劉 芳 綜述，譚榜憲，彭小東 審校

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院腫瘤科，四川南充637000)

人類胸苷酸合成酶(thymidylate synthase，TS)是DNA合成的關鍵酶，它在DNA合成與修復過程中發(fā)揮重要作用。TS基因的多態(tài)性可能影響TS蛋白的表達，從而影響酶的活性及功能，導致個體對癌癥易感性的差異，甚至影響癌癥患者對化療的療效及總體預后。食管癌是我國最常見的六大惡性腫瘤之一，它的確切發(fā)病原因目前尚不清楚。近年來，分子生物學研究提示基因多態(tài)性可能是食管癌的重要發(fā)病因素。尤其是TS基因多態(tài)性與食管癌的發(fā)病之間的關系更是近年來國內外研究的熱點。本文擬對目前TS基因多態(tài)性與食管癌的研究進展做一綜述。

1 TS基因多態(tài)性

TS基因定位于第18號染色體上(18p 11．32)。TS基因長16kbp，由7個外顯子和6個內含子組成［1］。主要轉錄起始位點位于ATG起始密碼子上游160～180bp。增強子位于起始密碼子ATG上游約400bp?，F已發(fā)現，TS基因非翻譯區(qū)(untranslated region，UTR)中存在多態(tài)性，主要位于5’端和3’端，其多態(tài)性的類型囊括了DNA片段長度多態(tài)性、DNA重復序列多態(tài)性和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)，其中SNP是人類基因組中最廣泛的多態(tài)性現象。

1．1 TS基因5’端非編碼區(qū)多態(tài)性

TS基因5’端轉錄起始點上游附近存在28個堿基對(bp)的串聯重復序列(tandem repeats)，當多種轉錄調節(jié)蛋白與該序列結合后可能會激發(fā)啟動子的活性，從而影響基因表達效率。根據重復次數的不同，分為2次重復(2R)、3次重復(3R)，還有更多次的重復(4R，5R，9R)，但最常見的是2R 和3R［2-3］。另外，TS 基因5’UTR中還存在G/C單核苷酸多態(tài)現象，這一單核苷酸多態(tài)位于3R的第二次重復序列的第12個核苷酸處。該現象會破壞轉錄因子及上游刺激因子的結合位點，從而可能影響TS蛋白的表達。有研究報道3Rc和2R/3Rc基因型TS蛋白表達明顯低于3Rg基因型，且2R/3Rc基因型TS蛋白表達明顯要低于3Rc/3Rc基因型。其中，3Rg/3Rg基因型的蛋白表達最高［4］。有學者在2R重復序列中也發(fā)現G/C單核苷酸多態(tài)現象［5］。Kawakami［6］總結既往研究成果，結合 TS 基因5’端重復序列多態(tài)與SNP將TS基因型細分為3C/3C，3G/3G，2R/3G，3C/3G，2R/2R，2R/3C 以及幾個少見基因型。最近有研究發(fā)現TS基因多態(tài)性重復序列側翼遺傳區(qū)也存在單核苷酸多態(tài)現象［7］。

1．2 TS基因3’端非編碼區(qū)多態(tài)性

2000年，一項針對美國白人的研究［8］首先發(fā)現TSmRNA3’UTR存在6bp核苷酸片段的缺失或插入多態(tài)。并將其基因型分為+6bp/+6bp，+6bp/-6bp和-6bp/-6bp。三個基因型頻率分別為48%，44%和7%，該研究發(fā)現-6bp等位基因的頻率較+6bp等位基因的頻率明顯降低。因此，他們稱-6bp等位基因為變異型等位基因，將-6bp/-6bp稱為變異型純合子基因型。但目前的研究表明中國人、英國白人等不少種族占優(yōu)勢的是-6bp等位基因型［9］，與Ulrich等報道的美國白人+6bp基因型占優(yōu)勢不一致。由此可見，種族因素與TS基因多態(tài)性關系密切。很多學者也報道TS基因多態(tài)性存在種族地域上的差異［10-11］。

