Septin9基因及甲基化檢測在消化系腫瘤診斷中的研究進展

呂文豪，李季，向志強，魏子白

（長治醫學院附屬和平醫院消化科，山西 長治）

0 引言

消化道作為食物消化和吸收最主要的器官，其腫瘤發病率在全球可謂首屈一指，嚴重威脅人類健康，也是我國常見的惡性腫瘤。由于消化道腫瘤在早期無特異性癥狀，在早期篩查與診斷中困難重重，研究證實Septin9基因與人類多種疾病（包括腫瘤）有關[1]，或許可成為一種重要的腫瘤標志物，為消化道腫瘤的診治提供證據。其中大量研究表明Septin9基因與結直腸癌的發生有密切關系，并且美國國家食品藥品監督管理總局（CFDA）已批準septin9基因甲基化檢測可用于臨床結直腸癌的早期篩查，并被中國早期結直腸癌篩查及內鏡診治指南所推薦[2]。另外，也有研究證實Septin9基因與胃癌發生關系較為密切[3]。現將近年來Septin9基因與消化道腫瘤關系的研究進展作一綜述。

1 Septin9基因結構特點及生理功能

1.1 Septin9基因結構特點

Septin基因是一類具有鳥苷三磷酸酶（GTPase）活性的保守基因家族，廣泛存在于各類真核細胞（植物細胞除外）中，最早在1971年由Hartwell LH[4]篩選影響釀酒酵母細胞分裂的溫度敏感型突變基因時發現。人類Septin基因家族具有同源性，即它們雖然具有相似的序列，但功能卻不完全相同[5]。Septin家族成員之間在人類機體中的相互關系復雜。Septin基因因其轉錄物所含的翻譯起點和變異剪接不同，產生多個不同的亞型。迄今，已有14個septin基因被人類發現，其中Septin9是其中一員。Septin9基因位于人類染色體17q25.3，其5’端可產生6種不同的tRNA，3’端也可產生3種不同的tRNA，因此可有18種轉錄產物且Septin基因編碼的蛋白質相對分子質量為（39～60）×103[5]。

1.2 Septin9基因的生理功能

已有研究證實，Septin9基因及其表達產物參與的細胞生理活動包括染色體分離、胞吐作用、細胞質分裂、囊泡運輸、膜動力學、細胞遷徙及凋亡等[6]。 研究證實，注射Septin9抗體再利用小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）可以使細胞質分裂在早、晚期階段出現缺陷，最終會導致雙核細胞的形成或者子細胞分離失敗[7]，表明Septin9基因參與細胞分裂與凋亡。Septin9基因表達的八聚體蛋白質，在子細胞的胞質分裂過程的最后階段起著重要的作用[8]，在細胞分裂中扮演重要角色。Septin9的GTP 酶活性并不是Septin9的聚合物形成的必要條件，但若Septin9的GTP結合域發生突變可使細胞極性發生改變，易使細胞基因組穩定性降低，易于向癌變方向轉化[9]。微管蛋白是組成細胞骨架的主要成分，也是參與調控胞內運輸過程中重要的調控因子，Septin基因與微管蛋白存在千絲萬縷的關系，在特異性抑制劑（秋水仙胺）處理后，Septin9原纖維結構受影響，在細胞質內呈點狀分布。但或突變體轉染抑制 Septin9的表達后，微管蛋白的表達、結構穩定性以及細胞定位等不受影響[10]。由此可見，腫瘤的發生可能與septin9基因相關性高度密切。

2 Septin9基因與消化道腫瘤的關系

2.1 Septin9基因與結直腸癌（Colorectal cancer, CRC)

CRC是威脅人類健康的主要癌癥之一，也是我國常見的惡性腫瘤之一。在我國，結直腸癌發病率和病死率分別為14.2 /10萬和7.4/10萬，均位居全部惡性腫瘤的第5位[11]。近年來我國結直腸癌發病率呈現出上升的趨勢，相反，在大洋彼岸的北美發病率卻明顯下降。有研究顯示，在美國49個州的死亡率有顯著性下降，其5 0%歸因于篩查參與率的提升[12]。

有研究發現，結直腸癌癌變的過程可能與Septin9基因的甲基化有關[13]。特定的癌癥相關基因（尤其抑癌基因）異常甲基化導致相應基因表達異常，最終使其生理功能異常，是誘導癌癥發生的主要機制之一[14]。DNA 甲基化是一種重要的表觀遺傳學修飾，Septin9基因在結直腸癌發生中起抑癌基因作用，Septin9基因DNA 甲基化會導致該基因異常表達，引起細胞分裂異常和癌變，具體機制可能與細胞動力發生、細胞微管結構與功能、細胞內外物質轉運等異常改變有關[15]。

