TERT启动子突变在尿路上皮癌中的研究进展

李俊峰 张学斌 纪志刚

尿路上皮癌(urothelial cell carcinoma， UCC)是泌尿外科最常见的实体恶性肿瘤，具有多中心、多发、复发的特点。端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase， TERT)启动子属于基因非编码区域，2013年首次发现在黑色素瘤家系中存在TERT启动子突变[1-2]，其后研究还发现在胶质母细胞瘤、肝细胞癌、髓母细胞瘤以及尿路上皮肿瘤中也存在TERT启动子突变[3]。目前，UCC的发病机制尚未完全阐明，近年来的研究表明TERT启动子突变与尿路上皮肿瘤的诊断、病理分型及预后有关，本文就其相关研究进展做一综述。

一、TERT启动子概述

人类基因组按功能分为编码基因和非编码基因，DNA元件百科全书(Encyclopedia of DNA Elements，ENCODE)项目估计80%的人类非编码DNA具有或多或少的生物功能[4]，而并非认知的“垃圾”DNA(junk DNA)或乘客突变(passenger mutation)[5]，非编码区突变已证实很常见[6]，突变位点常位于调节元件[7-8]，包括启动子、增强子及沉默子等区域，但作用机制不清楚。

TERT基因位于5p15.33染色体区域，TERT在机体中的作用机制如下：端粒酶位于染色体的末端，本质是一种RNA依赖的DNA聚合酶，是由RNA和蛋白质构成的核糖二聚体，生物活性主要由TERT和端粒酶RNA模板完成，其中TERT是端粒酶的活性组分及限速步骤[9]，在细胞增殖中起到至关重要的作用；没有端粒酶作用，随着细胞的分裂以及端粒的逐渐缩短，极大增加了复制的敏感度及基因的不稳定性，最终导致细胞寿命降低和细胞凋亡[10-11]；相反，在干细胞以及已经发现的不同肿瘤中端粒酶处于高表达水平，从而致使细胞具有无限增殖能力[12]。

2013年TERT启动子突变首次发现于黑色素瘤家系中[1-2]，突变率约为70%，随后研究表明其突变还存在于胶质母细胞瘤、肝细胞癌、髓母细胞瘤及尿路上皮肿瘤，突变率分别为83.9%、31.4%、33.3%和64.4%[3]。结合上述肿瘤具有组织更新率低的特点，推测TERT启动子突变可能发生在肿瘤初始形成阶段，其具体机制有待进一步研究。

二、TERT启动子在UCC中的突变情况

不同学者的研究均表明TERT启动子突变常见位点是-124bp G>A和-146bp G>A[3，13-27]。膀胱癌中，西方人群TERT启动子突变率为55%～89%[15-24，27]，我国人群为47.8%～61.7%[3，11，26，28-29]，其中北京协和医院的研究为52%[9]；在上尿路尿路上皮肿瘤中，我国肾盂癌TERT启动子突变率为43%～63.7%[3，25，28-30]，输尿管癌为11%～19%[29]，此外几篇文献中上尿路尿路上皮癌中TERT启动子整体突变率为43%(38/91)[29]、76.9%(40/52)[3]，国外肾盂癌TERT启动子突变率为47.3%[31]。以上数据表明不同人种TERT启动子突变率存在较大差异，同一人种不同研究机构的结果也不相近。

1.TERT启动子与UCC诊断：Hurst等[19]的研究纳入53例病例，其中51例膀胱UCC组织和尿液中同时出现TERT启动子突变，推测检测尿液中TERT突变情况可能作为膀胱癌筛查指标。Giedl等[17]进行了不同年龄组膀胱UCC TERT启动子研究，发现总体突变率为70.3%(189/269)，其中年龄≤45岁组突变率为57.6%，年龄>45岁组突变率为84.8%；进一步将年龄≤45岁组按照中位年龄39岁分为两组，突变率分别为46.3%(<39岁，31/67)和67.5%(39～45岁，52/77)；可推测<39岁的患者TERT启动子突变率低，可能与年轻人不同肿瘤致病机制有关。Allory等[13]仅使用TERT启动子突变诊断膀胱UCC，首诊组和复发组的诊断灵敏度分别为62%、42%；血尿无瘤组和无复发组的特异度分别为90%、73%。而Wang等[26]研究的诊断灵敏度明显增加，在42例存在TERT启动子突变的患者中，联合mRNA表达结果，诊断灵敏度高达98%。以上说明，TERT启动子突变可能作为UCC诊断的指标，联合其他指标可明显提高诊断灵敏度和特异度。