2 TS基因多態(tài)與TS的表達

2．1 TS基因5’非編碼區(qū)多態(tài)與TS的表達

早在1995 年，Horie［12］就報道 TS 基因 5’非編碼區(qū)的串聯重復序列與基因的表達效率有關。之后有學者認為3R/3R基因型的個體TS的RNA水平比2R/2R基因型的個體更高［13］。Yu等報道3R/3R等位基因型的蛋白表達水平明顯高于2R/3R基因型［14］。體內外研究表明，3R等位基因型的mRNA轉錄和蛋白表達效率均高于2R［15-16］。且Ishida等［15］在體外研究中指出其原因可能是含有3R啟動子的質粒TS蛋白表達效率較2R啟動子的質粒更高。但是，董稚明等［17］對食管癌患者的研究結果表明，2R/3R基因型的食管細胞中蛋白陽性表達率明顯高于3R/3R基因型，這與前面的研究結果并不一致。這可能與體內外研究的差異及樣本含量的多少有關。鑒于TS基因5’UTR存在G/C的單核苷酸多態(tài)，Kawakami等［6］將 TS基因 5’端串聯重復序列多態(tài)與SNP進行組合，并將結果分為低表達組(2R/2R，2R/3C，3C/3C)和高表達組(2R/3G，3C/3G，3G/3G)，且發(fā)現與含有C的3R序列和2R序列相比，含G的3R序列翻譯表達的效率明顯升高。認為3G基因型與TSmRNA高表達有關。這與Mandola等［18］和 Morganti等［19］的研究結果一致。

2．2 TS基因3’非編碼區(qū)多態(tài)性與TS的表達

大多數學者認為3’非編碼區(qū)多態(tài)性在mRNA穩(wěn)定和翻譯中發(fā)揮重要作用。Mandola等［20］通過43例結直腸癌患者研究了TS3’UTR 6bp插入和缺失多態(tài)的功能，發(fā)現TS3’UTR 6bp缺失者的TSmRNA水平降低，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0．007)。并認為-6bp等位基因在體外降低TSmRNA的穩(wěn)定性，在體內降低TS的表達。并且-6bp等位基因與+6bp等位基因相比，mRNA的表達減少了大約50%。但是，在Merkelbach等［21］對53例結直腸癌組織的研究中，未發(fā)現TS 3’UTR多態(tài)與TSmRNA的表達水平相關。TS3’UTR 6bp缺失或插入多態(tài)是否影響TS的表達目前還不十分明確，上述研究結論的差異可能與實驗樣本含量及實驗方法的差異有關，尚待更多大樣本多中心的研究報道。

2．3 雜合丟失(LOH)與TS表達

雜合丟失(loss of heterozygosity，LOH)是指雜合子同源染色體上的等位基因中一個等位基因的基因組序列丟失，導致該等位基因不能表達，表現出未喪失的等位基因的純合子性狀。Kawakami等［22］研究發(fā)現TS位點存在LOH，深入研究發(fā)現其中62%的2/3R存在LOH，將雜合型標本細分為2R/loss、3R/loss后發(fā)現腫瘤組織中2R/loss蛋白表達水平顯著比3R/loss低。但是Zhang［23］等對中國的食管癌患者研究發(fā)現LOH在TS5’UTR的發(fā)生率僅7．1%，此發(fā)生率遠遠小于日本的報道。最近有報道認為盡管LOH在食管癌中發(fā)生率不高，但是它可能影響TS表達［24］。并且，LOH可能會影響TS基因型與食管癌預后之間關系的判斷［25］。

