DNA复制过程严密复杂，具有高度保真性，是生物遗传的基础。DNA聚合酶（DNA polymerase）是细胞复制DNA的重要作用酶，以DNA为复制模板，将DNA由5'端开始复制到3'端的酶。其主要活性是催化DNA的合成[在具备模板、引物和脱氧核糖核苷三磷酸（deoxy-ribonucleoside triphosphate，dNTP）等的情况下]及其相辅的活性。人体染色体DNA的复制至少需要DNA聚合酶α（DNA polymerase α，Polα）、Polδ和Polε这3种聚合酶。polα完成起始DNA的复制，Polδ和Polε继续催化前导链和后随链的合成。复制过程受到多重因素干扰时就会产生DNA复制压力（DNA replication stress，DRS）。DRS在肿瘤细胞中普遍存在，从而导致基因组的不稳定性。近年来研究证实，DNA聚合酶ε的亚基与肿瘤的发生、发展、预后、诊断和生存期甚至是治疗靶点等方面有密不可分的关系。

1 DNA聚合酶的结构和功能

真核细胞有5种DNA聚合酶，分别为Pol α（定位于细胞核，参与复制引发）、Polβ（定位于细胞核，参与高保真度复制）、Polγ（定位于线粒体，参与线粒体复制）、Polδ（定位于细胞核，参与延长子链及错配修复）和Polε（定位于细胞核，参与损伤修复）。参加人类基因组复制与修复过程的DNA聚合酶有≥15种。按照基因的同源性分类，DNA聚合酶可以分成A、B、C、D、X、Y和RT这7个家族。Polε、Polα、Polδ和Polζ同属于DNA聚合酶B家族。

Polε首次被分离出来是在酵母菌中，含有4个亚基。DNA聚合酶ε的催化亚基（catalytic subunit of DNA polymerase epsilon，POLE）是Polε的核心。POLE（又称FILS、EC 2.7.7、POLE1、CRCS12和IMAGEI等）具有2种催化活性：以DNA为模板的聚合酶活性, 负责DNA新链的复制延长; 核酸外切酶区的校正活性, 负责对错配碱基进行识别和修复。其中, 校正活性的结构称为POLE的核酸外切酶区（exonuclease domain of POLE，POLE-exo*），具有3'→5'核酸外切酶活性, 能够及时识别并切除复制过程中产生的错误碱基。除POLE（A亚基）外，还有3个辅助亚基: 第二大的POLE2（B亚基），相对分子质量为59 000；另2个较小的亚基POLE3和POLE4，相对分子质量分别为17 000和12 000。POLE2与其他2个亚基（POLE3/POLE4）则参与合成调控和辅因子结合。Polε的催化核心由形似“右手”结构的指样区、掌样区和拇指样区构成的结构域。指状结构域与输入的dNTP和配对的模板碱基相互作用促进催化反应并有利于碱基的正确配对；手掌域催化磷酸化转移反应以及检查碱基配对的准确性；拇指域与双链相互作用，维持引物及活性部位的正确位置，帮助维持DNA聚合酶与其底物之间的紧密连接^[1-3]。所有的DNA合成过程都需要DNA聚合酶。Polε对DNA前导链和滞后链复制产生重要作用，并且其在校正前导链中的DNA聚合酶δ发生的错误。此外，Polε还参与DNA损伤修复、细胞周期进程的控制、染色质重塑和遗传调控，以确保信息稳定地从母细胞转移到子细胞确保DNA复制的高度保真性^[4]。因此，DNA聚合酶的突变或其表达的变化可以体现在DNA复制、细胞周期进展和最显著的变异上。

