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编号:10246092
原发性非小细胞肺癌(NSCLC)中MTS2/p15基因丢失的研究
http://www.100md.com 《肿瘤》 1999年第1期
     作者:许凯黎 廖美琳 丁嘉安 周 瑾 钟晓松 陆明华

    单位:许凯黎 周 瑾 钟晓松 陆明华(上海市肿瘤研究所(上海200032);廖美琳(上海市胸科医院);丁嘉安(上海市第一肺科医院)

    关键词:肺肿瘤;癌,非小细胞肺;PCR;基因,p15;染色体缺失

    肿瘤990101 目的 探讨MTS2/p15基因缺失与人体非小细胞肺癌(NSCLC)的发生及发展的相关性。方法 采用聚合酶链式反应(PCR)技术,分别检测160例不同病理类型及分期的肿瘤组织,10例非癌性肺组织及2例胎肺组织中p15基因的纯合性丢失。 结果 160例NSCLC组织中p15基因的丢失率以腺癌为最高64.7%,鳞癌其次43.9%,混合型鳞腺癌为最低37.0%,10例非癌性肺组织及2例胎肺组织均未见有p15基因的丢失。经TNM分期分析表明,Ⅰ期p15基因丢失率为34.6%,Ⅱ期为47.4%,Ⅲ期为61.4%,Ⅲ期的p15丢失率明显高于Ⅰ期(P<0.005)。 结论 MTS2/p15基因缺失除与NSCLC的发生相关外,还可能涉及到患者病程的进展。
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    HOMOZYGOUS DELETION OF MTS2/p15 GENE IN

    PRIMARY NON-SMALL CELL LUNG CARCINOMA

    Xu Kaili,Liao Meilin,Ding Jiaan,et al.Shanghai Cancer Institute,Shanghai,200032

    Objective:To investigate the relationship between clinicopathologic feature and homozygous deletion of p15 gene in non-small cell lung cancer.Methods:160 cases with non-small cell lung cancer,10 cases with benign lung diseases and 2 cases with fetal lung tissues were examined by polymerase chain reaction-based analysis for homozygous deletion of MTS2/p15 gene.Results:The rate of p15 gene deletion was 49.3% in non-small cell lung cancer,including 64.7% in adenocarcinoma,43.9% in squamous carcinoma and 37.0% in mixed adeno-squamous carcinoma,but none of p15 gene deletion occured in benign lung diseases and fetal lung.Interestingly,there was a relationship between the stage of clinical pathology and the rate of p15 gene deletion.Among them,the rate of p15 gene deletion in NSCLC was 34.6% in stage Ⅰ,47.4% in stage Ⅱ and 61.4% in stage Ⅲ (P<0.05).Conclusion:A lack of p15 gene was observed frequently in adenocarcinoma than in squamous cell carcinoma and was found to be closely related to clinical stages of NSCLC.
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    Key words Lung neoplasms Carcinoma,non-small cell lung PCR Genes MTS2/p15 Chromosome deletion

    癌基因的激活和抑癌基因的失活与恶性肿瘤的发生之间的相关性,现已成为肿瘤分子生物学研究的热点。通过人体肺癌的发生及发展的细胞遗传学并结合分子生物学研究,已充分揭示肿瘤细胞中多对染色体上频繁发生丢失,如3p,4p,5p,9p,11p,13p和17p,其中以3p,9p和17p尤为突出。最近,人们从染色体9p21区域处分离出两个细胞周期素依赖性激酶抑制因子的新成员,p16(MTS1)和p15(MTS2)基因,并发现p16基因丢失可能与家族性人体黑素瘤演变相关[1,2]。继后,在多种肿瘤细胞株和原发性肿瘤中相继观察到p15、p16基因发生纯合性丢失,从而提示p15、p16基因可能为人体多种肿瘤发生相关的抑癌基因。近年文献报道人体肺癌细胞株及原发性非小细胞肺癌中p16基因均可发生变异,并与NSCLC患者病程进展相关[3~8]。然而,对于人体原发性NSCLC手术标本中p15基因的丢失仍少见报道。为此,本文采用PCR法,检测及分析上海地区经病理证实的160例NSCLC组织中p15纯合性丢失,以期比较研究NSCLC病理分型及临床分期与p15基因丢失的相关性。
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    材料与方法

    一、组织标本来源

    组织标本分别来自上海市胸科医院,上海市第一肺科医院,华东医院。新鲜手术切除标本在1小时内存放于液氮保存。经病理证实的160例非小细胞肺癌组织(其中包括鳞癌82例,腺癌51例及混合性鳞腺癌27例),10例非癌肺疾患组织及2例胎肺组织,在作DNA大分子纯化前均放于液氮条件下冻存。

    二、主要试剂

    琼脂糖(Promega公司),dNTP,Taq酶及DNA标准分子量Marker(华美公司)。p15 Exon 2及β-actin引物均由中科院细胞生物学研究所合成。

    三、DNA纯化及PCR扩增

    (一)DNA纯化 参照Maniatis法分别纯化各种组织DNA大分子,经紫外分光光度计作DNA定量检测。
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    (二)PCR扩增及p15基因外显子(Exon 2)丢失检测

