抑癌基因甲基化在胃癌中的研究進(jìn)展

[摘要] 胃癌由于其患病率高、預(yù)后差和有限的治療選擇等，在當(dāng)今仍然是全球范圍內(nèi)一個重要的臨床挑戰(zhàn)。除了遺傳學(xué)改變外，表觀遺傳學(xué)改變在人類惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。近年來，抑癌基因的甲基化狀態(tài)與胃癌的關(guān)系一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著研究的不斷深入，目前這些知識已經(jīng)對胃癌的預(yù)防、診斷和治療產(chǎn)生了重要影響。

[關(guān)鍵詞] 表觀遺傳學(xué)；抑癌基因；DNA甲基化；胃癌

[中圖分類號] R735.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] Ａ [文章編號] 1673-9701（2012）36-0012-02

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個多因素參與的復(fù)雜過程。眾所周知，腫瘤發(fā)生發(fā)展的主要原因?yàn)樵┗虻募せ詈鸵职┗虻氖Щ睿壳霸絹碓蕉嗟淖C據(jù)表明，其發(fā)生機(jī)制除遺傳學(xué)改變外，表觀遺傳學(xué)改變也占有非常重要的地位。目前在表觀遺傳學(xué)機(jī)制中研究最多的是DNA甲基化。胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病機(jī)制與DNA甲基化狀態(tài)的改變密切相關(guān)。

1 表觀遺傳學(xué)與胃癌

表觀遺傳學(xué)（Epigenetics）是指基于非基因序列改變所致的基因表達(dá)水平變化，主要包括DNA甲基化、染色質(zhì)構(gòu)象改變和組蛋白修飾等[1]。DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸為甲基供體，將甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶5位碳原子上[2]。

腫瘤中的表觀遺傳學(xué)改變是由Feinberg和Vogelstein兩位科學(xué)家于1983年首次描述的，他們發(fā)現(xiàn)在腫瘤中同時存在兩個互相矛盾的表觀遺傳現(xiàn)象，即全基因組低甲基化和局部高甲基化[3]。研究表明，全基因組的低甲基化可以導(dǎo)致ras、c-myc等原癌基因激活，而DNA啟動子區(qū)CpG島的高甲基化可以導(dǎo)致p16、APC等抑癌基因失活，兩者協(xié)同作用，從而促使腫瘤的發(fā)生。

胃癌（gastric cancer，GC）由于其患病率高、預(yù)后差、有限的治療選擇等，仍然是全球范圍內(nèi)一個重要的臨床挑戰(zhàn)。雖然胃癌的發(fā)病率逐年下降，但它仍然是癌癥死亡的第二大原因和四個最常見的惡性腫瘤之一[4]。研究表明，相比其他類型的癌癥（如大腸癌），胃癌中基因突變的頻率相對較低，而以DNA甲基化為主的表觀遺傳改變卻發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

2 抑癌基因甲基化與胃癌

目前，DNA甲基化研究最深入的方向是抑癌基因（tumor suppressor genes，TSGs）的異常甲基化。Bird等研究發(fā)現(xiàn)DNA啟動子區(qū)CpG島甲基化可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞抑癌基因失活。從此，表觀遺傳改變在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用受到了人們的高度重視，并成為了研究的熱點(diǎn)[4]。人類基因組中，約有50%基因的啟動子區(qū)5'端富含CpG，這種區(qū)域稱為CpG島（CpG island），其長度不小于500 bp、GC含量不少于55%。CpG島在正常情況下一般處于非甲基化狀態(tài)，當(dāng)其發(fā)生甲基化時，基因的空間結(jié)構(gòu)也隨之改變，表達(dá)受到抑制。

越來越多的研究證實(shí)，胃癌的發(fā)生與抑癌基因啟動子區(qū)CpG島的異常高甲基化密切相關(guān)[5，6]。目前已知胃癌中，包括p16、APC、CDH1、RASSF1A、CHFR、DAPK、PTEN和RUNX3等數(shù)十個抑癌基因，均是由于高甲基化而失活的[7]。這些基因參與DNA修復(fù)、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個細(xì)胞生理過程，與胃癌的發(fā)生發(fā)展具有密切關(guān)系。以下是幾個近年來研究較熱門且具有代表性的抑癌基因。

2.1 PTEN基因

PTEN基因定位于人染色體10q23.3，由9個外顯子組成，編碼由403個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，具有磷酸酯酶的活性。PTEN蛋白可通過拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。研究顯示，PTEN基因在多系統(tǒng)惡性腫瘤中均表達(dá)下降，均與DNA異常高甲基化有關(guān)。Liu S等[8]對56例胃癌標(biāo)本中PTEN基因mRNA表達(dá)及啟動子區(qū)CpG島甲基化狀態(tài)進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示胃癌組織PTEN基因表達(dá)較癌旁正常組織明顯下降（P ＜ 0.01），甲基化率48.2%明顯高于癌旁正常組織3.6%（P ＜ 0.01），說明PTEN基因甲基化可能是其低表達(dá)的原因。

