DNA损伤修复与铂类耐药研究进展
【摘要】 铂类是非小细胞肺癌化疗的基本药物，它的耐药机制复杂，其中ＤＮＡ损伤修复能力改变是铂类耐药的重要分子基础。全文综述DNA损伤修复机制——碱基切除修复、核苷酸切除修复、酶修复及DNA双链断裂修复等研究进展。
【关键词】 DＮＡ损伤 耐药 修复 XPD ERCC1
DNA损伤修复是恢复正常DNA序列结构和维持遗传信息相对稳定有关的细胞反应。DNA损伤修复基因可修复不同原因导致的DNA损伤，从而保护遗传信息的完整性。DNA损伤修复有4种基本形式，即碱基切除修复、核苷酸切除修复、酶修复和双链断裂修复。
1 碱基切除修复
碱基切除修复（base excision repair，BER）切除和替换由内源性化学物作用产生的DNA碱基损伤。DNA糖基化酶参与此过程，随后糖磷酸键断裂，切去碱基残基，DNA连接修复损伤。参与BER的基因主要有X线修复交叉互补基因（X?鄄ray repair cross ?鄄complementry gene，XRCC1），DNA连接酶hOGG1，MPG，APG，APE1[2]。
XRCC1是第一个从哺乳动物细胞中分离出来的对电离辐射敏感的基因，位于19q13.2，大小为32 kb。XRCC1和DNA聚合酶β、DNA连接酶Ⅲ相互作用,参与碱基切除修复。XRCC1基因缺陷的细胞对DNA损伤敏感，单链断裂增加，姊妹染色体互换率（SCE）比正常细胞高10倍多。DNA修复能力和XRCC1 399Arg/Gln基因表型的变化有关，存在XRCC1 399位点多态性的NSCLC病人对铂类抗药[3，4]，而且这一位点的多态性与食管癌、肺癌及前列腺癌的易感性相关。
２ 核苷酸切除修复
核苷酸切除修复（nucleotide excision repair,NER）是哺乳动物细胞DNA修复的主要途径；是保护宿主免受肿瘤侵害的必要因素；是清除大规模铂类化合物所致DNA螺旋扭曲的惟一机制。NER分为转录互补修复（TCR）和全基因组修复（GGR）。TCR修复活性基因DNA转录链中转录阻滞的基因，而GGR修复活性基因中DNA非转录链中损伤的基因。
NER相关的蛋白有XP（A?鄄G）、复制蛋白A、RPA复制因子、RFC、PCNA和转录因子TFIIH（transcription factor IIH），其中XPA和RPA复合物是损伤识别因子，能够确定DNA损伤部位并可清除铂类所致的DNA加合物。NER以切开和填补方式修复损伤的DNA链。修复过程包括5个步骤：XPC?鄄hHR23B复合物识别损伤位点；通过XPB和XPD两种DNA解旋酶打开损伤位点的双螺旋结构；激活XPA 和RPA蛋白的活性；通过XPF和XPG核酸内切酶切割损伤的DNA链；DNA多聚酶和PCNA填补缺口；DNA连接酶Ⅰ将损伤链连至母链[5]。
NER是紫外线致癌的主要防御机制，NER缺乏会导致新生儿出生缺陷。如着色性干皮病（XP）[6]，这是一种罕见的疾病，病人对阳光高度敏感，受照部位极易发生色素改变同时可伴有神经性退化并最终导致皮肤癌。Rosell 等人用westernblot方法评价了NER相关蛋白在60种人类肿瘤细胞系中的表达水平，结果显示XPD蛋白水平显著增高的病人对铂类耐药。以下简要介绍参与NER修复途径的两个基因XPD和ERCC1。
2.1 着色性干皮病基因（xeroderma pigmentosum D,XPD）
又称作ERCC2基因，编码解旋酶，是转录因子TFIIH的组成部分，NER途径的必需成分。XPD参与TCR和GGR 两种NER修复途径。XPD基因突变可引起着色性干皮病、Cockayne综合征以及毛发营养不良综合征。着色性干皮病罹患皮肤癌的风险比正常人高1 000倍。目前发现XPD的几种多态性位点与DRC有关，该基因第312密码子G→A多态和第751密码子C→A多态分别导致Asp312→Asn312和Lys751→Gln751氨基酸替代，这两个多态位点不但存在连锁不平衡，而且其突变表型与DRC密切相关。Hemminki等报道,携带312Asn/Asn和751Gln/Gln的个体修复嘧啶二聚体的能力比野生基因型低50%，也就是说DRC低。分子流行病学研究显示，这两个多态性与肺癌、头颈鳞癌、基底细胞癌等恶性肿瘤发生有关。在吸烟和健康人群研究中，751Gln/Gln型和312Asn/Asn型的个体DRC低，罹患肺癌的概率高。751Gln/Gln型的个体患头颈部癌的风险亦比Lys/Lys型组高[7~9]。同时存在Lys/Lys和Asp/Asp基因型的病人DRC高也就是说对铂类耐药，他们在接受5?鄄Fu/草酸铂的治疗中，疾病发生进展的病例数是Lys/Lys型和Lys/Gln型的6~12倍[10]。目前还不清楚这些病人对5?鄄Fu/草酸铂方案反应低是否与第751密码子的多态性有关。
