乳腺癌风险基因(Breast cancer risk genes)对个体放射敏感性(Radiosensitivity)的影响

《Scientific Reports》：Breast cancer risk genes affecting individual radiosensitivity

　　

增高放射敏感性(Radiosensitivity)可导致放疗不良副作用。乳腺癌风险基因(Breast cancer risk genes)的杂合致病变异(Heterozygote pathogenic variants)不仅增加患癌风险，还可能影响放射敏感性(Radiosensitivity)。本研究评估此类变异对个体放射敏感性(Radiosensitivity)的影响，以确定基因携带者(Gene carriers)的辐射风险。研究人员对273例携带乳腺癌风险基因变异的患者进行放射敏感性(Radiosensitivity)分析，采用荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization, FiSH)技术，对外周血淋巴细胞进行离体(ex vivo)照射后，以每中期相断裂数(breaks per metaphase, B/M)量化染色体畸变(Chromosomal aberrations)。结果与健康对照及乳腺癌患者对照（两者均未确认非携带状态，限制了基因特异性结论）进行比较。基因携带者平均放射敏感性(Radiosensitivity)轻度升高（均值0.488 B/M ± 0.134），高于健康对照（0.411 B/M ± 0.088；p < 0.0001），但与乳腺癌对照组相似（0.498 B/M ± 0.192；p = 0.563）。BRCA1/2携带者放射敏感性(Radiosensitivity)轻度升高；BARD1、RAD51及MSH变异的个别病例提示可能升高（p < 0.003）。放射敏感性(Radiosensitivity)受基因位点(gene locus)、变异类型(variant type)、年龄及癌症病史影响。24.5%的携带者超过截断值≥0.55 B/M，此类人群可考虑剂量减低。综上，乳腺癌风险基因携带者的放射敏感性(Radiosensitivity)存在差异且轻度增高，具有增高放射敏感性(Radiosensitivity)风险的个体应考虑检测。

论文解读：乳腺癌风险基因致病胚系变异携带者的离体染色体放射敏感性研究

本文发表于《Scientific Reports》，题为"Breast cancer risk genes affecting individual radiosensitivity"。

研究背景与立项依据

乳腺癌易感基因（如BRCA1、BRCA2、ATM、CHEK2、PALB2、TP53等）编码参与DNA双链断裂(Double-strand break, DSB)同源重组修复(Homologous Recombination, HR)、细胞周期检查点(Checkpoint)及错配修复(Mismatch Repair, MMR)的关键蛋白。这些基因的致病杂合变异(Heterozygote pathogenic variants)不仅使终生乳腺癌风险升高（高危基因如BRCA1达约55%，BRCA2约45%），还可能因DNA损伤处理能力下降导致个体放射敏感性(Radiosensitivity)增高，进而在接受辅助放疗(Adjuvant radiotherapy)时面临更高的急、慢性放射性损伤风险。既往研究提示BRCA1/2杂合变异者放射敏感性(Radiosensitivity)轻度升高，但多数其他乳腺癌风险基因的数据有限，且缺乏较大样本离体(ex vivo)染色体水平验证。因此，研究人员拟通过荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization, FiSH)染色体涂染法测定携带各类乳腺癌风险基因致病变异者外周血淋巴细胞的放射诱导染色体畸变(Chromosomal aberrations)，对比健康人与乳腺癌患者，明确各基因及特定变异位点、类型对放射敏感性(Radiosensitivity)的影响，为放疗前个体化剂量决策提供依据。

