對癌癥進(jìn)行精準(zhǔn)醫(yī)療的基礎(chǔ)在于通過生物標(biāo)記物，將癌癥患者分為不同的小群體，并且針對這些群體的特征進(jìn)行有針對性的治療。有時候，將癌癥患者區(qū)分開的生物標(biāo)記物只在很少的患者身上出現(xiàn)。在這項(xiàng)發(fā)布在《柳葉刀－腸胃病與肝病》期刊上的研究中，研究人員所關(guān)注的一種基因突變就是在腸癌患者的腫瘤中很少出現(xiàn)的一種基因突變，但是它對患者的預(yù)后卻有很重要的意義。 這種基因突變存在于編碼DNA聚合酶ε的POLE基因中，在腸癌患者中只有1～2％的腫瘤中存在這種突變。DNA聚合酶ε的作用是修補(bǔ)DNA復(fù)制過程中產(chǎn)生的錯誤。因此，如果在POLE 基因中的基因突變影響了DNA聚合酶ε的糾錯功能，攜帶這類突變的腫瘤細(xì)胞會因?yàn)榧m錯功能的下降而積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它細(xì)胞的基因突變。 研究人員發(fā)現(xiàn)這些腫瘤中CD8陽性淋巴細(xì)胞浸潤明顯增加，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的特定標(biāo)記物和釋放的細(xì)胞因子的表達(dá)量也顯著提高。同時，與其它患者相比，腫瘤中含有POLE基因突變的患者腸癌復(fù)發(fā)的機(jī)率顯著減少?？赡艿脑蚴怯捎谀[瘤細(xì)胞積累了大量的基因變異，導(dǎo)致產(chǎn)生的蛋白更容易被患者的免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，從而受到免疫系統(tǒng)的攻擊。
人體大概有2萬多個基因，POLE基因是其中一個。 人類基因組中至少有15種DNA聚合酶,共 同參與基因組的復(fù)制與修復(fù)。根據(jù)基因的同源 性,DNA聚合酶可分為7個家族,分別為:A、 B、C、D、X、Y和RT家族。 DNA聚合酶ε(DNA polymerase epsilon,polε)與polα、polδ、polζ同屬 于DNA聚合酶B家族。DNA聚合酶ε的催化亞基(catalytic subunit of DNA polymerase epsilon,POLE)是polε的核心, 具有兩種催化活性,一是以DNA為模板的聚合酶 活性,負(fù)責(zé)DNA新鏈的復(fù)制延長;二是核酸外切 酶區(qū)的校正活性,負(fù)責(zé)對錯配堿基進(jìn)行識別和修 復(fù)。其中,校正活性的結(jié)構(gòu)稱為POLE的核酸外切 酶區(qū)(exonuclease domain of POLE,POLE-exo*), 具有3'→5'核酸外切酶活性,能夠及時識別并切除??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????復(fù)制過程中產(chǎn)生的錯誤堿基。編碼POLE核酸外 切酶區(qū)的基因突變(exonuclease domain mutations of POLE,POLE-EDMs)將導(dǎo)致校正功能缺失, 導(dǎo)致突變的基因在細(xì)胞中大量累積。近年來在子 宮內(nèi)膜樣癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤中檢測出POLE- EDMs,表現(xiàn)出獨(dú)特的分子表型,預(yù)后較好,因此 檢測POLE核酸外切酶區(qū)是否存在突變有望成為判 斷腫瘤預(yù)后的有用指標(biāo)。
在真核生物細(xì)胞周期的復(fù)制叉處,polε、polα和polδ一起負(fù)責(zé)DNA新鏈復(fù)制。復(fù)制過程中,polα先與引物酶結(jié)合,在DNA模板上分別合成出前導(dǎo) 鏈(leading strand)和隨從鏈(lagging strand)RNA引 物,并延長出一段DNA短鏈,隨后由polε與polδ分 別負(fù)責(zé)前導(dǎo)鏈和隨從鏈的延長[6]。DNA聚合酶ε能 夠準(zhǔn)確地選擇與模板鏈互補(bǔ)的堿基延長DNA鏈。