3 TS基因多態(tài)性與食管癌

3．1 TS基因多態(tài)性與食管癌的易感性

研究表明TS基因的多態(tài)性可以影響mRNA的穩(wěn)定及mRNA的翻譯效率，從而影響mRNA的表達水平及TS蛋白的表達，因此，TS基因多態(tài)性很有可能是我們評估腫瘤易感性的重要指標。近年來，TS基因多態(tài)性與食管癌易感性的報道層出不窮。Tan［26］等認為低表達的TS基因型明顯增加食管癌的患病風險。Zhou等［27］報道亞洲人群TS增強子區(qū)域的2R/2R基因型的個體患癌癥的風險明顯高于其他基因型，并且2R/2R基因型與亞洲人胃食管癌的高發(fā)病率顯著相關。在淋巴瘤及其他惡性腫瘤的研究中也有同樣的報道［28-29］。但是有研究［17］通過食管鱗癌組和對照組的比較，發(fā)現TS 5’UTR的基因型、等位基因型在兩組間的分布無統(tǒng)計學差異(P＞0．05)，即認為TS 5’UTR的多態(tài)性與食管鱗癌的易感性無關。2011年，一項針對日本人的研究也認為TS增強子區(qū)域的多態(tài)性與食管鱗癌的發(fā)病率無關［30］。2012年，一項Meta分析研究也認為TS增強子區(qū)域及6bp插入和缺失多態(tài)這兩個多態(tài)與癌癥的風險無關［27］。然而，越來越多的研究者將5’UTR的串聯重復序列、單核苷酸多態(tài)，以及3’UTR的6bp插入和缺失多態(tài)聯合起來分析，認為它們之間組合后往往會增加食管癌的發(fā)病風險。Tan等［26］就認為5’UTR的串聯重復序列與食管鱗癌的發(fā)病風險無關，但是當5’UTR的串聯重復序列和單核苷酸多態(tài)一起分析時發(fā)現:與3Rg/3Rg、3Rg/3Rc和3Rg/2R基因型相比，3Rc/3Rc、3Rc/2R和2R/2R基因型增加了食管鱗癌的患病風險。Zhang等［23］認為與6bp-/3G單體型相比，6bp-/2R單體型患食管鱗癌的風險明顯降低;與6bp-/3G相比，6bp+/3G單體型明顯減少食管鱗癌的風險。并表明TS的5’UTR的多態(tài)性及3’UTR多態(tài)性各自不能單獨地影響食管癌的發(fā)病風險。宋亮等［31］研究也表明單獨的5’UTR多態(tài)與結直腸癌的易感性無關，他們認為5’UTR與3’UTR兩者多態(tài)性之間存在交互作用，兩者共同改變個體罹患結直腸癌的風險。

3．2 TS基因多態(tài)性與食管癌侵襲轉移的關系

2004年，Zhang等［23］報道TS 5’UTR 多態(tài)性與食管鱗癌淋巴結轉移有明顯的相關性。在食管鱗癌有無淋巴結轉移兩組對比，TS 2R/3G基因型頻率明顯不同，差異有統(tǒng)計學意義。2R/3G基因型與3G/3G基因型相比，食管鱗癌淋巴結轉移的風險增加了11倍。這一結果表明低表達的TS可能促進腫瘤細胞出現淋巴管轉移。然而，該研究認為TS 3’UTR多態(tài)性與食管鱗癌淋巴結轉移無關。2005年，董稚明等［17］對123例食管癌切除術后的患者分析認為TS5’UTR多態(tài)性與腫瘤浸潤深度(有沒有侵入周圍組織)在食管癌中并無相關性。不過，TS5’UTR的串聯重復序列多態(tài)性在食管鱗癌中顯著影響其淋巴結轉移。食管鱗癌有淋巴結轉移者的5’UTR2R/3G基因型頻率顯著高于無淋巴結轉移者(P＜0．001)。并認為低水平的TS表達可能引起淋巴結擴散，TS5’UTR多態(tài)性可能作為食管鱗癌淋巴結轉移的分子指標。該項研究與Zhang等的結論一致。2009年，李鳳月等［32］提出TS在高分化食管鱗癌中的表達顯著低于中、低分化(P＜0．01)，中分化與低分化之間的表達差異無統(tǒng)計學意義(P＞0．05)。同時，該報道認為TS的表達與年齡、腫瘤的部位、T分期、淋巴結轉移均無顯著相關性(P＞0．05)。最近有報道認為TS在食管癌患者中高表達者與低表達者比較，前者有更高的病理分期［33］。

3．3 TS基因多態(tài)性與食管癌的化療

5-氟尿嘧啶(5-Fu)是消化道惡性腫瘤使用最廣泛的化療藥物，特別是食管癌。TS是5-Fu細胞毒作用的重要靶向作用酶，5-Fu的作用機理在于5-Fu進入人體后轉化成多種活性代謝產物，其中一磷酸氟尿嘧啶脫氧核苷通過其共價底物(還原型葉酸)與TS形成三元復合體，該復合體通過抑制TS的催化活性阻斷尿嘧啶脫氧核苷合成酶轉變?yōu)樾叵汆奏っ撗鹾塑?，從而影響DNA的合成。

