摘要
DNA損傷修復(fù)（DDR）在實體瘤（包括卵巢癌）的發(fā)生中起重要作用。在DDR效應(yīng)通路中，多種實體瘤（如乳腺癌、結(jié)直腸癌和卵巢癌）遺傳學(xué)水平的實質(zhì)性變化就是DNA修復(fù)基因的基因組改變，尤其是在攜帶已知DNA修復(fù)基因胚系突變的高外顯率家族性腫瘤中，例如乳腺癌相關(guān)的BRCA1/2突變，結(jié)直腸癌和卵巢癌（OvC）相關(guān)的錯配修復(fù)基因突變（包括MLH1、MSH2、MSH6、PMS2和POLE）或聚合酶缺陷，以及OvC相關(guān)RAD51C、RAD51D基因的有害突變和BRCA1突變。卵巢癌相關(guān)的其他分子標(biāo)志物還包括TP53、KRAS、BRAF、RAD51C/D或PTEN等。本文闡述了DNA修復(fù)機制對卵巢癌發(fā)生風(fēng)險、預(yù)后和治療結(jié)局的影響。
卵巢癌的主要分子特征及其與DNA修復(fù)系統(tǒng)的關(guān)系
90%的OvC為上皮性卵巢癌（EOCs），主要分為Ⅰ型和Ⅱ型兩個亞型，Ⅰ型由子宮內(nèi)膜樣、粘液樣、透明細(xì)胞和低級別漿液性卵巢癌組成，Ⅱ型包括高級別漿液性卵巢癌（HGSOCs），屬于組織學(xué)優(yōu)勢亞型。DNA修復(fù)系統(tǒng)的蛋白由150多個基因編碼并具有典型特征，OvC涉及六個途徑：其中同源重組修復(fù)（HR）缺陷、非同源末端連接（NHEJ）、錯配修復(fù)（MMR）、堿基切除修復(fù)（BER）和核苷酸切除修復(fù)（NER）主要與OvC起源、發(fā)病機制和對化療的反應(yīng)相關(guān)，而損傷直接修復(fù)與OvC的關(guān)系研究較少。相關(guān)研究表明，所有DNA修復(fù)通路都參與了卵巢癌的發(fā)生（見圖1）。位于G1/S檢查點的DNA損傷修復(fù)主要通過NHEJ、BER、NER途徑；S期檢查點的DNA損傷修復(fù)通過MMR、HR、NHEJ、BER等途徑；G2/M檢查點的DNA損傷修復(fù)途徑主要為NHEJ、BER和HR。
圖1 DNA修復(fù)途徑及其在細(xì)胞生物學(xué)中的意義
從分子分型來看，臨床上最常見的侵襲性II型卵巢癌（主要是HGSOC）的典型特征是TP53的體細(xì)胞突變、染色體不穩(wěn)定和經(jīng)常出現(xiàn)的同源重組（HR）缺陷。HGSOC中有96%的病例發(fā)生TP53突變，其中約50%的腫瘤由于胚系和體細(xì)胞BRCA突變、BRCA表觀失活和DNA修復(fù)基因異常而表現(xiàn)出HR缺陷。約10-20%的上皮性卵巢癌（EOC）的危險因素是BRCA1/2胚系突變。I型EOC包括低級別漿液性和粘液性卵巢癌，通常發(fā)生KRAS和BRAF突變，還有ARID1A、CTNNB1、PIK3CA、PTEN基因突變。與EOC發(fā)病風(fēng)險相關(guān)的基因還包括BRIP1、RAD50、RAD51C、RAD51D、BARD1、CHEK2、MRE11A、PALB2、ATM。
DNA修復(fù)通路參與卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后
01
同源重組修復(fù)（Homologous Recombination Repair，HRR）
