有沒有家族遺傳性的子宮肌瘤?
會這樣問的話呢，當然是有!!
最近一起工作的藥師決定辭職，想排時間把子宮肌瘤開掉，然後在家調養身體備孕。這讓我想起以前一起在實驗室工作的博士後研究員，也是有子宮肌瘤的困擾，所以懷孕一直不是很順利。在我身邊他們倆位不是唯二的例子，還有好幾個朋友都有類似的情況，有些人是不孕，有些人是經痛，或是經血過多。子宮肌瘤的問題多廣泛呢?根據今天要介紹的研究論文，70%的婦女在50歲前會長子宮肌瘤，25-30%的婦女會因為子宮肌瘤而有痛、經血過多、或不孕的情形發生。
子宮肌瘤是種良性腫瘤，跟良性大腸瘜肉的細胞中可以發現基因突變一樣，研究發現子宮肌瘤的細胞中也有特殊的基因突變。子宮平滑肌肉細胞如果在細胞分裂時，在MED12、HMGA2、FH這三個基因中的任何一個基因，出現體細胞突變(Somatic mutation)，產生致病變異點，就會讓該平滑肌肉細胞變性，後續累積其他基因的變化後，產生細胞分裂不正常加速的情形，最終導致子宮肌瘤。這種體細胞突變，跟身體每個細胞都會有的生殖系突變(Germline mutation)不同，只出現在身體裡，屬於同源的一小撮細胞中。在子宮肌瘤中，位於MED12、HMGA2、FH基因區域的體細胞突變(致病變異點)，僅限於子宮肌瘤中，不會經過生殖細胞傳給下一代，這樣子說子宮肌瘤好像不屬於遺傳疾病，但這麼說只對了一半。
再用一次腸胃道的例子做比喻，雖然大部分的良性大腸瘜肉跟體細胞突變有關，但少數人的腸胃道瘜肉是跟生殖系突變有關。例如在STK11基因上有生殖系突變的人，從小會在胃、小腸、大腸出現良性瘜肉，也就是顯性遺傳的黑斑瘜肉症候群(Peutz-Jeghers syndrome)。那眾多子宮肌瘤患者中，是不是也躲著少數具有生殖系突變所導致、屬於家族遺傳性子宮肌瘤的病人呢?如果真的有的話，致病變異點是發生在哪個基因上呢?最近有一篇刊登在自然期刊(Nature)的論文報告，其研究發現在ZNHIT1，YEATS4這兩個基因的生殖系突變，有機會導致帶因女性產生子宮肌瘤。ZNHIT1，YEATS4這兩個基因加起來，每萬人中約出現2.5例因為生殖系突變所產生的子宮肌瘤。聰明的讀者也許會質疑，子宮肌瘤的發生率這麼高，怎麼知道這每萬人中的2.5例不是對一般群眾隨機取樣就能出現的病例數，而是真的能歸咎於ZNHIT1，YEATS4的生殖系突變?為此我們用”70%的婦女在50歲前會長子宮肌瘤”作粗略的估計，一般民眾得子宮肌瘤的勝算比為2.33。研究者也算出如果帶有ZNHIT1功能喪失的變異點(生殖系突變)，罹患子宮肌瘤的勝算比 (odds ratio) 為3.8，如果帶有YEATS4功能喪失的變異點，罹患子宮肌瘤的勝算比則來到5.7，都高於隨機取樣的勝算比。
這篇子宮肌瘤的研究很長，橫跨臨床跟基礎醫學的研究，主要是以基礎醫學的分子生物研究為主，但在臨床上有個部分很有趣，如果用典型的遺傳研究的方法學，要說明有少數人的子宮肌瘤是ZNHIT1或YEATS4這兩個基因的功能喪失的變異點所引起的顯性遺傳疾病，需要有子宮肌瘤家族，做連鎖分析（Linkage analysis），看到ZNHIT1或YEATS4這兩個基因的功能喪失的變異點跟家族中有子宮肌瘤的人有”共分離”(Co-segregation)的情況，也就是有發病的人都有該ZNHIT1或YEATS4變異點，而且沒有變異點的人都沒有子宮肌瘤，這樣才能斷定是遺傳疾病。不過這篇論文並沒有家族性遺傳的研究，那只靠在英國生物資料庫的資料做相關性的研究(Association study)，所得到的結論真的可靠嗎?很難一翻兩瞪眼回答這樣做到底可不可靠，雖然醫學遺傳學的證據不足，但研究論文中提供了很多生物學的證據，從另一個角度提供了有力的佐證。
