您当前所在位置: 首页 > 检验医学 > 分子 > 正文

HnRNP A2/B1与肺癌的早期诊断

日期:2010-06-04 13:52:56 来源:中华检验医学网 点击:

常珍 沈佐君 (安徽省立医院 安徽省临床检验中心,合肥230001)

关键词:异质性胞核核糖核蛋白A2/B1;异质性胞核核糖核蛋白B1;肺癌;早期诊断

通讯联系人:沈佐君,shenzuojun@163.com



肺癌是世界范围内致死率最高的癌症[1],近年来我国肺癌发病率和致死率均呈上升趋势。由于肺癌患者在早期并无特殊症状,目前在临床上尚无可靠及成熟的指标或方法来对早期肺癌患者进行确诊[2-3]。多年来,各国研究者们对多种指标进行了研究,希望找到一种具有较高敏感性和特异性的诊断工具,让肺癌在发生的早期即可被检测到。1988年,Tockman等[4]对肺癌高危人群痰标本进行免疫染色研究时发现,绝大多数肺癌早期患者和癌前病变患者痰标本呈IgG703D4抗原阳性,研究后发现该抗原为异质性胞核核糖核蛋白(Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNP)A2/B1,这为临床实现肺癌早期诊断带来了一道曙光。



1 hnRNP A2/B1的概述



hnRNP是一组RNA结合蛋白,它包括近30种与核酸结合的蛋白质,且它们之间相互作用形成复合体。hnRNP的A2、B1是其核心蛋白中两种主要的蛋白质,通常以固定的分子比例结合,即 (A2)3B1[5-6]。hnRNPA2与hnRNPB1起源于同一个单拷贝基因——此基因位于人的第7染色体的p15,是经过不同的剪接作用形成的变异体。hnRNP B1基因的cDNA序列在第二个外显子上比A2多一个长36bp的片段,其表达的氨基酸序列也比后者多一个12个氨基酸的片段[2]。有研究证明hnRNP B1 mRNA仅占hnRNP A2/B1 mRNA组成的2%~5%[7]。hnRNP A2/B1基因包含12个外显子和11个内含子,基因全长约为11.39kb,其外显子编码序列长度约为9kb。

hnRNP A2/B1基因5'端高度富含GC,并包含可识别几种转录因子的若干DNA元件及两个CCAAT盒,但无TATA盒。hnRNP A2/B1对应的蛋白产物的N末端是RNA结合区,包含两个RRM模序;C末端是富含甘氨酸残基的区域[8-9]。



2 hnRNP A2/B1的分布



对鼠和人类分别所做的研究表明,在不同种属的胚肺发育过程中,hnRNP A2/B1在信息水平和蛋白质水平上的表达模式一致。hnRNP A2/B1高度保守,但在不同组织器官表达水平有所不同[8-10]。 hnRNP A2/B1在正常支气管上皮细胞中表达水平低,在肺癌细胞中表达水平高,并且在循环系统中存在着自由循环的来源于脱落肿瘤细胞的hnRNP A2/B1 mRNA[11]。



3 hnRNP A2/B1的生物学功能



hnRNP A2/B1与细胞核内RNA拼接、mRNA的转运及转录后调节,特别是与RNA转录、外显子剪切位点的选择,Pre mRNA的成熟和降解等密切相关[5]。hnRNP A2/B1在胞核与胞浆之间的穿梭可被RNA聚合酶Ⅱ抑制剂激活,并参与了将mRNA从胞核向胞浆中转移和对转录过程的调控[12-13],被认为是细胞增生过程中不可缺少的重要因素。



4 hnRNP A2/B1在肺癌发生中作用机制的研究



大量文献均报道,在肺癌发生早期或癌前阶段,hnRNP A2/B1广泛表达于恶性病变和增殖细胞中。但对于hnRNP A2/B1在肺癌发生过程中的作用机制,不同研究者各有不同的看法。

有资料[10]表明,胚肺中的hnRNP A2/B1蛋白随胚肺发育开始表达,最早可在假腺期的早期被检测到,在假腺期末期和小管期的起始期达到高峰,在囊(小泡)期仍维持高水平的表达。而在肺组织发育成熟后,hnRNP A2/B1在肺组织中表达受限。hnRNP A2/B1的这种表达变化反映出hnRNP A2/B1对胚肺发育所具有的调控作用。hnRNP A2/B1在癌中表达形式类似于在胚肺中的调控表达,提示hnRNP A2/B1可能是一种癌生长蛋白,其调控作用产生障碍对于肿瘤发生过程具有重要意义。