    1.PCR反应总体积为50 μl,样本DNA量为4 μl,94℃变性5 min后,进行35个循环,条件为94℃,30 s;55℃,30 s;72℃,30 s,扩增p15基因的外显子(Exon 2)。p15基因Exon 2引物序列如下:

    sense 5′-TGGCTCTGACCACTCTGC

    antisense 5′-AGCGAATTCGGGTGGGAAATTGGGGTAAGAA

    同时用β-actin基因作为内对照,扩增条件:94℃变性5 min后,进行35个循环,条件为:94℃,30 s;55 ℃,2 min,72℃,3 min。

    β-actin引物序列为:
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    sense 5′-GAAACTACCTTCAACTCCATC

    antisense 5′-CTAGAAGCATTTGCGGTGGACGATGGAGGGGCC

    2.PCR扩增产物电泳检测:

    p15基因外显子2及β-actin经PCR扩增后,产物在1.5%琼脂糖凝胶条件下进行电泳,凡检测标本中出现β-actin基因条带而p15基因条带消失者为纯合性丢失,两者均呈现条带为无丢失。

    四、统计学分析:组间均值比较用t检验。

    结 果

    一、NSCLC组织病理分型及TNM分期:

    本文收集原发性非小细胞肺癌组织总共为160例,其组织学分类及TNM临床分期(见表1)。
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    表1 原发性NSCLC组织的病理分型及临床分期 分期

    鳞癌

    腺癌

    混合型鳞腺癌

    合计

    Ⅰ

    25

    20

    7

    52

    Ⅱ

    18

    11
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    9

    38

    Ⅲ

    39

    20

    11

    70

    合计

    82

    51

    27

    160

    二、不同组织病理类型中p15基因纯合性丢失
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    采用PCR法分别对160例原发性NSCLC,10例非癌性肺疾患以及2例胎肺组织纯化其大分子DNA,作p15基因(外显子2)及内对照β-actin的基因扩增检测。扩增产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳后,可观察到p15基因产物分子量为291 bp以及β-actin基因分子量为285 bp(见附图)。经上述标本检测结果提示160例NSCLC中79例出现p15基因纯合性丢失,总丢失率为49.3%,其中以腺癌为最高,丢失率达64.7%(33/51),鳞癌为43.9%(36/82),而混合型鳞腺癌为37.0%(10/27),10例非癌性肺癌疾患及2例胎肺均未见有丢失(见表2)。表2 不同病理分型的NSCLC及非癌肺组织中p15基因纯合性丢失 分型

    例数

    p15纯合性丢失

    例数

    百分数
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    腺癌

    51

    33

    64.7

    鳞癌

    82

    36

    43.9

    混合型鳞腺癌

    27

    10

    37.0

    总计

, 百拇医药     160

    79

    49.3

    非癌性肺疾患

    10

    0

    0

    胎肺

    2

    0

    0

    附图 PCR法检测非小细胞肺癌组织中p15基因丢失
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    M 分子量,1正常肺组织,2~7号均为NSCLC,其中2,5,7号标本出现p15基因丢失

    三、NSCLC的TNM分期与p15基因纯合性丢失的相关性研究

    根据WHO标定之NSCLC中TNM分期,本文中160例NSCLC中Ⅰ期为52例,Ⅱ期为38例及Ⅲ期为70例,经PCR扩增检测NSCLC各TNM分期中p15基因丢失率,结果表明Ⅰ期丢失率为34.6%(18/52),Ⅱ期为47.3%(18/38),而Ⅲ期为61.4%(43/70),从而证实NSCLC患者TNM分期与p15基因纯合性丢失呈正相关。晚期患者(Ⅲ期)中p15基因丢失率明显高于早期患者(Ⅰ期),经统计学处理两者有显著性差异(P<0.005)(见表3)。

