骨肉瘤基因表達與化療療效的相關(guān)性研究進展

1、    骨肉瘤基因表達與化療療效的相關(guān)性研究進展【關(guān)鍵詞】  細胞周期  骨肉瘤是最常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤，好發(fā)于1020歲的青少年，預(yù)后差。從上世紀(jì)70年代開始，化療藥物開始應(yīng)用于骨肉瘤的治療，取得了顯著的臨床療效。近年隨著腫瘤分子生物學(xué)研究的進展，人們已認(rèn)識到骨肉瘤的基因表達不但決定骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后，而且也影響了骨肉瘤的化療療效。但有關(guān)骨肉瘤的基因表達與化療療效的相關(guān)性研究尚屬起步階段，對它們之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)性的認(rèn)識尚不深入，現(xiàn)將有關(guān)這方面的研究概況作一綜述。1細胞周期調(diào)控基因的狀態(tài)與化療療效的預(yù)測細胞周期是細胞完成

2、增殖的過程，可通過不同的基因來控制。其中細胞周期中有2個基本調(diào)控點，即G1S限定點和G2M限定點。前者決定細胞能否進入細胞周期，后者決定細胞進入M期完成有絲分裂。研究表明一些基因及其產(chǎn)物如p53基因、細胞分裂周期基因和細胞周期素基因是細胞周期調(diào)控中的重要調(diào)控因子，尤其在對G1S限定點調(diào)控中起重要作用；當(dāng)化療藥物直接或間接損傷DNA后，可啟動程序性死亡過程引起細胞的死亡，使化療有效；相反細胞也可通過修復(fù)機理，恢復(fù)正常狀態(tài)使化療無效；細胞這種對化療不同的反應(yīng)取決于調(diào)節(jié)G1S限定點和G2M限定點基因功能狀態(tài)，因而腫瘤細胞周期調(diào)控基因的狀態(tài)與化療療效之間存在著必然的聯(lián)系，影響著化療的效果。11細胞周期

3、素依賴激酶(cyclin dependent kinases,CDK）細胞周期素依賴激酶(cyclin dependet kinases CDK）是細胞周期調(diào)控的中心環(huán)節(jié)，分為CDKl(CDC2）、CDK2CDK7，CDK分別受到細胞周期素(cyclin）的正調(diào)控和細胞周期素依賴抑制蛋白(CKI）的負(fù)調(diào)控。在穩(wěn)定的條件下，細胞增殖周期是由不同的CDK在G1S和G2M 2個限制點(restriction point）進行自控性調(diào)節(jié)。CDK可被正調(diào)節(jié)信號即cyclin活化，活化后可以使底物Rb蛋白磷酸化，使其抑制細胞增殖作用喪失1。當(dāng)G1S和G1S的關(guān)鍵限制點失控，就有可能使本應(yīng)停止增殖或生理性凋

4、亡的細胞不停地進入細胞周期，從而導(dǎo)致惡性增生。Ragazzini等2的研究結(jié)果顯示CDK4蛋白在20例低分化的骨肉瘤中強表達，表達率為65。Benassi3等研究了39例骨肉瘤中pRbp16CDK4的表達情況，發(fā)現(xiàn)CDK4過表達的患者除預(yù)后差以外，也影響化療療效：CDK4過表達的病人其化療療效比低表達的病人差。12細胞周期素(cyclin）細胞周期素(cyclin）為重要的細胞周期蛋白的調(diào)控基因，其表達產(chǎn)物能激活CDK的活性，使其底物Rb蛋白磷酸化，造成細胞周期調(diào)節(jié)失控、腫瘤形成。目前發(fā)現(xiàn)的cyclin有cyclin AH。cyclin AB主要出現(xiàn)于G2M期，cyclin C、D、E主要出現(xiàn)

5、于G1S期，cyclinD在G1期中晚期發(fā)揮重要作用，cyclin E在G1S交界處達到高峰1。目前有關(guān)cyclin D1對化療療效的預(yù)測作用是研究的熱點。人類惡性腫瘤中，Cyclin D1常常出現(xiàn)過度表達，通過CDK4的作用導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生發(fā)展，常作為預(yù)測療效的指標(biāo)，CyclinD1過表達的患者化療療效差4、5、6。Benassi等用免疫組化技術(shù)和蛋白質(zhì)印跡法證實Cyclin D1是預(yù)測骨肉瘤預(yù)后的有價值指標(biāo)9。而Maitra等用免疫組化技術(shù)研究表明在38名兒童骨肉瘤患者中，未發(fā)現(xiàn)Cyclin D1過表達7。Molendini等通過對92個骨肉瘤標(biāo)本免疫組化染色，未發(fā)現(xiàn)Cyclin D1過表達

