Ercc1-KO 基因敲除小鼠

ERCC1（Excision Repair Cross-Complementation Group 1）基因编码的是ERCC1蛋白，它是ERCC1-XPF核酸酶复合物的一个亚基。ERCC1-XPF核酸酶在DNA损伤修复和维持基因组稳定性方面发挥着重要作用。这种酶能特异性地在双链DNA和单链DNA的连接处切割DNA，当单链DNA以5'到3'的方向远离连接点时。ERCC1-XPF核酸酶是核苷酸切除修复的核心组分，并在链间交联修复、同源重组和末端连接途径中的某些双链断裂修复、碱基切除修复的备用酶、端粒长度调节等方面发挥作用。在这些活动中，ERCC1-XPF复合物切割DNA中间体的3'尾，为后续处理做准备。ERCC1-XPF与包括XPA、RPA、SLX4和TRF2在内的其他蛋白质相互作用，以执行其功能。破坏这些相互作用或直接针对ERCC1-XPF以降低其DNA修复功能可能是一种增加癌细胞对某些DNA损伤剂敏感性的有用策略。ERCC1或ERCC4的完全缺失在鼠类或人类中是不兼容存活的。然而，ERCC1或ERCC4基因的突变会导致一系列罕见的遗传性人类疾病，包括特异性着色性干皮病、Cockayne综合征、Fanconi贫血、XFE早衰症和脑眼面骨综合征[1]。

在膀胱癌中，ERCC1是核苷酸切除修复（NER）途径的关键调节因子，该途径修复大分子DNA加合物，包括链内DNA加合物和链间交联（ICLs）。ERCC1的过表达与实体瘤中DNA修复能力的增加和铂类耐药性有关。ERCC1基因中已检测到多种单核苷酸多态性（SNPs），这些多态性可能影响ERCC1蛋白的表达。铂类化疗仍然是尿路上皮癌治疗的基础。鉴于新辅助和辅助化疗在局部晚期膀胱癌中的应用不断扩大，迫切需要生物标志物来区分对顺铂治疗的潜在响应者。已经进行了广泛的研究，研究了ERCC1基因表达和多态性在膀胱癌中的预后和预测作用。此外，最近还开发了一些新型化合物，以靶向ERCC1蛋白功能，以最大限度地提高对顺铂的敏感性[2]。

在非小细胞肺癌（NSCLC）和小细胞肺癌（SCLC）患者中，顺铂和依托泊苷化疗仍然是主要的治疗方案。单核苷酸多态性（SNPs）在TOP2A和ERCC1基因中已被测试为NSCLC的预后和预测因素。有关这些基因改变在SCLC中的临床相关性的数据有限。一项回顾性研究旨在确定TOP2A（rs34300454；rs13695；rs11540720）和ERCC1（rs11615；rs3212986）基因中的SNPs对SCLC高加索患者接受顺铂和依托泊苷化疗的效率和毒性的影响。研究小组包括103名高加索SCLC患者（65名男性，38名女性，平均年龄65±7.5岁）。收集了详细的临床人口统计数据，并监测了治疗效果。使用QIAamp DNA Mini Kit从外周血白细胞中提取DNA。使用实时PCR技术，在Eco Illumina设备上使用TaqMan水解探针分析单核苷酸多态性。在TOP2A基因的rs13695位点上具有C/C基因型的患者在接受化疗期间发生中性粒细胞减少症的风险显著低于C/T杂合子患者（p=0.02，χ²=5.51，OR=2.676，95% CI：1.165-6.143）。在ERCC1基因的rs3212986位点上具有纯合子C/C基因型的患者在接受化疗期间发生贫血的风险显著高于C/A杂合子患者（p=0.045，χ²=4.01，OR=0.417，95% CI：0.175-0.991）。此外，在ERCC1基因的rs11615位点上具有杂合子G/A基因型的患者与纯合子A/A基因型相比，总生存期（OS）显著缩短（9个月对12个月）（p=0.01，χ²=6.31，HR=1.657，95% CI：1.071-2.5633）。ERCC1和TOP2基因中的SNPs可能与接受顺铂和依托泊苷治疗的SCLC患者的毒性和生存率有关[3]。

