肺癌脑转移瘤的肿瘤基因序列研究

肺癌脑转移瘤的肿瘤基因序列研究

高汝健时景伟尚冬梅贺宜春高宇飞

(吉林大学中日联谊医院，吉林长春130033)

摘要〔〕目的探讨肺癌脑转移瘤不同部位组织基因序列与肺癌脑转移发生机制的相关性。方法收集肺癌脑转移瘤患者临床资料，提取该患者的肺癌原发灶、癌旁组织及肺癌脑转移瘤组织RNA并进行测序；将测序结果进行序列聚类分析，基于基因表达水平分析三个组织的差异，寻找肺癌脑转移发生中的关键基因。结果原发肿瘤组织、癌旁组织及脑转移癌组织基因表达差异显著，这些基因与肿瘤的发生及转移相关；α-辅基蛋白-4(ACTN4)与肺癌脑转移发生相关。结论原发肿瘤组织、癌旁组织及脑转移癌组织基因表达水平差异明显；ACTN4与肺癌脑转移发生相关。

关键词〔〕肺癌脑转移瘤；病例分析；基因测序

中图分类号〔〕R734.2〔文献标识码〕A〔

基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金(2009年 第三十六批);吉林省科学技术厅青年科研

通讯作者：高宇飞(1975-)，男，博士，硕士生导师，副教授，主要从事中枢神经系统肿瘤病理生理研究。

第一作者：高汝健(1988-)，男，在读硕士，主要从事脑转移癌病理生理研究。

局部复发和远道转移是肺癌患者预后较差的主要原因，肺癌脑转移的发生率约为23%~65%，是最常见的颅内转移性肿瘤，约占各种恶性肿瘤的40%~60%。Nishizaki等〔1〕研究提示在恶性肿瘤的发生发展中,可能在其转移的同时也发生了基因突变谱的改变。因此原发肿瘤及转移病灶相关基因测序对判定肿瘤的预后、指导治疗措施的选择及研发新的治疗措施和方案都具有重要的指导意义。本文拟分析收治的1例肺癌脑转移瘤患者的临床资料，并对肿瘤组织基因进行测序。

1病例摘要

患者，女，48岁，因间断性头痛、头晕2个月，症状加重半个月于2010年12月8日来我院就诊。既往史：曾于2010年1月因肺癌行右肺肺癌切除术，病理报告：肺中-低分化腺癌达脏层胸膜下，癌组织明显坏死；局部脉管内见癌栓，支气管断端未见癌；肺门淋巴结转移癌；隆突下淋巴结未见癌转移；免疫组化：TTF-1(+)CK7(+)CK5/6(-)34E12(+)EGFR(+)P53(-)。入院查体：神清语明，遵嘱动作，双侧瞳孔等大同圆，对光反射灵敏。右侧胸部可见一长约20 cm陈旧性手术瘢痕，四肢肌力及肌张力正常，生理反射存在，病理反射未引出；头颅磁共振成像(MRI)平扫+增强：右侧额叶可见团块状T1W1稍低，T2W2等信号影，边界较清晰，大小约2.1×2.2 cm，增强后呈明显不均匀强化，周围脑实质内可见大片状T1W1高信号影，FLAIR呈高信号影，边界不清，右侧侧裂池、右侧侧脑室受压变窄，中线结构向左移位，左侧侧脑室前角变窄。胸部CT：右肺中叶切除改变；纵膈气管居中，双肺野纹理清晰，双肺内未见明显异常密度影，右侧叶间胸膜增厚。肝实质密度普遍减低，呈地图样改变，余未见异常。肝、胆、胰、脾、肾彩超回报：脂肪肝，余未见异常。临床诊断：右额叶转移癌，右肺中叶切除术后。2010年12月4日行右额叶转移癌切除术。病理报告：脑组织(右侧额叶)中可见转移性中-低分化腺癌；免疫组化：TTF-1(+)CK7(+)CK5/6(-)及P63局灶(+)；免疫标记结果提示来自肺。光镜所见如图1。

图1　光镜下转移性中-低分化腺癌改变

2基因分析

将该患者的肺癌原发灶、癌旁组织及肺癌脑转移癌组织进行RNA提取和测序。将测序结果进行序列聚类分析，结果显示，基于基因表达之间的三个组织的变化趋势，差异表达基因序列被划分为8个集群，如图2所示：集群1包含了734个基因，在肺癌癌旁组织中呈高表达，而在肺癌原发灶及脑转移灶组织中其表达显著减少；集群4包含294个基因，在癌旁组织和肺癌原发灶中呈中度表达，而在脑转移组织中表达量显著增加；集群2中包含157个基因，在癌旁组织和脑转移组织中中度表达，而在肺癌原发灶中表达量显著降低。集群1三个组织中基因表达改变趋势表明某些基因可能在原发性肺癌发生中扮演重要角色，但可能不是脑转移的关键。集群4中的基因显示肺癌组织和相邻的良性组织表达水平相近，但他们的表达水平在大脑转移性肿瘤中显著增加。因此这些基因在肺癌脑转移中起到重要作用，但可能不是肺癌发生的关键。

