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综述 | Von Hippel-Lindau病的遗传学及其相关治疗研究进展

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Von Hippel-Lindau病(VHL病)是VHL基因变异导致的遗传肿瘤综合征。VHL病相关肿瘤常为多发,其常规治疗方法为手术,但术后易复发。VHL基因具有缺氧诱导因子(HIF)依赖及HIF非依赖的肿瘤抑制作用,关于VHL病遗传学机制的研究为该病的治疗奠定了基础。近年来针对VHL病遗传学机制靶向药物的出现,为该病的治疗提供了新的思路,作用于缺氧诱导通路的小分子靶向药物,如belzutifan、酪氨酸激酶抑制剂,在临床试验中对VHL病的治疗展示了良好的应用前景。本文对VHL病遗传学机制及相关治疗进展进行总结。针对VHL病靶向药物更深入的临床研究将会为该病患者提供更多的治疗选择。

Von Hippel-Lindau病(以下简称“VHL病”)是VHL抑癌基因致病性变异导致的常染色体显性遗传疾病,出生发病率约为1/36 000。VHL病与多种神经内分泌肿瘤相关,患者常表现为多系统肿瘤或囊肿综合征,包括中枢神经系统血管母细胞瘤(central nervous system haemangioblastomas,CHB)、视网膜血管母细胞瘤(retinal hemangioblastomas,RB)、胰腺囊肿或囊腺瘤、胰腺神经内分泌肿瘤(pancreatic neuroendocrine tumors,pNETs)、肾细胞癌或肾囊肿、嗜铬细胞瘤和副神经节瘤(pheochromocytomas and paragangliomas,PPGL)、中耳内淋巴囊肿瘤和生殖系统肿瘤等[1]。


近年来,VHL病遗传学相关研究发现VHL基因变异类型及位点可用于预测患者的临床表型和预后[2-4]。针对VHL病发生的遗传学机制,belzutifan、酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitor,TKI)等作用于缺氧诱导通路的小分子靶向药物开始在临床上用于VHL病的系统治疗。


1VHL基因及其功能


VHL基因定位于3p25-3p26,全长10 kb,由3个外显子组成,编码VHL蛋白(pVHL)。pVHL由α和β结构域构成,主要通过α结构域与延长因子C结合,进而与延长因子B、Cullin蛋白2(CUL2)、环框蛋白1(ring box 1,RBX1)形成VCB-CR复合物[5-7]。VCB-CR复合物具有泛素连接酶活性,使蛋白质泛素化后经由蛋白酶体途径降解。


pVHL的肿瘤抑制作用主要与缺氧诱导通路相关。含氧量正常时,缺氧诱导因子(hypoxia-induci-ble factor,HIF)-α(包括HIF-1α和HIF-2α)的脯氨酸残基被脯氨酸羟化酶(proline hydroxylase,PHD)羟化后,与pVHL的β结构域结合,通过VCB-CR复合物的泛素化作用,形成多聚泛素化的HIF-α,进而被蛋白酶体降解。而缺氧时PHD 失活,HIF-α不能被羟化,无法与pVHL结合而被降解[8-9]。细胞内积聚的HIF-α与HIF-1β形成二聚体,进入细胞核中,与缺氧诱导元件结合,调节下游基因表达。目前发现受到HIF调节的RNA超过7000种,涉及肿瘤发生的各个阶段。HIF可以增加血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的产生,刺激肿瘤血管形成;可调节肿瘤细胞代谢,增加糖酵解,减少有氧氧化,减少活性氧化自由基产生,促进肿瘤细胞存活。HIF也参与肿瘤细胞的侵袭和转移、肿瘤干细胞的特化和肿瘤免疫微环境的调节等过程,促进肿瘤的发生[10-11]。


此外,pVHL还具有其他不依赖于HIF通路的肿瘤抑制作用。如通过增加P53稳定性,上调P53表达,抑制核因子-κB通路,下调JunB蛋白的表达,促进肿瘤细胞凋亡,发挥抑癌作用[12-14];通过其第95~123位氨基酸,与微管蛋白结合,稳定微管结构[15];pVHL还与TANK结合激酶1(TANK binding kinase 1,TBK1)的去磷酸化相关,若这一过程受到抑制,细胞内积聚的p-TBK1可以增加癌基因p62的稳定性,促进肿瘤发生[16]。此外,pVHL也与细胞外基质的形成、细胞间粘附及细胞衰老过程相关[17]。


2VHL病的发生机制


VHL病的发生符合“二次打击”模型[1],即患者通常存在一个来自父亲或母亲或新发的VHL基因胚系变异,当靶器官细胞的野生型VHL等位基因出现缺失或变异时,pVHL的结构和功能改变,大量难以降解的HIF-α在细胞内蓄积,激活下游通路,促进细胞分裂、肿瘤血管形成,增加肿瘤发生的风险。因此,VHL病相关肿瘤多以高度血管化为特征。


