DNA甲基化與食管癌的研究進展*

白　劍 綜述，杜振宗，宋劍非 審校

(桂林醫學院第二附屬醫院胸心血管外科,桂林 541199)

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DNA甲基化與食管癌的研究進展*

白劍 綜述，杜振宗，宋劍非△審校

(桂林醫學院第二附屬醫院胸心血管外科,桂林 541199)

食管腫瘤；表觀遺傳學；DNA甲基化

表觀遺傳學是當今生物醫學研究領域最具有前景的領域之一。表觀遺傳學是指基因在表達水平的可遺傳性改變(并非DNA序列改變引起)，包括DNA甲基化，組蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化，染色質構型改變等，其中最主要的是DNA甲基化[1]。DNA甲基化是指胞嘧啶核苷酸(C)由S-甲硫氨酸供應甲基，在DNA甲基轉移酶(DNA methyltransferases,DNMTs)的催化下將其第5位碳原子變為5′-甲基胞嘧啶(5C′-mC)的一種反應[2]。人類基因的50%其5′端可發現CpG島，CpG島的甲基化能抑制轉錄。健康人的CpG位點位于CpG島內者常為非甲基化，位于CpG島外者常為甲基化；而患腫瘤者其CpG島為區域性高甲基化，CpG島外為廣泛低甲基化[3]。如果抑癌基因CpG島內的CpG序列發生高甲基化，該抑癌基因的旋轉程度會增加，使其不能表達，進而誘發腫瘤。

1　食管癌與DNA甲基化

食管癌是我國一種常見的惡性腫瘤,其發病誘因和影響因素較多，近年來研究發現，表觀遺傳學在食管癌的發生發展過程中起到重要作用。目前，表觀遺傳學修飾方式中被研究得最多的就是甲基化。抑癌基因啟動子區CpG島的高甲基化在食管癌患者體內非常常見[4]。

1.1食管癌中相關抑癌基因與DNA甲基化研究發現，食管癌的發生發展與抑癌基因啟動子區的CpG島異常甲基化密切相關，它已成為近年研究熱點。多種基因甲基化出現在食管癌患者體內：腺瘤樣結腸息肉易感基因(APC)、周期依賴性激酶蛋白(p16INK4a)、細胞黏附相關基因(CDH1、CDH13)、脆性組氨酸三聯體基因(FHIT)等[5]。

1.1.1P16p16基因作為人類腫瘤中最常見的抑癌基因，屬于INK4I(cyclin-dependent kinase 4 inhibitors)家族。定位于人類染色體9p21上，全長85 kb，由3個外顯子和2個內含子組成。大量的腫瘤組織相關研究結果證明,p16基因啟動子甲基化在食管鱗狀細胞癌和腺癌中存在較高的頻率[6]。Forghanifard等[7]研究認為p16基因是在食管癌高風險家系中具有很高價值的早期腫瘤診斷標志物。Hardie等[8]研究結果表明食管癌早期就會出現p16啟動子區高甲基化，而國內學者宋長山等[9]發現p16基因的甲基化對食管癌的分期和淋巴結轉移有很大影響。綜上，p16基因甲基化與食管癌的發展密切相關，并且在食管癌早期就已出現。

1.1.2脆性組氨酸三聯體(fragile histidine triad,FHIT)FHIT基因是一個位于人類染色體3p14.2上的抑癌基因[5]。大多數正常組織中都有FHIT，而食管癌組織中卻出現了FHIT表達降低或丟失。在某些因素作用下，FHIT基因啟動子區CpG島發生甲基化，導致無法表達相應蛋白，因此不能發揮抑制腫瘤生長的正常作用，從而促進腫瘤發生發展。Silveira等[10]的研究測得一組食管癌組織的FHIT甲基化率為88%。張江蘭等[11]采用甲基化特異性PCR(MSP)方法進行了一系列研究，其結果顯示在食管輕中、重度不典型增生、鱗狀細胞原位癌、浸潤癌組織中FHIT基因的甲基化頻率分別為22.73%、45.45%、64.29%、65.77%，可以說明FHIT基因的甲基化與食管癌的發生發展有著密切關系。

