P16在肺癌方面的研究進(jìn)展

1、P16在肺癌方面的研究進(jìn)展馮蓓，馮艷，楊小平，楊衛(wèi)衛(wèi)（延安大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤科一病區(qū)，陜西 延安，716000）摘要：肺癌是眾多的惡性腫瘤之一,由于早診率相對(duì)不高,許多患者在診斷時(shí)已經(jīng)屬于較晚期病例。靶向治療是這幾年來在肺癌中出現(xiàn)的新診療手段。在對(duì)肺癌發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移過程中分子生物學(xué)機(jī)制的研究,這種治療手段也逐步廣泛應(yīng)用于肺癌治療的臨床實(shí)踐。P16基因有可能成為分子靶向治療的新方向。目前研究表明P16基因可能作為一種抑制腫瘤的基因，失活后導(dǎo)致了細(xì)胞周期的調(diào)控失常，使得細(xì)胞異常增殖，導(dǎo)致了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。本文就近年來P16基因在肺癌中表達(dá)相關(guān)研究研究結(jié)果及相關(guān)進(jìn)展做一綜述。關(guān)鍵詞 P16 基因

2、突變 腫瘤現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)P16基因編碼的蛋白可以把細(xì)胞阻滯在G1期，從而不能進(jìn)入S期。P16基因的失活最終結(jié)果就是導(dǎo)致了細(xì)胞周期的正常調(diào)控，使得細(xì)胞異常增殖和腫瘤的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)人類75%的癌細(xì)胞中存在著P16基因的缺失、突變等。因此，檢測(cè)P16基因的變化來判斷是否在癌癥患者中存在一定的易感性，以及對(duì)預(yù)測(cè)腫瘤的預(yù)后，具有非常重要的臨床意義 1-2。1.P16基因及蛋白的結(jié)構(gòu)與功能在1994年4月，Kamb等2研究小組在美國(guó)冷泉實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)了Pl6基因3。這個(gè)研究發(fā)現(xiàn)是另人們欣喜的，P16基因是一種新的抗癌基因，它編碼的蛋白可以抑制CDK4激酶的活性，從而影響了細(xì)胞周期的正常調(diào)控。P16基因又稱MTS

3、1基因(multiple tumor suppressor 1)，它是位于不到40 kb范圍內(nèi)的腫瘤抑制基因。MTS1基因全長(zhǎng)8.5 kb，由三個(gè)外顯子和兩個(gè)內(nèi)含子組成，其編碼蛋白 Pl6 INK4 A(inhibitor of cdk4)分子量約為16 Kd4，故得名P16基因。P16位于人的染色體9q21區(qū)，由307個(gè)氨基酸組成的單鏈多肽。其重要的空間構(gòu)型維持了P16基因的生物活性。正是由于其特殊結(jié)構(gòu)，是使調(diào)控正常細(xì)胞的分裂具有重要的意義。而正常細(xì)胞分裂周期的完成關(guān)鍵，主要是G1期-S期和G2期-M期的順利轉(zhuǎn)換。P16基因直接參與細(xì)胞周期的調(diào)控，其表達(dá)產(chǎn)物可以負(fù)調(diào)控細(xì)胞的增殖與分裂，在生化

4、功能上與細(xì)胞增殖周期緊密相關(guān)。David Beach5等證明了P16蛋白在細(xì)胞分裂周期（Cell Division Cycle）中是抑制CDK4的重要因子。它的基本功能是可以特異性地抑制CDK4的活性，把細(xì)胞阻滯到G1期，最終導(dǎo)致G1-S期不能順利轉(zhuǎn)換，從而不能進(jìn)入S期。一旦P16基因發(fā)生異常改變時(shí)，CDK4這種關(guān)鍵酶的功能喪失，P16蛋白就不能得到正常的表達(dá)。CDK4激酶的活性失去了抑制，導(dǎo)致細(xì)胞不受控制的增殖，一步步向癌變發(fā)展，加快了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。2.P16與惡性腫瘤的關(guān)系P16基因是一種抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展的基因，在人類許多腫瘤細(xì)胞中存在著它的突變與缺失。研究發(fā)現(xiàn)，在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

