中國醫藥大學機構典藏 China Medical University Repository, Taiwan:Item 310903500/25115

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

藥物代謝基因的變異型與大腸癌發生的相關性

中 華 民 國 92 年 12 月 27 日

行政院家科學委員會專題研究計畫成果報告

計畫名稱：藥物代謝基因與大腸癌發生的相關性

計畫編號：NSC91-2314-B-039-017

執行期限：91 年 8 月 1 日至 92 年 7 月 31 日

主 持 人：張建國

執行機構及單位名稱：中國醫藥大學附設醫院檢驗醫學部

聯絡方式：張建國 中國醫藥大學附設醫院檢驗醫學部

台中市育德路 2 號

Tel：042-2052121 ext.7075

Fax:042-2033295

E-mail: [email protected]

1 一、 中文摘要 癌症的形成是多步驟性的，造成 負責細胞生長、分化、繁殖及死亡過 程等調控基因的突變。具有這些相關 基因遺傳上突變的人相當少，因此無 法解釋何以有些人較容易產生癌症。 最近的研究顯示，人體內代謝異種物 質的藥物代謝酵素基因與環境因子的 交互影響下可能是癌症形成的主要原 因。本研究利用 PCR-RFLP 及直接定 序的方法，分析藥物代謝基因的變異 型變化與大腸癌形成的相關性，結果 顯示 CYP2C9(P<0.04), SOD3-E1 (P<0.001) 及 GSTM1(P<0.03)等 variant forms 與大腸癌的形成有關， 而其他藥物代謝基因的變異型並無相 關性。 關鍵詞：大腸癌、藥物代謝基因、變 異型、PCR-RFLP、統計方法 Abstract

The development of cancer is a multiple-step processes, which involves the changes of cell proliferation, growth, differentiation and death-related genes. The cancerous patients who have hereditary change of these

cancer-related genes are rare. The reason for most of cancer patients who are easier than others to develop cancer is still unknown. Recent studies have shown that it may be caused by the interaction among the environmental factors and non-dominant cancer-related genes, such as drug-metabolizing genes. In this study, we used PCR-RFLP and

direct sequencing methods to explore the relationship among the development of colonic cancer and the variants of drug-metabolizing enzymes. Our results showed that only the variant forms of Cyp2C9 (P<0.04), SD3-E1 (P<0.001) and GSTM1 (P<0.03) had statistic significance for the development of colon cancer.

Keywords: Colon cancer,

drug-metabolizing enzymes, variants, PCR-RFLP, statistic analysis. 二、緣由與目的 癌症的形成是多步驟性的，其中包括 致癌基因的過度活化，抑癌基因的不活 化，DNA 修補基因及其他因子的突變，造 成細胞生長，分化，繁殖及死亡過程的改 變。在癌細胞內的這些相關基因變化，只 能解釋少部分的人(低於 10%)容易得到癌 症的原因，如有 P53，BRCA 1，BRCA 2 等基因遺傳性突變的人，很容易得到癌 症，但大多數的癌症病人均沒有這些基因 的先天性突變，他們均是後天得到的。大 腸癌的形成也不例外, 只有少數的例子是 有遺傳性的抑癌基因的突變, 如 APC, mismatch repair gene 等, 但大多數的病例 均沒有這樣的遺傳病變。何以這些人會得 到後天的突變 ? 最近幾年的研究顯示，主 要與個人體內的藥物代謝基因有關 (drug metabolizing enzymes, 簡稱 DMEs)。這些 藥物代謝基因，除了代謝藥物以排出體 外，還可代謝其它外來的化學物質，可將 它們變成毒性低而易於排除的化合物，也 可將它們變成毒性更強的致癌物質，也就 是會造成 DNA 的突變，當這些突變發生在

以上所提的癌症相關基因上時，細胞就走 向癌化的路上。 異種物質(Xenobiotics)，包括藥物，自 然界的化學物質等，當它們進入人體內 時，通常會經過體內酵素的作用形成水溶 性物質以利排除，其作用可分為兩個階 段：第一階段為單氧化作用，主要由細胞 色素 P450 酵素群(90%以上)及少數單氧化 酵素進行 hydroxylation，氧化，還原及水 解反應；第二階段為接合作用，結果可增 加外來物質的水溶性，使得經第一階段代 謝後的產物，變成水溶性物質以排出體 外。參予第二階段的酵素，主要有 glutathione S-transferase， Methyltransferase， UDP-glucuronosyltransferase， N-acetyltransferase，Sulfotransferase 等。在 第一階段的作用中，若異種物質經代謝所 形成的中間物質容易與 DNA 結合，而造成 DNA 突變。突變若發生癌症相關基因上， 就有癌化的可能性。以 Benzo(a)pyrene 為 例，當它進入人體之後經由第一階段代謝 酵素活化為 BP-OH 或 BP-7,8-diol，再經由 epoxide hydroxylase 作用，則變成 DNA 鏈 結物質 BP-7,8-diol-9,10-epoxide，因而造成 DNA 的突變。而遺傳上的差異，使得代謝 異種物質的酵素有不同功能的表現型，造 成在同樣的疾病上的感受性亦有所不同， 也就是產生癌症的機率不同。 最近的研究顯示，藥物代謝基因與癌 症的形成有相當大的關係, 如 CyplA1 的變 異型與肺癌及乳癌有關(1,2)，CYP1B1 與 breast 及 lung cancer (3), CYP2E1 與 NPC (4), CYP2A6 與 lung 及 esophageal cancer (5), CYP3A4 與 prostate cancer (6), NAT1 及 NAT2 與 breast cancer, bladder cancer 及 lung cancer (7-9)，GST 與 esophageal cancer (10)，UGT 與 breast cancer (11)，SULT 與

young age 的 breast cancer (12)有關係。大部 分的研究僅探討一個藥物代謝基因的變異 與癌症的關係，只有少數的研究探討多個 藥物代謝基因與癌症的關係，而且主要在 CyplA1，2E1，2D6，NAT1，NAT2 及 GST 等二、三個基因的組合，並沒有全面性的 探討，因此所得的結論常常不一致 (1-21)。而大腸癌形成藥物代謝基因相關性 的研究在國內外仍然相當少, 特別是有相 當多的 DMEs 的基因的變異型, 最近才陸 續被發現, 因此, 有相當多的問題仍然有 待解決, 這個領域值得進一步研究。 三、結果與討論 我們利用 PCR-RFLP 及直接定序 的方法分析 300 例子宮頸癌病人與 100 例正常人的藥物代謝基因的變異 型及自由基代謝基因的變異型，結果 顯示(Table 1).，CYP2C9，SOD3-E1 及 GSTM1 的變異型與大腸癌的形成有 統計上的關聯性，其它藥物代謝基因 的變異型則無統計上的意義。由此結 果看來，自由基的代謝相關基因在大 腸癌的形成過程中佔有相當重要的角 色 CYP2C9 何以佔有角色，則須進一 步的探討。 四. 參考文獻

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5

Table1.藥物代謝基因及自由基代謝基因的變異型與大腸癌形成的相關性

Genes GSTM1 UGT1A6 UGT1A1 CYP1B1 CYP2E1 CYP1A1 CYP2C19 SOD3-E1