融合基因在上皮源性恶性肿瘤中的研究进展

阳光56

恶性肿瘤染色体重排的研究已逾半个世纪，但由于技术等原因限制，上皮源性恶性肿瘤基因融合的研究明显滞后于恶性血液系统肿瘤和肉瘤。近十年，上皮源性恶性肿瘤基因融合研究层出不穷，人们借助于荧光原位杂交（FISH）、二代测序等技术，揭示出其与血液肿瘤和肉瘤不一样的改变。基因融合在一系列上皮源性恶性肿瘤中被发现，譬如前列腺、肺、乳腺、头颈部、皮肤、胃肠道、肾脏、甲状腺和涎腺等。在此，我们作一综述，旨在总结上皮源性恶性肿瘤基因融合的研究进展，包括常见基因融合、功能性融合及其临床诊断和治疗价值。

一、上皮源性恶性肿瘤常见基因融合及功能性融合

自20世纪60年代至2000年，Mitelman数据库中收录了超过600种常见的肿瘤相关突变，其中上皮源性恶性肿瘤不足20%。而新近数据显示，截至2015年5月7日，该数据库列数了10004种融合，上皮源性恶性肿瘤所占的比例明显上升。近十年，越来越多文献报道基因融合在不同种类上皮源性恶性肿瘤中的存在（表1）。许多融合在肿瘤亚型中发生的频率极低或跨越不同肿瘤中的功能，大致可以分为几种。

1.转录因子：涉及转录因子调节表达异常的最经典的基因融合即ETS家族基因融合，ERG是ETS家族中最常见的融合基因，其中ETV1有十多种甚至更多的伙伴基因。其他涉及转录因子的基因融合包括NUT（或NUTM1）、POU5F1、MAML2、NFIB、PLAG1、TFE3、TFEB、BOTC以及PAX8。NOTCH1和NOTCH2会导致转录失调；MAML2是NOTCH蛋白的协同转录活化因子，可以放大NOTCH诱导的HES1转录，这些都是与癌症的发生相关。TFE3归属于MITF/TFE家族，是最基本的螺旋化亮氨酸链转录因子，与转化生长因子（TGF）β诱导转录相关。并且，TFE3在生长增值过程中也扮演了重要的角色。TFE3还与乳头状肾细胞癌中多种导致基因融合的染色体易位相关联，比如PRCC-TFE3、CLTC-TFE3、PSF-TFE3、NONO-TFE3和ASPL-TFE3。PLAG1作为一种致瘤性转录因子，通过下调IGF2、CRLF1、CRABP2、CRIP2和PIGF在涎腺多形性腺瘤和脂肪母细胞瘤中影响其发生转化。NFIB结合病毒或细胞传递因子激活转录和复制。POU5F1和PAX8则是同源性转录因子，同隶属于一个家族，在细胞分化调控中发挥重要作用，在恶性肿瘤中已经被广泛认识，尤其是PAX8在甲状腺癌中的作用。

2.激酶：上皮源性恶性肿瘤中激酶融合，包括RET、NTRK1、NTRK3、ALK、ROS1、FGFR1/2/3和丝氨酸苏氨酸激酶，譬如RAF基因家族BRAF、RAF1、CRAF和MAST1\2。涉及激酶的基因融合往往能够引起临床症状差异，因此被广泛关注。大多数涉及激酶的基因融合激酶区域都被保留，也为高通量测序分析提供了严格的筛选标准。来自癌症基因组图谱（TCGA）的mRNA序列分析，研究了取自13种不同组织学类型的4366例原发肿瘤标本，发现了激酶融合包括了ALK、ROS、RET、NTRK和FGFR基因家族，伴有上述融合的肿瘤分析包括了胆囊癌（3.3%）、胶质母细胞瘤（4.4%）、头颈部恶性肿瘤（1.0%）、低级别胶质瘤（1.5%）、肺腺癌（1.6%）、肺鳞癌（2.3%）和甲状腺癌（8.7%）。