2.2 RASSF1A基因

RASSF1A基因位于人染色體3p21.3區(qū)域位點(diǎn)，內(nèi)含編碼340個氨基酸的開放閱讀框，編碼相對分子質(zhì)量38 800 Da的蛋白多肽，通過參與抑制Ras/RASSF1/ERK通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控細(xì)胞的凋亡、維持微血管穩(wěn)定性[9]。其表達(dá)失活，可以使胃黏膜細(xì)胞凋亡受抑，并向惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化。研究證實(shí)，RASSF1A基因在肺癌、胃癌、乳腺癌等多種實(shí)體瘤中均存在甲基化導(dǎo)致的表達(dá)失活。林海等[10]檢測出RASSF1A基因在62例胃癌標(biāo)本較56例正常組織中的mRNA表達(dá)明顯下降（P ＜ 0.01），甲基化率分別為66.1%和23.2%，癌組織甲基化率是正常組織的2.80倍，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜ 0.01），表明RASSF1A基因高甲基化可能是導(dǎo)致其表達(dá)降低的原因。

2.3 RUNX3基因

RUNX3基因定位于人染色體1p36區(qū)域位點(diǎn)，屬于RUNX基因家族，在哺乳動物發(fā)育和腫瘤中發(fā)揮重要作用，并已被證實(shí)與胃上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和胃癌的發(fā)生相關(guān)[11]。研究發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)比例的胃癌組織中由于RUNX3基因啟動子區(qū)CpG島異常甲基化而不表達(dá)RUNX3。何小兵等[12]分別對9種胃癌細(xì)胞系和35例胃癌患者手術(shù)切除腫瘤組織及其癌旁組織RUNX3基因啟動子區(qū)域甲基化進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示在7種胃癌細(xì)胞系中RUNX3基因啟動子區(qū)域過度甲基化，RUNX3基因在35例胃癌及其癌旁組織中甲基化率分別為40.0%和8.6%。因此，RUNX3基因啟動子區(qū)CpG島甲基化可能是導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄失活及其表達(dá)下調(diào)的主要原因。

3 CpG島甲基化表型與胃癌

腫瘤細(xì)胞中多個基因或DNA位點(diǎn)甲基化的狀態(tài)稱為CpG島甲基化表型（CpG island methylation phenotype，CIMP）。如果有3個以上基因CpG島處于甲基化狀態(tài)稱為甲基化表型陽性（CIMP+），反之則稱為甲基化表型陰性（CIMP-）。多項(xiàng)研究表明，胃癌中存在甲基化表型陽性。例如Tahara T等[13]檢測了146例胃癌標(biāo)本中p14、p16、DAPK、E-cadherin 4個抑癌基因的甲基化狀態(tài)，結(jié)果顯示43.2%的病例表型為CIMP+。Kim等[14]檢測了40例早期胃癌中hMLH1、TIMP3、THBS1、DAP2K、GSTP1、APC和MINT2的甲基化狀態(tài)，結(jié)果顯示40%病例表型為CIMP+。這表明，甲基化表型陽性在胃癌的早期就已經(jīng)發(fā)生，可以作為早期胃癌的診斷指標(biāo)之一。

此外，有研究表明，CIMP+與胃癌的分期和侵襲轉(zhuǎn)移無關(guān)，而與胃癌Borrmamm分型和預(yù)后相關(guān)。Park等[15]對196例胃癌標(biāo)本中16個腫瘤相關(guān)的CpG島或位點(diǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示CIMP+的胃癌患者預(yù)后較差。這表明甲基化表型陽性也可以作為胃癌預(yù)后判斷的一項(xiàng)指標(biāo)。

4 抑癌基因甲基化臨床應(yīng)用前景

檢測腫瘤抑癌基因的甲基化狀態(tài)可以用于癌癥的篩選、風(fēng)險的預(yù)測和治療的選擇。研究發(fā)現(xiàn)，抑癌基因的異常高甲基化在胃癌癌前病變階段（如慢性胃炎和腸上皮化生）也經(jīng)常檢測到，說明DNA甲基化的發(fā)生往往早于各類癌癥的腫瘤形成，這使得它尤其適用于癌癥風(fēng)險預(yù)測[16]。此外，若干報道指出，癌特異的、甲基化的DNA可以在微量的生物體液中被檢出[17]，這表明它可能是一個靈敏的非侵入性診斷的標(biāo)記物。

目前研究者認(rèn)為，DNA甲基化在一定程度上是一個可逆的過程。DNA甲基化需要DNMT的催化，因此應(yīng)用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑抑制DNMT的活性后，可使DNA甲基化逆轉(zhuǎn)，稱為去甲基化。目前研究較深入的甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑為5-氮雜-2-脫氧胞苷，大量體外研究證實(shí)，應(yīng)用5-氮雜-2-脫氧胞苷處理后，抑癌基因表達(dá)缺失的胃癌細(xì)胞株均重新表達(dá)該基因[18]。故通過去甲基化恢復(fù)抑癌基因表達(dá)可恢復(fù)基因正常功能，有可能達(dá)到治療癌癥的目的。

綜上所述，抑癌基因甲基化是胃癌發(fā)生發(fā)展的重要機(jī)制之一，多基因甲基化狀態(tài)的檢測及去甲基化藥物的研究對胃癌的預(yù)防、診斷和治療均具有長遠(yuǎn)意義。而如何根據(jù)不同患者的實(shí)際情況選擇進(jìn)行檢測的抑癌基因從而提高早期胃癌檢出率，以及去甲基化藥物的選擇和臨床應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究。期待更加深入的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為臨床診療提供日趨完善的理論基礎(chǔ)，使得日漸成熟的甲基化檢測技術(shù)及去甲基化藥物早日廣泛應(yīng)用于惡性腫瘤的診治。

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（收稿日期：2012-10-25）