    表3 p15基因在160例不同临床分期的NSCLC中纯合性丢失 分期

    例数
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    p15基因丢失

    例数

    百分数

    Ⅰ期

    52

    18

    34.6

    Ⅱ

    38

    18

    47.3

    Ⅲ

    70

, 百拇医药     43

    61.4*

    *P<0.005

    讨 论

    近20年来,随着肿瘤分子生物学的深入研究,使人们充分地认识到正常细胞向肿瘤细胞演变的基础,在于细胞内某些癌基因的激活及抑癌基因的失活。因此,当前人们不但要进一步寻找某些与肿瘤相关的新的基因,同时还需深入探讨某些已知基因在各种肿瘤发生及发展中的作用。 1994年以来,p16,p15基因分别从人体染色体9p21-22区处分离及纯化,并发现该基因属CDK4和CDK6(cyclin-dependent kinase)的抑制因子,称为MTS1及MTS2。基因表达产物可与CDK4-cycline D复合物结合,使CDK4激活功能丧失,阻滞细胞进入G1/S期,抑制细胞生长。经采用PCR及Southern印迹法分析已充分证实p16基因在黑素瘤、神经胶质瘤、肺癌、食管癌、白血病和卵巢癌中存在缺失。显然缺失p16,p15基因均可促使细胞无限制地进入G1/S期并加快细胞分裂,最终导致细胞永生化而形成肿瘤细胞。
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    1995年,Washimi等人[3]采用PCR及PCR-SSCP法,首次证实非小细胞肺癌细胞株及原发性非小细胞肺癌组织均可出现p16、p15基因的纯合性丢失,但在小细胞肺癌细胞株中却未见丢失。鉴于该两基因影响细胞分裂的功能主要是通过Rb基因,而小细胞肺癌中Rb基因均出现突变型,因而小细胞肺癌的演变有可能与p16,p15基因的缺失无关。本文拟通过PCR法检测上海地区不同病理分型及分期的160例非小细胞肺癌组织中p15基因的纯合性丢失,以期阐明中国人肺癌发生及发展与p15基因变异之间的相关性,实验研究结果提示160例NSCLC中出现p15基因总纯合性丢失率可达49.3%,而10例非癌性肺疾患及2例胎肺组织中均未见有丢失,从而证实NSCLC演变与p15基因的丢失密切相关。经病理组织类型分析表明腺癌中p15基因丢失率为最高,达64.7%,其次为鳞癌,43.9%,而混合型鳞腺癌为最低,37.0%。肿瘤病因学资料提示肺鳞癌的发生与吸烟相关,而腺癌与吸烟关系不大,因而p15基因的缺失与吸烟及其它因素之间的相关性研究,尚须今后深入探讨。
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    据文献探讨p15、p16基因产物可起到比p53基因更为有效的一种控制癌细胞分裂的“闸”的作用,因而在癌细胞中出现p15、p16基因的丢失,必然可导致细胞分裂速率增加及促进癌细胞的转移。Kratzke等人[4]曾观察到NSCLC手术标本中出现p16基因的纯合性丢失均与患者预后差密切相关。Kelly[6]等更进一步发现来自于Ⅲ及Ⅳ期之NSCLC细胞株中明显出现p16基因的纯合性丢失,而Ⅰ,Ⅱ期却少见p16基因丢失。这与本文的实验结果完全相符,p15基因的纯合性丢失频率与肺癌的分期相关,其中Ⅰ期为34.6%,Ⅱ期为47.4%,而Ⅲ期可高达61.4%,Ⅲ期明显地高于Ⅰ期并具有极其显著性的差异(P<0.005)。最近,Taga等人[8]采用免疫组化法,检测115例NSCLC标本中p16基因产物表达的阴性率明显与预后相关(P<0.043),其中早、中期的患者之间差异最为明显(P<0.039)。由此可见,通过检测原发性NSCLC组织标本中p16,p15基因的缺失在一定程度上可反映患者的病程,并有可能为今后直接应用于临床,作为一种预测NSCLC患者预后的肿瘤标志。
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    然而,尽管人们普遍认为p16基因与p15基因两者在NSCLC中可出现共同丢失的现象[7],但考虑到该两种基因在各种肿瘤类型中存在不同的变异[9],因此两者之间在NSCLC发生及发展中功能的差异还有待于深入探讨和研究。

    上海市医学领先学科 上海市科委资助课题

    第一作者简介 许凯黎,男,大学本科,研究员,硕士生导师。

    参 考 文 献

    1 Kamb A,Gruis A,Feldhaus J, et al. A cell cycle regulator potentially involved in genesis of many tumor types.Science,1994,264(15):436

    2 Hussussian CT,Rinder LK,Daik DF, et al. Germline p16 mutations in familiar melanoma.Nature Genet,1994,8:15
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    3 Washimi O,Nagatake M, Osada H, et al. In vivo occurrence of p16(MTS1) and p15(MTS2) alterations preferentially in non-small cell lung cancers.Cancer Res,1995,55:514

    4 Kratzke RA,Greatens TM,Rubins JB,et al. RB and p16INK4a expression in resected non-small cell lung cancer.Cancer Res,1996,56:3415

    5 钟晓松,许凯黎,廖美琳,等.原发性非小细胞癌p15基因的丢失研究.肿瘤.1997,17(2):81

    6 Kelley MJ,Nakagawa K, Steinberg SM, et al. Differential inactivation of CDK2 an RB protein in non-small cell lung cancer cell lines.J Natl Cancer Inst,1995,87(10):756
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    7 Okamotot A,Hussain SP,Hagiwara K, et al. Differential inactivation of CDK2 an RB protein in non-small cell lung cancer cell lines.J Natl Cancer Inst,1995,87(10):756

    8 Taga S,Osaki T,Ohgami A, et al. Prognostic value of the immunohistochemical detection of p16INK4 expression in nonsmall cell lung carcinoma.Cancer,1997,80(3):389

    9 Herman GJ, Jen J,Merlo A,Baylin SD.Hypermethylation-associated inactivation indicates a tumor suppressor for p15INK4B1.Cancer res,1996,56:722

    (收稿:1998-10-16), http://www.100md.com