3.其他功能性分类：涉及谷氨酸转运体SLC1A2相关胃癌中12%被检测到CD44-SLC1A2/EAAT2基因融合，其导致细胞内谷氨酸聚积，影响肿瘤发挥功能。68例结直肠癌“微卫星稳定”亚型标本RNA测序，发现2种R-spondin家族基因融合，2例EIF3E-RSPO2融合，5例PTPRK-RSPO3融合。这些融合基因都保留了R-spondin中被认为是Wnt/β-catenin信号通路激活剂的功能区。另外，6例LACTB2-NCOA2嵌合转录本于99例直肠癌中被检测到，其破坏NCOA2表达，从而激活Wnt/β-catenin信号通路。新近，涉及SKIL的融合3＇端与雄激素调节启动子连接，比如TMPRSS2、SLC45A3以及ACPP在540例前列腺癌中被检测出6例，这些肿瘤中SKIL过表达和TGFβ通路下调相关，可能与肿瘤发生的机制存在关联。TCGA数据库分析了不同肿瘤基因融合转录，在111例样本中发现染色质修饰基因，其中包括了组蛋白甲基转移酶、组蛋白去甲基酶基因。染色质修饰基因是潜在的治疗靶点，有望成为一种可控的突变。还有一些上皮源性恶性肿瘤中的基因融合包括了一些编码生长因子受体（GABBR2、TACSTD2、ITPR2），调节协同因子（WIF1、GAB2），Ras-Gap蛋白（DOCK5、ARHGAP15）和细胞支架蛋白（SNF8、SEC22B、HIP1R、STXBP4、MYO19、TPR）。


二、融合基因在肿瘤分型诊断、鉴别诊断和靶向治疗中的应用

1.作为上皮源性恶性肿瘤分型标志物的常见融合：ETV6-NTRK3融合是分泌型乳腺癌和涎腺乳腺样分泌癌的诊断性标志物。CRTC-MAML2融合是粘液表皮样癌的特征突变；而阴性易位的粘液表皮样癌被认为是腺鳞癌的一类独特亚型。CRTC-MAML融合也在肺、宫颈、甲状腺和口腔的粘液表皮样癌以及皮肤透明细胞汗腺中被发现。尤其在肺粘液表皮样癌中，不伴有EGFR突变时，临床对吉非替尼敏感，提示了其可能与CRTC-MAML2有关，也为其他部位粘液表皮样癌的治疗提供了一种可能。涎腺或乳腺腺样囊性癌都可以通过MYB-NFIB基因融合提示诊断。应用融合定义亚型的恶性肿瘤还有甲状腺乳头癌中RET和NTRK基因融合亚型，以及甲状腺滤泡癌中RET和NTRK基因融合亚型，以及甲状腺滤泡癌中PAX8-PPARγ基因融合亚型。ETS家族基因融合，包括ERG（少见一些的有ETV1、ETV4、ETV5或FLI1）大约存在于50%的前列腺癌中，其中最常见的就是TMPRSS2-ERG。EWSR1-ATF1基因融合在涎腺透明细胞癌中被发现，它是一种罕见的惰性肿瘤，EWSR1-ATF1融合可以作为亚型的一个特异的分子标志物，因为涎腺透明细胞癌在组织学上和侵袭程度较高的粘液表皮癌相似。基因融合在上皮源性恶性肿瘤中跨越不同肿瘤组织类型很常见。EML4-ALK融合最初在肺癌中被报道，随后叶子啊乳腺癌、结直肠癌、儿童肾脏髓质癌中被发现。无独有偶，RET基因融合最早被非人为是甲状腺癌的特征融合，如今也被证实广泛存在于肺癌。EWSR1-POU5F1融合在2种罕见的上皮性肿瘤中被检测出，分别是皮肤汗腺瘤和涎腺粘液表皮样癌。涉及RAF活化酶基因（BRAF、RAF1、CRAF）的融合在低级别中枢神经系统肿瘤（毛细胞星形细胞瘤和其他低级别胶质瘤）、胃癌、黑色素瘤、前列腺癌中被发现。此外，RAF家族融合在不同种上皮源性恶性肿瘤中被发现，比如前列腺、胃、皮肤恶性肿瘤。涉及成纤维细胞生长因子受体（FGFR）酪氨酸激酶家族的基因融合在不同种恶性肿瘤中被观察，起初FGFR融合在上皮性恶性肿瘤证实，之后FGFR1-PLAG1在一系列涎腺多形性腺瘤中也被发现。

