综述：17q染色体在神经母细胞瘤中的功能图谱：复制应激与基因组稳定性的平衡

《British Journal of Cancer》：A functional landscape for chromosome 17q in neuroblastoma: balancing replication stress and genomic stability

　　

神经母细胞瘤以广泛的基因组不稳定性为特征，体细胞突变罕见，疾病主要由染色体改变驱动，包括节段性染色体失衡、小型结构变异及癌基因扩增。除MYCN扩增外，识别这些复发性DNA拷贝数改变中隐藏的关键致癌驱动因子仍是重大挑战。野生型基因拷贝数增加可改变表达水平，进而参与肿瘤发生并影响生存。越来越多的证据表明，这些受拷贝数影响的基因可介导对复制应激的抵抗，而复制应激是高危神经母细胞瘤的标志性特征。17q染色体增益是最常见且具有显著预后意义的改变之一。本综述将讨论研究人员此前通过整合功能基因组学研究筛选出的17q上参与复制叉动力学和DNA损伤修复的排名靠前的候选基因。深入理解17q拷贝数驱动基因调控复制应激反应和DNA损伤修复的机制，有望揭示侵袭性神经母细胞瘤的根本脆弱性，并为新型靶向治疗策略的开发提供指导。

正常与癌细胞中基因拷贝数增加的生物学意义

基因重复与DNA拷贝数增益是进化历程中驱动演化的重要机制。在正常发育过程中，果蝇卵巢滤泡细胞的绒毛膜基因可扩增达60倍，该过程对确保卵壳强度所需的绒毛膜蛋白合成至关重要。癌症细胞中，DNA拷贝数改变与扩增具有高度复发性，可影响肿瘤形成或治疗压力下细胞适应度的相关基因。此外，涉及癌基因与抑癌基因的节段性染色体失衡在肿瘤治疗耐药获得中发挥关键作用。相较于包含较小扩增区域的extrachromosomal DNA（ecDNA）中驱动基因的识别，涵盖多兆碱基级增益与缺失的神经母细胞瘤复发性大片段节段性染色体失衡的致病基因鉴定更为复杂。

神经母细胞瘤：临床特征、基因组景观与治疗

神经母细胞瘤是起源于发育中交感神经系统的儿童高发恶性肿瘤，占儿童颅外实体瘤的8%-10%，约15%的儿童癌症相关死亡由其导致。其临床行为与肿瘤生物学特征异质性显著：18月龄以下患儿预后普遍较好，肿瘤多表现为全染色体改变，无MYCN扩增或节段性染色体失衡；其中伴广泛转移但骨髓受累有限的Stage MS患儿生存率可达90%，常自发消退。相反，高危神经母细胞瘤多见于18月龄以上儿童，常伴MYCN扩增与Stage M远处转移，5年无事件生存率仅45%-50%。高危肿瘤可分为三个基因组亚群：约半数伴MYCN扩增，常合并1p缺失与2p增益，MYCN直接驱动hTERT活性；部分非MYCN扩增肿瘤通过增强子置换等机制导致MYC高表达并激活hTERT；第三类以替代端粒延长（ALT）通路激活为特征，多见于年长患儿，常伴ATRX突变，与MYCN扩增互斥。此外，约10%原发高危病例存在ALK激活突变，复发时富集。当前高危患者采用多模式治疗，包括强化化疗、手术、放疗、131I-间碘苄胍靶向放疗、自体干细胞移植及抗GD2免疫治疗，ALK抑制剂与CAR-T细胞疗法正处于临床研究阶段，但生存改善仍有限，精准医疗研究亟待推进。

ecDNA与大片段节段性DNA拷贝数增益在高危神经母细胞瘤中的作用

高危神经母细胞瘤基因组突变负荷低，以结构性DNA拷贝数改变为主。ecDNA是MYCN癌基因扩增的主要载体，缺乏着丝粒导致有丝分裂期不对称分离，加速瘤内异质性。MYCN扩增子分为两类：一类包含驱动noradrenergic核心调节回路（CRC）的远端增强子；另一类结构复杂，缺乏局部增强子，但包含ODC1、ALK、SOX11、RRM2等神经母细胞瘤相关基因及CRC驱动的超级增强子，增强子劫夺机制解释了MYCN扩增的结构多样性。针对大片段节段性失衡的功能研究已鉴定出多个与MYCN活性协同的基因：2p上的ALK与LIN28B、17q上的ALYREF、13q上的miR-17~92簇参与MYCN致癌信号；11q上的CCND1、12q上的CDK4、17q上的TRIM37调控细胞周期；17q上的BIRC5、12q上的MDM2调控p53通路；1q上的JMJD6、2p上的SOX9、17q上的SOX11与TBX2介导转录成瘾；2p上的RRM2及17q上的BRCA1、BRIP1、CDK12、PPM1D参与DNA损伤/复制应激反应。体内实验证实，激活型ALK过表达、LIN28B过表达及RRM2过表达均可加速MYCN驱动的神经母细胞瘤发生：LIN28B通过抑制let-7 microRNA提升MYCN蛋白水平，RRM2通过扩大核苷酸池支持快速增殖。靶向RRM2与CHK1的联合策略在体内可协同抑制肿瘤形成，ALK信号通路激活可增强ATR抑制的敏感性，为治疗提供新方向。