顺铂是治疗口腔癌的主要药物之一。核苷酸切除修复途径中的关键DNA修复基因是ERCC1，该途径在由铂类治疗引起的内链和外链DNA交联的修复中激活。一项研究旨在调查ERCC1（C118T & C8092A）基因多态性与对顺铂化疗的响应之间的关联。使用PCR-RFLP方法研究了150例口腔鳞状细胞癌（OSCC）患者的ERCC1多态性（C118T & C8092A），以及从同一患者收集的150例正常组织作为对照。结果显示，OSCC患者中ERCC1 C118C、C118T和T118T基因型的频率分别为60%、28%和12%，而在对照组中分别为78%、19%和3%。C118T和T118T基因型与OSCC风险分别增加了1.69倍和4.97倍。ERCC1 C8092C、C8092A和A8092A的频率在OSCC患者中分别为78%、18%和4%，在对照组中分别为89%、10%和1%。C8092A基因型显示出1.97倍增加的OSCC风险。总之，这项研究强调了DNA修复基因多态性可能在介导对口腔鳞状细胞癌的易感性和顺铂治疗的反应中发挥作用。我们的数据表明，ERCC1 C118T、T118T和ERCC1 C8092A基因型是口腔鳞状细胞癌的遗传风险因素，ERCC1 118 C/T和C8092A多态性对临床结果有显著影响[4]。

颗粒物（PM）与包括胰岛素抵抗（IR）在内的不良健康结果有关。为了评估PM10、PM2.5-10和PM2.5暴露与空腹血糖水平之间的关系，以及PARP4和ERCC1两个修复基因的基因多态性对这些关系的影响，收集了527名韩国老年人的PM暴露数据和血液样本进行葡萄糖测量和基因分型。在研究期间，PM10、PM2.5-10和PM2.5的平均浓度分别为43.4 µg/m3、19.9 µg/m3和23.6 µg/m3。在滞后4天（PM10的平均值为44.5 µg/m3，PM2.5-10的平均值为19.9 µg/m3，PM2.5的平均值为24.3 µg/m3）的所有三种PM与血糖水平的升高最密切相关（PM的IQR变化百分比变化（β）=1.4，p=0.0023；β=3.0，p=0.0010；β=2.0，p=0.0134）。特别是，PARP4 G-C-G或ERCC1 T-C单倍型老年人对PMs暴露与血糖水平的关系较为敏感（PARP4 G-C-G：β=2.6，p=0.0006；β=3.5，p=0.0009；β=1.6，p=0.0020；ERCC1 T-C：β=2.2，p=0.0016；β=3.5，p=0.0003；β=1.2，p=0.0158）。我们的结果表明，PARP4和ERCC1的基因多态性可能会改变老年人PMs暴露与空腹血糖水平之间的关系[5]。

肝细胞癌（HCC）的发生与ERCC1和甲胎蛋白（AFP）基因的多态性及其单倍型有关。一项研究旨在评估ERCC1和AFP基因多态性和其单倍型对HCC易感性的影响，并揭示SNPs与HCC临床病理特征之间的关系。从206名受试者中提取外周血DNA。使用SNaPshot技术对ERCC1 rs735482、rs1046282、rs3212948和AFP rs737241、rs4024基因型的5个SNP位点进行基因分型。使用卡方检验和logistic回归模型分析不同基因型或单倍型与HCC的易感性和临床病理特征之间的关系。在AFP基因的rs737241位点，病例组和对照组中GG.GA和AA基因型的频率存在统计学上的显著差异（P<0.05）。与GG基因型受试者相比，携带突变等位基因A（GA+AA）的受试者发生HCC的风险增加了0.543倍（P<0.05）。在5个SNPs中的2个SNPs之间存在显著的连锁不平衡（P<0.05）；病例组中ERCC1 C-C和AFP A-A单倍型的频率显著低于对照组（P<0.05）。临床病理分析的结果表明，rs737241位点上的A等位基因可以增加AFP的表达水平（P=0.007），rs1046282位点的突变C等位基因可以增加AFP的表达水平（P=0.011），rs4024位点的突变A等位基因可以降低血管侵袭的风险（P=0.013），rs3212948位点的突变T等位基因可以降低肝细胞癌的分化程度（P=0.022），rs1046282位点的C等位基因可以降低乙型肝炎病毒的DNA负荷（P=0.035），rs735482位点的A等位基因可以增加HCC的肿瘤大小（P=0.037）。AFP基因rs737241位点的SNPs可能与HCC的发生有关。ERCC1和AFP基因中的SNPs可能会影响HCC的预后，为早期预测肿瘤进展和HCC的诊断提供可靠的信息[6]。