2.个体化靶向治疗的基因融合：RET抑制剂凡德他尼在伴有RET突变甲状腺髓样癌中能够抑制肿瘤的生长活动，新近其在转移性甲状腺髓样癌的治疗作用也被美国食品药品管理局证实，其敏感性也在RET融合阳性的甲状腺乳头状癌和肺癌细胞中被发现。今年酶抑制剂克唑替尼临床对于EML4-ALK阳性的非小细胞肺癌的治疗效果激动人心。不容乐观的是，由于酶区域突变、ALK基因融合放大、KIT放大或者上调的EGFR的自身磷酸化作用，耐药在所难免。这是上皮源性恶性肿瘤治疗过程中最具代表性的挑战，也带来了关于是否从治疗一开始就联合用药的争议，目前在治疗开始联合用药已经落实于临床。RAF或MEK抑制剂为一些伴有多种RAF家族基因融合的上皮源性恶性肿瘤精准治疗提供了多种选择。一些近期应用至临床的FGFR抑制剂对于伴有FGFR基因融合的不同类型肿瘤均有治疗作用，譬如胆囊癌、前列腺癌或者其他。前列腺癌中罕见的PIK3CA家族基因融合表现出PI3KC基因过表达，亦可能对PIK3CA抑制剂敏感。在表达ETV6-NTRK3融合的分泌型乳腺癌的治疗中，应用IGIFR/INSR激酶抑制剂BMS-536924和BMS-754807作用于IGF1R信号轴下游的靶点，目前已经应用于临床并被证实有效。在结直肠癌和前列腺癌中R-spondin融合也被认为对Wnt通路拮抗剂敏感。其他的基因融合的靶点还在摸索之中，结构或抑制剂日趋成熟，对于血液恶性肿瘤的治疗卓有成效，现在正逐步通过多项临床试验在伴BUD3/4-NUT基因融合的NUT中线癌中进行研究，这是一种罕见但高度侵袭性的肿瘤分型，尚没有有效的治疗手段。涉及ETS转录因子的基因融合已经被运用于诊断。一种基于检测尿液标本中TMPRSS2-ERG融合的非侵入性实验已经逐步开展，联合尿液PCA3检测可以预测前列腺癌发生。癌基因转录因子相关治疗靶点的研究极具挑战性，基于ERG和DNA修复酶PARP抑制剂的联合作用，PARP抑制剂抑制TMPRSS2-ERG阳性前列腺癌移植物生长的作用已经显示出来。另外，PARP抑制剂也和TMPRSS2-ERG阳性前列腺癌细胞的辐射敏感性有关。如述，这些实验研究使精准靶向治疗成为可能。

三、上皮源性恶性肿瘤基因融合未来与展望

上皮源性恶性肿瘤基因融合研究起步晚于恶性血液系统肿瘤和肉瘤，但组织分解技术日益提高，以及FISH、二代测序技术广泛应用，使上皮源性恶性肿瘤基因融合的研究如火如荼地开展。前列腺癌与肺癌的研究已日趋成熟，与之相关的靶向药物也早日应用于临床，使许多患者获益。随着时间的推移，越来越多的上述的基因融合在上皮源性恶性肿瘤中会被认识，并指导更精确肿瘤分型，继而推动分子靶向治疗进程。

参考文献：略

本文来源：中华病理学杂志