DNA甲基化与胃癌的研究进展

DNA甲基化与胃癌的研究进展

时间:2016-08-11    来源:360期刊网    浏览:442

  DNA甲基化与胃癌的研究进展

  高燕、姜相君

  摘要:DNA甲基化引起的基因表达沉默是导致胃癌发生的重要途径之一。过度甲基化可能是由于 DNA甲基转移酶的过表达或是去甲基化活动的减弱所引起的,具体机制并未完全阐明。有研究发现,在胃 癌组织中有许多基因启动子区发生了曱基化。此文对于近年来DNA曱基化与胃癌的研究进展作一综述。 关键词:胃癌;基因;DNA甲基化 DOI: 10. 3969/j. issn. 1673-534X. 2016. 03. 004

  胃癌是消化系统常见的恶性肿瘤之一,在中国 其发病率和病死率较高,居男女恶性肿瘤相关死因 的前5位⑴。DNA甲基化是一种常见的表观遗传 学现象,它是指在I)NA甲基转移酶(DNMT)的作 用下,将甲基基团转移到CPG二核苷酸的第5位碳 原子上形成5-甲基胞嘧啶的过程一般来说,甲 基化是维持正常细胞染色体结构和功能所必需的, 同时也是保证胚胎形成和胎儿发育所必需的。但 这些甲基化功能的发挥可能受到干扰,因为基因启 动子区CpG岛的胞苷-磷酸-鸟苷一般处于非甲基 化状态。实际上,肿瘤相关基因的异常甲基化在肿 瘤发生中扮演着重要的角色,常可导致抑癌基因表 达沉默。

  1启动子区甲基化介导的基因沉默机制

  一般认为,肿瘤发生过程中启动子区的异常甲 ‘基化与DNMT的高表达有关。目前,已知的 DNMT家族成员有3个,分另丨】是DNMT1、 DNMT3A和DNMT3B。DNMT1主要负责在 DNA复制过程中维持甲基化模式。DNMT3A、 DNMT3B的主要功能是使DNA从头甲基化,建立 新的甲基化模式。启动子区甲基化导致转录抑制 的机制主要为:(1)甲基化直接干扰了转录因子在 启动子区的特异性结合位点;(2)甲基化CpG结合 蛋白(MBP)可以激发甲基化DNA的抑制性潜能。 实际h,经常可以观察到DNMT1在胃癌中的高度 表达,它与过度的DNA甲基化显著相关并 且,应用DNMT1抑制剂来抑制DNMT1的表达可 以使,甲基化的基因去甲基化,获得重新表达[6],从而 抑制肿瘤的进展。有临床病例相关分析数据表明,DNMT1的低表达与良好的预后及对化学治疗的反 应性相关。

  2胃癌中启动子区甲基化的基因

  启动子区异常甲基化及其引起的基因表达沉默是 近年来研究的热点。随着研究的深入,已发现在胃癌 组织中有许多基因发生了甲基化。肿瘤相关基因表达 的沉默被认为是肿瘤发生的重要途径之一,因此对启 动子区甲基化基因进行分析可以作为肿瘤早期监测和 预防的重要标志物。在众多甲基化的基因中,目前对 pl6、MLHl、E-钙黏附分子(E-cadherin)、RUNX3、APC、 RASSF1 A、I〕APK基因进行了深人的研究。

  2. 1 pl6

  P16基因是细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)的 抑制剂,在许多肿瘤中可以检测到它的改变,在原 发性胃癌中,P16基因缺失突变的发生并不常见。 pl6基因mRNA转录及蛋白表达的减少主要是启 动子区基因甲基化所引起的,这种现象在胃癌中较 常见[7]。在胃癌中,P16基因甲基化频率能达到 30%~40%,pl6基因的甲基化与肿瘤的低分化有 关,而与患者的预后情况无关。尽管有研究表明 P16基因的甲基化在肠型胃癌中更常见,但仍不确 定是否与其组织学类型有关[s]。P16基因甲基化在 正常胃黏膜及慢性胃炎中并不常见,并且其甲基化 频率在腺瘤及肠化生中显著低于胃癌。因此,P16 基因甲基化可能与胃癌癌前病变的恶性转化有关。 2.2 MLH1

  微卫星不稳定性(MSI)是人类肿瘤中的一个常 见现象,主要是由于错配修复基因缺失引起的。在 胃癌中,也能检测到MSI,但这并不是因为错配修 复基因突变的原因。许多研究表明,胃癌中的MSI 是由于MLH1基因的甲基化和异常表达造成的 MLH1蛋白的缺失是胃癌发生的一个重大事件 癌旁组织也会出现MLH1基因的甲基化,从癌前病变组织到肿瘤组织,其甲基化频率是增加的。这表 明MLH1基因甲基化发生在胃癌的早期阶段,因 此,没有足够证据表明单凭MLH1基因甲基化就可 以作为判断胃癌预后的指标,但它可以用于胃癌的 早期监测,是胃癌发展过程中的一个起始事件。