另有研究发现[14],NUDR(Nuclear DEAF-1-related)蛋白被认为与对hnRNP A2/B1的调节有关。Nuclear DEAF-1相关蛋白是一种与发育及致癌蛋白序列相似的转录调节因子。在hnRNP A2/B1启动子和hNUDR cDNA的5’端非翻译区存在复合NUDR的结合部位。NUDR抑制65~70%的hnRNP A2/B1启动子活性。5’非翻译区的NUDR结合调节这种抑制。这种结果显示NUDR可能调控hnRNP A2/B1的表达,而NUDR的失活可能导致hnRNP A2/B1在某些癌症中的过表达。

另外有些学者[15-17]报道了NSCLC中的hnRNP A2/B1过表达与LOH(loss of heterozygosity)和MA(microsatellite alteration)之间的相关性。当MA发生在特定的染色体位置,如3p位,则微卫星改变与hnRNP A2/B1 mRNA的过表达高度相关。有研究表明,肺组织上皮细胞中hnRNP A2/B1表达阳性的细胞出现MA、LOH分子事件的频率比hnRNP A2/B1表达阴性细胞高3倍。

还有观点[18-19]认为,端粒是染色体末端的特殊结构,具有稳定染色体结构和控制细胞生长寿命的功能。正常细胞中端粒结构的长度在有丝分裂过程中的不断损失导致细胞衰亡。hnRNP A2/B1与端粒的特异结合,可能影响到肿瘤细胞有丝分裂中不断缺失的端粒,使之得到修复而利于肿瘤细胞永生。此外据报道hnRNP A2/B1与端粒、端粒酶的基因结构密切相关,端粒、端粒酶参与体内不同的生物学过程并发挥重要调节作用,如hnRNP A2/B1表达异常,引起这些调节发生障碍会导致肿瘤发生。

另外,研究人员认为[10]在人体中有些与hnRNP A2/B1有关的调节作用,如在正常支气管上皮细胞内,hnRNP A2/B1的表达受增殖依赖性调节的调控;以及hnRNP A2/B1在细胞增殖过程中的表达水平受不同的细胞增殖分期调节变化,这些调节障碍可能是肺癌发生的原因[20]。

目前世界上很多国家研究人员都在加大对hnRNP A2/B1研究的广度和深度,但hnRNP A2/B1在肺癌发生过程中的作用机制十分复杂,尚有待于进一步深入研究。



5 hnRNP A2/B1与肺癌诊断



随着对hnRNP A2/B1研究的不断深入,hnRNP A2/B1作为肿瘤标志物的临床应用价值受到人们的广泛关注。



5.1 关于hnRNP A2/B1的研究

1988年,Tockman 及 Mulshine等报道了肺癌特异性鼠单克隆抗体IgG703D4,用703D4进行免疫染色诊断肺癌大约比现行的临床常规方法可以提早2年[4]。同年,Dangli等[21]证明703D4的抗原为hnRNP A2/B1。Fielding等[22]研究了103例疑似患者的痰标本,发现对703D4呈高度免疫反应性的病人中有65%在1年内发展成肺癌。其总敏感性为96%,特异性为82%。2001年,Hiroshi Kamma等[9]分别采用3种针对A2和B1的抗体进行研究,认为hnRNPA2/B1在区别自身免疫病和癌症检测上具有重要临床意义。稍后,Pino[5]等采用免疫组化法、实时RT-PCR等实验方法分别对肺癌细胞株及肺癌病人手术标本进行的研究表明,在SCLC样本中hnRNP A2/B1 mRNA含量较高,并认为hnRNPA2/B1的表达与肿瘤的组织学类型及其分化程度相关,且在肿瘤中呈现不均一表达。



5.2 关于hnRNP B1的研究

1999年,Sueoka等[23]分别采用不同类型肺癌的细胞株对hnRNP A2/B1 mRNA和 hnRNPB1 mRNA进行免疫组化研究,证明hnRNP B1而非hnRNPA2/B1在检测肺癌特别是小细胞肺癌上具有很高特异性。2001年, Sueoka等[3]拓展了自己在1999年所做的研究,针对病人组织标本,采用免疫组化的方法,证明了在Ⅰ期肺癌的组织样本中,100%出现了hnRNPB1过表达现象,但在正常支气管上皮中则无此现象。在被X线诊断为潜在肺癌和支气管异常发育的细胞内也出现hnRNP B1表达升高。说明hnRNP B1作为肺癌早期诊断的标志物具有重要意义。

