综述:APC 体细胞嵌合体及特定 APC 变异体(I1307K 和启动子变异体)的综述

时间:2025年4月17日
来源:Familial Cancer

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这篇综述聚焦于与家族性腺瘤性息肉病(FAP)相关的 APC 基因。探讨了 APC 体细胞(合子后)嵌合体在不明原因腺瘤性息肉病中的作用;分析了 I1307K 变异体在不同人群中与结直肠癌(CRC)风险的关系;还介绍了胃腺癌和近端胃息肉病(GAPPS)的相关情况,值得一读。

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APC 体细胞嵌合体

在遗传性肿瘤综合征中,体细胞嵌合体的影响常被低估,像家族性腺瘤性息肉病(FAP)这类从头突变率高的疾病更是如此。体细胞嵌合体意味着只有部分体细胞携带相同的(可能)致病变异。这种变异通常在胚胎发育的合子后阶段出现,所以也被称为合子后变异或嵌合体。随着临床认知的提升和检测方法的改进,合子后嵌合体作为遗传病病因的情况越来越多地被发现,而且确认嵌合体对个体及其家庭的管理意义重大。
在高达 50% 的不明原因腺瘤性息肉病病例中发现了 APC 体细胞(合子后)嵌合体,主要出现在息肉表型较轻的患者中。目前对 APC 嵌合体的识别率受患者队列、诊断方法和检测组织的影响。传统检测方法,如蛋白质截断试验(PPT)、变性高效液相色谱(DHPLC)和变性梯度凝胶电泳(DGGE),比桑格测序更敏感。桑格测序的检测阈值约为 10 - 15% 的突变等位基因,这使得部分嵌合体病例容易被漏检。在下一代测序(NGS)时代,对白细胞来源的 DNA 进行检测仍可能遗漏嵌合体,局限于结肠组织的嵌合体在白细胞 DNA 数据中可能检测不到或容易被忽视。而且,当白细胞 DNA 中致病变异水平低于 5% 时,NGS 结果不可靠,可能是假阳性。
对于无家族史的不明原因腺瘤性息肉病患者,更严谨的检测方法是对同一患者的多个(≥2)受累组织样本(通常是结直肠腺瘤)进行测序,利用 NGS 寻找相同的 APC 致病变异。由于新鲜组织常难以获取,通常使用福尔马林固定石蜡包埋组织(FFPE)。但 FFPE 材料提取的 DNA 质量有限,可能限制对(低水平)嵌合体的检测。为避免克隆相关的腺瘤,样本应在解剖位置上分开。采用这种方法,在 25%(5/20)的患者中检测到了 APC 体细胞嵌合体。其中 2/5 病例的白细胞 DNA 嵌合水平略低于桑格测序的检测阈值;3/5 病例的等位基因比例极低(0.1 - 1%)或检测不到致病变异。部分病例的上消化道也受到影响。有趣的是,大多数嵌合致病变异位于 APC 基因的体细胞突变簇区域(密码子 1286 - 1513)之外。其他研究也采用类似的多腺瘤检测方法,在不明原因(轻型)腺瘤性息肉病患者中检测到了 APC 嵌合体,部分研究还使用数字 PCR(dPCR)、高分辨率熔解曲线分析(HRM)等敏感方法进行确认。
诊断嵌合体对于评估一级亲属的风险很重要。兄弟姐妹和父母通常不会受影响,但子女的患病风险最高可达 50%,这取决于变异发生在胚胎发育的阶段。原始生殖细胞在胚胎发育第二周从外胚层产生。存在于内胚层(以结肠组织为代表)和外胚层(以颊黏膜为代表)的变异,推测在胚胎发育第 8 天前出现,更有可能遗传给后代。中胚层(以白细胞为代表)在第 16 天左右分化形成,同时存在于白细胞和结肠组织中的变异也可能存在于生殖细胞中。若 APC 嵌合变异仅局限于结肠组织,在白细胞中检测不到,则推测变异发生在中胚层和内胚层分化之后,不太可能遗传给后代。
体细胞嵌合体病例主要出现在表型较轻的患者中,根据发病年龄和 / 或息肉负担判断(65% 基于 Jansen 等人的综述),即便 APC 致病变异的位置原本可能导致典型的 FAP。因此,嵌合体患者的后代可能会出现比患病父母更严重的表型,这在遗传咨询中需要特别注意。监测应根据临床表现进行。此外,还观察到一种反复出现的 APC 体细胞剪接变异(NM_000038.6:c.835 - 8A>G),与大肠杆菌素暴露有关,可作为息肉形成的另一种途径,也是遗传性腺瘤性息肉病的鉴别诊断依据。
综上所述,APC 嵌合体是腺瘤性息肉病的一个重要但仍未被充分报道的病因,尤其是在无息肉病家族史、表型较轻的病例中。对于那些在已知息肉病基因中未检测到生殖系变异且至少有 20 个腺瘤的病例,建议将 APC 嵌合体分析纳入常规诊断流程。在旨在确定新的高外显率致病基因的研究中,也应谨慎排除 APC 嵌合体。