  2.3 E-cadherin

  E-Cadherin( CDH1)基因突变在胃癌中较常见, 它是一个具有潜能的浸润/转移抑制基因,但是 CDH1基因突变仅仅局限在未分化的弥散型胃癌, 在其他组织学类型的胃癌中较少见,一些未发生突 变的CDH1基因也出现了表达缺失,这可能与 CDH1基因启动子区的甲基化有关[11]。CDH1基 因的甲基化频率为40%~50%,在早期胃癌及晚期 胃癌中的甲基化频率相似,在慢性胃炎、肠化生、胃 腺瘤及胃癌中,其甲基化频率的差异较小。这些数 据表明,CDH1基因启动子区甲基化导致的低表达, 并不仅仅发生于晚期胃癌,而且在早期阶段也有发 生。CDH1基因甲基化可以预测胃癌早期复发,并 可判断胃癌预后[12]。

  2.4 RUNX3

  RUNX3在胃上皮细胞增殖、分化、凋亡中发挥 重要作用,是转化生长因子-卩(TGF-卩)信号转导通 路中RUNT区域的一个转录因子。RUNX3基因 很少发生突变,CpG岛的异常甲基化是RUNX3基 因表达失活的主要原因。肿瘤组织胃上皮细胞 RUNX3的甲基化频率在41 %~70%,远高于其癌 旁正常组织、胃炎、肠化生、异型增生及胃腺瘤组 织,表明RUNX3可以作为胃癌诊断及评估恶性程 度的一个分子标志物[13]。除此之外,它也可能成为 判断胃癌预后的一个独立因素,有望成为胃癌治疗 的新靶点。

  2.5 APC

  亡的正性调节因子。在胃癌及癌旁组织中能检测 到DAPK基因的高甲基化,DAPK基因甲基化的胃 癌患者表现出不同的临床特点,他们对化学治疗的 反应性远低于非甲基化患者[15],且DAPK基因申 基化者的生存率也较差。

  2.7 RASSF1A

  RASSF1A基因是ras相关区域家族的成员,作 为抑癌基因,可通过抑制细胞周期蛋白DUcyclin D1)的积累而使细胞周期停止。RASSF1A基因甲 基化在包括胃癌的原发性肿瘤中较常见[16]。 RASSF1A基因在胃癌中的甲基化频率为59%~ 67%,显著高于相应的癌旁组织。RASSF1A基因 在慢性胃炎、肠化生、胃腺瘤中均未发生甲基化,表 明RASSF1A基因甲基化可能是胃癌发生的一个晚 期事件,可以作为诊断及预后判断的分子标志物。 此外,RASSF1A甲基化还与TNM分期及预后不 , 良有关[17]。

  3甲基化分子标志物的临床应用

  胃癌的预后情况取决于诊断及治疗时的临床 分期[18]。诊断主要依据内镜检查及其后的组织病 理学验证,然而其诊断价值主要取决于内镜医师的 技术水平。内镜检查对于患者来说并不舒服,同时 也存在一定的风险,因此迫切需要找到一种侵入性 小且更为有效的早期诊断胃癌的方法。

  DNA甲基化是抑癌基因失活的主要机制之一, 在活组织检查标本及非侵入性体液(如血清和胃 液)中检测基因甲基化可作为肿瘤诊断的分子标志 物,其优势促使人们开展其在胃癌中应用的研究。

  例如,在胃癌患者血清中可以检测到DAPK、pl6、 CDH1基因的甲基化,这主要是由胃癌细胞释放的 循环核酸引起的。对血清中RUNX3基因进行量化 对于监测、诊断胃癌及胃癌患者术后评估都具有潜

  尽管APC的基因突变及启动子区甲基化在结肠 癌中均较常见,但在胃癌中却几乎没有APC基因突 变[14],而APC启动子区1A的甲基化在胃癌中较常 见,甲基化频率为50%~85%。APC1A在慢性胃 炎、肠化生、胃腺瘤及胃癌中具有较高的、相似的甲基 化频率,并且在胃正常组织及癌旁组织中也有较高的 甲基化频率。而启动子区1B在胃癌及相应癌旁组织 中均发现甲基化。因此,启动子区1A甲基化发掉的 作用并无定论,因为同样的APC蛋白是由两个启动子区(1A和1 2.6 DAPKB)的两个转录因子编码的。亡的正性调节因子。在胃癌及癌旁组织中能检测 到DAPK基因的高甲基化,DAPK基因甲基化的胃 癌患者表现出不同的临床特点,他们对化学治疗的 反应性远低于非甲基化患者[15],且DAPK基因申 基化者的生存率也较差。

