【摘 要】放射治疗是治疗恶心肿瘤的主要手段之一，它和外科肿瘤学，内科肿瘤学组成了恶性肿瘤治疗的主要手段。肿瘤疾病严重威胁着患者的生命，因此在肿瘤治疗上，必须在询证医学的指导下规范治疗。然而病人的差异，肿瘤的异型性现实存在，即使是同一种病理类型的肿瘤对同一种治疗的反应也不同，这又要求我们采取个体化治疗。在放射治疗中，根据分子标记预测肿瘤的放疗敏感性和抵抗性，以肿瘤放射生物学为基础制定个体化放射治疗方案也是必须的。
【关键词】放射治疗；放疗敏感性和抵抗性；分子预测；个体化放射治疗
【中图分类号】R 734.2 【文献标识码】A 【文章编号】1004- 7484（2012）05- 0436- 02
The importance of Molecular biomarkers in the Radiation Oncology
Cui Wen- zhen,Zhang Dong- dong
(Shangqiu Medical College,Shangqiu 476000,China)
【Abstract】Radiation therapy is one of the primary the treatments of malignant tumors, beside of surgery and internal medicine. Tumor disease is a serious threat to the lives of the patients, so the cancer treatment must be under the guidance of evidence-based-medicine. However, patients are different; tumor atypia exists in reality, even tumor with the same pathological type responds differently to the same treatment, which in turn requires us to take individual treatment. Because molecular markers predict tumors ensitivity and resistance to radiation, in the radiation therapy, it is necessary to develop individual-based radiation treatment according to the Radiation Biology 。
【Key words】 radiation therapy, radiation sensitivity and resistance, molecular projections, individual radiation therapy.
前 言：放射治疗在恶性肿瘤的治疗中占据着重要的地位，大部分肿瘤需要单独放疗或联合其他手段综合治疗。放射治疗的影响因素有肿瘤本身、宿主及肿瘤控制与正常组织放射损伤的剂量效应关系等。目前采用的各种肿瘤常规放疗, 大多是不同个体使用相似的放疗方案, 但是不同个体放射敏感性有明显差异, 如何针对不同个体采用更具合理的放疗方案显得极为重要。预测肿瘤对放射治疗的反应是人类肿瘤治疗中的重要任务之一。从分子生物学角度，分析测定放射敏感和放射抵抗的肿瘤在核酸，蛋白水平上的表达差异，可能会在揭示肿瘤不同放射反应的机制上给我们提供一种新视角，从而有望改善现有的放疗方案，是肿瘤患者获益。下面就分子生物学标记在几种常见肿瘤中的研究做一介绍。
1 分子生物标记在乳腺癌放射治疗中的研究
A-T（ataxia telangiectasia）共济失调毛细血管扩张症，一种常染色体隐性遗传病。ATM基因的单链突变发生的比例约为1%，然而这种杂合突变却与乳腺癌的易感性及临床放射敏感性密切相关，这可能与突变后蛋白功能的改变和（或）转录水平的差异有关。部分研究人员在杂合突变导致蛋白改变的基础上进行了相关的研究，Iannuzzi在错义突变的水平上进行了相关研究[1] 。研究都证实了不管是有意义突变还是部分无意义突变都与放射敏感性密切相关。推测对这种放射敏感的乳腺癌患者常规放疗后会增加正常组织并发症概率。共济失调毛细血管扩张症易感基因ATM编码一种蛋白激酶，这种蛋白激酶可以被放射线引起的DNA双联损伤所激活，激活后的蛋白激酶磷酸化细胞周期调控和DNA修复过程中的大量中间介质。研究发现，ATM蛋白表达水平小于等于对照组平均值的55%的乳腺癌患者具有高的放射敏感性，还发现这部分ATM低表达的患者蛋白激酶活性降低和（或）放射引起的染色体畸变增加和（或）高的ATM突变性[2] 。此研究暗示可能存在一个ATM蛋白的临界值，能够在蛋白水平上的定量预测乳腺癌的放疗敏感性。能够指导临床治疗的检测标准尚需确定，然后对放射敏感性的乳腺癌我们应该探索降低剂量的放疗方案，对放射抗拒的乳腺癌探索新的增敏途径。