APC I1307K 变异体

APC 基因在结直肠癌(CRC)易感性中起着关键作用。大多数 APC 致病变异通过促进 β - 连环蛋白积累影响 Wnt 信号通路,进而导致息肉形成。然而,APC I1307K 变异(NM_000038.6:c.3920T>A)的作用机制不同。它虽位于 β - 连环蛋白结合结构域,但蛋白质结构基本完整,不破坏 Wnt 信号通路。这个单核苷酸变化将 AAATAAAA 序列延长为 8 个腺苷酸核苷酸,使得该序列在 DNA 复制时容易发生滑移,增加 DNA 聚合酶出错的概率,从而提高了该等位基因发生体细胞截断变异的风险,引发局部基因组不稳定,在不显著增加息肉负担的情况下,微妙地提升了患癌风险。
尽管对 I1307K 变异在不同人群中进行了广泛研究,但文献中仍存在分歧。不同实验室对 I1307K 变异的解读不同,分类从 “致病性” 到 “意义不明的变异” 不等。常用的变异解读标准是针对孟德尔遗传病制定的,并不适用于低 / 中度外显率的变异,因此 ClinGen 低外显率 / 风险等位基因工作组建议使用 “风险等位基因” 这一术语。
另一个争议焦点是携带者的血统对癌症风险的影响,这导致了对携带者及其家庭的临床建议存在差异。美国国家综合癌症网络(NCCN)认为,对于平均风险的德系犹太人(AJ),I1307K 变异是 CRC 的重要风险因素,建议从 40 岁或一级亲属确诊 CRC 前 10 年开始,每 5 年进行一次高质量结肠镜检查,且该建议适用于所有携带者,因为目前没有足够证据支持不同血统的风险差异。国际胃肠道遗传性肿瘤协会(InSiGHT)则认为,I1307K 变异在德系犹太人群中具有低外显率的致病性,建议德系犹太裔携带者从 45 - 50 岁开始,每 5 年进行一次结肠镜检查,非德系犹太裔携带者遵循本国的 CRC 筛查指南。英国癌症遗传学小组(UKCGG)不建议在英国国家医疗服务体系(NHS)资助的 APC 诊断检测中考虑或报告该变异,仅在有强烈 CRC 家族史的情况下才进行额外监测。
在回顾 I1307K 变异在不同血统人群中的临床意义之前,了解相关种族群体的历史和当代因素很重要,这些因素影响着遗传研究和携带者及其家庭的监测策略。犹太历史上经历了多次迁徙,导致不同的犹太族群形成,他们有着共同的祖先起源,但也受到宿主人群的影响,具有独特的遗传特征。研究表明,I1307K 变异在犹太人大流散(公元前 586 年)之前就已出现,所以在德系犹太人和非德系犹太人中都能发现该变异。不过,德系犹太人群中该变异的高频率可能与中世纪晚期欧洲犹太社区的迁移、宗教迫害以及 1648 - 1649 年的哥萨克大屠杀后人口扩张导致的遗传漂变有关。
过去二十年的大量研究表明,I1307K 变异与德系犹太人 CRC 风险增加相关。Valle 等人的一项荟萃分析涵盖 19 项研究,发现 11.5% 的德系犹太人 CRC 患者携带 I1307K 变异,而无 CRC 的德系犹太人中这一比例为 7.2%,优势比(OR)为 1.68(95% 置信区间 1.50 - 1.87;p<0.00001)。但携带者并没有表现出更高的多发性腺瘤倾向,首次诊断出腺瘤的年龄在携带者和非携带者中也没有差异。有研究指出,在调整年龄因素后,I1307K 携带者比非携带者更易患结直肠息肉(51.3% vs. 33.6%;p = 0.03),但息肉数量并无显著差异。