2003年,Snead等[15]采用免疫组化方法研究hnRNPB1在肺癌切除组织和正常肺的相应组织中的表达差别,研究结果证实了hnRNPB1在癌细胞中广泛表达,且表达结果可精确定量。

同年, Wu等[7]用免疫组化法就抗hnRNPB1抗体对总共206份组织标本进行检测,结果显示,以hnRNPB1作预后指标的病人治疗效果好于对照组,表明hnRNPB1同时可用作预后指标。

Tominaga 等[24]用hnRNPB1联合细胞周期相关标志物cyclin D1, p16,及Ki-67对早期肺腺癌检测及对非侵入性损伤、AAH ( atypical adenomatous hyperplasia)与腺癌的区别进行研究,结果表明hnRNPB1和这些相关基因联合,对腺癌病人的检出率达到了100%(54/54)。

2001年,Fleischhacker等[11]从肺癌病人血清中的肿瘤脱落细胞内分离并扩增出完整的肿瘤相关基因,并建立基于RT-PCR的扩增系统用以检测一组共5个不同的基因。通过对一组未曾经历和另一组正在经历化学治疗的病人的检测,发现其中hnRNP B1 mRNA在血清中检出比例为14/18,而Her2/neu-specific mRNA可由血清扩增的比例为7/18,联合使用这两个标志物,可检出全部患恶性肺癌的病人。这个研究使得利用hnRNPB1进行早期肺癌检测的工作向前大大推进了一步。



5.3 hnRNPB1与hnRNPA2

自从Tockman等首次发现hnRNPA2/B1能提前两年预告肺癌的发生,许多后续的研究工作得以开展,hnRNPA2/B1对肺癌早期诊断所具有的较高特异性获得了绝大多数研究者的认同。而自1999年以后,Sueoka等人研究结果的公布,hnRNPB1被认为是hnRNPA2/B1对早期肺癌诊断具有特异性的真正原因,随后许多研究者都将其研究工作专注于hnRNPB1。但Pino[5]等人在2002年采用RT-PCR法分别对hnRNPA2和hnRNPB1进行研究,结果表明,hnRNPA2 mRNA在肺癌组织和细胞株中的表达水平均比 hnRNPB1 mRNA高出数倍,这说明了在hnRNPA2/B1与hnRNPB1间何者决定肺癌早期诊断的特异性问题上仍存在矛盾,hnRNPA2在肺癌早期诊断的研究中尚有可开发的余地。



6 小结与展望



目前,多位研究者认为hnRNPA2/B1作为对肺癌早期诊断有价值的肿瘤标志物具有很好的应用前景,但对于hnRNPA2/B1和hnRNPB1在肺癌诊断中何者更有效尚存争议。在对hnRNPA2/B1的研究中,研究者们主要采用免疫组化法和RT-PCR法。比较而言,免疫组化法因成本高,影响因素多,不易在临床推广。现在已经在病人血清标本中通过RT-PCR方法扩增出hnRNPB1, 相比较一直以来采用的免疫组化检验hnRNPA2/B1的方法,对于阳性结果的认定更为准确,也更为快速方便,但需联合其他标志物共同检测,才能达到较高的检测效率。

越来越多的证据表明,hnRNPA2/B1 或hnRNPB1作为肺癌早期诊断的肿瘤标志物,与目前通用的常规方法相比,具有更高的灵敏度和特异性,同时将会极大提前诊断时间,真正做到肺癌的早发现、早诊断。深入研究hnRNPA2/B1在肺癌发生、发展的作用,可以帮助我们尽早建立起更快更好的肺癌诊断方法。



参考文献

[1] Parker SL, Tong T, Bolden S, et al. Cancer statistics,1997.CA Cancer J Clin, 1997, 47(1):5-27.

[2] Zhou J, Mulshine JL, Unsworth EJ, et al. Purification and characterization of a protein that permits early dtection of lung cancer: identification of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein-A2/B1 as the antigen for monoclonal antibody 703D4 J Bilo Chem,1996,271(18):10760-10766.

[3] Sueoka E, Sueoka N, Goto Y,et al. Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein B1 as early cancer biomarker for occult cancer of human lungs and bronchial dysplasia.Cancer Research, 2001,61(5):1896-1902.

[4] Tockman MS, Gupta PK, Myers JD, et al. Sensitive and specific monoclonal antibody recognition of human lung cancer antigen on preserved sputum cells: a new approach to early lung cancer detection.J Clin Oncol,1988,6(11):1685-1693.