在墨西哥-印第安患者中，ERCC1基因的Asn118Asn（rs11615）变异体，以及ERCC2基因的Lys751Gln（rs13181）和Asp312Asn（rs1799793）变异体，与不同类型癌症的发展有关。一项研究旨在检测ERCC1和ERCC2基因变异体与三种不同类型癌症之间的任何关联。患者及其各自的对照组被分为三组：骨肉瘤组，有28名患者和97名对照组；结直肠癌组，有108名患者和119名对照组；乳腺癌组，有71名患者和74名对照组。使用TaqMan探针和定量PCR进行基因分型。使用χ²检验比较等位基因和基因型频率。仅发现一个SNP（rs1799793）与乳腺癌有关。这是第一项分析ERCC1和ERCC2基因SNPs和墨西哥-印第安患者对癌症易感性的研究[7]。

在2010年至2011年期间，对260名接受顺铂治疗的骨肉瘤患者进行了前瞻性研究，以评估ERCC1和ERCC2基因中单核苷酸多态性（SNPs）在临床结果中的作用。使用PCR-RFLP方法评估ERCC1 rs11615和rs3212986，以及ERCC2 rs1799793和rs13181基因多态性。调整临床变量后，我们发现ERCC1 rs11615的CC基因型与对化疗的更好反应显著相关（OR=2.87，95% CI=1.24-6.97）。我们的研究发现，携带ERCC1 rs11615 CC基因型的患者与TT基因型相比，总生存期更长，OR（95% CI）为0.35（0.12-0.92）。总之，我们的结果表明，ERCC1 rs11615多态性可能影响对顺铂化疗的反应，并影响骨肉瘤患者的临床结果[8]。

在用顺铂和吉西他滨治疗的晚期非小细胞肺癌（NSCLC）中，ERCC1和RRM1基因的表达，而不是EGFR，预示着更短的生存期。关键研究表明，切除修复交叉互补1（ERCC1）基因和核糖核苷酸还原酶M1（RRM1）基因在赋予对细胞毒性化疗的差异性敏感性方面发挥作用，表皮生长因子受体（EGFR）基因最近在NSCLC中得到了广泛研究。从70名晚期NSCLC患者那里收集了福尔马林固定、石蜡包埋的支气管镜/细针穿刺活检，以研究ERCC1、RRM1和EGFR的表达水平。从61%（87%）的标本中成功提取了足够的信使RNA（mRNA），使用内含子跨越引物逆转录并扩增。41名患者患有IV期疾病，43名患者接受了顺铂/吉西他滨化疗。发现ERCC1和RRM1 mRNA水平之间存在强相关性（r(s)=0.624，P<0.0001）。在低ERCC1的患者中，中位生存时间显著更长（17.3 vs 10.9，P=0.0032对数秩检验），在低RRM1的患者中也是如此（13.9 vs 10.9，P=0.0390对数秩检验）。ERCC1和RRM1低表达水平（n=33）的患者预后更好（14.9 vs 10.0，P=0.0345对数秩检验）。在接受顺铂治疗的患者中，低ERCC1水平预示着更长的生存期（23.0 vs 12.4，P=0.0001对数秩检验）。没有报道基因表达水平与组织学之间的相关性。没有发现EGFR表达水平与生存期之间的显著相关性。在多变量分析中，体力状态、对化疗的反应、体重减轻的存在和ERCC1是生存的独立预后因素。这项回顾性研究进一步证实了ERCC1和RRM1基因是定制化疗的可靠候选者，并表明ERCC1对接受顺铂/吉西他滨治疗的NSCLC患者的生存率有更大的影响。前瞻性药物基因组学研究是早期和晚期NSCLC的研究重点[9]。