图3　8个基因集群分别在三个组织中表达的独特变化模式

3讨论

肺癌脑转移是肺癌最常见的并发症，约20%~50%的肺癌患者伴有脑转移。而在转移性脑肿瘤中来源于肺者占18%~64%。肺癌脑转移的临床表现可根据转移部位的不同，症状也有所不同。最常见的部位在幕上，约占85%，其次是幕下或两者兼有。临床表现以神经系统症状为首发的占46%，临床主要表现为颅内高压及局部症状。其中头痛多见并常为首发症状，约占50%，局部神经异常占60%，高级智力功能损害占70%。本病例患者年龄较大，病程长，肺部肿物免疫组化示有肺门淋巴结转移，表明癌细胞已有近处扩散，10个月后出现间断性且渐进性加重的头痛，推测有远处转移的可能，突出了早发现、早手术的重要性。

关于肿瘤发生和转移的机制，目前有很多种假说比如土壤种子学说、机械力学说、克隆选择学说、肿瘤干细胞学说等〔2~5〕。国外学者〔6〕研究显示，α-辅基蛋白-4(ACTN4)通过依靠它的c末端，在细胞转移中介导细胞骨架重组黏附。本研究结果表明，ACTN4这些功能有助于肺癌脑转移的发生。

目前，肺癌脑转移的治疗实质上均属于姑息性治疗而不是根治性治疗。多数专家〔7〕主张，治疗时应根据患者自身条件，神经功能状态，原发肿瘤和脑转移瘤的大小、数目及部位，病理类型，有无颅外转移等设计个体化治疗方案。肺癌患者发生脑转移后，迅速出现转移部位的症状及定位体征，多死于占位性病变所引起的颅内高压、脑疝或颅内转移灶出血，也可转移至生命中枢而突然死亡，因此积极治疗脑转移是延长患者生命的关键。对于具有手术适应证的患者应积极进行手术治疗，并辅以放化疗、中西医结合等综合治疗，能有效改善临床症状，提高患者的生活质量，是肺癌脑转移治疗的最佳途径。

肺癌脑转移的预后和多种因素相关，有报道〔8〕分析了290例经历各种治疗的肺癌脑转移患者，中位生存期为14个月、1、

2、3年生存率分别为6%、28.3%和12%。改善肺癌预后的关键在于早期诊断，但目前肺癌的诊断仍以痰脱落细胞及影像学为主要诊断手段，有可能存在癌细胞数量少，检测比较困难，且存在假阴性的情况，导致绝大多数患者就诊时已属晚期，或已发生转移。通过从基因水平去研究肿瘤的发生发展和转移，将提供肿瘤早期诊断的靶点，比如p53蛋白阳性率随着癌前病变的进展而增加，说明p53基因在肺癌前病变阶段就有异常表达〔9〕。大多数的脑转移来自于肺癌，对于其发生机制及治疗方式的研究仍在继续，不断有新的理论和方法问世并应用于临床。比如最新研究应用包括神经干细胞表达自杀基因，导入血脑屏障，杀灭颅脑转移病灶，在动物实验中取得初步成果〔10〕，但还需要进一步研究。

4参考文献

1Nishizaki T,DeVries S,Chew K,etal.Genetic alterations in primary breast cancers and their metastases:direct comparison using modified comparative genomic hybridization〔J〕.Genes Chromosomes Cancer,1997;19(4):267-72.

2Fidler IJ.The pathogenesis of cancer metastasis:the seed and soil hypothesis revisited〔J〕.Nat Rev Cancer,2003;3(6):453-8.

3Chambers AF,Groom AC,MacDonald IC.Dissemination and growth of cancer cells in metastatic sites〔J〕.Nat Rev Cancer,2002;2(8):563-72.

4Nowell PC.The clonal evolution of tumor cell populations〔J〕.Science,1976;194(4260):23-8.

5Jordan CT,Guzman ML,Noble M.Cancer stem cells〔J〕.N Engl J Med,2006;355(12):1253-61.

6Khurana S,Chakraborty S,Cheng X,etal.The actin-binding protein,actinin alpha 4 (ACTN4),is a nuclear receptor coactivator that promotes proliferation of MCF-7 breast cancer cells〔J〕.J Biol Chem,2011;286(3):1850-9.

7贺为超，王鸣池.肺癌脑转移治疗进展〔J〕.辽宁中医药大学学报,2011;13(3):200-1.

8Sun CX,Li T,Zheng X,etal.Recursive partitioning analysis classification and graded prognostic assessment for non-small cell lung cancer patients with brain metastasis:a retrospective cohort study〔J〕.Chin J Cancer Res,2011;23(3):177-82.

9Mack U,Ukena D,Montenarh M,etal.Serum anti-p53 antibodies in patients with lung cancer〔J〕.Oncology reports,2000;7(3):669-74.

10Yi BR,Kim SU,Kim YB,etal.Antitumor effects of genetically engineered stem cells expressing yeast cytosine deaminase in lung cancer brain metastases via their tumor-tropic properties〔J〕.Oncol Rep,2012;27(6):1823-8.

〔2014-02-11修回〕

(编辑袁左鸣/滕欣航)