細(xì)胞復(fù)制的準(zhǔn)確性稱為細(xì)胞復(fù)制的保真性。 細(xì)胞的高保真復(fù)制對機(jī)體的各項(xiàng)生命活動至關(guān)重 要,能夠維持親代遺傳性狀的穩(wěn)定遺傳、保證機(jī) 體正常生長發(fā)育、防止腫瘤發(fā)生發(fā)展。 DNA聚合酶的校正功能主要依賴于POLE的3'→5'核酸外切酶區(qū)域,對復(fù)制錯誤單鏈DNA進(jìn)行 校正修復(fù)。校正首先依靠聚合酶的識別作用,對 聚合酶活性位點(diǎn)上的堿基進(jìn)行識別,發(fā)現(xiàn)錯配的 堿基。然后形成核酸外切酶復(fù)合物,使引物的3'末 端與模板鏈分離,并從聚合酶活性位點(diǎn)引到核酸 外切酶位點(diǎn)上,移除錯配堿基后,再將引物末端 移回聚合酶活性位點(diǎn)上,繼續(xù)DNA的復(fù)制過。 Polε缺乏B家族聚合酶的β發(fā)卡環(huán)結(jié)構(gòu)(β-hairpin loop),此結(jié)構(gòu)是B家族保證高保真復(fù)制的重要結(jié) 構(gòu)。應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù),Hogg等[9]對酵母DNA聚合酶ε的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)在掌樣 區(qū)中一個能替代β發(fā)夾結(jié)構(gòu)的區(qū)域,命名為P區(qū)(P domain),使得polε能夠環(huán)繞新生的雙鏈DNA, 幫助DNA鏈在兩個位點(diǎn)間切換而不脫落,保證了polε復(fù)制的高效性和高保真性。 當(dāng)polε的核酸外切酶區(qū)發(fā)生突變時,DNA復(fù)制 過程中突變率將升高10~100倍[10]。Albertson等應(yīng) 用基因同源重組將突變引入POLE核酸外切酶區(qū), 對比POLE核酸外切酶區(qū)純合性突變的小鼠與野生 型和雜合性突變小鼠的體細(xì)胞突變率,發(fā)現(xiàn)POLE POLE 突變在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用 黃茜,等純合性突變會導(dǎo)致小鼠基因組體細(xì)胞突變增加,使 得小鼠散發(fā)性腫瘤發(fā)生率增高,主要為小腸腺瘤或 腺癌,中位生存年齡遠(yuǎn)低于POLE野生型小鼠,而 雜合性POLE突變小鼠與POLE野生型小鼠存活率 無差別,說明在小鼠中POLE突變在純合性缺失時 對校正功能的影響最大。 另一項(xiàng)研究認(rèn)為POLE突變與校正缺失無關(guān)。 人類結(jié)直腸腺癌最常見的POLE核酸外切酶區(qū)突 變?yōu)镻286R突變,酵母中相似的位點(diǎn)為P301R突變(Pol2-P301R),而缺失催化亞基的酵母(pol2-4)其校 正功能缺失。Kane等[12]對比P301R突變(Pol2-P301R)和催化亞基缺失的酵母(pol2-4)后,發(fā)現(xiàn)Pol2-P301R酵母的突變負(fù)荷比pol2-4高50倍。因此認(rèn)為POLE突 變所致的保真度下降與校正功能缺失無關(guān)。
非小細(xì)胞肺癌 2016年，權(quán)威的學(xué)術(shù)期刊《Science》 發(fā)表了紐約長老會和哥倫比亞大學(xué)的研究成果：科學(xué)家對34位使用PD-1抗體的非小細(xì)胞肺癌患者進(jìn)行全外顯子基因測序，在這些患者中，有兩位患者的POLE基因有問題：一位患者腫瘤明顯縮小，達(dá)到PR水平，無進(jìn)展生存期高達(dá)14個月；另外一位患者腫瘤穩(wěn)定不進(jìn)展，達(dá)到SD的水平，PFS有8個月。最終也發(fā)現(xiàn)基因突變數(shù)多的患者更容易從PD-1抗體治療中獲益 子宮內(nèi)膜癌 該患者53歲時被確診為子宮內(nèi)膜癌，有淋巴血管和肌層侵犯。家族兩個兄弟在55和67歲確診前列腺癌，父親是腦瘤，姨媽在50多歲的時候確診腸癌和淋巴瘤。這位患者的基因大概率會有問題，家人患癌的概率太高了。 患者首先接受了放療，隨后腹膜復(fù)發(fā)，然后進(jìn)行了放化療的聯(lián)合治療，化療藥物包括多柔比星+紫杉醇+鉑類。兩年之后，腫瘤鎖骨轉(zhuǎn)移，腹膜和腹部淋巴結(jié)腫大，包裹下腔靜脈，很快患者出現(xiàn)了下肢水腫，生活質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響。 放療和化療都做了，子宮內(nèi)膜癌又沒啥子好的靶向藥，咋辦呢？參加臨床試驗(yàn)吧，國外患者參加臨床試驗(yàn)的積極性挺高。剛好碰上了默沙東的PD-1抗體的臨床試驗(yàn)招人，碰碰運(yùn)氣嘍。 接下來，患者進(jìn)行了PD-L1檢測，陽性，入組了臨床試驗(yàn)，使用劑量10mg/kg，2周一次。這個劑量非?！昂尽保绻皇桥R床試驗(yàn)，一個月至少得30萬大洋。 奇跡出現(xiàn)了：8周之后，腫瘤明顯縮小，達(dá)到部分緩解的水平，持續(xù)有效至少14個月（截止文章發(fā)表，依然有效）?；颊叩母弊饔煤苄?，只有輕微的皮疹、肝功異常和發(fā)燒。
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