与德系犹太人不同,西班牙系犹太人(SJ)的定义基于文化和宗教背景。他们曾居住在西班牙和葡萄牙,15 世纪末被驱逐后散居到北非、西亚、南欧和美洲部分地区,如今许多人居住在以色列。目前关于西班牙系犹太人的单独数据有限,多数研究将所有非德系犹太人归为一组,主要包括西班牙系犹太人和也门犹太人。Valle 等人综合多项研究发现,非德系犹太 CRC 患者中 I1307K 变异的患病率为 2.5%(16/651),对照组为 1.8%(20/1097),两者之间没有显著的 CRC 风险关联(OR 1.36,95% 置信区间 0.65 - 2.78,p = 0.39)。不过,由于西班牙系犹太人相关研究的样本量较小,仅为德系犹太人 I1307K 研究的 10%,还需要更多数据来确认这一结果。此外,大屠杀后的人口结构变化导致犹太社区之间的迁移和通婚增加,在以色列,德系犹太人和非德系犹太人之间的通婚率从 20 世纪 50 年代的 9% 上升到 25% 且仍在上升,使得不同人群之间的界限变得模糊。
关于非犹太人群中 CRC 与 I1307K 变异的关联研究较少。在一些欧洲国家的小型队列研究中,只有少数 CRC 参与者携带该变异,部分队列未发现 CRC 患者携带该变异。在基于人群的病例对照研究中,结果也不一致。综合非德系白人(NAW)的研究数据,CRC 患者中 I1307K 变异的患病率高于对照组(0.23% vs. 0.12%),OR 为 1.88,但这一结果主要基于 Forkosh 的研究,可能并不适用于所有非德系白人。在对以色列阿拉伯人和埃及人的研究中,I1307K 变异在 CRC 患者中的患病率差异较大。
InSiGHT 由于缺乏其他族裔的明确证据,仅建议对德系犹太人 I1307K 携带者进行 CRC 筛查。而 NCCN 考虑到部分人可能不清楚自己的德系犹太血统,建议不论血统都进行筛查。而且,其他族裔也可能存在 CRC 风险增加的情况,所以需要更多研究来明确建议,目前可以考虑不论血统进行筛查。NCCN 和 InSiGHT 在筛查起始年龄上也存在争议,NCCN 建议从 40 岁开始,InSiGHT 则建议 45 - 50 岁开始,由于没有证据表明 I1307K 携带者会出现早发性 CRC,从平均风险人群开始筛查的年龄进行筛查似乎较为合理。
关于 I1307K 变异对结外癌症风险的影响数据有限。两项以色列研究显示,携带者的总体结外癌症风险增加,但未提及种族。在德系犹太人中的研究,通过荟萃分析未发现风险增加。不同族裔中 I1307K 变异对特定癌症类型的影响研究结果各异,在德系犹太人中,对乳腺癌、前列腺癌和胰腺癌的风险影响不明显,但胰腺癌有风险升高的趋势;在一些研究中,德系犹太人 I1307K 携带者的肾癌(男女均有)和黑色素瘤(仅男性)患病率高于健康个体。在非犹太人群中,数据较少,有研究表明在黑色素瘤、乳腺癌(仅女性)和前列腺癌(仅男性)患者中 I1307K 变异率较高。目前,三个组织都认为结外癌症相关数据存在争议且不足,暂不建议进行筛查。
总之,有充分证据表明 I1307K 变异与德系犹太人 CRC 风险增加相关,但在非德系犹太人群(包括犹太和非犹太人群)中评估其致病性以及对不同族裔癌症发病和预后的影响,还需要更多数据。解决这些问题将有助于明确非德系犹太人群的筛查建议和合适的筛查起始年龄。

胃腺癌和近端胃息肉病(GAPPS)

