基因突变与肿瘤：讲述它们的前世今生

基因突变在肿瘤的发生和发展过程中扮演着重要的角色，随着近代分子生物学的发展及肿瘤精准医学的出现，在基因层面对肿瘤的研究越来越深入，特别是肿瘤发生的机制及抗肿瘤治疗方面，本文就几种常见的恶性肿瘤来阐述基因在肿瘤发生过程中的作用及临床指导意义。

乳腺癌与 BRCA1/2 基因

BRCA1 和 BRCA2 均属肿瘤抑制基因，BRCA1/2 编码的蛋白作用于多种细胞生命活动过程，包括 DNA 损伤修复、基因转录调控和细胞周期调节等，携带 BRCA1/2 基因突变的女性不仅乳腺癌发病风险增加，卵巢癌以及其他恶性肿瘤的发病率也会增加。

欧美研究数据表明，女性 BRCA1 基因突变携带者 70 岁前发生乳腺癌累积风险为 57.0%-60.0%，70 岁前发生卵巢癌累积风险为 40.0%-59.0%;女性 BCRA2 基因突变携带者风险分别为 49.0%-55.0%和 16.5%-18.0%。

相较于一般人群，BRCA1 和 BRCA2 基因突变携带者乳腺癌发病风险提高了 10-20 倍。

中国人群数据显示，BRCA1 基因突变携带者乳腺癌发生风险在 79 岁前为 37.9%，BRCA2 基因突变携带者为 36.5%。

PARP 是 DNA 单链断裂进行有效修复必需的物质。当 PARP 抑制剂与 DNA 相关的 PARP 活性位点结合，抑制其酶活性，同时将其捕获在 DNA 上，从而阻滞修复。当复制叉遇到 PARP DNA 复合物时，这也引起 DNA 双链断裂的形成。

在 BRCA1/2 基因突变导致的同源重组修复功能缺陷肿瘤中，DNA 双链断裂无法得到准确或有效的修复，替代性和易错配通路被激活，如典型的非同源性末端连接通路，引起基因组不稳定性增加，从而引起肿瘤细胞死亡 。

针对上述机制产生的抗肿瘤新药奥拉帕利就应运而生。

2017 年 ASCO 会议报道了 PARP 抑制剂奥拉帕利用于转移性乳腺癌患者的 Ⅲ 期临床试验结果。

该研究纳入 302 例 gBRCAmut 转移性激素受体阳性或 TNBC 患者，入组患者前期最多接受两线化疗，激素受体阳性乳腺癌患者至少接受 1 个疗程内分泌治疗并在内分泌治疗期间进展。研究结果显示，奥拉帕利组与标准化疗组相比降低了 gBRCAmut 乳腺癌 42%的疾病进展风险，无进展生存期延长约 2.8 个月。

奥拉帕利组客观缓解率达 59.9%，显著高于化疗组(59.9% vs 28.8%)。同时与对照组相比健康相关生活质量更好。

2018 年 1 月美国食品药品管理局批准了用于治疗携带 BRCA 基因突变的 HER-2 阴性的转移性乳腺癌的治疗1。

非小细胞肺癌与 EGFR/ALK 基因

蛋白酪氨酸激酶与肿瘤关系非常密切，它具有广泛的功能，能够调节正常细胞的许多行为。

目前认为人类基因组中 1%基因编码蛋白激酶，大约有 90 多个酪氨酸激酶。酪氨酸激酶是一个大家族，按其结构分 EGFR/ALK 属于受体酪氨酸激酶。

在肿瘤形成的过程中，酪氨酸激酶受体与配体的结合是其发挥功能的第一步。各种生长因子受体未与配体结合时，细胞内酶处于无活性状态，而一旦与配体结合，受体构象发生改变，多聚体形成等从而使胞内的酶激活。如果受体突变失去胞外识别部位，细胞内的酶活性则持续处于较高的水平，而识别部位关键的点突变亦可能导致酶活性持续升高，这些变化往往导致细胞异常及癌的发生。

目前在临床上针对非小细胞肺癌应用最多的靶向治疗药物主要为针对 EGFR 受体胞内区的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂;抗血管内皮生长因子的单克隆抗体以及针对 ALK 基因突变的靶向治疗药物也逐渐在临床中有了越来越多的运用。

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKIs)主要有吉非替尼和厄洛替尼，第二代有阿法替尼;第三代有奥希替尼。

吉非替尼在细胞内与底物中的 ATP 竞争，抑制 EGFR 酪氨酸激酶磷酸化，从而阻断肿瘤细胞信号传导，抑制肿瘤细胞的生长、转移、和血管生成，并促进肿瘤细胞凋亡。

针对 ALK 基因突变的靶向治疗药物是克唑替尼2-3。

结肠癌与 MSH2 基因

人体细胞中存在的一种能修复 DNA 碱基错配的安全保障系统(即MMR 系统)，它是由一系列能特异性识别、双向切除并修复错配碱基的酶分子组成，错配修复基因能特异性地识别和修复 DNA 复制过程中出现的碱基错配，清除由简单重复序列复制错误而形成的不配对碱基，维持基因稳定性，降低自发突变，从而保证 DNA 复制高度保真性的功能。