XPD基因的多态性可作为NSCLC是否选择含铂类化疗方案的预测指标[11~13]。接受含DDP为基础方案化疗的NSCLC病人的生存率与DRC相关性研究表明：DRC高（>9.2%）的病人死亡的风险是DRC低（>5.8%）的病人的2倍多。DRC低的病人接受单纯手术治疗后生存率低,但能够从新辅助化疗和辅助化疗中受益；而DRC高的病人接受单纯手术治疗的生存期长，但对新辅助化疗和辅助化疗却抗拒。Lys/Gln型的病人接受Gem/DDP治疗，他们的TTP时间高于Lys/Lys型的病人，分别为9.6个月和4.2个月，而接受NVB/DDP的治疗则情况相反，Lys/Lys型的TTP时间长，当TXT加入Gem/DDP组中，Lys/Lys型病人的预后较好；也就是说Lys/Gln基因型的病人可从Gem/DDP方案中受益，Lys/Lys基因型的病人可从NVB/DDP方案中受益。
2.2 切除修复交叉互补基因（excision repair cross complementing 1,ERCC1）
ERCC1参与DNA链的切割和损伤识别。ERCC1共有四种分子量的ｍRNA，但只有11kb的ｍRNA表达出分子量为39×104的蛋白时，才表现为对药物耐受。ERCC1过表达可使停滞在Ｇ2/Ｍ期的损伤DNA迅速修复,导致其对顺铂耐药。用反义技术抑制ERCC1表达可以减少DDP?鄄DNA 加合物的修复[14]。在人卵巢癌和胃癌的肿瘤组织及细胞系中ERCC1表达增高与DDP抗药有关。Rosell通过定量PCR分析了肺癌石蜡包埋组织切片中ERCC1ｍRNA的表达，回顾性分析发现ERCC1ｍRNA高表达者对铂类抵抗，生存率低于低表达者。目前国际正在进行的GILT研究中，设计了根据ERCC1ｍRNA表达情况选择化疗药物的方案。根据该研究如果ERCC1ｍRNA表达阳性选择健择，如果表达阴性选择铂类。这一结果将告诉我们NSCLC个体化治疗分子预测指标的可行性，也将为术前术后化疗方案的选择提供有力的依据。
2.3 DNA损伤修复基因的多态性
DNA修复系统在维持机体的遗传稳定性方面起关键作用,它可以逆转由机体内外环境因素所致的DNA突变。DNA修复基因是一类易感基因，其多态性为人群中普遍存在的现象，DNA损伤修复基因的多态性可以改变蛋白功能和个体对损伤DNA 的修复能力，修复能力缺乏可致癌或导致基因型不稳定。对OGG1，XRCC1，ERCC1，XPC，XPF，pCA2，XRCC3等DNA损伤修复基因的多态性的研究表明：①OGG1 S 326C多态性增加各种癌症的风险；②XRCC1R194W变异减少癌变的风险；③pCA2 N372H变异增加患乳腺癌的风险。
3 DNA损伤修复酶
DNA损伤的直接修复途径是一步反应修复，即将损伤位点的序列恢复到原状。通过光复活酶直接与损伤的DNA结合，扭转紫外线或化疗药物所致的DNA损伤。6?鄄甲基?鄄鸟嘌呤甲基转移酶（ＭＧＭＴ）对修复甲基化损伤非常重要。它可以抑制烷化剂对肿瘤细胞的杀伤，通过甲基化特异的PCR检测发现40%的脑瘤病人存在MGMT甲基化，这些病人对卡莫司丁的反应率高,预后好。p16，DAPF，GSTP1等基因也存在相似的甲基化，目前正在研究接受手术的NSCLC病人组织和血清中MGMT甲基化的情况[4]；另一个DNA损伤修复酶DAPK（死亡相关的蛋白激酶）则完全相反。它的甲基化与Ⅰ期NSCLC病人的预后差相关，Tang等人研究135例NSCLC病人中55例存在甲基化，5年生存率是56%，而没有甲基化的病人的生存率是92%。
4 DNA双链断裂修复
DNA双链断裂可能通过同源或非同源重组的方式修复。实验证实MMR缺失的细胞对烷基化化疗药物有较高的耐受性。值得注意的是，人类至少有7种编码蛋白质的基因参与DNA双链断裂修复，其中pCA1基因定位于人染色体17ｑ12?鄄21，编码的蛋白具有许多与其他蛋白相互作用的位点，通过蛋白之间的相互作用发挥其重要的生物学功能，包括细胞周期调控、DNA损伤修复、基因的转录调节、细胞凋亡和泛素化等。pCA1基因的突变与家族性乳腺癌及卵巢癌的发生密切相关。40%～45%的遗传性乳腺癌与pCA1基因突变有关，而在乳腺癌和卵巢癌都高发的家族中，80%的患者pCA1基因发生突变。乳腺癌细胞系中pCA1mRNA表达水平低能增加DDP的敏感性，但降低了抗微管药物的疗效。因此可以通过检测pCA1mRNA表达水平来预测病人的药物敏感性，进而选择合适的药物。
5 小 结
铂类是NSCLC化疗的基本药物，DRC的改变是铂类耐药的重要的分子基础。碱基切除修复和核苷酸切除修复等多种机制参与DNA损伤修复过程，每一种机制又有多种基因参与，如XPD，ERCC1，XRCC1等[15]。因此对DRC相关的基因进行检测可以预测肿瘤的易感性，是否选择含铂类的方案治疗以及预测铂类药物的疗效，从而可以使病人真正接受个体化治疗。
【参考文献】
[1] Rosell R. Predictive molecular markers in non?鄄small cell lung cancer[Ｊ]. Curr Opin Oncol, 2001,13:101-109.