2 Polε在肿瘤中的研究 2.1 Polε与消化系统肿瘤的关系

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是最常见的消化系统恶性肿瘤之一。2011年，Yoshida等^[5]发现Polε包含校正域的催化亚基上POLE基因中F367S位点突变，携带此位点突变的肿瘤在DNA错配修复（mismatch repair，MMR）过程中发生缺陷。与错配修复缺陷一致，含有校正域缺陷的聚合酶有助于在人类CRC中发现突变表型。随后对97个样本进行基因分析发现，在这些样本中16%的患者发生高突变，其中25%具有体细胞的错配修复基因和Polε（POLE）突变^[6]；利用全基因组测序并结合连锁和关联分析，在多个腺瘤和（或）CRC病例中鉴定特异性杂合POLE或DNA聚合酶δ催化亚基基因（catalytic subunit of DNA polymerase delta 1，POLD 1）种系变体发现其与易患性相关的变异株外显率增高，证明POLE基因突变编码的L424V突变体是通过复制相关聚合酶校对的保真度减少，发生碱基取代导致突变率增加引起肿瘤的发生。所以其种系突变易发展为多发性直肠腺瘤和癌。另外POLD1 S478N变异易导致CRC、子宫内膜癌（endometrial carcinoma，EC）甚至脑瘤^[7]。大量证据证明CRC患者存在POLE突变，会产生能够引起抗肿瘤免疫反应的新抗原。新抗原的存在与免疫检查点抑制剂治疗的益处相关，将其作为治疗靶点，接受抗程序性死亡配体-1（programmed cell death-1，PD-1）/程序性死亡受体-配体1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）抗体治疗有利于补充和个性化监测与治疗的方案^[8-12]。Zhu等^[13]研究也证实了有POLE突变的人易患胃肠道肿瘤，POLE种系突变可能是预测生存和转移的有效分子标记。食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）患者的POLE2基因是高表达的，通过体内外实验验证了POLE2下调后会抑制癌细胞增殖、迁移和促进凋亡，阐明了POLE2的高表达可以预测ESCC患者的肿瘤恶化和不良预后，并提示POLE2可能是一个潜在的治疗靶点，为预防或延缓ESCC的进展提供新的治疗策略^[14]。2018年，Guenther等^[15]首次研究POLE基因在胰腺癌中的作用发现其突变极为罕见，暂不作为相关的生物标志物。Polε与消化系统肿瘤发生、发展、预后及治疗的关系仍待进一步探索。

2.2 Polε与生殖系统肿瘤的关系

随着对POLE研究的深入，近年来POLE1在CRC和EC患者中检测突变率增高，通过基因测序发现POLE突变可能与EC有关。研究发现，POLE外切酶域突变的存在与更好的无进展生存期相关，并且POLE区热点突变的子宫内膜样癌预后良好，将其作为指导3级EC患者的治疗的1个重要预后分子标志物^[16-18]。2018年，Bhangoo等^[19]提出对难治性子宫癌肉瘤POLE突变、肿瘤突变负荷（tumor mutational burden，TMB）的检测有利于提高免疫检查点抑制剂的治疗潜力。EC中DNA聚合酶（POLE）突变亚型的鉴定是分子分类的关键。POLE基因的突变目前只能通过测序检测到。验证和开发BaseScope原位杂交方法用于检测高级别子宫内膜样癌中POLE突变的可行性显示，BaseScope用于检测高等级EC中POLE突变体的敏感度为95%，特异度为100%，对于高等级EC，结合形态学特征，BaseScope分析能有效且特异地识别POLE突变病例，为临床诊断和分子分类的应用提供可靠基础^[20]。在对中国患者251例不同亚型卵巢癌的样本是否存在POLE1热点（P286R和p.V411L）突变的检测结果中发现，POLE1 p.S297F突变在中国的卵巢子宫内膜样癌中较其他类型突变更多见，进一步表明POLE1 p.S297F突变可能积极参与卵巢子宫内膜样癌的发病机制^[21]。