已发现人类 MMR 系统的基因中 hMLHl，hMSH2，hMSH3，hMSH6，hPMSl，hPMS2 与大肠癌有关的基因，目前研究最多的是hMSH2、hMLH1。hMSH2 和 hMLH1基因突变占所有检测到的突变的 90%以上。MMR 缺失会导致 DNA 链错配的积聚，从而导致微卫星不稳定性。

错配修复基因缺失引起微卫星不稳定，微卫星重复序列中 30 多个基因突变， 如 DNA 修复蛋白 MRE11A、hRAD50、转化生长因子 β 受体 Ⅱ、胰岛素样生长因子受体 Ⅱ、前凋亡因子 Bax、错配修复蛋白 MSH3 和 MSH6 等。这些基因在细胞功能及转导途径中发挥多种作用，其突变的急速积聚可诱发大肠癌的发生。

2011 年美国 NCCN 指南推荐对考虑使用氟尿嘧啶单药治疗的 Ⅱ 期患者进行 MMR 检测。

Ⅱ 期结肠癌 dMMR 患者可能预后较好，单用氟尿嘧啶可能有害。对<50 岁的结肠癌患者，应该考虑行 MMR 基因检测。

Ⅱ 期 MSI-H 结肠癌患者预后好，但 5-FU 为主的辅助化疗不能使其受益。

2018 年 NCCN 指南推荐对于 dMMR，MSI-H 的结肠癌患者可以用免疫治疗4。

恶性黑色素瘤与 BRAFV600E

BRAF 是丝氨酸/苏氨酸蛋白酶，其是 RAF 激酶家族的 3 个主要成员(ARAF、BRAF、CRAF)之一，该蛋白由3个保守结构域组成，它可以激活丝裂原活化蛋白激酶信号通路。

BRAF位于7q34染色体，在黑色素瘤细胞、肺癌、肝癌、甲状腺乳头状癌、结直肠癌细胞均可见不同比例的BRAF表达，而恶性黑色素瘤与甲状腺乳头状癌突变最常见，据相关统计两类肿瘤突变率分别约为60%-80%，29%-83%。

RAS-RAF-MEK-ERK级联信号通路是细胞生长、増殖、分化和调亡的关键通路，BRAF基因突变是MAPK通路异常活化机制之一。

BRAF的突变类型有V600E、V600K、V600R、V600D等，然而90%以上突变是BRAF蛋白第600位的颁氨酸被谷氨酸取代，即BRAFv600E，这种突变的发生能显著提髙BRAF激酶活性，其激活MAPK信号通路的传导异常，导致黑素细胞转化成黑素瘤细胞。

BRAF 突变见于 50%的皮肤恶性黑色素瘤，约 80%是 15 号外显子 BRAFV600E。

BRAF 基因突变可组成性激活 BRAF 蛋白，BRAF 蛋白诱导激活促分裂元活化蛋白通路，从而促进肿瘤细胞的増殖和阻止细胞死亡，由此可见 BRAF 基因是一个不良预后基因5。

近几年靶向治疗在晚期恶性黑色素瘤治疗方面取得突破性进展，针对靶向治疗研究较成熟的靶向基因是 BRAF 基因，2011 年和 2013 年美国食品药品监督管理局分别批准维罗非尼和达拉菲尼用于治疗恶性黑色素瘤患者，它们均是 BRAF 基因突变的两种抑制剂口，显著提高了患者的生存期。

慢性粒细胞白血病与 BCR-ABL 基因

Abl-1 基因定位于 9q34.1。Abl 原癌基因编码一个细胞质和核蛋白酪氨酸激酶，在细胞分化、分裂、细胞粘附和应激反应过程起重要作用。通过染色体重排或病毒转化改变abl-1导致恶性转化如慢性粒细胞性白血病。

SH3结构域负性调节C-ABL蛋白活性，SHB结构域的缺失使 abl 转变为癌基因。基因转位导致 bcr 和 abl 基因头尾融合形成融合基因 bcr/abl。在慢性粒细胞性白血病中，Abl 基因被从 9 号染色体转位至 22 号染色体的 bcr 基因中间，产生一个嵌合 Bcr-Abl 的 mRNA，表达 210kDa 的蛋白。

酪氨酸激酶活性对于Bcr/Abl功能来说是必需的，但癌基因转化粒细胞、淋巴细胞的机制还不清楚。这可能是一个或多个激酶底物存在，传递Bcr/Abl信号导致慢性粒细胞性白血病。

重要的底物包括Bcr/Abl本身以及细胞骨架、胞膜和胞浆中其他靶蛋白。Bcr/Abl激活的某些信号途径也与造血生长因子活途径相似。许多 Bcr/Abl的底物在转化中起重要作用，其中包括RAS，CCBL， PI3K ,CRKL,JAK/STATs途径。

甲磺酸伊马替尼(格列卫)为 2-苯胺嘧啶行生物，是 Abl 特异性酪氨酸激酶的抑制剂，能特异性阻断 ATP 在 Abl 激酶上的结合位置，使酪氨酸残基不能磷酸化，从而抑制 BCR/ABL 阳性细胞的增殖。

伊马替尼还能抑制另外两种路氨酸激酶 ckit 和 PDGF-R(血小板衍生生长因子受体) 的活性。通过抑制路氨酸激酶活性抑制慢粒细胞的增殖，加速慢粒细胞的凋亡，是治疗慢粒的首选药物。

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