[5] Pino I, Pio R, Toledo G, et al. Altered patterns of expression of members of the heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) family in lung cancer. Lung Cancer, 2003,41(2):131-143.

[6] Dreyfuss G, Matunis MJ, Pinol-Roma S, et al. hnRNP proteins and the biogenesis of mRNA[J]. Annu Rev Biochem, 1993 Jul.,62:289-321.

[7] Wu SL, Sato M, Endo C, et al. hnRNP B1 protein may be a possible prognostic factor in squamous cell carcinoma of the lung. Lung Cancer, 2003,41(2):179-186.

[8] Kozu T, Henrich B, Schafer KP. Structure and expression of the gene (HNRPA2B1) encoding the human hnRNP protein A2/B1. Genomics, 1995,25(2):365-371.

[9] Kamma H, Satoh H, Matusi M, et al. Characterization of hnRNP A2 and B1 using monoclonal antibodies: intracellular distribution and metabolism though cell cycle. Immunology Letters, 2001,76(1):49-54.

[10] Montuenga L M, Zhou J, Avis I, et al. Expression of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2/B1 changes with critical stage of mammalian lung development. Am J Respir Cell Mol Biol, 1998,19(4):554-562.

[11] Fleischhacker M, Beinert T, Ermitsh M. Detection of amplifiable messenger RNA in the serum of patients with lung cancer. Annals New York Academy of Sciences, 2001 Sep.,945:179-188.

[12] Mayeda A, Munroe SH, Caceres JF. Function of conserved domains of hnRNP A1 and other hnRNP A/B proteins. EMBO J, 1994,13(22):5483-5495.

[13] Nakielny S, Fischer U, Michael W M. RNA Transport. Annu Rev Neurosci, 1997 Mar.,20:269-301.

[14] Michaelson RJ, Collard MW, Ziemba AJ, et al. Nuclear EDAF-1-related(NUDR) protein contains a novel DNA binding domain and represses transcription of the heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2/B1 promoter. J B C, 1999,274(43): 30510-30519.

[15] Snead D R J,Perunovic B,Cullen N,et al.hnRNP B1 Expression in Benign and Malignant Lung Disease. Journal of Pathology,2003,200(1):88-94.

[16] Zhou J, Nong L, Wolch M,et al.Expression of Early Lung Cancer Detection Marker,hnRNP-A2/B1 and its Relation to Microsatellite Alteration in Non-small Cell Lung Cancer.Lung Cancer,2001,34(3):341-350.

[17] Man Y G, Martinez A,Avis I M,et al.Phenotypically Different Cells with Heterogeneous Nuclear Ribonucle- oprotein A2/B1 Overexpression Show Similar Genetic Alterations.Am J Respir Cell Mol Biol,2000,23(5):636-645.

[18] Kamma H, Fujimoto M, Fujiwara M,et al.Interaction of hnRNP A2/B1 Isoforms with Telomeric ssDNA and the in Vitro Function.Biochemical and Biophysical Research Communications,2001,280(3):625-630.

[19]Jennifer L,Hess and W. Edward Highsmith,et al.Telomerase Detection in Body Fluids.Clinical Chemistry, 2002, 48(1):18-24.

[20] Hamilton J B, Burns C M, Nichols R C,et al.Modulation of AUUUA Response Element Binding by Heteroge- neous Nuclear Ribonucleoprotein A1 in Human T Lymphocytes:The Roles of Cytoplasmic Location, Transcription,and Phosphorylation[J].The Journal of Biological Chemistry, 1997, 272(45): 28732- 28741.

[21] Danli A,Guialis A,Vretou E,et al.Autoantibodies to the Core Proteins of hnRNPS.FEBS Lett, 1998,231(1):118-124.

[22] Fielding P, Turnbull L, Prime W,et al.Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein A2/B1 Up-Regulation in Bronchial Lavage Specimens:A Clinical Marker of Early Lung Cancer Detection.Clinical Cancer Reseach,1999,5(12):4048-4052.

[23] Sueoka E, Goto Y, Sueoka N,et al.Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein B1 as a New Marker of Early Detection for Human Lung Cancer.Cancer Research,1999,59(7): 1404- 1407.

[24]Tominaga M, Sueoka N, Irie K,et al.Detection and Discrimination of Preneoplastic and Early Stages of Lung Adenocarcinoma Using hnRNP B1 Combined with the Cell Cycle- Related Markers p16,cyclin D1,and Ki- 67.Lung Cancer, 2003,40(1):45-53.

(责任编辑:labweb)

站内搜索

品牌推荐

更多 >>

关闭二维码
关闭二维码