2.TERT启动子突变与尿路肿瘤病理类型：上尿路肿瘤方面，Wobker等[32]共纳入4例良性息肉状内翻生长样上尿路尿路上皮瘤石蜡包埋组织样本，其突变率为100%，位点为228G>A。Wang等[30]纳入17例上尿路肉瘤样尿路上皮癌组织标本，其突变率为35%(6/17)，位点为228C>T，且TERT突变组预后较差。Wang等[25]研究发现，尿液中TERT启动子突变可提示膀胱癌，还包括上尿路尿路上皮癌和肾细胞癌，肾盂癌突变率为60%(3/5)，输尿管癌突变率为11%(1/9)，肾透明细胞癌突变率为9.3%(9/96)，肾嫌色细胞癌突变率为13%(1/8)；上尿路尿路上皮癌4例突变患者术前尿液中，突变率为25%(1/4)。以上说明，TERT启动子突变可能作为上尿路肿瘤不同病理组织类型的评判指标。

膀胱肿瘤方面，Vail等[33]纳入25例腺样良性疾病、29例尿路上皮癌腺样分化、10例原发性腺瘤、10例转移性腺癌，以TERT启动子突变区别膀胱腺样疾病种类，结果表明72.4%的尿路上皮癌腺样分化存在突变，其余组织类型均未见突变，推测TERT启动子突变可能将尿路上皮癌腺样分化从膀胱腺样疾病区分，且尿路上皮癌腺样分化和原发性腺瘤有不同的组织来源和致病机制。Cowan等[15]研究14例膀胱腺癌包埋组织样本，其中肠型和非肠型各一半，总体突变率为28.5%(4/14)，其中57%的非肠型发生TERT启动子突变，肠型中未见突变存在；表明同UCC类似，TERT启动子在膀胱腺癌中突变率也较高。Cheng等[14]纳入4种膀胱疾病类型，包括膀胱内翻性乳头状瘤、膀胱内生长式尿路上皮癌、寻常膀胱尿路上皮癌和腺性膀胱炎，突变率分别为15%(4/26)、58%(15/26)、63%(45/71)和0%(0/25)，进一步研究发现内翻性乳头状瘤组，女性TERT启动子突变率高于男性；UCC组中，突变与年龄、性别、组织分级以及病理分期无关；15%的内翻性乳头状瘤存在突变，推测其肿瘤形成过程与UCC形成过程可能有重叠机制。Zheng等[34]纳入12例膀胱小细胞癌石蜡包埋组织样本，突变率为100%，而前列腺小细胞癌、肺部小细胞癌、宫颈等其他部位小细胞癌和正常组织对照组中均未见突变。下述两位学者分别研究两种UCC组织学变异型的TERT启动子表达情况，Cheng等[35]研究不同部位鳞状细胞癌TERT启动子突变情况，结果表明皮肤鳞状细胞癌和尿路上皮癌鳞状分化组(10例)突变率为70%，头颈部鳞状细胞癌组突变率为16.67%，肺部和宫颈部鳞状细胞癌突变率为0%，说明TERT启动子突变可能作为区别发生在皮肤、尿路上皮和肺部的鳞状细胞癌的一种很好指标。尿路上皮癌巢状变异型可与良性膀胱疾病共存，例如：腺性膀胱炎、囊性膀胱炎、肾源性腺瘤等，如未及时发现，会影响确诊时间和治疗，Zhong等[36]纳入20例巢状变异型、10例大型巢状变异型、3例囊性膀胱炎、3例腺性膀胱炎、3例肾源性腺瘤进行研究，结果显示巢状变异型中突变17例，大型巢状变异型突变7例，其他良性病变未见突变，推测TERT启动子突变可能用于区别巢状变异型与良性病变。以上表明，TERT启动子亦可能作为膀胱肿瘤不同病理组织类型的评判指标。