2 分子生物标记在宫颈癌放射治疗中的研究
放射治疗联合化疗显著提高了宫颈癌的治愈率，尽管1/2—2/3的宫颈癌患者可以单独放射治疗治愈，但是这部分病人目前还不能区分出来，所以这部分病人需要接受化疗并遭受化疗带来的痛苦。区分出放疗敏感性和放疗抵抗性的宫颈癌患者是很有临床意义的，研究人员利用c DNA芯片技术，检测出放射敏感及放射抵抗宫颈癌细胞株DNA表达差异[3] 。实验表明，结果发现52 个基因在放疗抗拒细胞比放射敏感性细胞高表达( 高达4.1 倍) , 52 个基因序列中有10 个已知基因, 另外42 个是EST。相反, 放射敏感性细胞有18 个基因表达升高, 7 个已知11 个EST。这些表达差异的基因与放射线有关, 他们推测可能有更多未知基因和EST 与放射敏感性有关。他们发现放疗抵抗细胞中过表达的基因有:金属调控转录因子metal-regulatory transcription factor-1、细胞色素P450 CYP1B1、腺瘤病息肉病大肠杆菌adenomat osis polyposis coli、转录延长因子1 translation elongationfactor-1, TEF-1) , 细胞色素C 氧化酶, 但是在放射敏感性细胞中转录因子NF-κB、金属蛋白酶抑制剂(metalloproteinase inhibitor-1) 前体、超氧化物岐化酶( SOD-2) 、胰岛素样生长因子-3( ILGFBP-3)、鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein) 和转化生长因子β诱导蛋白过表达。
转录因子NF-κB 在某些宫颈癌细胞系中对肿瘤代谢和存活其重要作用，Kame对放射抗拒宫颈癌HeLa 和 SiHa细胞系的体外实验证实，应用蛋白酶抑制剂抑制转录因子NF-κB能增强宫颈癌的放疗敏感性[4]。此实验表明监测宫颈癌的NF-κB表达情况可能对临床宫颈癌的放疗方案的制定有知道意义。
3 分子标记物在头颈部癌放射治疗中的研究
Higo M等以HSC2做为放射抗拒细胞系，HSC3做为放射敏感细胞系分析检测口腔鳞癌基因表达差异，在放射抗拒细胞系中发现7个过表达的基因，在放射敏感的细胞系中发现2个过表达的基因。其中Tcp20在放射抗拒的HSC2细胞系中显著升高，Tcp20是属于分子伴侣家族。其他基因包括血管调节基因：如肝素结合蛋白17（HBP17）等[5]。Ishigami等研究放射抗拒和放射敏感的口腔鳞癌发现，放射抗拒的细胞系在放疗后167种基因高表达，其中25种基因的功能已经明确，主要功能是生长，分化，凋亡，粘附。例如：环氧化酶2（COX2），细胞间粘附分子2（ICAM2），基质蛋白金属酶13（MMP13），DNA结合抑制因子3（ID3）[6]。研究者推测有关基因的测定，有利于从分子水平阐明口腔鳞癌有关的放疗反应，并能做为分子标记选择个体化的放疗方案。
Feng, X.P用蛋白组学研究鼻咽癌的放射敏感细胞系CNE2和放射抗拒细胞系CNE2-IR，发现34种有差异的蛋白质，与CNE2相比，在CNE2-IR14-3-3sigma，Maspin下降，GRP78 和 Mn-SOD上升，实验证实这种变化与鼻咽癌CNE2-IR的放射抗拒密切相关，另外细胞中14-3-3sigma的升高可以逆转CNE2-IR细胞系的放射抗拒[7]。实验结果推测这四种蛋白可以作为鼻咽癌放疗的分子标记物。
4 分子标记物在结直肠癌放射治疗中的研究
Ghadimi, B.M等研究直肠癌发现54种基因表达异常，其中包括DNA修复基因有关，SMC1,微管形成有关（cdc42BPA）[8]。
Watanabe, T等研究发现33种基因在放射抗拒和放射敏感细胞中表达有差异，这些基因与生长因子，凋亡，增殖，信号转导，细胞粘附有关[9]。主要有畸胎瘤源性生长因子3（TDGF3），rho家住成员（RAC2)，信号转导蛋白络氨酸激酶(TYRO3)，细胞增殖丝氨酸磷酸化酶（PSPHL）， 诱导凋亡的基因LUM, 凝血酶敏感素 2 (THBS2)，半乳凝素1（LGALS1）在放射敏感的细胞中高表达，凋亡抑制基因cyclophilin 40 (CYPD)，谷胱甘肽过氧化物酶2(GPX2)在放射抵抗的细胞系中高表达。研究者推论相关分子标记将为直肠癌放疗计划制定提供参考。
