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p53在膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

2017-02-26 10:31林香桃談順
海南醫(yī)學(xué) 2017年8期
關(guān)鍵詞:莫唑胺基因突變膠質(zhì)瘤

林香桃,談順

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬??卺t(yī)院病理科,海南???70208)

p53在膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

林香桃,談順

(中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬??卺t(yī)院病理科,海南???70208)

膠質(zhì)瘤為起源于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的腫瘤,是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性惡性腫瘤,呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng),復(fù)發(fā)率高,治療敏感性差,預(yù)后不佳。p53作為抑癌基因,通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、調(diào)控細(xì)胞周期、調(diào)節(jié)DNA修復(fù)及抑制血管生成等機(jī)制,在機(jī)體組織細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和分化過程中起著重要作用。大量研究證實(shí),p53突變與膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān),對(duì)膠質(zhì)瘤的治療和評(píng)估預(yù)后具有重要意義,此文就p53在膠質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

p53;膠質(zhì)瘤;腫瘤

膠質(zhì)瘤是源于神經(jīng)外胚層的腫瘤,是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性惡性腫瘤。最新的非正式WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(2016版)首次在組織學(xué)分型基礎(chǔ)上增加了分子分型來分類,開創(chuàng)了中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分子診斷的新時(shí)代,新版沿用上一版(2007版)將膠質(zhì)瘤分為Ⅰ~Ⅳ級(jí)[1],Ⅰ、Ⅱ級(jí)為低級(jí)別膠質(zhì)瘤(low grade glioma,LGG),Ⅲ、Ⅳ級(jí)為高級(jí)別膠質(zhì)瘤(high grade glioma,HGG)。膠質(zhì)瘤級(jí)別愈高,其惡性程度愈高。臨床上HGG以手術(shù)治療(最大限度地安全切除)為主,并輔以放化療。但是,膠質(zhì)瘤治療效果欠佳,術(shù)后易復(fù)發(fā),預(yù)后差。成人HGG的5年生存率約為13%,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM WHOⅣ級(jí))的中位生存時(shí)間約為1年[2]。研究證實(shí),膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展與p53基因突變有關(guān),同時(shí),p53基因也是迄今為止研究最廣泛、與人類腫瘤關(guān)系最密切的抑癌基因,本文就膠質(zhì)瘤中p53的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 p53的概述

1979年p53首次被發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為p53是一個(gè)原癌基因。隨著研究的深入,研究人員發(fā)現(xiàn)在不同腫瘤中p53存在野生型p53(Wild type p53,wt p53)和突變型p53(Mutant p53,mut p53)兩種形態(tài)。1992年Donehower等[3]發(fā)現(xiàn)敲除p53的小鼠發(fā)育正常但具有高致瘤性,后來證實(shí)wt p53在體內(nèi)有抑癌作用,因此p53被更正為抑癌基因。現(xiàn)已證實(shí),人類惡性腫瘤中有50%以上存在p53基因突變。p53基因位于染色體17p13.1,全長(zhǎng)約20 kb,有11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子,編碼由393個(gè)氨基酸組成、分子量為53 000的蛋白。p53蛋白作為一種轉(zhuǎn)錄因子,在各種各樣的壓力信號(hào)下被激活,主要通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)下游的靶基因而發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞周期阻滯、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)衰老、抑制血管生成、調(diào)節(jié)能量代謝、抗氧化防御和細(xì)胞自噬等作用,阻止了DNA損傷和有絲分裂后異常染色體分布細(xì)胞的存活,抑制腫瘤形成、生長(zhǎng)[4]。wt p53在細(xì)胞周期中起“分子警察”的作用。研究表明,mut p53不僅喪失了wt p53的腫瘤抑制功能,而且會(huì)發(fā)生功能獲得(gain of function,GOF),獲取了新的癌基因活性,如促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活、代謝變化、血管生成和轉(zhuǎn)移,并且抑制了p53家族p63、p73的活性等[4]。p53基因與其上、下游功能相關(guān)基因一起組成了一個(gè)十分復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),而其處于這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[5],其介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和凋亡等過程中起著重要作用。

