一、胰腺癌基因的概述
胰腺癌的发病的可能很低,但因其死亡的人数却非常多,大多数胰腺癌患者在确诊后一年内死亡,在美国因癌症死亡疾病中排第4位。至少10%的胰腺癌患者被认为有家族性遗传因素,如遗传变异,但相关基因一直不清楚。
因为胰腺癌的症状不明显,其早期的诊断也颇为困难,近年来胰腺癌基因学研究取得了较大的发展,为胰腺癌的早期诊断和治疗开辟了新的途径。
二、胰腺癌的遗传基因
一个多年从事胰腺癌基因搜寻的研究小组发现了可能导致胰腺癌的基因。华盛顿大学的特里伦特和匹兹堡大学的大卫维特康姆宣布,他们在一个大的家族中研究发现了一个叫做palladin的基因变异。
在这个家族的4代中,有18位成员患有胰腺癌或者胰腺癌前期病变。在追踪这些病人共有而不存在于健康成员的DNA片段时,研究人员将4号染色体上的基因缩小到一个相对较小的范围内,其中包括243个已知基因。他们制作了能够测量这243个候选基因表达水平的基因片段,并比较了正常胰腺组织与癌症胰腺组织(分别来自该家族和其他不相关的胰腺癌患者)的不同。
Palladin是这243个基因之一,研究证实它在这个家族的组织和其它癌症患者中高表达。它是以16世纪意大利建筑师Palladio的名字命名的,与编码细胞构架有关(控制细胞形状和活性)。随后,研究人员对来自健康人以及胰腺癌标本和该家族胰腺癌前期患者组织中的palladin RNA进行定量分析。结果表明,palladin在非遗传性胰腺癌患者中有较早的超表达,并与胰腺癌发展有关。进一步分析发现,在该家族的胰腺癌患者或胰腺癌前期患者中存在palladin变异,而不存在于未患病成员中。实验室研究发现,变异的palladin可以增加人类细胞的迁移比例,并使细胞的骨架受到破坏(癌症细胞典型特点)。
这些结果说明,变异的palladin与这一家族胰腺癌的发生有关。此外还证明,palladin基因超表达与也有可能与非遗传性胰腺癌的发病有关。将palladin视为“胰腺癌基因”就能从分子角度去认识胰腺癌的
三、有利于胰腺癌诊断的基因
目前各国学者研究很多的胰腺癌相关基因是ras基因、p53基因、端粒酶基因和近年来发现的DPC4基因。
1 K-ras基因
K-ras基因是一种原癌基因,位于染色体12p12.1上,编码的p21蛋白具有重要的信息转导作用。突变后的ras基因所编码的蛋白会丧失灭活的功能,从而刺激细胞自发性生长和分化,导致肿瘤发生。K-ras突变见于80%~95%的胰腺癌中。大多数报道认为,K-ras突变与胰腺癌预后、分期无关。
1)胰液的应用
很初认为K-ras突变是与胰腺癌有关的特异性变化,可以作为判断胰腺癌存在的敏感标记物。近研究发现,胰腺良性肿瘤、慢性胰腺炎或胰腺囊肿中也存在较高的K-ras突变比例,因此,不能仅依据K-ras突变来诊断胰腺癌。
2)粪便的应用
与直接收集胰液相比,粪便中检出比例较低。并且25%大肠癌和30%大肠腺瘤粪便中也可检出K-ras变异,所以这种方法的特异性不高。但由于简单易行,可用于胰腺癌的普查。
3)外周血浆的应用
此方法与上述方法相比,具有简单、无损伤、准确性高和可反复检测等优点。血浆K-ras突变检测的敏感性高于常规肿瘤诊断方法,将来可望成为诊断胰腺癌的快速准确的方法。另一项研究发现,胰腺癌患者血浆K-ras突变比例为57%(12/21),且K-ras基因突变阳性者的肿瘤比阴性者大,切除可能性小。手术及放化疗后血浆K-ras基因突变监测发现,持续阳性者复发早,提示这类患者预后差。可见这种方法还可用于评估肿瘤的大小、切除的可能性以及预后。另外,虽不能说血中微量癌细胞经血行后全部形成转移灶,但这种检查在辅助诊疗理念选择上有一定的参考价值。
4)分子病理分期方面的应
胰腺癌区域淋巴结的转移情况主要由常规病理决定。常规病理切片存在取样误差,且微转移或浸润灶不易识别。可以通过检测K-ras突变来证实常规病理难以发现的淋巴结微转移,而淋巴结微转移是胰腺癌预后差的一个原因,并且辅助性放化疗可提高这类患者的生存的可能。另外,这种分子病理学方法也可用于检测腹腔冲洗液、肝脏活检组织、肿瘤切缘的情况以及鉴别来源不明的转移癌。
2、p53基因