第一，在子宮平滑肌細胞，如果ZNHIT1或YEATS4這兩個基因發生體細胞突變，出現功能喪失的變異點，也能導致子宮肌瘤，佐證ZNHIT1或YEATS4生殖系突變真的有細胞自主性(Cell-autonomous)的能力導致子宮肌瘤。
第二，ZNHIT1或YEATS4生殖系突變相關的子宮肌瘤發生的年齡比較早，而且如果是一條染色體上的YEATS4有生殖系突變產生的功能喪失的變異點，在子宮肌瘤中的另一條染色體上的YEATS4常常也因為DNA甲基化而不表達，符合典型的努德森雙擊假說 (Knudson Two-Hit Hypothesis)。白話一點的解釋是說，每個體染色體上的基因都有兩套，一套遺傳自父親，另一套遺傳自母親，抑制腫瘤細胞生長的基因跟其他基因一樣也有兩套，要遺傳自父系跟母系的兩套抑制腫瘤細胞生長的基因因為突變而帶有功能喪失的變異點，腫瘤才有機會長出來。沒有YEATS4生殖系突變，子宮平滑肌要累積兩條染色體上的YEATS4都出現體細胞突變，或DNA甲基化，時間需要比較久，因此病人要等年紀比較大之後才會產生子宮肌瘤。反之如果身上每個細胞，包括子宮平滑肌中的一個YEATS4已經因生殖系突變壞掉了，路已經先走一半了，只要再出現一次體細胞突變，或DNA甲基化，子宮肌瘤就長出來了，所以這類病人出現子宮肌瘤的年齡層比較低。因為研究結果跟努德森雙擊假說的現象很吻合，子宮肌瘤發生年齡層比較低，而且另一條染色體上的YEATS4又有DNA甲基化，所以佐證YEATS4很可能是抑制子宮肌瘤生長的基因。
第三，ZNHIT1蛋白或YEATS4蛋白在細胞內根本是做相同的一件事，都是SRCAP蛋白複合體的成員。SRCAP蛋白複合體總共有九個成員，分別是ZNHIT1，YEATS4，ACTL6A，DMAP1，ACTR6，RUVBL2，SRCAP，RUVBL1，VPS72。在遺傳學上，在同一個蛋白複合體中，發現兩個蛋白質成員跟同一個疾病相關，大大增加結論的可信度。所以發現ZNHIT1生殖系突變，佐證YEATS4生殖系突變的正確性，反之發現YEATS4生殖系突變，也佐證ZNHIT1生殖系突變的正確性。
那SRCAP蛋白複合體是做什麼用的，為什麼壞了會長出子宮肌瘤?這說來話長。把人類細胞裡的DNA拉直，總長度估計大概是1.5公尺到3公尺(估算的方式不同得到不同的結果)，但實際上要把這2公尺左右的細絲塞在直徑只有0.00001公尺的細胞核，不是一件簡單的事，需要組蛋白(Histone protein)參與。有四種主要的組蛋白，2個H2A，2個H2B，2個H3，跟2個H4，8個組蛋白結合成一個球狀構造的組蛋白複合體。加上約148bp長的DNA繞組蛋白複合體2圈半，構成核小體（Nucleosome）的結構，再一段不長的DNA後，另一段148bp長的DNA繞另一個組蛋白複合體2圈半，構成下一個核小體。整個細胞核裡的DNA，都是以核小體上的DNA跟和核小體間的DNA的 型式連接起來，再經過2級跟3級摺疊，最後形成染色體的構型，把2公尺左右的DNA包在細胞核裡。