胃腺癌和近端胃息肉病(GAPPS)于 2012 年首次被描述,是一种相对较新的疾病。目前对该疾病的许多方面及其管理仍存在不确定性。GAPPS 的特征是胃底腺息肉的发生和胃癌风险的增加,其临床诊断标准包括:胃息肉局限于胃体和胃底,无结直肠或十二指肠息肉病;索引病例近端胃息肉超过 100 个,或一级亲属超过 30 个;以胃底腺息肉(FGPs)为主,部分伴有发育异常区域,或家族成员有发育异常的 FGPs 或胃腺癌;呈常染色体显性遗传模式。需要排除其他胃息肉病综合征和使用质子泵抑制剂的情况。
自首次描述以来,已发现 APC 启动子 1B 区域的三种不同的杂合单核苷酸变异(NM_001127511:c.-195A>C,部分病例伴有 c.-125delA;c.-192A>G;c.-191T>C)是 GAPPS 的潜在遗传病因,在所有研究的 6 个家庭中,这些变异与 GAPPS 完全共分离,其中一个家庭有 27 名受影响个体。APC 功能分析表明,这些变异中断了阴阳 1(YY1)结合位点,降低了启动子 1B 的表达。
值得注意的是,一些在启动子 1B 周围存在大片段缺失的个体也会出现胃息肉病和癌症,这引发了该区域是否特别易导致胃癌风险增加和更严重胃表型的疑问。不过,在家族性腺瘤性息肉病(FAP)患者中,即使致病变异与 APC 启动子 1B 区域无关,也可能出现弥漫性胃息肉病和胃癌。而且,启动子 1B 的大片段缺失常伴有结肠息肉病,表型变化很大。因此,大肠和胃的表现与 FAP 存在重叠,目前尚不清楚启动子 1B 缺失患者的胃息肉病或胃癌风险与其他致病变异导致的 FAP 是否不同,也不清楚 GAPPS 与 FAP 在胃息肉病和胃癌的发病机制及自然病程上是否存在差异。
有数据解释了为什么 APC 启动子 1B 的单核苷酸变异会导致孤立的(或至少是主要的)胃表型。在胃黏膜中,启动子 1B 的转录水平远高于启动子 1A,这或许可以解释为什么 GAPPS 受累家庭携带启动子 1B 变异,而结肠细胞由于表达 1A 异构体受到保护,不出现结肠表型。

外显率

GAPPS 中胃癌的外显率尚未明确。由于该疾病较为罕见,文献中报道的风险升高可能存在选择偏倚。一项纳入 27 个不同家庭共 113 名患者的综述显示,这些患者均为 APC 启动子 1B 致病变异的(必然)携带者,除上述变异外,还报告了 c.-191T>G 变异。患者的平均诊断年龄为 43 岁(10 - 92 岁),9.3% 的患者未观察到胃底腺息肉病。81 名患者有胃切除术相关数据,其中 37 名(46%)因癌症或预防性目的进行了胃切除术。103 名患者有胃癌数据,31/103(30%)的患者在中位年龄 45 岁(19 - 75 岁)时患有胃癌。由此可见,外显率并非完全外显,但要确定其真实的外显率仍然非常困难。

结外表型

最初的临床诊断标准中提出不应有十二指肠或大肠息肉病,但对于息肉病的具体定义并不明确。随着对 FAP 患者大肠息肉负担严重程度的认识加深,这一概念存在争议。对于十二指肠,使用 Spigelman 分类系统,但对于达到何种息肉病阶段才算十二指肠息肉病也不明确,比如单个十二指肠腺瘤是否算十二指肠息肉病存在争议。而且,FAP 患者发生十二指肠腺瘤的风险随年龄增加,却没有明确评估无十二指肠腺瘤的年龄标准以排除该疾病。
已发表的数据大多没有完整描述大肠或十二指肠表型,也未系统收集这些数据。在一项系统综述中,19/46(41%)的患者有结直肠息肉,均为少于 20 个的增生性或腺瘤性息肉,这表明可能存在大肠表型,但息肉负担较低,可能与 FAP 和散发性结肠息肉重叠。有一名患者在 75 岁时患上了结直肠癌。在有限的描述十二指肠表型的患者中,未发现十二指肠息肉病。当然,对于接受胃切除术的患者,除非进行特殊手术修改以允许内镜检查十二指肠,否则无法进行标准内镜下的十二指肠监测,所以也无法确定这些患者后续是否会发生十二指肠腺瘤,不过目前尚无十二指肠癌的报告。

管理

目前尚无针对 GAPPS 的既定临床指南。若诊断出胃癌,应按照标准方法进行治疗。除此之外,GAPPS 的临床管理存在诸多不明确之处。普遍认为应进行上消化道内镜监测,但起始时间和监测频率尚未确定。由于对该疾病的自然病程缺乏了解,制定有意义的指南面临困难。内镜下息肉切除术可尝试用于控制病情和早期发现发育异常<

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