p53基因位于染色体17p上,编码分子量53 kd的p53蛋白,突变的p53丧失了调节细胞周期的重要作用,导致肿瘤发生。在人类癌症患者中有半数可检出p53改变,大多数报告显示胰腺癌中p53突变比例约40%~70%。因p53突变存在于多种肿瘤中,且在胰腺癌中突变比例远低于K-ras基因,在某些良性胰腺疾病中也可出现阳性,故p53突变在胰腺癌诊断中应用有待于深入研究。
1)临床检测
变异的p53基因所编码的p53蛋白半衰期延长,用免疫组化法易于检出。据报道,37%~64%的胰腺癌组织中可检出p53蛋白过度表达,与p53突变比例基本一致。所以,癌蛋白也可做为一种新的肿瘤标记物。Suwa等对血清中p53蛋白浓度进行检测,发现胰腺癌血清中p53蛋白浓度显著超过健康人和慢性胰腺炎患者。胰腺癌远处转移患者的血清p53浓度显著高于无转移组。胰腺癌切除后的p53蛋白浓度比术前明显下降,说明血清中变异p53蛋白来自于肿瘤,且随着肿瘤的进展而升高,因此可用于胰腺癌的诊断,并可用于判断肿瘤的进展情况。另外,检测胰液p53蛋白和血清p53蛋白抗体也有助于胰腺癌诊断。
2)与预后的关系
关于p53蛋白过度表达与胰腺癌的预后方面报道结论不一致,多数学者认为p53蛋白阳性者预后差,生存期短。
3、端粒酶
研究发现癌细胞及生殖细胞中存在着延长端粒的端粒酶,能以自身RNA为模板合成端粒重复序列,即(5′-TTAGGG-3′)n。含有这种酶的细胞可逃避进行性端粒缩短而获得无限制的生长能力。人正常体细胞端粒酶活性均为阴性,而90%左右的恶性肿瘤细胞端粒酶呈活化状态,因此它与以往报道的基因标记物相比有较高的特异性。然而研究也证实末梢淋巴细胞、肠管上皮细胞、造血干细胞等具有自我增殖能力细胞中也存在阳性端粒酶表达。因此单独以端粒酶活性的存在并不能简单断定癌细胞的存在。内部端粒酶标准定量对比研究发现,癌细胞的活性是正常细胞的10~100倍,因而定量化比较端粒酶活性对癌细胞诊断更有重要的参考价值。
4、DPC4基因
DPC4基因是近年来发现的一种新的抑癌基因,位于染色体18q21.1上,编码的Smad4/DPC4蛋白是TGF-β传递信号到细胞内途径的一个成员,而转化生长因子β(TGF-β)可抑制细胞的生长,所以DPC4缺失可促进细胞过度生长。近研究发现,p21 WAF1可能参与这个过程的发生。约50%的胰腺癌有DPC4的丢失或失活,其中约30%为纯合性丢失,约20%为点突变,DPC4在其他肿瘤中的失活比例通常小于10%,可见DPC4基因丢失或失活在胰腺癌发生中具有特异性,可作为一种新的胰腺癌标记物。
5、其他基因与肿瘤标记物
p16抑癌基因位于染色体9p上,编码的p16蛋白是一种CDK4的抑制物。在约80%的胰腺癌中失活。其他与胰腺癌发生有关的基因还有APC、DDC、Rb-1、C-erbB-2、nm23、DNA错配修复基因等,这些基因在胰腺癌中表达比例较低,故不能单独作为胰腺癌基因用于诊断。另外,血清肿瘤标记物(如CA19-9,CAM17.1,胰岛淀粉样肽等)检查也是胰腺癌诊断的常规方法之一,虽然其敏感性和特异性不高,但由于这一方法快速简便,其研究仍在不断深入。
6、联合检测与胰腺癌变分子机理的研究
恶性肿瘤发生都是多阶段多步骤的,需要多个基因改变的连续性累积,一般需要3~7个基因突变。有关胰腺癌恶性转化过程尚未完整阐述,但这方面研究进展非常迅速。还可以看出癌变过程中各种分子事件发生的顺序: K-ras突变和HER-2/neu突变发生较早,是相对早期事件,而p53突变发生在不典型增生向癌转化附近,为相对晚期事件。虽然导管增生与不典型增生在非胰腺癌中比较少见,但基因改变与胰腺癌完全相同,说明导管上皮增生及不典型增生即是胰腺癌的癌前病变,这些个体将来发生癌变的可能性较大。也说明在基因改变与病理关系上,胰腺癌与非胰腺癌是没有区别的。因此,联合检测在筛选高危人群,明确癌变进程,早期诊断等方面有应用价值。更重要的是应用基因工程的方法来校正这些变异基因,可达到治疗肿瘤的目的。
在胰腺癌诊断上,目前还没有有效的筛选方法,也缺乏单一可靠的诊断方法。近年来,有关胰腺癌基因学方面的研究进展很快,利用分子生物学技术检测这些基因改变,有希望成为一种新的诊断方法。此外,通过对胰腺癌变分子机理的研究,可望为今后胰腺癌的早期探测、预防以及治疗提供理论依据。
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