在完全切除的非小细胞肺癌（NSCLC）中，ERCC1和RRM1基因表达具有预后价值：肿瘤复发和总生存期。完全切除的NSCLC中切除修复交叉互补组1基因（ERCC1）表达和核糖核苷酸还原酶M1基因（RRM1）表达的作用仍然是有争议的。先前的研究表明，这两个基因都影响了接受铂类化疗的患者的总生存期和结果；然而，一些研究没有显示这种相关性。这项研究的目的是评估ERCC1和RRM1基因表达在预测接受辅助化疗和未接受辅助化疗的完全切除NSCLC患者肿瘤复发和总生存期方面的预后价值。在2002年1月至2011年12月期间，在清迈大学医院进行了回顾性队列研究，共纳入247例完全切除的NSCLC患者。所有患者都接受了解剖性切除术（肺叶切除术或肺切除术）和系统性纵隔淋巴结清扫。他们被分为两组：复发和无复发。通过免疫组化测定ERCC1和RRM1的蛋白表达。分析了临床病理变量（包括ERCC1和RRM1表达和肿瘤复发）之间的相关性。使用单变量和多变量Cox比例风险回归分析，按淋巴结受累、肿瘤分期、肿瘤内血管侵袭、肿瘤内淋巴管侵袭和肿瘤坏死进行分层，以确定ERCC1和RRM1的预后作用。ERCC1和RRM1表达在完全切除的NSCLC患者中未显示出对肿瘤复发和总生存期的预后价值，无论是否接受辅助化疗。在接受辅助化疗治疗的患者中，与低ERCC1和低RRM1相比，高ERCC1和高RRM1表达的患者似乎具有更高的肿瘤复发潜力和更短的总生存期（危险比[HR]=1.7，95%置信区间[CI]=0.6-4.3，P=0.292和HR=1.6，95% CI=0.5-4.5，P=0.411）。相比之下，在接受辅助化疗治疗的患者中，与低ERCC1和低RRM1相比，高ERCC1和高RRM1表达的患者似乎从辅助化疗中受益，并显示出良好的总生存期（HR=0.8，95% CI=0.4-1.8，P=0.612和HR=0.4，95% CI=0.1-2.4，P=0.325）。在一线转移化疗失败的患者亚组分析中，发现ERCC1表达和RRM1表达不是肿瘤复发和总生存期的预后因素；然而，高ERCC1和高RRM1表达的患者似乎从一线化疗治疗中受益（HR=0.7，95% CI=0.3-1.8，P=0.458）。ERCC1表达和RRM1表达在完全切除的NSCLC患者中，无论是否接受辅助化疗，都不是肿瘤复发和总生存期的预后因素。需要包括更多患者的前瞻性研究才能得出明确的结论[10]。

综上所述，ERCC1基因编码的ERCC1蛋白在DNA损伤修复和维持基因组稳定性方面发挥着重要作用。ERCC1-XPF核酸酶复合物在多种DNA修复途径中起核心作用，并与其他蛋白质相互作用以执行其功能。ERCC1基因的突变与多种遗传性疾病有关，而ERCC1的表达和基因多态性在不同类型的癌症中与治疗反应和预后相关。此外，ERCC1和RRM1基因的表达与接受顺铂和吉西他滨化疗的NSCLC患者的生存率相关。需要进一步的研究来阐明ERCC1在不同癌症中的作用机制，并开发基于ERCC1的个性化治疗方法。