PCDH10啟動子甲基化與惡性腫瘤關系的研究進展

郭小凡綜述，鄧靖宇，梁 寒審校

（天津醫科大學腫瘤醫院胃部腫瘤科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津300060）

綜述

PCDH10啟動子甲基化與惡性腫瘤關系的研究進展

郭小凡綜述，鄧靖宇，梁 寒審校

（天津醫科大學腫瘤醫院胃部腫瘤科，國家腫瘤臨床醫學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津300060）

原鈣粘蛋白細胞粘附分子；甲基化；腫瘤

原鈣粘蛋白細胞粘附分子（PCDH10）是一種新發現的腫瘤抑制基因，既往研究認為其在多種惡性腫瘤中因高甲基化而下調，并與腫瘤的發生、增殖、侵襲及轉移密切相關，相信深入了解PCDH10啟動子甲基化與惡性腫瘤的關系對揭示腫瘤的發生發展過程有重要的意義，能夠幫助準確全面的評價臨床，指導治療策略的制定，提高患者預后。

1 PCDH10功能介紹

PCDH10基因（也稱為OL-PCDH或者KIAA1400），是原鈣粘蛋白基因亞家族的一員，位于4q28，長約42.26 kb，其編碼的PCDH10蛋白是原鈣粘蛋白亞家族中δ2亞組的成員[1]。早期對PCDH10的研究主要集中在神經生理方面，認為其對紋狀體軸突的形成以及腹側端腦高度有序神經回路的建立至關重要[2]，PCDH10異常表達可以影響神經元活性，是自閉癥相關基因[3-4]；最近有研究表明它參與真核細胞的分類、識別、邊界形成、感應以及細胞間黏附。其異常表達可以抑制腫瘤細胞生長、遷移、浸潤和集落形成。在多種惡性腫瘤中，PCDH10表達下調或沉默，被認為是一種腫瘤抑制基因[5]。

2 PCDH10甲基化與腫瘤

PCDH10在人體各系統中廣泛表達，選擇性的表達于包膜、突觸連接。在胃癌[6-7]、結直腸癌[8]、宮頸癌[9]、非小細胞肺癌[10]、淋巴瘤[11]、膀胱癌[12]、前列腺癌[13]等多種惡性腫瘤組織和細胞株中PCDH10基因啟動子甲基化而導致表達下調或沉默，且這種異常與預后密切相關，證實PCDH10參與腫瘤發生發展的多個環節。在胃癌研究中發現，PCDH10廣泛表達于正常的胃腺上皮細胞和基質細胞，但在94%的胃癌細胞株中表達下調或沉默，且出現PCDH10沉默的患者預后不良[14-15]。在結直腸癌的研究中，也有相似的發現，53例結直腸癌組織樣本中，41例表現出PCDH10基因的沉默或顯著下調，這種基因的異常與腫瘤的進展和遠處轉移密切相關[16]。此外，Ma等[17]發現膀胱癌中PCDH10水平下調與腫瘤的分期分級進展、腫瘤增大、復發率升高及生存期降低顯著相關。多元分析顯示PCDH10下調是膀胱癌的獨立預后因子，與腫瘤惡性行為和生存率降低相關。據Fang等[18]報道，PCDH10表達在69.2%的肝癌細胞株中出現下調，且PCDH10下調與腫瘤大小、血清AFP水平、有無轉移和TNM分期密切相關。

3 PCDH10甲基化在惡性腫瘤中的作用

既往文獻報道，PCDH10是腫瘤抑制基因，在多種惡性腫瘤中，PCDH10表達沉默或下調，恢復PCDH10表達可以抑制腫瘤發生、生長、浸潤、轉移和血管生成，誘導腫瘤細胞凋亡，具體情況如下。

3.1 PCDH10甲基化與腫瘤發生 PCDH10甲基化程度在正常組織、癌旁及癌組織依次升高，這一現象提示PCDH10甲基化可能參與腫瘤的發生過程。Narayan等[19]發現正常宮頸組織、輕度麟狀上皮內瘤變、高度麟狀上皮內瘤變、侵襲性宮頸癌組織中PCDH10啟動子甲基化的比率分別為0、13.1%、46%、91%，正常肝組織、癌旁及肝癌組織中PCDH10甲基化檢出率分別為0、40%、76%[18]。Zhao等[20]的研究發現，PCDH10可抑制MALAT1啟動子區與TCF結合，從而抑制WNT/β-catenin信號通路活化，最終導致長鏈非編碼RNA(lncRNA)MALAT1的水平下調，已有文獻報道MALAT1的致癌作用。因此，當PCDH10高甲基化而下調時，可上調MALAT1表達，進而促進腫瘤的發生。Zhao等進一步檢測發現PCDH10過表達的AN3CA和HEC-1-B細胞中Wnt靶點如LEF1、TCF1和c-MYC減少，且Wnt通路報告信號Topflash熒光素酶活性下調40%。而LiCl處理細胞激活Wnt信號通路后，MALAT1的表達緩慢但顯著地上調。上述結果都提示PCDH10的腫瘤抑制作用可能是通過“PCDH10-Wnt/β-catenin-MALAT1”調節軸實現的。