國外大量研究表明，TS基因多態(tài)性與5-Fu的療效具有相關性。早在1985年，Berger等［34］在體外實驗中就發(fā)現TS的表達水平影響了5-Fu的化療敏感性。相關研究報道3R/3R基因型的TS蛋白表達比2R/2R及2R/3R基因型更高，但是顯示出更低的5-Fu化療敏感性［4］。最近，Langer R等發(fā)現治療前TS的表達水平的高低與食管腺癌的化療反應相關，且差異有統(tǒng)計學意義［35］。董稚明等［17］及Joshi等［36］在食管癌的研究中發(fā)現，TS低表達患者較高表達患者對化療更為敏感。Kawakami等［37］在1999年提出串聯重復序列多態(tài)和G/C單核苷酸多態(tài)可能會成為以5-Fu為基礎的化療方案療效的預測因素。最近的一項研究［25］將食管癌患者分為3RG組和非3RG組，TS高表達組和TS低表達組。結果發(fā)現非3RG組的患者較3RG組的患者化療后的生存期明顯延長;與TS高表達組患者相比，TS低表達組的患者化療后總生存率提高，差異有統(tǒng)計學意義。因此，該研究認為TS5’UTR多態(tài)與TSmRNA表達是以5-Fu為基礎的化療的兩個獨立預測因子。2011年，一項通過外周血進行TS定量研究的試驗認為，通過定量的TS來預測5-Fu的化療療效有統(tǒng)計學意義［38］。國內陳健等［39］針對晚期食管癌者經順鉑聯合5-Fu方案化療2個周期后評價療效，結果認為TS3’UTR的基因多態(tài)性對化療客觀反應率 (response rate，RR)無影響，TS5’UTR多態(tài)性對 RR的影響有統(tǒng)計學意義(P＜0．05)，TS5’UTR為2R2R、2R3C或3C3C型患者對化療的敏感度是2R3G或3C3G或 3G3G型患者的3．532倍，由此認為TS5’UTR多態(tài)性與化療療效顯著相關。從國內外的研究不難看出TS基因多態(tài)性與食管癌的化療療效關系密切。但是，Sobajima等［40］最近在研究中發(fā)現食管鱗癌患者接受順鉑和5-FU聯合化療后的療效和TS基因多態(tài)性無關。Sarasqueta等［41］與Park等［42］也未發(fā)現 TS基因多態(tài)性與5-FU化療療效及無病生存率間存在任何關聯。因此需要更多的研究來探討TS基因多態(tài)性與5-FU化療療效的關系，從而為食管癌化療方案的選擇及評估療效提供更有效的理論基礎。

3．4 基因多態(tài)性與食管癌的預后

一項大型的研究［43］從TS基因型與生存期、腫瘤分期及p53突變等聯系出發(fā)，發(fā)現基因型為野生型TS者(主要指3R/3R，-6bp/-6bp)患晚期腫瘤的概率明顯減少，且TS基因型與生存期無明顯關系。Brücher等［44］研究也發(fā)現TS基因的表達和食管鱗癌患者化療后的生存及復發(fā)轉移沒有必然性．但是前面我們談到TS多態(tài)性與食管癌淋巴結轉移明顯相關［17］，且低表達的TS可能促進腫瘤細胞出現淋巴管轉移。從這一角度出發(fā)，TS基因多態(tài)性與食管癌的預后息息相關。從食管癌與化療敏感性的角度來說，TS低表達的患者對化療更敏感，可能會導致預后更好。2010年的一項研究認為TS表達可能會是轉移性食管癌化療療效和預后的預測因子［45］。2011年，Kato等報道 TS在食管癌患者中高表達者與低表達者比較，前者的化療有效率及5年生存率均明顯高于后者［33］。Brabender等也支持以5-FU為主的新輔助化療治療原發(fā)性食管癌患者中TS高表達者有效率低(P=0．46)這一理論［46］。但是對于那些沒有進行化療的患者，有研究［47-49］認為TS仍然可以看作是食管癌的預后因素。不過Kuramochi等［25］不支持該觀點，他們對未行化療的患者分為TS高表達和TS低表達組，結果發(fā)現兩組間的生存率無差異，從而認為TS對于未化療的患者不能提示預后。

4 展望

迄今為止，雖然對于TS基因多態(tài)性與TS的表達及其與食管癌的發(fā)生、治療及預后的關系有了很多的報道，但是如何根據TS基因多態(tài)性與食管癌易感性的相關性在患者出現癥狀之前作出基因診斷，從而對食管癌的早期診斷、預防等提供重要線索，并且進一步指導臨床治療方案的選擇，提高食管癌患者的早診早治率及療效，這是尚需明確的重要問題，需要國內外學者做進一步研究。

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