6、，反而發(fā)現(xiàn)Cyclin D1低表達者，發(fā)生轉(zhuǎn)移的幾率高，預(yù)后差8。Ewen等發(fā)現(xiàn)將野生型Rb與Cyclin D1共同導(dǎo)入Rb基因缺失的骨肉瘤細胞株SAOS2中，沒有發(fā)現(xiàn)Rb的過磷酸化，而將Rb與Cyclin D2導(dǎo)入SAOS2中，可發(fā)現(xiàn)Rb過磷酸化，使Rb對細胞生長的抑制效應(yīng)失活，提示骨肉瘤中Cyclin D的作用是不相同的8。Cyclin D在骨肉瘤中的表達及其與化療療效的關(guān)系，有待于進一步的研究。除了Cyclin D以外，Molendini等8研究發(fā)現(xiàn)Cyclin A和Cyclin E在骨肉瘤細胞中高表達，并發(fā)現(xiàn)Cyclin A陽性表達率越高化療后的復(fù)發(fā)率也越高，表明Cyclin A的表達

7、與骨肉瘤的化療療效呈負(fù)相關(guān)。13p53基因p53是迄今為止發(fā)現(xiàn)的與人類腫瘤相關(guān)性最高的基因。定位于17p13，野生型p53蛋白在維持細胞正常生長、抑制惡性繁殖中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，p53突變參與細胞周期調(diào)控和DNA修復(fù)等多個過程的改變，是腫瘤發(fā)生的中心環(huán)節(jié)。在調(diào)控細胞周期方面，野生型p53主要是通過轉(zhuǎn)活基因編碼p21WAFl蛋白，p21WAFl可以抑制cyclin DCDK4或CDK6以及cyclin ECDK2的活性，從而減少Rb蛋白的磷酸化，阻止細胞通過G1S限定點，抑制細胞增殖。突變的p53由于結(jié)構(gòu)的改變影響轉(zhuǎn)錄活化功能或p53蛋白磷酸化過程，引起p53抑制細胞循環(huán)的功能喪失，這樣就不

8、僅失去了野生型p53對腫瘤的抑制作用，而且又具有了癌基因的功能1。盡管骨肉瘤p53蛋白表達與化療療效的關(guān)系已有研究，但結(jié)論尚有差異。Papal等10用免疫組化的方法研究了21例化療前后的骨肉瘤標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)5例p53陽性表達的骨肉瘤患者在1 a內(nèi)死亡，而陰性表達者(11例）均存活，平均隨訪35 a。并且所有化療前p53表達陽性的患者，對化療都沒有反應(yīng)。提示p53高表達是預(yù)測骨肉瘤化療療效的指標(biāo)。但是Pakos等11對16組(共499位患者）有關(guān)TP53與骨肉瘤預(yù)后及化療關(guān)系的研究行meta分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TP53基因的狀態(tài)與骨肉瘤的化療療效之間無關(guān)聯(lián)。最近的研究也表明TP53基因的狀態(tài)不能預(yù)測骨肉瘤

9、的化療療效12。因此盡管骨肉瘤中存在p53基因的突變，但是p53基因的狀態(tài)是否可以反映骨肉瘤的化療療效尚有待進一步探討。14MDM2基因MDM2基因，位于染色體12q1314，其編碼產(chǎn)物為9425ku，是一種p53結(jié)合蛋白。擴增的MDM2基因能擺脫p53基因的生長調(diào)控作用，且與p53蛋白結(jié)合使p53功能失活。在人類許多腫瘤中，如軟組織肉瘤、骨肉瘤、惡性膠質(zhì)細胞瘤及一些乳腺腫瘤中，都有MDM2基因的擴增和MDM2蛋白產(chǎn)物的過量表達。Ladanyi等13研究了28例骨肉瘤，16例原發(fā)性骨肉瘤未發(fā)現(xiàn)MDM2基因擴增，而12例轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)性骨肉瘤中有4例MDM2擴增。Yokoyama等14研究表明雖然M

10、DM2基因擴增或過表達與骨肉瘤侵襲和轉(zhuǎn)移存在相關(guān)性，但是MDM2基因擴增與骨肉瘤化療療效之間無關(guān)聯(lián)。2骨肉瘤細胞增殖活性與化療療效的預(yù)測腫瘤與正常組織的區(qū)別在于其細胞的無限制性生長。腫瘤生長越快，其惡性程度越高，所以腫瘤細胞增殖活性的測定在一定程度上反映了腫瘤的生物學(xué)行為，化療如果有效則骨肉瘤細胞的增殖活性就會降低，通過測定骨肉瘤細胞的增殖活性，可以反映其化療療效。增殖細胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA）是1978年Miyachi等在系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者的血清中發(fā)現(xiàn)并提純的一種自身抗原。PCNA合成并存在于細胞核內(nèi)，是一種細胞周期調(diào)節(jié)蛋白，