3.2 PCDH10甲基化與腫瘤增殖 既往文獻報道，PCDH10啟動子甲基化而表達下調與腫瘤增殖能力密切相關，恢復PCDH10正常表達的腫瘤細胞生長受到抑制，Li等[21]發現該基因在多發性骨髓瘤（MM）的組織和細胞株中表達明顯下調或沉默，克隆形成實驗、細胞周期分析等證實:轉染PCDH10基因的RPMI-8226生長和集落形成延遲，細胞周期停滯于G1期。而Zhong等[22]報道去甲基化處理結直腸癌細胞株后，PCDH10恢復表達，結腸癌細胞的增殖受到抑制。Tang等[23]觀察到恢復PCDH10表達的非小細胞肺癌細胞增殖能力、克隆形成及細胞活性均顯著降低。研究進一步推測了PCDH10抑制腫瘤增殖的機制:PCDH10有兩個典型的保守細胞內模序，CM1和CM2，層粘連蛋白型EGF樣結構域和C2HC型鋅指結構域相似，可以調節蛋白間相互作用。雖然迄今為止沒有發現直接與PCDH10結合的蛋白質，但是穩定轉染PCDH10的細胞微陣列顯示出上調抗增殖和促凋亡基因，這提示PCDH10可能通過未知的結構域與其他的生物分子相互作用從而引起了細胞增殖抑制。

3.3 PCDH10甲基化與腫瘤侵襲和轉移 PCDH10甲基化及其下調與多種腫瘤的分期分級進展及有無轉移密切相關，揭示PCDH10對腫瘤侵襲和轉移的抑制作用。Yu等[13]檢測PCDH10過表達對細胞遷移的作用，對照組單層細胞劃痕損傷在72 h后痊愈而轉染PCDH10過表達質粒的實驗組的愈合過程明顯被抑制。Jao等[14]在SCID小鼠脾內注射結直腸腫瘤細胞，同時分別注入PCDH10-c6細胞及安慰劑，6周后小鼠肝轉移的結果顯示:安慰劑組小鼠均出現肝轉移（CEA免疫組化證實），而注入PCDH10的小鼠肝中沒有發現腫瘤結節。有學者推測PCDH10和其他粘附分子一樣，是通過加強腫瘤細胞粘附而抑制癌癥細胞轉移[21]。

此外，有文獻報道PCDH10甲基化的其他抗腫瘤作用，如誘導腫瘤細胞凋亡、抑制血管生成，并進一步推測其機制。Li等[24]首次報道PCDH10能夠顯著誘導多發性骨髓瘤（MM）細胞的凋亡，增加活化的caspase-3和聚ADP-核糖聚合酶（PARP）的水平，同時抑制抗凋亡蛋白的表達，且PCDH10誘導凋亡可能是通過抑制NF-kB途徑。另一項多發性骨髓瘤的研究揭示了PCDH10與血管生成的關系，轉染PCDH10基因的細胞在雞胚絨毛尿囊膜上培養可見雞胚絨毛尿囊膜上血管分支減少，而對照組和空白組均見血管分支增多[19]。