主要关键技术方法概述

研究人员招募273例经分子遗传学确诊携带乳腺癌风险基因致病变异（含ATM_het、BARD1、BRIP1、BRCA1/2、CHEK2、MSH家族成员MSH6/PMS2、NF1、PALB2、RAD51C/D、TP53等；部分双杂合变异及罕见变异）的患者（平均年龄47岁，含已确诊乳腺癌及其他肿瘤者及未患癌高危家系成员），另设211例健康对照及147例未知突变状态的乳腺癌患者对照。采集肝素抗凝血样本，分两份：一份不经照射测本底染色体畸变，另一份接受6 MV直线加速器2 Gy离体照射模拟临床单次分割剂量，经植物血凝集素(Phytohemagglutinin, PHA)刺激T淋巴细胞培养48 h、秋水仙胺(Colcemid)阻留中期相、低渗及固定制片后，采用三色FiSH探针标记1、2、4号染色体，荧光显微镜采集≥100个0 Gy中期相和≥200个2 Gy中期相，按Savage和Simpson标准计分染色单体/染色体断裂(Breaks)、缺失(Deletions)计1 break，易位(Translocations)、双着丝粒(Dicentrics)及环(Rings)计2 breaks，复杂畸变按理论最小断裂数计分，计算校正后每中期相断裂数(breaks per metaphase, B/M)=B/M_2Gy?B/M_0Gy作为放射敏感性(Radiosensitivity)指标。截断值设定为≥0.5 B/M提示增高放射敏感性(Radiosensitivity)，≥0.55 B/M建议考虑放疗剂量调整。统计学采用t检验或Mann?Whitney U检验、Pearson相关及二项分布分析。

研究结果

Chromosomal radiosensitivity of risk genes（风险基因携带者的染色体放射敏感性）

风险基因组整体平均B/M为0.488±0.134，显著高于健康对照0.411±0.088（p<0.0001），与乳腺癌对照组0.498±0.192无显著差异（p=0.563）。本底畸变率风险基因组(0.033±0.053)与健康对照(0.025±0.022)无差异(p=0.055)，但低于乳腺癌对照组(0.100±0.159, p<0.001)。24.5%的风险基因携带者B/M≥0.55，健康对照仅7.1%，乳腺癌对照为25.2%。各基因亚组分析显示：BRCA1/2合并均值0.498±0.131（BRCA1:0.507±0.137；BRCA2:0.489±0.124）较健康对照显著升高(p<0.0001)，28.1%达≥0.55 B/M；ATM_het(0.443)、BRIP1(0.431)、CHEK2(0.431)、PALB2(0.432)均值接近健康对照；BARD1(n小)均值0.590±0.096(p<0.003 vs 健康)，66.7%≥0.55 B/M；RAD51C/D均值0.559±0.102(p<0.0001)，44.4%≥0.55 B/M；MSH组均值0.567±0.155(p<0.0001 vs 健康及乳腺癌对照)，43.8%≥0.55 B/M；罕见变异(0.513)及双杂合变异(0.500)亦显著升高(p≤0.040和p=0.008)。TP53及BRCA1/2本底畸变略高(p=0.013, 0.032)。结论：不同乳腺癌风险基因放射敏感性(Radiosensitivity)存在异质性，BRCA1/2轻度增高，BARD1、RAD51C/D、MSH均值明显更高，而ATM_het、CHEK2、PALB2、BRIP1近似正常。

Radiosensitivity among the non-oncological and oncological risk gene carriers（有无恶性肿瘤病史的风险基因携带者间放射敏感性比较）

已患癌（含乳腺癌及其他恶性肿瘤）与未患癌风险基因携带者经照射后B/M无差异（0.493±0.142 vs 0.480±0.120, p=0.445），两组均高于健康对照，与乳腺癌对照无差异。本底畸变率肿瘤史组(0.043±0.064)高于无肿瘤史组(0.015±0.020, p<0.0001)及健康对照(p<0.0001)，但仍低于未知状态乳腺癌对照。复发/多原发肿瘤亚组本底畸变更高(0.083±0.086)但照射后B/M仍与其他亚组无差异(p=0.483, 0.973)。结论：是否罹患恶性肿瘤不影响离体照射诱导的染色体放射敏感性(Radiosensitivity)水平，但肿瘤患者体内本底染色体不稳定(Background chromosomal instability)较高。