不過這也衍伸出另個問題，RNA聚合酶以DNA當模板，轉錄出RNA前，基因位置上核小體要先解體，讓DNA鬆開才能當模板，等基因表達的mRNA的量夠了，鬆綁當聚合酶模板的DNA再次跟組蛋白複合體結合成一連串的核小體的結構。說起來DNA 也很忙，有時要緊緻，有時要鬆開。有些基因在特定細胞會重複表達，例如像之前退化性關節炎文章 (https://gene-box.com/blog/2021/gdf5gene-oa/)介紹的，軟骨細胞需要常常表達GDF5這個基因，這時候像是把經常瀏覽的網頁加到”我的最愛”的功能一樣，軟骨細胞也會將GDF5這個基因區域上的核小體加上特殊的標示，以後就可以更快速有效率地表達或關閉GDF5這個基因。細胞中有幾種方法，可以將常常會用到基因加到我的最愛裡面，其中常見的是將組蛋白H3或H4上的離胺酸加上乙醯基(乙醯化，acetylation)。還有是用所謂的變種組蛋白H2A.Z跟H3.3，他們蛋白質序列跟常規H2A，H3只有幾個胺基酸的差別。當H2A.Z代替H2A，或者用H3.3代替H3發生在GDF5這個基因的區域，都有幫助細胞記得GDF5這個基因區域是個特別的區域，隨時更快速有效率地表達或關閉GDF5這個基因。當然細胞需要工具才能完成變種組蛋白替代常規的組蛋白步驟。
首先將核小體中的常規組蛋白球狀複合體中的H2A-H2B移除，半裸露出DNA，再用H2A.Z-H2B填入空出來的位置，回復核小體的構型，只是裡面已經變成是H2A.Z而非H2A。以H2A.Z為例子，負責將含有H2A.Z的組蛋白球狀複合體置換進核小體的工具有兩種，其中一種就是SRCAP蛋白複合體。整個說起來，不論是體細胞突變或生殖系突變，跟ZNHIT1，YEATS4功能喪失相關的子宮肌瘤是因為H2A.Z不能放到經常表達的基因區域所造成了。特別需要說明的是失去H2A.Z的結果，基因的表現量有可能因此增加，也有可能減少。
首先將核小體中的常規組蛋白球狀複合體中的H2A-H2B移除，半裸露出DNA，再用H2A.Z-H2B填入空出來的位置，回復核小體的構型，只是裡面已經變成是H2A.Z而非H2A。以H2A.Z為例子，負責將含有H2A.Z的組蛋白球狀複合體置換進核小體的工具有兩種，其中一種就是SRCAP蛋白複合體。整個說起來，不論是體細胞突變或生殖系突變，跟ZNHIT1，YEATS4功能喪失相關的子宮肌瘤是因為H2A.Z不能放到經常表達的基因區域所造成了。特別需要說明的是失去H2A.Z的結果，基因的表現量有可能因此增加，也有可能減少。
那是哪些基因的區域缺乏H2A.Z導致平滑肌變性成為子宮肌瘤呢?經過一系列研究，研究者推論是CBX2/4/8、 SATB2、HOXA13的表現量增加，最終導致平滑肌變性成為子宮肌瘤，這部分結論的證據比較薄弱，需要更嚴謹的實驗才能確定CBX2/4/8、 SATB2、HOXA13的表現量增加跟子宮肌瘤的因果關係。最後回到一開始的議題，ZNHIT1，YEATS4的生殖系突變是種容易產生子宮肌瘤的遺傳疾病嗎? 99%應該是了，但在沒有家族病例被報告之前，還是有1%不能確定(說得我自己都很心虛)。
後記: 文章內有提及另一個子宮肌瘤內常發現體細胞突變的基因fumarate hydratase (FH)，之前的研究發現FH 生殖系突變會造成家族性多發性子宮肌瘤跟腎臟癌(Hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer (HLRCC))，是屬於顯性遺傳的疾病。文章內根據英國生物資料庫的資料也提供了FH發生生殖系突變的機率大約是每萬人中有0.4例，比ZNHIT1，YEATS4小很多。