4 PCDH10的應用前景

大量研究均顯示，PCDH10可以準確全面的評估臨床與預后、增加早期診斷的準確性、為治療策略的選擇提供新的證據。在預后評估方面，Deng等[25]的研究發現，91.92%的胃癌患者中存在PCDH10啟動子甲基化，5個以上的啟動子CPG位點的甲基化與生存期縮短顯著相關。同時，研究證實了CpG（-115，-108，-13，+3）聯合甲基化可以導致胃癌患者生存期縮短。多元分析顯示，對N期和T期的患者來說，CpG（-115，-108，-13，+3）聯合甲基化是判斷胃癌預后的一個獨立因素。因此，PCDH10啟動子甲基化狀態可以準確的判斷胃癌預后。多項研究證實此發現[26-27]。Wang等[28]最近的研究結果顯示PCDH10甲基化可以作為前列腺根治性切除術后無生化復發（BCR）生存期的獨立預后因子，術后檢測腫瘤樣本PCDH10甲基化可能幫助確定生化復發的高危人群，雖然臨床應用之前還需要進一步的研究，但PCDH10甲基化可能顯著提高預測前列腺癌生化復發水平。最近的一項研究中報道了PCDH10、SPARC、UCHL1等3種基因啟動子的甲基化狀態可以作為評估結直腸癌癥患者的預后的分子標記物，可助于II期結直腸癌癥患者的治療策略的制定。在早期診斷方面，Lin等[29]發現了PCDH10甲基化在宮頸刮物中的腫瘤特異性，與高位人類乳頭狀病毒檢測相比，PCDH10甲基化檢測在浸潤性宮頸癌中具有更高的特異性，可作為宮頸刮片檢查的特異性診斷項目。在大腸癌，Danese等[30]報道了PCDH10啟動子甲基化在早期結直腸癌患者的血漿甲基化率與腫瘤組織甲基化率正相關，提供了從生物角度調節組織和血漿甲基化譜一致性的新視角。在靶向治療方面，研究發現PCDH10表達下調的急性淋巴細胞性白血病細胞株對白血病特異性藥物的敏感性降低[31]，而出現PCDH10甲基化的T細胞和B細胞淋巴瘤細胞表現出阿霉素抵抗[11]，這就表明該基因的甲基化狀態有助于預測某些腫瘤對化療藥物的反應，為治療方案的選擇提供新的證據，同時PCDH10可作為腫瘤治療的潛在靶基因。

5 總結

目前的研究證實PCDH10啟動子甲基化下調與多種惡性腫瘤臨床病理參數及預后密切相關，因此PCDH10甲基化狀態可作為惡性腫瘤早期診斷及預后評估的依據。脫甲基化上調PCDH10表達的腫瘤細胞生長、浸潤、侵襲及轉移均受到抑制，因此PCDH10可作為腫瘤治療的潛在靶點。相信深入了解PCDH10在腫瘤發生發展中的分子作用機制和信號轉導途徑，可為惡性腫瘤的早期診斷、靶向治療及預后評估提供新的思路。

參考文獻：

[1] Kim S Y,Yasuda S,Tanaka H,et al.Non-clustered protocadherin [J].Cell Adh Migr,2011,5（2）:97

[2] Hirano S.Pioneers in the ventral telencephalon:The role of OL-protocadherin-dependent striatal axon growth in neural circuit formation[J].Cell Adh Migr,2009,1（4）:176

[3]Morrow E M,Yoo S Y,Flavell S W,et al.Identifying autism loci and genesbytracingrecentsharedancestry[J].Science,2008,321（5886）: 218

[4] Redies C,Hertel N,Huebner C A.Cadherins and neuropsychiatric disorders[J].Brain Res,2012,1470:130

[5] Ying J,Li H,Seng T J,et al.Functional epigenetics identifies a protocadherin PCDH10 as a candidate tumor suppressor for nasopharyngeal,esophageal and multiple other carcinomas with frequent methylation[J].Oncogene,2006,25（7）:1070

[6] Yu B,Yang H,Zhang C,et al.High-resolution melting analysis of PCDH10 methylation levels in gastric,colorectal and pancreatic cancers[J].Neoplasma,2010,57（3）:247

[7] Li Z,Chim J C,Yang M,et al.Role of PCDH10 and its hypermethylation in human gastric cancer[J].Biochim Biophys Acta, 2012,1823（2）:298

[8] Heitzer E,Artl M,Filipits M,et al.Differential survival trends of stage II colorectal cancer patients relate to promoter methylation status of PCDH10,SPARC,and UCHL1[J].Mod Pathol,2014,27（6）:906

[9] Ying J M,Gao Z F,Li H Y,et al.Frequent epigenetic silencing of protocadherin 10 by methylation in multiple haematologic malignancies[J].Br J Haematol,2007,136（6）:829

[10]Harada H,Miyamoto K,Yamashita Y,et al.Prognostic signature of protocadherin 10 methylation in curatively resected pathological stageInon-small-celllungcancer[J].CancerMed,2015,4（10）:1536

[11]Narayan G,Xie D,Freddy A J,et al.PCDH10 promoter hypermethylation is frequent in most histologic subtypes of mature lymphoid malignancies and occurs early in lymphomagenesis[J]. Genes Chromosomes Cancer,2013,52（11）:1030