用EC的分子分类方法把卵巢子宫内膜样肿瘤分类，通过统计学分析得出，POLE突变和MMR异常肿瘤有极好的生存率，提示MMR和POLE改变可能可以鉴别预后较好的卵巢子宫内膜样癌；相反，p53异常则预后较差^[22]。POLE突变对卵巢癌的分型和转移有重要的鉴别意义，并与卵巢透明细胞癌患者的预后和生存期相关，可以作为家族性卵巢癌易感基因的检测和免疫治疗的检测指标。这些标志物在卵巢子宫内膜样肿瘤的常规评估中的应用可能会给疾病的诊断、治疗及预后等方面带来很大的益处^[23-27]。乳腺癌患者体内的Polε小亚基发生特异性的变化可能会与其功能的改变有关系。POLE rs5744857还与乳腺癌患者的术后生存期相关^[28-29]。研究发现，联合检测POLE2与其他基因的表达改变与乳腺癌患者的生存率相关，并且高频率突变的POLE和其他基因对中国散发性三阴性乳腺癌的免疫治疗和防治是有益处的^[30-31]。子宫颈癌中的同源盒基因1（sine oculis homeobox homolog 1，SIX1）上调与其发生和发展相关，而SIX1上调引起包括POLE2在内的多种相关联基因的上调^[32]。以上研究提示，Polε亚基的变化给生殖系统肿瘤的诊断、预后和治疗等带来新的启示，也为其他肿瘤带来潜在的有益方案。

2.3 Polε与其他系统肿瘤的关系

恶性高级别胶质瘤的治疗以及总体生存率甚不理想，全基因组分析及综合多方面因素筛选出的1个高级别胶质瘤（high grade gliomas，HGGs）亚型，其体细胞突变发生在‘超突变’肿瘤的聚合酶ε（POLE）基因的核酸外切酶区域。在 < 40岁的成年患者中，POLE突变者与无进展生存期的延长相关，预后较好，并且对其潜在的靶向治疗也具有一定的临床意义^[33]。有研究报道1例成年生殖系POLE缺陷进而发展成高突变胶质母细胞瘤的患者采用免疫治疗后，中枢神经系统（central nervous system，CNS）肿瘤的淋巴细胞浸润增强，给以后的治疗和诊断等带来重大临床意义。随着检查点阻断免疫治疗在其他癌症中的成功案例以及取得的突破性成果的陆续报道，PD-1/PD-L1免疫疗法在脑癌中的治疗应用也得到越来越多的关注。不断有针对高突变引起的胶质母细胞瘤亚型及其诊断、预后、复发及临床治疗的研究在开展^[34]。

对于319例非小细胞肺癌（non-small-cell lung cancer，NSCLC）患者的研究发现，存在POLE突变的患者TMB、PD-L1表达和CD8阳性肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）均高于野生型POLE。因此，POLE突变可能是NSCLC患者免疫治疗反应的候选生物标志物^[35]。在肺鳞癌中，DNA修复基因的突变与肿瘤抗原负荷的增加和明显的免疫表型相关，也验证其可能成为免疫治疗的生物标志物^[36]。通过分析肿瘤基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库中的肺鳞癌样本数据集阐明NSCLC的分子基础，增加对化疗和免疫治疗反应的理解，提示另一种有效的潜在治疗方案。随后验证的POLE/POLD1变异与现有免疫治疗标记和癌症通路的相关性，明确与TMB、MMR基因突变和关键驱动基因突变相关的POLE/POLD1基因的关键特征和区域，也为基于POLE/POLD1基因状态选择免疫治疗患者提供理论和实践依据^[37-38]。β-榄香烯可以抑制肺癌细胞的增殖，利用基因芯片技术检测β-榄香烯处理后的A549细胞，细胞内POLE2是下调最显著的基因，且敲除POLE2抑制A549和NCI-H1299细胞的增殖和集落形成，从而诱导肿瘤细胞凋亡；沉默POLE2后的体外肿瘤细胞的生长、增殖和凋亡受到影响^[39]。另外，黑色素瘤中检测到POLE2可能致病的变异以及POLE突变^[40-42]。POLE2与之相关的变化也在单细胞淋巴瘤和膀胱癌中检测过^[43-44]。

3 展望

Polε在复制相关过程中发挥着重要作用。因此其不断累积的变异或微小突变都可能影响整个复制过程。近年来对其亚基的机制研究发现其突变或是量变，在癌细胞发生、发展和侵袭等相关生物学过程中产生巨大影响，并且对CRC和子宫内膜样癌等肿瘤的预后和复发等密切相关。为新型的抗癌免疫治疗提供理论和实践证明。为以后肿瘤的预后、分级、分期、复发评估和诊治提供新的方向。但是其亚基具体作用机制仍值得进行更深入的研究。