自1993年至今,已有近600种VHL基因致病性胚系变异被报道[18]。欧美人群(Leu178,Cys162, Arg167,Asn78,Pro86,Tyr98)与中国人群(Ser65,Arg161,Arg167)报道的变异热点有所差异[5,19]。


通常认为VHL基因致病性变异位于外显子区域,并可导致氨基酸序列改变。近年来的研究发现,VHL内含子区域的突变及同义突变可通过影响mRNA剪接致病[20-22]。2018年,Lenglet等[20]报道了一个VHL病家系,该家系存在VHL基因内含子区域c.340+617C>G+c.340+648T>C/WT变异,该变异通过影响mRNA剪接致病。近年来国内外均有VHL基因同义变异(c.414A>G,p.P138P)致病的报道[21-22]。该同义变异导致mRNA剪接改变,使不含外显子2的较短转录本比例增加,产生的pVHL以无功能的pVHL172为主,无法发挥抑癌作用。该变异位点相关VHL病PPGL发生率高,同时可合并肾囊肿、血管母细胞瘤,但未见合并胰腺病变的报道[21-22]。除VHL基因外,与VCB-CR复合物相关的其他基因突变也可导致VHL病。2022年,Andreou等[23]报道一例ELOC基因变异导致的VHL病。ELOC基因编码延长因子C,体外实验证实该患者存在的ELOC-Tyr79Cys变异可影响延长因子C与pVHL的结合,导致VCB-CR复合物无法发挥作用。


3VHL病的诊断、分型及基因型-表型关系


根据2018年《中国von Hippel-Lindau病诊治专家共识》[24],对于有明确家族史的患者,存在血管母细胞瘤(中枢神经系统或视网膜)、肾细胞癌、嗜铬细胞瘤、胰腺多发囊肿/神经内分泌肿瘤、内淋巴囊肿瘤之一即可临床诊断VHL病;对于无家族史的患者,出现至少两个血管母细胞瘤或一个血管母细胞瘤,结合上述其他肿瘤之一亦可临床诊断VHL病。而基因诊断是确诊VHL病的金标准,患者存在VHL基因致病性变异时即可确诊[18]。VHL病根据是否存在嗜铬细胞瘤可分为1型(无嗜铬细胞瘤)和2型(有嗜铬细胞瘤),1型VHL病又可分为1A型(有肾癌)和1B型(无肾癌),2型VHL病又可进一步分为2A型(无肾癌)、2B型(有肾癌)和2C型(仅有嗜铬细胞瘤)[18]。


VHL病的分型与VHL基因变异类型相关。1型VHL病通常以无义变异、小片段缺失、大片段缺失、插入变异和剪接位点变异等为主,pVHL功能完全丧失;2型VHL病通常以错义变异为主,仅导致单个氨基酸的改变,通常pVHL仍有部分活性[25]。在2型VHL病中,以2B型VHL病HIF水平最高,2A型次之。多项研究显示,在2C型VHL病中,pVHL仍保持对HIF-α的泛素化活性,意味着VHL病相关嗜铬细胞瘤的发生涉及不依赖于HIF通路的机制[26-27]。


VHL病的分型与VHL基因变异的位点相关。HIF-α结合位点的错义变异发生CHB、肾细胞癌、胰腺肿瘤的风险更高,发生嗜铬细胞瘤的风险更低[2];延长因子C结合位点的错义变异发生嗜铬细胞瘤的风险更高,中位生存期更长[3-4]。


针对各个VHL病相关组分进行基因型-表型分析显示,VHL病相关肾细胞癌在截短变异的患者中更常见[25];在缺失变异的患者中,存在大片段缺失同时影响VHL基因及附近BRK1基因的患者,与BRK1基因不受影响的患者相比,发生肾细胞癌的风险更低[28]。对于VHL病相关胰腺病变,Xie等[3]发现存在延长因子C结合位点变异的患者出现胰腺囊肿的比例更低。Tirosh等[29]对229例存在胰腺病变的VHL病患者进行研究,发现位于VHL第3外显子变异的患者相对于第1、2外显子变异,发生pNETs的可能性更大;存在错义变异或变异位于第3外显子的患者接受手术干预和发生转移的风险更高。在存在VHL基因错义变异,尤其是位于延长因子C结合位点的错义变异的患者中,VHL病相关PPGL发生风险更高;位于pVHL分子表面的错义变异与位于深部的错义变异、移码变异、无义变异相比,更易导致PPGL的发生,且PPGL的平均诊断年龄更早[30]。VHL病相关的PPGL与其他基因变异导致的PPGL相比,起病年龄小,更常出现多发肿瘤,出现高血压及伴随症状的比例更低,血甲氧基肾上腺素水平更低,术后复发的风险更高[31]。