HR是一種重要的高保真DNA修復(fù)途徑，可對DNA缺口（gaps）、DNA雙鏈斷裂（DSBs）和DNA鏈間交聯(lián)等復(fù)雜DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，具有模板依賴性（見圖2）。大約50％的HGSOC中存在HR通路缺陷，OvC患者的HR缺陷主要是由高外顯率易感基因BRCA1/2的胚系和體細(xì)胞突變驅(qū)動的。BRCA1和BRCA2蛋白在DBSs修復(fù)中發(fā)揮重要作用，BRCA1和BRCA2基因突變與遺傳性乳腺癌和OvC的高風(fēng)險相關(guān)。研究表明，與非攜帶者相比，BRCA1/2突變攜帶者的生存率顯著提高，可能部分與他們對鉑類化療的敏感性增強有關(guān)。非攜帶者的五年生存率為36％，BRCA1和BRCA2突變攜帶者的5年生存率分別為44％和52％。HR缺乏的OvC患者接受鉑類化療后表現(xiàn)出顯著較高的反應(yīng)率和延長的無進(jìn)展生存期（PFS）。
圖2 同源重組（Homologous recombination）
注：粗體代表OvC中的基因改變，紅星代表OvC治療的靶點（PARP抑制劑），紫星代表檢查點抑制劑。
此外，RAD51C和RAD51D突變與EOC的風(fēng)險相關(guān)，可用于常規(guī)臨床基因檢測。RAD51同源基因被認(rèn)為是中度外顯的OvC易感基因，約占OvC病例的1%。PALB2和BRIP1是HR的另外兩個重要成員，PALB2與BRCA2、BRCA1和DDR家族的幾個成員相互作用，BRIP1具有ATP酶和解旋酶活性，可增加OvC的易感性。
02
非同源末端連接（Non-Homologous End-Joining，NHEJ）
NHEJ是DNA DSBs最有效的修復(fù)途徑。與HR不同，DNA損傷直接連接而無需同源模板。由于不需要姊妹染色單體（在S期和G2期可用），NHEJ可貫穿于整個細(xì)胞周期（見圖3）。NHEJ涉及的胚系突變與嚴(yán)重的免疫缺陷、發(fā)育異常、基因組不穩(wěn)定以及不同的癌癥類型有關(guān)，例如白血病、膀胱癌。XRCC4和LIG4是與OvC相關(guān)的NHEJ通路的兩個成員，XRCC4的高表達(dá)與OvC患者的不良預(yù)后相關(guān)；LIG4是NHEJ中的一種必需蛋白，與XRCC4形成復(fù)合物，目前沒有充足的證據(jù)證明LIG4與OvC的風(fēng)險和預(yù)后相關(guān)。
圖3 非同源末端連接（Non-Homologous End-Joining）
注：粗體代表OvC中的基因改變。
03
錯配修復(fù)（Mismatch Repair，MMR）
除BRCA1和BRCA2突變外，MMR缺陷是遺傳性O(shè)vC的最常見致病因素。MMR系統(tǒng)可以糾正DNA復(fù)制或重組過程中產(chǎn)生的DNA堿基錯配或插入/缺失，如圖4所示。MMR基因（MLH1、MSH2、MSH6和PMS2）的胚系突變或MSH2表達(dá)缺失可能導(dǎo)致Lynch綜合征（也稱為遺傳性非息肉病結(jié)直腸癌），該綜合征患者發(fā)生OvC的累積風(fēng)險為6-12%。由于DNA MMR失活而出現(xiàn)的特征分子標(biāo)記稱為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI）。OvC患者中MSI的發(fā)生率約為2-20%，主要涉及子宮內(nèi)膜樣（19.2%）、粘液樣（16.9%）、透明細(xì)胞（11.2%）和漿液性（7.9%）亞型。
圖4 錯配修復(fù)（Mismatch Repair）
注：粗體代表OvC中的基因改變。
04
堿基切除修復(fù)（Base Excision Repair，BER）
BER是DNA修復(fù)機制的重要組成部分，負(fù)責(zé)修復(fù)由內(nèi)源性（代謝產(chǎn)物）和外源性（輻射、化學(xué)物質(zhì)、藥物）損傷引起的堿基損傷（烷基化、氧化、脫氨、脫嘌呤或單鏈斷裂（SSBs））。BER由DNA糖基化酶、APE1、POLB、FEN1和LIG1（或LIG3）幾個部分組成，還有PARP1或XRCC1（見圖5）。