3.TERT启动子突变与UCC预后：TERT启动子突变不仅能作为UCC诊断的指标，对预后随访以及治疗效果评估也有一定的作用，但各研究的结论存在矛盾。

Critelli等[16]的研究表明，非肌层浸润性肿瘤中TERT启动子突变预示着肿瘤有高风险、高级别及更容易发展成肌层浸润性癌，TERT启动子联合FGFR3突变与复发次数有关(OR：4.54，95%CI：1.23～16.79，P=0.02)，且能很好地预测肿瘤复发情况，其准确度为0.80(95%CI：0.71～0.89)。Wu等[28]同样发现TERT启动子突变在肿瘤分级高、侵袭力强的老年患者中突变率更高，生存时间更短。

相反，Wang等[25]发现TERT启动子突变与年龄、性别、肿瘤大小、肿瘤数目、分级、病理分期均无显著相关性。Kurtis等[21]也发现TERT启动子突变与肿瘤部位、分级、侵袭力无关。此外，Kinde等[20]对14例术前存在组织和尿液突变的患者进行肿瘤随访，通过检测术后尿液TERT启动子突变情况探索突变与肿瘤复发的关系，发现在8例复发的患者中7例存在突变(87.5%)，而6例无复发的患者未见突变发生。

以下两项研究以常见基因等位点rs2853669多态性进行分组，发现不同组的预后生存存在差异。Hosen等[18]的研究表明TERT突变的患者具有更短的端粒长度(0.64 vs 0.85)，具有常见基因等位点rs2853669多态性的TERT启动子的亚组患者，其总生存率更低(OR：2.15，95%CI：1.00～4.61)，TaG1+TaG2组患者复发率更高(OR：3.68，95%CI：1.12～12.05)；Rachakonda等[24]研究表明在TERT启动子突变患者中，缺少基因等位点rs2853669多态性组存活率更低(HR：2.19，95%CI：1.02～4.70；HR：0.42，95%CI：0.18～1.01)，对Tis、Ta、和T1分期的患者，缺少基因等位点rs2853669多态性组和疾病复发相关(HR：1.85，95%CI：1.11～3.08)。以上说明利用基因等位点rs2853669多态性对TERT启动子突变患者进行分组，可能可以作为预后评判的独立指标。

4.TERT启动子突变研究水平进展：近些年，关于UCC TERT启动子的研究水平不断进步。Li等[37]从细胞水平研究了TERT启动子突变，发现膀胱肿瘤干细胞(bladder cancer stem cells， BCSCs)普遍存在TERT启动子突变，而对应的正常膀胱干细胞(normal bladder stem cells， NBBCs)不存在突变，但可通过进一步诱导NBBCs细胞发生C228T的突变，高表达TERT基因，从而转化成BCSCs，可推测TERT启动子突变是NBBCs向BCSCs转化的守门者。Xi等[38]从实验技术上为TERT启动子提供更大的科研空间，研制出两步CRISPR-Cas9基因组编辑策略，可在人类细胞系内的内源性TERT基因座上引入精确的修饰，为研究端粒酶生物学提供了有用的工具，并提出了一种低定向效率编辑基因座的通用方法，可对低含量的蛋白进行纯化和可视化。

三、研究展望

虽然关于UCC TERT启动子突变的研究逐年增多，也取得了一定的进展突破，但仍存在诸多问题：①研究的样本量小，前瞻性实验少；②实验样本来源冗杂；③DNA提取测量标准化不统一；④纳入患者收集临床标本时是否合并其他可能导致TERT启动子突变的疾病，对检测结果产生影响；⑤未建立标本动物模型。所以，仍需大样本、多中心、前瞻性的临床试验，来探究如何更好地将TERT启动子突变应用于UCC的早期筛查及诊断、基因靶向治疗和预后评估中。