11、常作為測定細胞增殖水平的指標(biāo)，其在細胞核內(nèi)陽性表達的高低與細胞增殖活性密切相關(guān)。測定化療前后腫瘤細胞PCNA的表達，可以對化療效果作出評價，Nakashima等15用免疫組化的方法檢測26例骨肉瘤標(biāo)本，結(jié)果示PCNA的陽性率為808，并指出PCNA能較好地反映骨肉瘤組織的增殖能力，通過檢測PCNA在化療前后骨肉瘤組織中的變化，能預(yù)測術(shù)前化療的療效。3多藥耐藥(MDR）與化療療效的預(yù)測多藥耐藥(multidrug resistance,MDR）是骨肉瘤化療失敗的主要原因，它是指腫瘤細胞產(chǎn)生的一種特殊的耐藥現(xiàn)象，其特點是細胞一旦對某種藥物產(chǎn)生耐藥，同時對其他結(jié)構(gòu)和作用機理不同的藥物產(chǎn)生交叉耐藥現(xiàn)象

12、。MDR表型的基因包括：MDR、MRP、肺耐藥蛋白LRP、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GST）、拓?fù)洚悩?gòu)酶H(Topoll）等。目前已有不少有關(guān)MDR基因的表達與化療療效相關(guān)性的研究報道，其中以細胞膜糖蛋白(Pgp）研究的更為廣泛。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為人骨肉瘤細胞中Pgp的過度表達與骨肉瘤的預(yù)后不良有關(guān)，但與化療療效的相關(guān)性研究較少。Jay等16用RTPCR的方法在對22例化療前后同一患者的標(biāo)本研究中發(fā)現(xiàn)，化療后MDRI的表達比化療前明顯增高，證明了化療藥物的應(yīng)用可以誘導(dǎo)腫瘤細胞產(chǎn)生多藥耐藥性的產(chǎn)生，造成化療失敗。研究MDR表型基因的表達狀態(tài)與骨肉瘤化療療效的相關(guān)性對于改善臨床治療療效是非常有意義的。4熱休克蛋

13、白熱休克蛋白(HSP）是一組具有重要生理功能、高度保守的蛋白質(zhì)分子，普遍存在于生物細胞中，應(yīng)激狀態(tài)下被誘導(dǎo)表達，故又稱為應(yīng)激蛋白。腫瘤形成過程中，腫瘤細胞不斷增殖，合成代謝增強，需要大量的HSP來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定這一異常增殖過程。正常細胞中，HSP的表達受細胞周期調(diào)控，而腫瘤細胞中突變或異常蛋白質(zhì)的存在刺激HSP的合成，使其呈現(xiàn)持續(xù)的高誘導(dǎo)表達。HSP的高表達增強了腫瘤抗凋亡能力，使細胞的生長抑制效應(yīng)和死亡減弱17。Trieb等18發(fā)現(xiàn)，HSP60在良、惡性骨腫瘤的細胞質(zhì)中均有表達，但HSP72在骨肉瘤細胞核中的表達量明顯多于其他非惡性腫瘤，HSP72陽性的骨肉瘤患者對新輔助化療更具敏感性。因此，H

14、SP72是預(yù)測骨肉瘤對新輔助化療應(yīng)答與否的一個重要免疫組化指標(biāo)。至于HSP90，現(xiàn)在的研究認(rèn)為抗HSP90抗體的存在與骨肉瘤對新輔助化療的組織學(xué)應(yīng)答良好有關(guān)，而抗體缺如則與腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移有關(guān)19。所以抗HSP90抗體在預(yù)測骨肉瘤化療療效方面亦具有臨床研究價值。盡管上述研究表明骨肉瘤的腫瘤基因表達與化療療效之間有一定的相關(guān)性，但由于研究樣本量少，選擇的生物學(xué)指標(biāo)分散，結(jié)果尚不完全一致，至今研究結(jié)果未證實一種有特異的基因表達用于預(yù)測骨肉瘤化療的療效。相信隨著對腫瘤分子生物學(xué)的深入研究，樣本量的不斷擴大，必將發(fā)現(xiàn)特異的基因表達與骨肉瘤化療療效相關(guān)性，指導(dǎo)骨肉瘤的臨床化療；同時發(fā)現(xiàn)影響骨肉瘤化療療效的主

15、要基因，采用相關(guān)技術(shù)，達到增強或抑制該基因的表達目的，提高骨肉瘤的化療療效，改善臨床治療結(jié)果。參考文獻：1Sandberg Avery A，Bridge Julia A.Updates on the cytogenetics and molecular genetics of bone and soft tissue tumors:osteosarcoma and related tumorsJ.Cancer Genet Cytogenet,2003,145:5055.2Ragazzini P,Gamberi G,Benassi MS,et al.Analysis of SAS gene an

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