圖5 堿基切除修復(fù)（Base Excision Repair）
注：粗體代表OvC中的基因改變，紅星代表OvC治療中考慮治療干預(yù)措施（PARP抑制劑）。
05
核苷酸切除修復(fù)（Nucleotide Excision Repair，NER）
NER可識別出大的DNA雙鏈螺旋扭曲和DNA化學(xué)改變，主要包括紫外光產(chǎn)物、多環(huán)芳香烴、芳香族胺、鉑化產(chǎn)物等（見圖6）。NER途徑中幾種蛋白質(zhì)的缺乏與三種罕見的常染色體隱性遺傳綜合征有關(guān)，Cockayne綜合征，著色性干皮病和光敏形式的硫營養(yǎng)不良。一項研究對89例OvC患者和356例對照人群中NER基因（包括XPA、XPC、XPD/ERCC2、XPF/ERCC4、XPG和ERCC1）的17個SNP進(jìn)行分析，結(jié)果表明ERCC1、XPC和XPD/ERCC2可能與OvC的易感性有關(guān)。
圖6 核苷酸切除修復(fù)（Nucleotide Excision Repair）
注：粗體代表OvC中的基因改變，紅星代表OvC治療中考慮治療干預(yù)措施（PARP抑制劑）。
06
直接修復(fù)（Direct Repair）
與其他DNA修復(fù)機制不同，直接修復(fù)是一種相對簡單的方法，可去除一些DNA和RNA修飾。堿基損傷在單一酶反應(yīng)中被消除，不用切斷DNA或切除堿基，可實現(xiàn)無差錯修復(fù)（見圖7）。最常見的修飾包括由表觀遺傳機制引起的DNA烷基化損傷或RNA甲基化。
圖7 直接修復(fù)（Direct Repair）
注：粗體代表OvC中的基因改變。
卵巢癌治療——DNA修復(fù)系統(tǒng)的靶點
OvC的一線治療以手術(shù)為主，其次是鉑衍生物和紫杉類藥物（通常是卡鉑+紫杉醇）聯(lián)合治療。然而， 70-85%的患者會在初期緩解后復(fù)發(fā)，復(fù)發(fā)性O(shè)vC的中位生存期為12-24個月。目前，新的治療方法直接針對分子靶點和信號通路，例如抗血管生成劑（如貝伐單抗或帕唑帕尼），生長因子信號抑制劑，葉酸受體抑制劑，AKT信號抑制劑，免疫治療方法和PARP抑制劑（PARPi）。DNA修復(fù)靶向藥已成為OvC的主流治療選擇，其目的在于檢測DNA損傷，協(xié)調(diào)DNA修復(fù)，啟動信號通路促進(jìn)細(xì)胞周期檢查點激活，觸發(fā)細(xì)胞凋亡（見表1）。
表1基于DNA修復(fù)通路的卵巢癌靶向藥研究進(jìn)展
總結(jié)
雖然新的治療策略不斷涌現(xiàn)，OvC的長期療效仍不能令人滿意（五年生存率30％~50％不等）。研究表明，DNA修復(fù)機制與OvC的發(fā)生風(fēng)險、疾病特征以及療效預(yù)測有關(guān)。DDR與DNA修復(fù)系統(tǒng)的功能狀態(tài)決定腫瘤的發(fā)生，并影響化療療效和預(yù)后。DNA修復(fù)通路基因的高通量遺傳圖譜使我們能夠鑒定和篩選與OvC預(yù)后和療效相關(guān)的關(guān)鍵基因（見圖8和表2）。
圖8 卵巢癌（OvC）相關(guān)DNA修復(fù)途徑的關(guān)鍵基因
表2 DNA修復(fù)系統(tǒng)關(guān)鍵基因?qū)β殉舶┻z傳易感性、預(yù)后和靶向治療的影響
參考文獻(xiàn)：
Tomasova K, Cumova A, et al. DNA Repair and Ovarian Carcinogenesis: Impact on Risk, Prognosis and Therapy Outcome. Cancers （Basel）. 2020 Jun 28;12（7）:E1713.