此外,VHL病的基因变异类型可影响疾病预后。中国一项纳入340例患者的研究显示[4],VHL病患者的中位生存年龄为62岁,起病年龄≤30岁(HR:2.70,95% CI:1.46~4.99,P=0.002)、存在家族史(HR:2.52,95% CI:1.28~4.98,P=0.008)的患者总体生存率低,存在错义变异的患者相对存在截短变异的患者生存率高(HR:0.59,95% CI:0.35~0.98,P=0.042)。


VHL基因的变异类型和变异位点可影响VHL病的表型及预后。因此,临床上可通过患者基因型对临床表型进行预测,并针对性地指导患者的筛查和随诊。


4VHL病的治疗


VHL病相关肿瘤的主要治疗方式为手术。目前VHL病的临床指南及共识中,对于肾细胞癌,建议在肿瘤直径>3 cm时行手术治疗[32-33];对于pNETs,建议在胰腺体尾部肿瘤≥3 cm、胰头部肿瘤≥2 cm、肿瘤倍增时间<500 d、存在VHL第3外显子胚系变异或存在临床症状时考虑手术治疗[29,34-35];对于CHB,建议在有临床症状行手术治疗[36]。对于不符合手术指征的患者,既往多以随访观察为主,而随着对VHL病系统治疗药物的研究不断深入,这部分患者将获得新的治疗选择[37]。


VHL基因致病变异主要通过激活HIF-α相关的缺氧诱导通路导致肿瘤发生,选择性结合HIF-α的靶向药物belzutifan可以阻断HIF-α相关通路,在Ⅱ期临床试验中对VHL病相关肿瘤表现出较好的治疗作用。2021年,Jonasch等[38]的研究共纳入61例存在肾细胞癌的VHL病患者,平均随访时间21.8个月。在接受belzutifan治疗后,56例患者的肾细胞癌病灶缩小,30例患者达到部分缓解,30例患者疾病稳定,客观缓解率49%,无进展生存率96%。此外,belzutifan对于VHL病相关胰腺病变及CHB、RB的客观缓解率也分别达到77.0%、30.0%和100.0%。但对于VHL病相关PPGL、生殖系统囊肿目前仍缺少大样本研究。同时belzutifan也具有良好的安全性。常见的不良反应包括1~2级贫血、乏力、头痛、头晕等[38]。2021年8月,美国食品药品监督管理局批准belzutifan用于治疗不急需手术的VHL病相关肾细胞癌、CHB、pNETs[39]。


酪氨酸激酶通路是HIF的下游通路之一,多项临床研究评估了TKI(如舒尼替尼、帕唑帕尼)对VHL病的疗效。2011年,Jonasch等[40]的研究共纳入15例VHL病患者,口服舒尼替尼治疗2~4周期后,在18个可评估的肾细胞癌病灶中,33%得到部分缓解,56%病灶稳定;在21个可评估的血管母细胞瘤病灶中,91%评估为疾病稳定。主要不良反应为1~3级的疲乏、腹泻、贫血、恶心、黏膜炎和高血压。2018年,Jonasch等[41]评估了帕唑帕尼治疗VHL病的疗效。该研究共入组31例VHL病患者,中位随访时间12个月,在59个肾细胞癌中的31个(52%)、17个胰腺病变中的9个(53%)和49个CHB中的2个(4%)治疗后评估为部分缓解。


目前VHL病的靶向治疗主要包括belzutifan及TKI。在临床研究中,二者均对VHL病相关的肾细胞癌、胰腺病变、血管母细胞瘤有较好的疗效,同时安全性良好,给暂不需手术治疗的VHL病相关肿瘤患者提供了新的治疗选择[38,40-41]。但现有临床研究纳入样本量较少,目前仍缺乏大样本研究。此外,目前尚无靶向药物用于治疗VHL病相关晚期恶性肿瘤的疗效和安全性数据。


5结语


VHL病是VHL抑癌基因变异导致的遗传性肿瘤综合征。VHL基因编码的pVHL通过HIF依赖的缺氧诱导通路及HIF非依赖的途径发挥抑癌作用。VHL基因变异的类型及位点影响VHL病的临床表现及预后。VHL病遗传学研究的进展推动了VHL病的系统治疗。HIF-α抑制剂belzutifan、TKI等在临床研究中对VHL病相关肿瘤展示出了较好的疗效。未来,更多关于VHL病靶向治疗的临床研究将会为VHL病患者提供更多的治疗选择,改善VHL病患者的长期管理策略。

作者贡献:李天翊负责选题、撰写与修改;童安莉负责审校论文并提出修订意见。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。


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