高危神经母细胞瘤复制应激调控中复发性节段性染色体失衡：统一概念框架

复制应激指干扰DNA复制正常进程的状态，可导致复制叉停滞、崩解、DNA损伤及基因组不稳定，诱因包括DNA损伤、癌基因激活、核苷酸耗竭、G-四链体（G4）、R-loop及转录-复制冲突（TRC）。正常细胞中，ATR-CHK1信号通路调控S期固有复制应激。癌基因如MYC与MYCN可通过激活休眠复制起点、提升整体复制速率诱导复制应激，同时转录与复制的同步活跃加剧TRC风险。MYCN诱导的复制应激在早期神经母细胞瘤中具有促凋亡效应，因此缓解MYCN诱导的复制应激是高危及神经母细胞瘤的重要适应性特征。研究人员提出，2p与17q的复发性增益可能通过多基因剂量效应共同介导这一特征。17q增益发生于肿瘤起始前的前胎儿期，且在MYC驱动的髓母细胞瘤中早于MYC扩增出现，提示其可能是癌前病变的驱动因素。17q增益在人类多种恶性肿瘤中普遍存在，提示其赋予的选择优势无谱系限制。研究人员通过人胚胎干细胞（hESC）同基因模型发现，17q增益仅在羟基脲诱导的复制应激条件下增强生长能力，支持其早期事件假说：17q增益可能先于MYCN扩增发生，为神经母细胞耐受MYCN高表达提供基础。后续诱导多能干细胞（iPSC）分化模型将进一步验证该假说。目前仍需明确17q上哪些基因通过协同缓冲应激或环境依赖性修饰效应参与肿瘤发生与维持。针对大片段染色体区域的功能研究难度高于扩增子基因，研究人员此前通过生物信息学方法整合拷贝数、表达及生存数据，对17q候选基因进行了优先级排序。

高危神经母细胞瘤中参与复制应激抵抗的非突变型拷贝数影响基因

研究人员通过整合分析大规模原发神经母细胞瘤队列的DNA拷贝数、基因表达与风险分层数据，聚焦17q高频增益区域，筛选出具有功能与预后意义的候选基因。排名靠前的剂量敏感性高表达基因显著富集于DNA损伤修复（如BRCA1、BRIP1、CDK12、EME1、KPNA2、KPNB1、PPM1D、RAD51C、TOP2A）、解旋酶与R-loop调控（如DDX5、EIF4A3、FTSJ3、HELZ、IGF2BP1、INTS2、RECQL5）、细胞周期与增殖（如ALYREF、BIRC5、PRR11、TK1）相关通路。跨物种分析显示，这些基因在TH-MYCN小鼠模型的肿瘤早期表达上调，提示其在MYCN驱动的复制应激反应中具有保守作用。ALT阳性肿瘤对端粒复制应激敏感，17q增益可能通过缓冲慢性端粒复制应激维持细胞存活，其与ATR抑制敏感性的关联值得深入探索。

BRCA1作为MYCN驱动神经母细胞瘤中复制应激与转录的多面调控因子

BRCA1（17q21.31）在乳腺癌与卵巢癌中为抑癌基因，通过DNA修复、细胞周期调控（与pRb、p21互作诱导G1-S阻滞）及转录调控维持基因组稳定。但在神经母细胞瘤中，BRCA1启动子在高危病例中呈低甲基化状态，提示其高表达具有选择优势。研究发现，BRCA1可被MYCN招募至启动子近端区域，抑制MYCN依赖的停滞RNA聚合酶II（RNAPII）积累，减少R-loop形成。近期研究进一步揭示，应激条件下MYC蛋白可从活跃启动子解离，在停滞复制叉处形成多聚球体结构，包裹BRCA1、FANCD2与ATR，通过构建RNA加工与转录终止区域，屏蔽停滞复制叉，减少S期双链断裂。此外，BRCA1可与SETX互作，招募RAD52通过断裂诱导复制解旋R-loop；RAD52还可与RNAPII互作减少转录暂停，并招募TOP2A至TRC区域缓解拓扑应力。