[2] Hou SM, Ryk C, Kannio A, et al. Influence of common XPD and XRCC1 variant alleles on p53 mutations in lung tumors[J]. Environ Mol Mutagen,2003,41(1):37-42.
[3] Gurubhagavatula S, Liu G, Park S, et al. XPD and XRCC1 genetic polymorphisms are prognostic factors in advanced non?鄄small?鄄cell lung cancer patients treated with platinum chemotherapy[J]. J Clin Oncol, 2004,22(13):2594-2601.
[４] Rosell R, Taron M, Barnadas A, et al. Nucleotide excision repair pathways involved in Cisplatin resistance in non?鄄small?鄄cell lung cancer[J]. Cancer Control, 2003 ,10(4):297-305.
[5] Rosell R, Taron M, Camps C.Influence of genetic markers on survival in non?鄄small cell lung cancer[J]. Drugs Today (Barc), 2003,39(10):775-786.
[6] Rosell R. Determinants of response and resistance of cytotoxics[J]. Semin Oncol, 2002, 29（1 Suppl 4):110-118.
[7] David JP, Stoehlmacher J, Wu Zhang, et al. A Xeroderma pigmentosum group D genepolymorphism predicts clinical outcome to platinum?鄄based chemptherapy in patients with advanced colorectal cancer[J]. Cancer Research, 2001,15: 8654-8658.
[8] Yu HP, Wang XL, Sun X, et al. Polymorphisms in the DNA repair gene XPD and susceptibility to esophageal squamous cell carcinoma[J]. Cancer Genet Cytogenet, 2004 ,154(1):10-15.
[9] Rosell R, Crino L, Danenberg K,et al.Targeted therapy in combination with gemcitabine in non?鄄small cell lung cancer[J].Semin Oncol, 2003 ,30(4 Suppl 10):19-25.
[10] Stoehlmacher J, Park DJ, Zhang W, et al. A multivariate analysis of genomic polymorphisms: prediction of clinical outcome to 5?鄄Fu/oxaliplatin combination chemotherapy in refractory colorectal cancer[J]. Br J Cancer, 2004,91(2):344-354.
[11] Hu Z, Wei Q, Wang X, et al.DNA repair gene XPD polymorphism and lung cancer risk: a meta?鄄analysis[J].Lung Cancer, 2004 ,46(1):1-10.
[12] Isla D, Sarries C, Rosell R, et al. Single nucleotide polymorphisms and outcome in docetaxel?鄄cisplatin?鄄treated advanced non?鄄small?鄄cell lung cancer[J]. Ann Oncol,2004,15(8):1194-1203.
[13] Camps C, Sarries C, Roig B. Assessment of nucleotide excision repair XPD polymorphisms in the peripheral blood of gemcitabine/cisplatin?鄄treated advanced non?鄄small?鄄cell lung cancer patients[J]. Clin Lung Cancer, 2003,4(4):237-241.
[14] Zhou W, Gurubhagavatula S, Liu G,et al .Excision repair cross?鄄complementation group 1 polymorphism predicts overall survival in advanced non?鄄small cell lung cancer patients treated with platinum?鄄based chemotherapy[J]. Clin Cancer Re, 2004,10(15):4939-4943.
[15] Rosell R, Green M, Gumerlock P. Advances in the treatment of NSCLC molecular markers take the stage[J].Seminars in Oncology,2002,28(1):28-34.