5、中，P16基因在其中扮演了重要的角色，它在多種腫瘤細(xì)胞中有著高頻率的變化。在人類細(xì)胞遺傳學(xué)中研究發(fā)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的9號(hào)染色體短臂9p21區(qū)域有高頻率的純合缺失6?？梢娫趷盒阅[瘤中的發(fā)生和發(fā)展與P16基因的突變與缺失有著重要的聯(lián)系，需要我們?nèi)祟悓?duì)其有更加深入廣泛的研究。腫瘤細(xì)胞中P16基因失活的主要方式有缺失、突變及甲基化（7）。缺失主要有兩種方式，包括雜合性缺失和純合性缺失，一般認(rèn)為純合性缺失的發(fā)生率要高于雜合性缺失的發(fā)生率。P16基因發(fā)生突變主要是在其編碼蛋白內(nèi)的DNA突變，影響了基因的編碼功能，從而導(dǎo)致了CDK4失去被P16蛋白抑制的作用。P16基因失活的另外一個(gè)重要的機(jī)制就是甲基化8，甲基

6、化而且是癌前的早期改變，有助于腫瘤的早期診斷9。當(dāng)甲基化發(fā)生在腫瘤細(xì)胞中的抑癌基因中，就破壞了其編碼蛋白的合成轉(zhuǎn)錄過程，從而抑制了編碼蛋白的正常功能，導(dǎo)致基因的轉(zhuǎn)錄失活10，就不能達(dá)到一個(gè)抑制腫瘤生成的作用。雖然甲基化后的DNA序列沒有發(fā)生任何變化，但是影響了基因的表達(dá)。基因的表達(dá)不能正常進(jìn)行時(shí)，就促使了腫瘤細(xì)胞的發(fā)生11。防止細(xì)胞周期發(fā)生紊亂而引起的無限制的細(xì)胞增殖，是腫瘤抑癌基因的重要關(guān)鍵點(diǎn)。P16基因就是這樣一種抑癌基因，若P16一旦失活，失活后的p16蛋白對(duì)細(xì)胞的抑制作用減弱，就會(huì)引起細(xì)胞的增殖加快12。細(xì)胞周期失控是直接導(dǎo)致正常細(xì)胞發(fā)生癌變的重要原因之一。由此就要求其對(duì)細(xì)胞周期的嚴(yán)格

7、調(diào)控。細(xì)胞周期的全部過程中，起著決定性作用的是G1-S期的順利轉(zhuǎn)換與否。細(xì)胞完成正常的細(xì)胞周期，需要依賴CDK的活化，CDK可與一系列蛋白質(zhì)即CDK抑制因子結(jié)合而被抑制，其中CDK4和CDK6在CDK中發(fā)揮了重要的作用。P16基因與CDK4、CDK6之間聯(lián)系緊密，由于P16蛋白作用的結(jié)果，當(dāng)CDK4的激酶活性被抑制，使得Rb蛋白去磷酸化持續(xù)保持其高活性，使得轉(zhuǎn)錄因子E2F得到有效的抑制，細(xì)胞G1-S期不能順利完成轉(zhuǎn)換，從而有效的抑制了細(xì)胞的惡性增殖，阻止了腫瘤的發(fā)生。相反當(dāng)P16基因發(fā)生突變、缺失、甲基化等異常改變時(shí)，P16蛋白不能夠正常表達(dá)。Rb蛋白磷酸化后，不能保持其高活性，使得DNA合成

8、過程中的轉(zhuǎn)錄因子E2F失去了抑制，細(xì)胞無限制進(jìn)入增殖的狀態(tài)，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失去控制，無限制的進(jìn)入了S期。后果就是腫瘤細(xì)胞逃避負(fù)性調(diào)控而引起惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展13。因此，P16基因在發(fā)生任何異常時(shí)，都可以導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生。尤其是在侵襲力更強(qiáng)的腫瘤中P16 的過表達(dá)作用更明顯14。3.P16在肺癌中的表達(dá)及意義原發(fā)支氣管肺癌，簡(jiǎn)稱肺癌，是最常見的惡性腫瘤之一，也是人類癌癥死亡的主要原因之一，無論男女，其發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢(shì)，其中死亡率已占癌癥死亡率之首15。但早期肺癌癥狀不易表現(xiàn)出來，在這些患者中只有將近5%的肺癌患者診斷后存活能夠超過5年以上16。大多數(shù)患者在臨床診斷時(shí)已屬晚期，隨著腫瘤