FANCJ作为复制叉稳定性与DNA修复的核心调控因子

BRIP1（17q23.2）编码的FANCJ在前期排名中位居前列，是复制叉保护的核心分子，通过与ATR信号通路、DNA复制及DNA损伤修复相关蛋白互作发挥功能。FANCJ与BRCA1的互作依赖于CDK介导的S990磷酸化及后续的K1249乙酰化，二者共同参与同源重组修复双链断裂。FANCJ还参与范可尼贫血通路，与FANCD2互作促进其单泛素化及染色质加载，而FANCD2是CHK1磷酸化调控的复制叉稳定因子。在复制应激早期，FANCJ通过与TOPBP1互作被招募至停滞复制叉，促进ATR激活与RPA加载至单链DNA，该互作在ICL修复中尤为关键。FANCJ本身可发生ATR依赖的过度磷酸化，进一步衔接复制应激反应。作为DNA解旋酶，FANCJ可与BLM、WRN协同解旋G4结构，其功能缺陷分别与Bloom综合征和Werner综合征相关。此外，FANCJ与错配修复蛋白MLH1形成的复合物可介导MutSβ-MutLβ-FANCJ轴，解析共转录G4/R-loop，促进停滞复制叉重启，是维持复制叉稳定性的核心协调者。

RAD51C：同源重组修复与复制叉稳定的关键因子

RAD51C（又称FANCO，17q22）是RAD51旁系同源物家族成员，负责RAD51的加载与稳定，参与同源重组修复、复制叉反转、保护与重启。RAD51C可与BRCA2、PALB2形成复合物介导同源重组修复，维持基因组稳定。全外显子测序发现，BRCA1、ALK与RAD51C的罕见遗传变异可增加神经母细胞瘤易感性，支持同源重组修复基因在肿瘤发病中的作用。亚组分析显示，高危MYCN非扩增神经母细胞瘤存在同源重组修复缺陷特征，BRIP1、RAD51C与EME1为最高频突变基因；而MYCN扩增型以复制滑脱与应激为特征，低风险肿瘤则更多表现为染色体错误分离。

EME1/2-MUS81：同源重组偶联的内切酶活性

EME1（17q21.33）与EME2（16p13.3）是MUS81结构特异性内切酶的调节亚基，可切割Holliday连接体、D-loop、同源重组中间体及停滞复制叉，将其转化为单末端双链断裂以便同源重组修复。EME1在细胞周期全程活跃，其CDK/PLK1依赖性磷酸化对G2/M期Holliday连接体解析与染色体分离至关重要，还参与常见脆性位点表达调控，允许晚期复制区域在细胞周期后期完成分裂。EME2表达局限于S期，主要参与复制叉加工与重启，其组成的MUS81-EME2可切割3'- flap与5'- flap底物，且是ALT细胞端粒维持的必需因子。有丝分裂DNA合成作为复制失败的挽救机制，依赖MUS81/SLX4切割、RAD52介导修复及POLD3催化合成。EME1可激活DNA损伤修复通路，其高表达与胃癌等多种肿瘤进展及顺铂、西妥昔单抗、PARP抑制剂耐药相关。

17q上其他参与DNA损伤修复的基因

PPM1D（17q23.2，又称WIP1）通过去磷酸化TP53、ATM、ATR、CHK1/2及H2AX等核心DNA损伤修复蛋白负调控通路，破坏细胞周期检查点，其过表达或扩增见于乳腺癌、卵巢癌、白血病等多种恶性肿瘤。CDK12（17q12）通过磷酸化RNAPII调控基因转录，并通过抑制内含子多聚腺苷酸化维持BRCA1、BRIP1等DNA修复基因的表达，其功能具有环境依赖性：在肺癌与高级别浆液性卵巢癌中起抑癌作用，在尤文肉瘤与骨肉瘤中则具致癌活性。TOP2A（17q21.2）通过解析DNA超螺旋缓解拓扑应激，减少TRC发生。此外，KPNA2与KPNB1组成的核转运复合物调控DNA损伤修复与细胞周期调节因子的核输入；ALYREF通过减少MYCN泛素化及蛋白酶体降解稳定其表达；BIRC5通过抑制凋亡促进细胞存活；PRR11通过调控DHODH转录抑制铁死亡，这些17q基因共同构成了神经母细胞瘤复制应激抵抗的分子网络，为靶向治疗提供了潜在切入点。