1.1.3APC腺瘤樣結腸息肉易感基因(adenoma tous Polyposis Coli,APC)是一種抑瘤基因，位于人類染色體5q21上。Wang等[12]研究表明了食管癌與APC的關系：食管癌的發生與APC啟動子區甲基化密切相關，而與APC基因突變、APC基因缺失無明顯聯系。Kawakami等[13]研究發現不同食管腫瘤組織中的APC啟動子區高甲基化頻率不同：食管腺癌92.00%，食管鱗癌50.00%，Barrett′s食管39.59%。因此APC可以作為評估食管腺癌生物學行為的標志物和食管癌組織細胞分型的參考。有研究發現，27例食管腺癌患者組織中25例為APC基因高甲基化，甲基化頻率為93%；12例發展為腺癌的Barrett′s食管黏膜組織全部為APC高甲基化[6]，因此APC基因可作為食管腺癌發生風險預測標志物。

1.1.4CDH1CDH1基因位于人類染色體16q22.1上，能編碼出一種鈣依賴跨膜糖蛋白-上皮鈣黏附蛋白(E-Cadherin)，用來介導細胞間同質黏附，維持組織結構完整性。最近研究表明，在很多腫瘤中出現由于該基因啟動子區CpG島甲基化而導致的基因失活現象[14]。章金強等[15]發現在檢測的50例食管鱗癌組織中CDH1基因啟動子區甲基化率為58%；CDH1基因甲基化能導致E-cadherin表達減少，進而影響腫瘤分期和淋巴結轉移。由此可以說明，CDH1的異常甲基化可以增強腫瘤細胞的侵襲能力，進而發生腫瘤的轉移。

1.1.5Ras相關區家族1A(RAS association domain family gene-1A，RASSFlA)RASSF1A是位于人類染色體3p21．3上的抑癌基因，在多種腫瘤發生、發展中起著重要作用[16]。Guo等[17]發現食管癌組織中出現了RASSFlA高甲基化--檢測的66例食管癌患者癌組織中RASSFlA甲基化率為48.5%，其癌旁正常組織RASSFlA甲基化率僅為6.1%；RASSFlA高甲基化與腫瘤分期和淋巴結轉移密切相關。Mao等[16]研究發現在食管鱗狀細胞癌中RASSFIA甲基化具有流行病學差異。王巍偉等[18]的研究結果表明在食管鱗癌中RASSFlA啟動子區甲基化頻繁發生。丁士剛等[19]研究發現原發性食管鱗癌組織中出現與年齡有關的RASSFlA啟動子甲基化，此甲基化源于RASSFlA在食管鱗癌細胞系株中的表達。

1.2DNA錯配修復基因與DNA甲基化人類錯配修復系統(mismatch repair system,MMR)是一類新發現的腫瘤相關基因，目前已知9個：hMSH2、hMSH6、hMSH5、hM2SH4、hMSH3、hMLH1、hPMS1、hPMS2、hMLH3，作用于DNA復制和修復過程，保證基因組的穩定性[20]。近期研究發現hMLH1、hPMS2基因啟動子區的異常甲基化與食管癌密切相關。

hMLH1基因是MMR的核心成員，與hPMS2蛋白協同可以解螺旋并切開錯配堿基。Vasavi等[21]研究表明hMLH1甲基化與食管癌發生發展密切相關。

hMLH2基因位于人類染色體2p1～p22,其基因組DNA全長約73 kb。張功員等[22]研究發現食管癌組織中hMLH2基因啟動子區甲基化陽性率為34．4%，而正常黏膜未發現甲基化，表明Hmlh2甲基化導致的表達缺失與食管癌發生密切相關。