2 p53參與膠質(zhì)瘤的分子遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制

研究認(rèn)為p14ARF-MDM2-p53通路是膠質(zhì)瘤的分子遺傳學(xué)發(fā)病機(jī)制的主要途徑之一[6]。CDKN2A位于人染色體9p21區(qū)帶,編碼兩個(gè)功能相互獨(dú)立的蛋白質(zhì),一個(gè)為細(xì)胞周期調(diào)控因子p16INK4α,另一個(gè)為其可變讀框基因(alterative reading frame,ARF)編碼蛋白。人的ARF編碼產(chǎn)生一個(gè)由132個(gè)氨基酸組成、分子量為13 902的蛋白質(zhì),命名為p14ARF。小鼠雙微體擴(kuò)增基因(murine double minute-2,MDM2)位于染色體12q14.3~q15.0,長(zhǎng)2 372 bp,編碼預(yù)測(cè)分子量為54 000的蛋白。MDM2蛋白是p53的重要負(fù)性調(diào)節(jié)因子,通過p53途徑、非p53依賴途徑等多種方式調(diào)節(jié)細(xì)胞異常增殖和凋亡,在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。正常情況下,p53蛋白的降解只能在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行,而MDM2和p53蛋白位于細(xì)胞核內(nèi),且p53只在核內(nèi)發(fā)揮作用,因此必須依賴MDM2蛋白“核漿穿梭”作用,才能將p53蛋白輸送到胞質(zhì)中泛素化降解,從而在一定水平上抑制細(xì)胞凋亡。當(dāng)MDM2基因擴(kuò)增時(shí),大量p53蛋白被MDM2結(jié)合,使細(xì)胞凋亡過程受阻,細(xì)胞生長(zhǎng)失控,從而形成腫瘤。p14ARF蛋白在細(xì)胞核中可與MDM2結(jié)合并將它束縛于核仁,從而減弱MDM2使p53泛素化降解的作用,同時(shí)它可以加速M(fèi)DM2的降解,使p53蛋白合成增加,最終使腫瘤細(xì)胞停滯于G1/S期,發(fā)揮腫瘤抑制功能[7]。p14ARF-MDM2-p53通路中關(guān)鍵蛋白的異常表達(dá)與人腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),如p14ARF蛋白低表達(dá)、MDM2擴(kuò)增及p53突變均可導(dǎo)致細(xì)胞周期調(diào)控失常和細(xì)胞異常增殖,促進(jìn)腦膠質(zhì)瘤惡性演進(jìn)[7-8],其中p53是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),然而,該通路之間的相互關(guān)系仍未完全清楚。

3 膠質(zhì)瘤中p53的突變和檢測(cè)

在大多數(shù)研究中,p53蛋白是用免疫組織化學(xué)法測(cè)得的,由于wt p53蛋白的半衰期非常短,很難被檢測(cè)到,而mut p53蛋白因構(gòu)象改變,半衰期比較長(zhǎng),且在腫瘤細(xì)胞核中積累,可以被檢測(cè)到。免疫組織化學(xué)法對(duì)檢測(cè)p53基因突變有局限性,如p53等位基因純合缺失或p53基因發(fā)生無義突變等會(huì)導(dǎo)致假陰性結(jié)果。聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)結(jié)合其它技術(shù),如限制片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析(RFLP)、單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析(SSCP),可檢測(cè)膠質(zhì)瘤p53等位基因雜合性丟失(LOH)及p53基因突變部位、類型及核苷酸序列變化。還有一種比較直接的方法,即用基因測(cè)序的方法檢測(cè)p53基因突變。

研究發(fā)現(xiàn),p53基因的點(diǎn)突變和缺失是腦膠質(zhì)瘤最常見的基因改變。Koga等[9]采用PCR-SSCP與免疫組織化學(xué)法檢測(cè)19例各級(jí)別膠質(zhì)瘤p53突變情況,兩法結(jié)果一致14例(占73.7%),認(rèn)為兩法結(jié)合檢測(cè)p53突變更為精確。崔文等[10]采用PCR-SSCP及DNA測(cè)序技術(shù)檢測(cè)41例不同級(jí)別人腦膠質(zhì)瘤p53基因的突變情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)p53基因突變率為41.5%,均位于5~8外顯子。Fu等[11]應(yīng)用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)40例膠質(zhì)瘤標(biāo)本,觀察到mut p53蛋白的陽性率為47.5%,與Lin等[12]檢測(cè)一致,有人檢測(cè)星形細(xì)胞瘤中p53基因突變率達(dá)65%以上[13]。