Lofton-Day 等[16]為探尋結直腸癌患者外周血中特異性標志物時，經過復雜的實驗步驟及結果分析，建立血漿中Septin9基因是結直腸癌最佳候選標志物的基礎理念；后又有多項研究的結果與該實驗結果一致。Yan S[17]等14篇文獻進行meta分析（1項隊列研究和13項病例對照研究），共有9870例病例，CRC患者，非CRC患者（腺瘤，息肉和良性疾病）和健康受試者的數量分別為1205，3735和4930，所有CRC患者均根據病理學確診進行診斷，總結出Septin9的敏感性和特異性在CRC中的診斷分別為0.66（95%CI：0.64-0.69）和0.91（95%CI：0.90-0.91），同時也發現在不同樣本中Septin9基因甲基化的敏感性和特異性不同。研究證實結直腸癌組織樣本Septin9檢測具有很高的敏感性，其最高敏感性達88.4%，特異性為93.5%[16,17,18,19]。另Toth等[20]研究表明，血漿Septin9基因甲基化檢測在結直腸癌診斷中的靈敏度為88.2%，特異性為91.7%。由此表明隨著檢測方法等水平的提高，Septin9基因甲基化檢測的敏感性約為70%～90%，特異性達90%以上。以此同時，國內也進行該研究，研究表明，檢測血漿中Septin9基因甲基化水平對結直腸癌診斷具有重要意義[21]。另有研究表明，外周血Septin9基因甲基化檢測在結直腸癌患者診斷中的靈敏度及特異度分別為72.5%（95%CI：62.2%～81.4%）及91.1%（95%CI：82.6%～96.4%），并且其陽性率與患者年齡、性別及病變部位無關（P＞0.05）[22]。康倩等[23]研究表明，結直腸癌患者血漿中Septin9基因甲基化檢測的靈敏度為75.0%，特異度為98.1%。由此可見，故血漿中Septin9基因可作為一種新的早期篩查結腸癌的方法。

在糞便樣本中，Ahlquist等[24]證實，糞便DNA分子標志物檢測非轉移性CRC與腺瘤的靈敏度對早期結直腸癌更明顯且不受腫瘤侵襲深度的影響。張慧霞等[25]研究證明，糞便Septin9甲基化對結直腸癌的檢出率與癌組織相同，且其臨床分期檢出率也是一致的。糞便Septin9基因甲基化檢出率為84.8%（106/125）。另有研究表明，在進展期腺瘤及早期的CRC篩查檢測中，血漿Septin9缺乏相對高的敏感性，而糞便中非Septin9DNA分子標志物對早期CRC敏感性更高[24,26]。研究發現，Septin9甲基化檢測對于晚期腫瘤發生階段比早期腫瘤階段更敏感[27]。因此，標記物可以非常有效地預測預后和監測治療反應，但檢測無癥狀的CRC效果較差。因此，如果用于檢測早期侵襲前病理變化，例如腺瘤和癌前期息肉，該測定仍面臨重大挑戰。

2.2 Septin 9基因與胃癌（Gastric cancer，GC）

胃癌是世界性常見惡性消化道腫瘤之一，在我國發病率更是高于世界發病率且發病率呈上升趨勢，胃癌的病死率居惡性腫瘤第2位[28]。早期胃癌無明顯癥狀，因此，胃癌的早期篩查對預后有重要意義。在Septin9中已經與多種癌癥有關，但在腫瘤發生中Septin9的作用機制仍不明確[29]。在各種器官中，胃癌（GC）在形態上和組織病理學與結直腸癌（CRC）相似。

目前Septin9基因與胃癌相關性報道文獻較少，Lee HS等[3]通過對153名胃癌患者（內鏡下下病理學檢查結果為準），通過使用Abbott m2000sp樣品制備物提取DNA系統提取樣本，進行檢測分析，結果顯示GC中的總敏感性為17.7%（95%CI，12.0-24.6%）。通過比較結果從癌癥患者和健康對照，陽性檢測GC患者（P=.05），具有臨界統計學意義。在GC患者中，Septin9也與晚期階段相關（P=.016）和遠處轉移（P=.004），Septin9顯示臨界預后GC患者的顯著性（P=.058）。Septin9聯合其他標志物可提高GC患者的預后標志物敏感度；同時本研究首次驗證了血漿Septin9在大規模GC病例中作為非侵入性診斷生物標志物的作用也證實Septin9可能與種族有關。張意琴等[30]采用高分辨熔解曲線法對82份胃癌組織、9份匹配的癌旁組織，39份胃癌癌前病變組織和胃癌細胞系AGS及SGC7901分析Septin 9基因啟動子的甲基化程度，結果在腸型胃癌中Septin9啟動子異常甲基化發生率高達83.3%。腸上皮化生胃黏膜組織中高達74.3%。該研究首次在胃癌細胞系SGC 7901和AGS以及胃癌組織中發現Septin9啟動子異常甲基化；同時研究還表明Septin9啟動子異常甲基化與腸型胃癌的臨床進展無關。李楠等[31]研究證實Septin9在胃癌組織中高達，且與胃癌的分化程度有關。

3 小結與展望

綜上所述，Septin9基因作為腫瘤標志物檢測中的新起之秀，大量研究已證實其與消化道多種腫瘤呈高度相關性，并且在消化道不同部位的腫瘤診斷中的敏感度和特異性都不盡相同，目前Septin9基因甲基化檢測已小范圍應用于CRC的早期篩查和診斷，并被中國早期結直腸癌篩查及內鏡診治指南所推薦，但不難看出Septin9在消化系腫瘤中的診斷標準及應用價值尚不明確。目前Septin9基因在腫瘤的發生發展中的機制不明確，還存在諸多問題，希望隨著更多研究的深入開展，在將來可以找到一個消化道腫瘤有效的標志物，發揮臨床篩查、診斷與治療中巨大且獨特的作用。

致謝：

本研究得到山西省“服務產業創新學科群建設”項目（NO.201809）的經費支持。