[12]Lin Y L,Li Z G,He Z K,et al.Clinical and prognostic significance of protocadherin-10 (PCDH10)promoter methylation in bladder cancer[J].J Int Med Res,2012,40（6）:2117

[13]Li Z S,Li W J,Xie J,et al.Epigenetic inactivation of PCDH10 in human prostate cancer cell lines[J].Cell Biol Int,2011,35（7）:671

[14]Yu J,Cheng Y Y,Tao Q,et al.Methylation of protocadherin 10,a novel tumor suppressor,is associated with poor prognosis in patients with gastric cancer[J].Gastroenterology,2009,136（2）:640

[15]Ho u Y C,Deng J Y,Zhang R P,et al.Evaluating the clinical feasibility:The direct bisulfite genomic sequencing for examination of methylated status of protocadherin10（PCDH10）promoter to predict the prognosis of gastric cancer[J].Cancer Biomark,2015,15（5）:567

[16]Jao T M,Tsai M H,Lio H Y,et al.Protocadherin 10 suppresses tumorigenesis and metastasis in colorectal cancer and its genetic loss predicts adverse prognosis[J].Int J Cancer,2014,135（11）:2593

[17]Ma J G,He Z K,Ma J H,et al.Downregulation of protocadherin-10 expression correlates with malignant behaviour and poor prognosis in human bladder cancer[J].J Int Med Res,2013,41（1）:38

[18]Fang S,Huang S F,Cao J,et al.Silencing of PCDH10 in hepa tocellular carcinoma via de novo DNA methylation Independent of HBVinfectionorHBXexpression[J].ClinExpMed,2013,13（2）:127

[19]Narayan G,Scotto L,Neelakantan V,et al.Protocadherin PCDH10, involved in tumor progression,is a frequent and early target of promoterhypermethylationincervicalcancer[J].Genes Chromosomes Cancer,2009,48（11）:983

[20]Zhao Y,Yang Y,Trovik J,et al.A novel wnt regulatory axis in endometrioid endometrial cancer[J].Cancer Res,2014,74(18):5103

[21]Li Y,Yang Z S,Song J J,et al.Protocadherin-10 is involved in angiogenesis and methylation correlated with multiple myeloma[J]. Int J Mol Med,2012,29（4）:704

[22]Zhong X,Zhu Y,Mao J,et al.Frequent epigenetic silencing of PCDH10 by methylation in human colorectal cancer[J].J Cancer Res Clin Oncol,2013,139（3）:485

[23]Tang X K,Yin X E,Xiang T X,et al.Protocadherin 10 is frequently downregulated by promoter methylation and functions as a tumor suppressor gene in non-small cell lung cancer[J].Cancer Biomark, 2012,12（1）:11

[24]Li Z,Yang Z,Peng X,et al.Nuclear factor-κB is involved in the protocadherin-10-mediated pro-apoptotic effect in multiple myeloma[J].Mol Med Rep,2014,10（2）:832

[25]Deng J,Liang H,Ying G,et al.Clinical significance of the methylated cytosine-phosphate-guanine sites of protocadherin-10 promoter for evaluating the prognosis of gastric cancer[J].J Am Coll Surg,2014,219（5）:904

[26]Schneider B G,Mera R,Piazuelo M B,et al.DNA methylation predicts progression of human gastric lesions[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2015,24（10）:1607

[27]Wang L,Xie P G,Lin Y L,et al.Aberrant methylation of PCDH10 predicts worse biochemical recurrence-free survival in patients with prostate cancer after radical prostatectomy[J].Med Sci Monit,2014, 20:1363

[28]Lin C J,Lai H C,Wang K H,et al.Testing for methylated PCDH10 or WT1 is superior to the HPV test in detecting severe neoplasms（CIN3 or greater）in the triage of ASC-US smear results[J].Am J Obstet Gynecol,2011,204（1）:21

[29]Danese E,Minicozzi A M,Benati M,et al.Epigenetic alteration:new insights moving from tissue to plasma-the example of PCDH10 promoter methylation in colorectal cancer[J].Br J Cancer,2013,109（3）:807

[30]Narayan G,Freddy A J,Xie D X,et al.Promoter methylationmediated inactivation of PCDH10 in acute lymphoblastic leukemia contributestochemotherapyresistance[J].GenesChromosomesCancer, 2011,50（12）:1043

（2015-10-22收稿）

R73

A

1006－8147（2016）02-0182-03

郭小凡（1988-），女，碩士在讀，研究方向：胃癌的綜合治療；通信作者：梁寒，E-mail：tjlianghan@126.com。