Radiosensitivity based on location or type of BRCA1/2 variants（BRCA1/2变异位点及类型对放射敏感性的影响）

BRCA1变异67例：RING结构域(aa 1–109)及BRCT结构域(aa 1650–1863)突变富集且此二域内≥0.55 B/M比例偏高（RING: 3/7即42.9%；BRCT: 11/25即44%）。移码变异(Frameshift)与点变异(Point variants)≥0.55 B/M比例相近(32.0% vs 29.4%)，各变异类型间B/M均值无统计学差异。BRCA2变异51例：N端区(aa 1–1001)及DNA结合域(DNA-binding domain, DBD, ~aa 2482–3184)突变富集；DBD域20%达≥0.55 B/M；N端区(aa 1–1001)35.3%达≥0.55 B/M；影响第605位氨基酸的移码变异中50%(5/10)≥0.55 B/M；整体缺失(Deletion)变异(n=3)均值0.624±0.051显著高于移码(0.486±0.111, p=0.015)及剪接位点变异(Splice-site variants, 0.468±0.089, p=0.048)。结论：BRCA1关键功能域（RING、BRCT）及BRCA2 N端区和特定移码缺失与相对更高的高放射敏感性(High radiosensitivity)比例相关，但同一变异内部个体间B/M离散度大。

Radiosensitivity changes with age（放射敏感性随年龄的变化）

无肿瘤史风险基因携带者本底畸变与年龄呈弱正相关(r=0.26, p=0.009)，增幅约0.0004 B/M/年；有肿瘤史组本底畸变也弱正相关(r=0.17, p=0.026)，增幅约0.0008 B/M/年。照射后B/M在无肿瘤史组与年龄弱正相关(r=0.31, p=0.002, 约0.003 B/M/年)，有肿瘤史组无年龄相关性(r=?0.14, p=0.066)。结论：非肿瘤携带者的放射诱导染色体断裂随增龄轻微上升，已患癌者未见此关联，可能与选择偏倚有关。

讨论与结论总结

研究人员指出，乳腺癌风险基因携带者平均放射敏感性(Radiosensitivity)轻度高于健康人但近似乳腺癌患者（后者可能混杂少量未检出携带者）。各基因异质性明显：CHEK2、BRIP1、PALB2、ATM_het接近正常；BRCA1/2及TP53轻度增高；BARD1、RAD51C/D、MSH均值显著更高，尤BARD1中小样本显示66.7%超截断值。同一基因甚至同一特定致病变异内部B/M个体差异极大（如BRCA1 c.5266dupC范围0.35–0.90 B/M），提示放射敏感性(Radiosensitivity)为多基因修饰及环境共同作用的复杂性状，仅凭基因型不能可靠预测，推荐对高风险个体行离体FiSH检测。BRCA1 RING与BRCT域及BRCA2缺失型变异倾向更高放射敏感性(Higher radiosensitivity)，符合功能域丧失削弱HR修复假说。本底畸变增高见于患癌及复发患者，可能反映致癌物暴露、代谢酶多态及年龄因素。24.5%携带者B/M≥0.55，建议对此类患者放疗时加强随访或个体化酌情降量，TP53致病变异通常避免放疗，BRCA1/2无绝对禁忌但多因高危倾向全乳切除。研究局限性包括部分基因亚组样本小、对照未确认非携带状态、未做多变量回归等，需更大样本验证。

结论(Conclusion)翻译：

不同基因变异表现出显著不同的放射敏感性(Radiosensitivity)，且同一基因变异内个体间放射敏感性(Radiosensitivity)差异很大。BRCA1与BRCA2携带者放射敏感性(Radiosensitivity)轻度增高。携带RAD51C/D、MSH或BARD1基因变异的患者有放射敏感性(Radiosensitivity)增高趋势。对于接受放射治疗的上述患者可考虑剂量减低。开展放射敏感性(Radiosensitivity)检测有助于识别此类患者、预测不良反应风险并实现放疗剂量个体化调整。