的发展以及综合基因组分析的深入进一步提高了人们对前列腺癌的认识，也让研究人员重视基因测序在前列腺癌个体化、精准化治疗中起到的关键作用。但是前列腺癌不仅具有肿瘤内异质性，而且具有肿瘤间异质性，尤其是在具有不同种族和民族背景的患者中，并且潜在的分子机制尚不清楚，故应针对不同种族、民族、地域的前列腺癌患者的基因组学分子改变进行深入探索，再通过联合多个相关指标来指导更精准的癌症防治计划。目前，前列腺癌的防治重点仍为早期诊断、早期干预、改善预后，而对相关基因的研究可为探寻敏感度高、特异性强的分子生物标志物、制定个体化治疗、评估预后等方面提供新思路，也给广大前列腺癌患者带来福音。