  2.7 RASSF1A

  RASSF1A基因是ras相关区域家族的成员,作 为抑癌基因,可通过抑制细胞周期蛋白DUcyclin D1)的积累而使细胞周期停止。RASSF1A基因甲 基化在包括胃癌的原发性肿瘤中较常见[16]。 RASSF1A基因在胃癌中的甲基化频率为59%~ 67%,显著高于相应的癌旁组织。RASSF1A基因 在慢性胃炎、肠化生、胃腺瘤中均未发生甲基化,表 明RASSF1A基因甲基化可能是胃癌发生的一个晚 期事件,可以作为诊断及预后判断的分子标志物。 此外,RASSF1A甲基化还与TNM分期及预后不 , 良有关[17]。

  3甲基化分子标志物的临床应用

  胃癌的预后情况取决于诊断及治疗时的临床 分期[18]。诊断主要依据内镜检查及其后的组织病 理学验证,然而其诊断价值主要取决于内镜医师的 技术水平。内镜检查对于患者来说并不舒服,同时 也存在一定的风险,因此迫切需要找到一种侵入性 小且更为有效的早期诊断胃癌的方法。

  DNA甲基化是抑癌基因失活的主要机制之一, 在活组织检查标本及非侵入性体液(如血清和胃 液)中检测基因甲基化可作为肿瘤诊断的分子标志 物,其优势促使人们开展其在胃癌中应用的研究。

  例如,在胃癌患者血清中可以检测到DAPK、pl6、 CDH1基因的甲基化,这主要是由胃癌细胞释放的 循环核酸引起的。对血清中RUNX3基因进行量化 对于监测、诊断胃癌及胃癌患者术后评估都具有潜在的价值。胃癌患者血清中RASSF1A的甲基化水 平显著高于胃部良性病变患者。值得一提的是,虽 然血清RASSF1A甲基化水平检测胃癌及结直肠癌 的敏感度相对较低,但是它的特异度较高。P16基 因的甲基化在肿瘤组织中较常见,但是在相应的癌 旁组织中却未检测到,而且P16基因甲基化是胃癌 发生的一个早期分子事件,因此对P16基因甲基化 的监测可以成为胃癌早期诊断的一个重要的分子 标志物。与组织标本一样,许多基因在胃癌患者血 清中也同时出现甲基化。因此,血清基因甲基化在 胃癌中较常见,并且这些基因启动子区的异常甲基 化有望成为胃癌诊断的重要生物标志物。

  胃液作为分子诊惭或预测的工具在一定程度 h不够灵敏,因为DNA在胃酸中很容易变性。胃 液中町以找到许多黏膜细胞,因此在胃液中检测分 子标志物成为发现胃癌的一种可能的非侵人性方 法。有报道已经在胃液中检测到许多甲基化的基 因,包括 MINT25、RORA、GI)NF、ADAM23 和 PRDM5基因等[19]。在这些基因中,MINT25的敏 感度及特异度较高。以上研究表明,胃液中的I)NA h]■以作为活组织检查中组织I)NA的次选方法去检 测胃癌的甲基化状态。

  4展望

  胃癌的发生是一个涉及遗传学和表观遗传学 改变的过程。近年来,表观遗传学改变成为了研究 的热点。I)NA甲基化在胃癌的发生过程中发挥了 主要作用,这些表观遗传学事件与基因突变同时在 正常胃黏膜向胃癌发展的过程中发挥作用。

  近期有研究在寻找胃癌早期监测及预后判断 的表观遗传学生物标志物,然而在很多情况下,来 自临床标本肿瘤组织的I)NA仅能代表总I)NA的 一小部分,可将血浆、血清、尿液及粪便中的I)NA 用于胃癌的¥•期诊断及治疗后监测,利用手术切除 区域及淋巴结处的丨)NA来监测病变程度。

  近年来关于I)NA去甲基化的研究发展迅速, 然而有研究表明,在停止去中基化治疗后,通常会 出现I)NA的重新甲基化及基因的重新沉默,这可 能会降低I)NA中基化抑制剂的治疗价值。总之, ,在找到一套全面、有效的治疗策略之前,DNA异常 甲基化的机制及其在肿瘤发生中发挥的确切作用 仍有待进一步研究。

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