5 分子标记物在肺癌放射治疗研究
Guo, W.F等对放肺癌放射敏感细胞系（NCI-H446）和放射抗拒细胞系（A549）进行研究，发现143种基因表达差异，其中与细胞凋亡和增殖有关的基因TP53。放射线照射后，MDM2和Bcl-2在A549细胞系中表达增加，而在NCI-H446细胞系中表达下降，另外DNA修复基因XRCC5在A549细胞系中也表现为增加[10] 。
Lee, Y.S对非小细胞肺癌放射敏感细胞系（H460）和放射抗拒细胞系（H460R）进行研究，首先测定出两个细胞系之间的基因差异，选取一个肿瘤蛋白P-53诱导蛋白3基因（TP53I3）作为研究对象，此基因在H460R细胞系中显著下调，其功能可能是联系p-53依赖性的细胞死亡信号传导。肿瘤蛋白P-53诱导蛋白3基因的信使RNA在两个细胞系中表达差异明显，过表达肿瘤蛋白P-53诱导蛋白3基因的H460R细胞系的放射敏感性显著提高[11] 。实验结果说明H460R可以帮助我们发现放射敏感性基因并阐明放射抗拒分子机制。
总结：上述研究证实与肿瘤放射反应有关的基因包括有：凋亡相关基因，细胞周期调控基因，信号转导基因，DNA修复基因，调控代谢的基因，细胞乏氧基因，血管生成基因等等。有些基因在多种肿瘤起作用，某些基因目前只在特异的肿瘤中发现。其中一些基因在体外实验中已经证实可以作为肿瘤放射敏感性的预测生物分子标记，有些实验已经在蛋白水平上定量预测肿瘤的放疗敏感性。
展望：在循证医学指导下的规范放疗已经在临床肿瘤放射治疗中使多数病人获益，然而在临床治疗中，患者的复杂性、肿瘤情况多样性必须在放疗方案的制定中给予考虑，制定个体化的放疗方案。目前的个体化放疗方案主要是依据肿瘤的影像学差异制定的三维适形放疗及调强放疗，实现了肿瘤病灶的几何形状个体化放疗。研究已经证实，即使同一种病理类型的肿瘤的放射敏感性也不相同。据此，我们有理由相信，临床上同一种肿瘤疾病中存在放射异质性的肿瘤个体，这必然要求我们据此制定个体化的放疗方案，实现肿瘤的分子生物个体化放疗，这样肿瘤患者必将在放射治疗中更多的获益。
肿瘤放射反应性有关的分子标记检测，必将飞速发展，为生物学特异性的肿瘤放射治疗计划制定提供指导。比如：为放射敏感的肿瘤制定低剂量的放疗方案，对放射抗拒的肿瘤探索新的放疗增敏途径等。
References
[1] Iannuzzi, C.M., et al., ATM mutations in female breast cancer patients predict for an increase in radiation- induced late effects. Int J R adiat Oncol Biol Phys, 2002. 52(3): p. 606- 13.
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[10] Guo, W.F., et al., Identification of differentially expressed genes contributing to radioresistance in lung cancer cells using microarray analysis. R adiat R es, 2005. 164(1): p. 27- 35.
[11] Lee, Y.S., et al., Differential gene expression profiles of radioresistant non- small- cell lung cancer cell lines established by fractionated irradiation: tumor protein p53- inducible protein 3 confers sensitivity to ionizing radiation. Int J R adiat Oncol Biol Phys, 2010. 77(3): p. 858- 66.
作者简介：
崔文珍（1981——），女，河南开封县人，2006年毕业于新乡医学院，商丘医学高等专科学校助教。