2015年Takami等[14]重新評(píng)估p53免疫組織化學(xué)提示p53突變狀態(tài)的價(jià)值。利用外顯子測(cè)序檢測(cè)了157例WHOⅡ-Ⅳ級(jí)彌漫型膠質(zhì)瘤冷凍組織的p53基因第4~10外顯子。免疫組織化學(xué)提示p53突變的敏感性為78.8%、特異性為96.7%,說明免疫組織化學(xué)法檢測(cè)的mut p53是一個(gè)中度敏感和高度特異的提示性標(biāo)記。

4 p53與膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后

多項(xiàng)研究表明mut p53在HGG中的陽性表達(dá)率、表達(dá)強(qiáng)度均高于LGG[11-12]。崔文等[10]綜合41例不同類型腦膠質(zhì)瘤中的p53基因突變,發(fā)現(xiàn)HGG中p53基因突變率(58.3%)明顯高于LGG(17.6%)。這些研究結(jié)果說明,p53基因突變是膠質(zhì)瘤發(fā)生中的早期事件,也是一個(gè)常見的遺傳事件,p53基因突變與膠質(zhì)瘤的惡性進(jìn)程有關(guān)。蘇君等[15]采用免疫組織化學(xué)法檢測(cè)24對(duì)初發(fā)LGG及復(fù)發(fā)、惡變后HGG中mut p53的表達(dá),結(jié)果顯示,與初發(fā)LGG相比較,復(fù)發(fā)、惡變后的HGG中mut p53的表達(dá)明顯升高,說明在LGG復(fù)發(fā)、惡變中p53起到了重要的作用,mut p53的表達(dá)可以作為L(zhǎng)GG預(yù)后較差和復(fù)發(fā)惡變的重要指標(biāo)。

p53基因突變與多種腫瘤(如乳腺癌、卵巢癌、非小細(xì)胞肺癌、胃癌、食管癌、結(jié)腸癌等)的不良預(yù)后相關(guān),其與膠質(zhì)瘤的預(yù)后也有關(guān)。mut p53低表達(dá)組患者的腫瘤無進(jìn)展生存時(shí)間明顯長(zhǎng)于高表達(dá)組,mut p53的表達(dá)情況影響GBM患者的生存期,其可能同MGMT一起參與替莫唑胺的耐藥機(jī)制,是影響其臨床預(yù)后的一種生物指標(biāo)[16]。Wang等[17]亦觀察到mut p53表達(dá)與GBM患者總生存率呈負(fù)相關(guān),與Montgomery等[18]的研究結(jié)果一致。另有研究提出,p53突變的GBM患者生存率的提高受異檸檬酸脫氫酶1(isocitrate dehydrogenase-1,IDH1)基因突變狀態(tài)的影響[19]。

5 p53與膠質(zhì)瘤的治療

p53突變不僅在膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用,而且會(huì)影響膠質(zhì)瘤對(duì)放療和化療的治療反應(yīng)[20-21]。Lee等[22]發(fā)現(xiàn)替莫唑胺和氯喹聯(lián)合治療可以抑制膠質(zhì)瘤U87細(xì)胞系(wt p53)的細(xì)胞增殖和增強(qiáng)凋亡,而膠質(zhì)瘤U373細(xì)胞系(mut p53)沒有此效應(yīng),說明替莫唑胺和氯喹聯(lián)合治療的協(xié)同作用依賴于膠質(zhì)瘤細(xì)胞的p53狀態(tài)。Wang等[17]研究發(fā)現(xiàn)敲低膠質(zhì)瘤T98G和U138細(xì)胞的mut p53,降低了MGMT mRNA的表達(dá),使膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)替莫唑胺的敏感性增強(qiáng)了5倍。有人提出,測(cè)定MGMT的表達(dá)與p53狀態(tài)將有助于確定膠質(zhì)瘤患者對(duì)替莫唑胺是否敏感[23]。