1.3DNA修復基因與DNA甲基化6-氧-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉移酶(O6-methylguanine DNA methyltransferase,MGMT)定位于人類染色體10q26上，全長170 kb，是一種高效的DNA直接修復酶,其修復甲基化DNA的機制是將甲基化DNA的O6-mG甲基轉移到MGMT的半胱氨酸殘基上。一旦MGMT因甲基化而失活，它將不能發揮修復DNA的正常功能，進而誘發腫瘤。據現有文獻，食管鱗癌組織的MGMT啟動子區甲基化的發生率為27%～72%[23]。Brock等[24]報道了食管腺癌中MGMT基因甲基化率達56%。Fang等[25]檢測到13/18(72%)的食管鱗狀細胞癌存在MGMT甲基化，且食管癌病變越重，MGMT啟動子區甲基化越嚴重，MGMT轉錄的mRNA和翻譯的蛋白就越少。

1.4其他基因與DNA甲基化死亡相關蛋白激酶(death-associated protein kinase，DAPK)，定位于9q34.1上。DAPK基因的異常甲基化與許多包括食管癌在內的惡性腫瘤相關[26]。Hoffmann等[27]對50例晚期食管癌組織和其周圍正常組織進行檢測，發現腫瘤組織中的DAPK基因甲基化檢出率(78%)遠遠高于正常食管組織(10%)，表明DAPK基因甲基化在食管癌變中的參與作用。B型內皮素受體基因(EDNRB)和表皮生長因子和卵泡抑素結構域跨膜蛋白基因(TPEF)定位于13q22。Zhao等[28]研究發現EDNRB基因啟動子區高甲基化與EDNRB mRNA表達缺失具有相關性,并在食管鱗癌發生中起作用,并反復實驗證明TPEF基因啟動子區甲基化與食管鱗癌的發生存在相關性。速激肽l(tachykinin-1,TAC1)定位7q21,22。TAC1在食管腺癌中常常表現為雜合性丟失(LOH)。Jin等[29]研究認為TAC1啟動子甲基化是食管癌早期、常見的事件,可以作為食管癌診斷、分型、分期的生物學標志。

2　DNA甲基化作為治療新靶點

DNA甲基化與基因突變、缺失不同，它是以可逆的方式去抑制基因表達的，因此能夠通過去甲基化而恢復DNA的正常表達，恢復對細胞生長的正常調控，進而抑制腫瘤發展。DNA甲基化依靠DNA甲基轉移酶(DNMT)實現，因此可將DNMT作為DNA去甲基化的靶點。對DNA去甲基化藥物的研究中，抑制DNMI的藥物(DNMT抑制劑)被研究得最多，并取得了極大進展[30]。其中，競爭性核苷酸類甲基轉移酶抑制劑，代表藥為5′氮雜脫氧胞苷(5′Aza Cd R)，已經得到了臨床應用，使腫瘤細胞中的基因甲基化得到逆轉，基因重新開始表達。白血病及骨髓增生異常綜合征的治療中有應用5′Aza Cd R的先例，但目前其他腫瘤尚未應用此藥，是由于其毒副反應比較嚴重，有明顯的骨髓抑制，可能導致基因突變。因此，5′Aza Cd R想要廣泛應用于臨床，還需要大量的后續研究。在治療食管癌方面，已證實DNA甲基轉移酶抑制劑在食管癌細胞系中能夠恢復甲基化沉默的腫瘤相關基因的表達，但是尚未有足夠相關臨床研究先例。

3　展　　望

表觀遺傳學是一個在生物學和腫瘤研究中迅速發展的領域，在食管癌的防治過程中存在著潛在的作用價值。表觀遺傳學領域中目前研究較多的就是DNA甲基化，已有證據表明其與食管癌的發生發展密切相關，但其機理尚在探索當中。筆者總結了食管癌中主要的DNA甲基化改變。與傳統的不可逆遺傳改變相比，表觀遺傳學的變化可能作為腫瘤治療的潛在分子靶點，也同樣可用于腫瘤的預防。為了更加深入全面地了解食管癌的發生發展過程以及腫瘤治療的新策略，這一領域將需要更進一步的研究。

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·綜述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.24.044

國家自然科學基金資助項目(81160273)。作者簡介：白劍(1989-)，在讀碩士研究生，醫師，主要從事胸部腫瘤表觀遺傳學的研究。△

，Tel:13807836006；E-mail:guilinsjf@163.com。

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1671-8348(2016)24-3436-03

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2016-05-29)