9、分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展，許多人在研究腫瘤基因的異常表達(dá)與腫瘤的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，在肺癌的發(fā)生、發(fā)展過程中常伴隨著一些腫瘤基因的異常變化。近年來肺癌的早期診斷越來越受到重視，因此檢測(cè)人體組織中某些基因的異常變化對(duì)肺癌的早期診斷及惡性程度的判定具有一定的臨床意義17。研究發(fā)現(xiàn)P16基因在腫瘤細(xì)胞系中的缺失率可以達(dá)到80%以上，在實(shí)體瘤中也可達(dá)70%左右。姜雪燕等18人在針對(duì)P16基因甲基化與中國(guó)人群非小細(xì)胞肺癌發(fā)生關(guān)系的meta分析中，通過對(duì)549例患者臨床病理資料進(jìn)行分析，得出P16基因甲基化與非小細(xì)胞肺癌有著密切的關(guān)系。劉建明19的研究結(jié)果提示P16基因的失活與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。這說明P

10、16蛋白的失活與肺癌的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。武世伍20的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在肺癌組織中存在著P16蛋白的缺失，同時(shí)P16蛋白在肺癌組織中的表達(dá)水平與細(xì)胞的分化程度、臨床分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)系。隨著細(xì)胞分化程度的高低，P16的表達(dá)呈相應(yīng)的表達(dá)趨勢(shì)；同時(shí)，臨床分期越晚，則P16蛋白的表達(dá)越低；還有在肺癌中出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的病例里，P16蛋白的陽性表達(dá)率明顯的低于肺癌中未出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的病例。這些結(jié)果表明了P16蛋白會(huì)隨著肺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移以及向晚期發(fā)展，其表達(dá)率越來越低。提示P16基因異常是腫瘤發(fā)生與發(fā)展過程中一個(gè)重要的因素21。同樣，在王勇22的實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了P16蛋白的低表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移

11、有顯著的相關(guān)性，對(duì)肺癌細(xì)胞的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移可能起到了重要的作用。由此得出P16可作為判斷肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、預(yù)后的一項(xiàng)新指標(biāo)。綜上可見P16在非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生發(fā)展中起到了重要的作用，同時(shí)在非小細(xì)胞肺癌中呈下調(diào)表達(dá)，并與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生及細(xì)胞分化不良及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。因此P16蛋白對(duì)肺癌的早期診斷及預(yù)后具有重要的臨床意義。4.靶向治療腫瘤的發(fā)生與基因的改變有著重要的聯(lián)系23，已有實(shí)驗(yàn)針對(duì)P16基因甲基化，證實(shí)對(duì)肺癌的早期診斷有一定的臨床意義24。由于P16本身其具有重要的生物學(xué)功能，同時(shí)P16基因純合性缺失或突變存在于很多的腫瘤組織中，使得P16基因可以用于癌癥靶標(biāo)的治療。同時(shí)P16基因的分子量小，

12、在用于基因的診療過程中，更加方便，更加容易操作。并且與其他的腫瘤基因的相互作用中，可以發(fā)揮更好的協(xié)同作用，抑癌的作用得到了加強(qiáng)，這對(duì)靶向藥物的發(fā)明有著極其重要的臨床意義25，因此認(rèn)為P16基因是腫瘤抑制基因中比較重要的抑癌基因之一。在陳首慧26的研究中證實(shí)5-Aza-CdR能逆轉(zhuǎn)p16基因甲基化狀態(tài)，5-Aza-CdR有可能作為肺癌治療的有效藥物。TRIO-18研究已經(jīng)證實(shí)PD0332991（palbociclib）在治療晚期乳腺癌中的有效性。Palbociclib可以選擇性地抑制CDK4和CDK6，是一種口服的靶向藥，通過阻止細(xì)胞周期從G1期-S期的DNA合成27-29，選擇性地抑制CDK4

13、和CDK6，可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和發(fā)展，使細(xì)胞周期的調(diào)控恢復(fù)正常30。由此可見肺癌發(fā)病前的診斷治療對(duì)于其治療效果和預(yù)后有著相當(dāng)關(guān)鍵的作用31。因此檢測(cè)P16基因在肺癌患者組織中的表達(dá)水平，分析P16基因與肺癌及其惡性程度的相關(guān)性，對(duì)臨床的早期診斷，及判斷腫瘤的性質(zhì)及預(yù)后的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)潛在的靶向藥物治療提供了一定的依據(jù)。參考文獻(xiàn): 1Mary J .New tumor suppressor mayrival P53 J .Science，1994;264:344.2Kamb A，Gruis NA ，Weaver -Feldhaus J，et al .A cell cycleregulato

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