p53基因被認(rèn)為與膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切,所以它是膠質(zhì)瘤基因靶向治療的核心方向。黃強(qiáng)等[24]以C6鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞和SD大鼠建立動(dòng)物模型,原位注射腺病毒介導(dǎo)p53和單純皰疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)基因,腹腔給以更昔洛韋(GCV),觀察荷瘤鼠生存期、腫瘤大小和腫瘤細(xì)胞凋亡,發(fā)現(xiàn)p53基因明顯增強(qiáng)HSV-TK-GCV的療效,使荷瘤鼠生存期明顯延長(zhǎng),腫瘤細(xì)胞凋亡明顯增加,可見p53基因可優(yōu)化自殺基因治療。朱建新等[25]將38例復(fù)發(fā)性惡性膠質(zhì)瘤患者分成兩組,一組采用手術(shù)聯(lián)合重組人p53腺病毒注射液(rAd-p53),一組單純行手術(shù)切除治療,兩組患者均隨訪1年以上,發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療組的生存率和中位生存期較單純手術(shù)切除組明顯提高,研究結(jié)果顯示出rAd-p53具有一定的療效與安全性,為復(fù)發(fā)性惡性膠質(zhì)瘤的基因治療研究提供了參考。

Yamada等[26]發(fā)現(xiàn)用作為蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)域(可穿過生物膜)的聚精氨酸11R、核定位序列(Nuclear localization sequence,NLS)和層粘連蛋白(Laminin,Ln)與p53肽相應(yīng)的MDM2結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合(p53-NLS-Ln-11R)后,能有效地滲透到膠質(zhì)瘤細(xì)胞的質(zhì)膜并移位進(jìn)入細(xì)胞核。在10 μmol/L濃度時(shí),這種結(jié)合肽可抑制人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖,且無論p53基因是否突變。這種用p53-NLS-Ln-11R肽蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)的方法可能成為膠質(zhì)瘤基因治療的一種很有前途的替代療法。

此外,Kim等[27]在體外實(shí)驗(yàn)(人GBM細(xì)胞系)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)(GBM移植瘤小鼠模型)中發(fā)現(xiàn)攜帶p53基因的納米顆粒(scL-p53)均可下調(diào)GBM細(xì)胞內(nèi)源性MGMT的表達(dá),增加凋亡,增強(qiáng)GBM細(xì)胞對(duì)替莫唑胺的敏感性。scL-p53可穿過血腦屏障。替莫唑胺聯(lián)合scL-p53可提高對(duì)替莫唑胺耐藥的GBM移植瘤小鼠的生存期??梢?,聯(lián)合scL-p53的方法是一種潛在的可廣泛應(yīng)用于臨床的有效方法。

6 展望

p53與腫瘤的密切關(guān)系已得到廣泛關(guān)注,其在腫瘤中的作用機(jī)制及在生理、病理狀態(tài)下的調(diào)節(jié)功能逐漸被闡明。盡管膠質(zhì)瘤的手術(shù)治療、放療和化療取得一定的進(jìn)展,但是GBM患者的生存期仍不理想。膠質(zhì)瘤中的p53已被關(guān)注20多年,但其還有很多內(nèi)容值得研究[28]。隨著對(duì)p53基因與膠質(zhì)瘤的關(guān)系研究的深入,特別是基因治療研究的深入,臨床將有望提高HGG患者的生存率。

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Research progress of p53 in gliomas.

LIN Xiang-tao,TAN Shun.Department of Pathology,Affiliated Haikou Hospital, Xiangya School of Medicine Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

Glioma originates from glial cells,which is the most common primary malignant tumor of the central nervous system.It is characterized by invasive growth,high recurrence rate,poor treatment sensitivity and poor prognosis.p53,as a tumor suppressor gene,plays an important role in the growth,development and differentiation of human tissue cells by inducing cell apoptosis,regulating cell cycle,regulating DNA repair and inhibiting angiogenesis.A large number of studies have confirmed that p53 mutation is associated with the occurrence and development of gliomas, which has great significance for the treatment and evaluation of the prognosis of gliomas.This article reviews the research progress of p53 in gliomas.

p53;Glioma;Tumor

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.08.037

R739.41

A

1003—6350(2017)08—1311—03

2016-06-12)

談順。E-mail:lsbyfzhxt@126.com

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