dna甲基化异常与胃癌研究进展

DNA 甲基化异常与胃癌研究进展 摘要：胃癌的早期诊断和治疗一直是研究的重点内容。胃癌的发生和发展是许多癌基 因、抑癌基因结构和功能异常事件逐步累积和协同作用的结果，同时受到 DNA 突变和表 观遗传修饰的双重调控。本文对近年来对 DNA 甲基化异常与胃癌的研究做一综述。 关键词: DNA 甲基化;胃癌; 进展 多基因异常表达可导致胃癌的发生 1 。近年来的研究表明, 基因启动子区域 CpG 岛 异常甲基化在其失活中起到重要的作用, 抑癌基因启动子区 CpG 岛出现异常甲基化导致其 转录抑制、表达下调或缺失, 从而诱导了肿瘤的发生。甲基化可以作为肿瘤特异性标志物 在肿瘤的诊断、预防以及治疗方面发挥一定的作用。 1. DNA 甲基化异常 DNA 甲基化（DNA methylation）就是在 DNA 上在 DNA 甲基转移酶的催化下添加甲 基基团的一种化学修饰，其提供甲基的氨基酸为甲硫氨酸，被甲基化的部位为胞嘧啶的 5 位碳原子上。并不改变 DNA 序列和遗传密码,具有可逆性 ,在基因转录调节中发挥重要作用, 被认为是基因调控的表观遗传机制之一。甲基化通过两种机制参与转录调控 2 ：1.DNA 甲基化直接干扰了特异性结合蛋白与该识别序列的结合 2.组蛋白去乙酰化酶或组蛋白甲基 化转移酶与甲基化位点上的结合蛋白形成牢固 、紧缩的核小体结构，间接的抑制基因的表 达。 DNA 甲基化可以抑制基因表达，DNA 异常甲基化表现为高甲基化和低甲基化。在肿 瘤组织中，基因异常甲基化主要表现为某些特殊基因高甲基化和全基因组整体低甲基化。 2 . DNA 甲基化异常与胃癌 许多癌相关基因的甲基化存在于胃癌组织中,表明其甲基化与胃癌发生、发展密切相关, 参与胃癌变机制。 2.1 miRNA 研究检测 3 胃癌和正常组织中 miRNA-34b/c 基因启动子区的甲基化水平发现，胃癌 组织中 MIRNA-34b/c 基因启动子区高甲基化，且与正常组织相比有显著性差异，胃癌组织 中 MIRNA-34b/c 基因的高甲基化水平有无淋巴结转移存在相关性，与肿瘤的分化程度、临 床分期、肿瘤组织学类型、及患者的年龄、性别没有相关性。Christ 4 检测胃癌组织中 miRNA-124a 基因启动子区甲基化水平，发现胃癌中存在 miRNA-124a 基因启动子区高甲 基化，并且与肿瘤分化程度相关，可能与 miRNA-124a 在胃癌中低表达有关。此外，研究 还发现 miRNA-124a 基因启动子区甲基化水平与肿瘤分化程度相关，这些可以作为判断预 后的一项重要指标。miRNA-124a 基因启动子区甲基化水平与淋巴转移情况、肿瘤组织学 类型及临床分期没有相关性; 与患者的年龄、性别没有相关性。 2.2 RASSF1A 有学者研究 5 了 31 例胃癌标本，36 例 IM（21 例伴胃癌，15 例不伴胃癌）和 10 例正 常胃组织标本中的 RASSF1A 的表达及甲基化程度情况。结果表明，在和 IM 中可检测到 RASSF1A 甲基化改变，甲基化基因的中位数分别是 3.0 和 1.4，而正常对照组无甲基化改 变。从伴癌的 IM 的标本中检测到高甲基化程度与癌标本结果相似.说明高甲基化可能是胃 癌早期发展中的一个步骤 2.3 p16 最近研究表明 6 ：p16 基因是个候选肿瘤抑制基因，其基因改变、转录异常和表达 丢失与肿瘤的发生发展存在着密切的关系。贾安平等 7 将已修饰的 DNA,分别用甲基化特 异性引物和非甲基化特异性引物进行 PCR.结果：74 例胃癌组织中基因启动子区甲基化阳 性为 42 例，检出率为 56.8%，完全甲基化 10 例。配对正常组织中未发现 p16 基因甲基化， 胃癌组织与正常对照组织基因甲基化检出率比较，差异有统计学意义（p0.05） 。统计学 分析显示，p16 基因甲基化与胃癌患者年龄、性别、肿瘤大小、部位及组织学类型无关 （p0.05） ，与病变的浸润程度、淋巴结转移和远处转移有关（p0.05） 。 2.4 RUNX3 RUNX3 定位于染色体 1p36.1，含有 2 个导读保守的 CpG 岛，其中一个富含 GC 启动 子 CpG 岛较大，位于 RUNX3 启动子 P2 周围，控制 RUNX3 基因转录。RUNX3 蛋白可与 转化生长因子（TGF）- 超 家 族 成 员 共 同 介 导 某 些 重 要 的 生 物 学 效 应 ， 其 功 能 可 影 响 TGF-信 号 的 活 性 ， 进 而 在 胃 癌 发 生 过 程 中 起 重 要 作 用 。 何小兵等 8 通过对胃癌及胃 旁组织中 RUNX3 基因甲基化与表达情况进行研究，推断 RUNX3 基因启动子区域的过度 甲基化可能是导致该基因转录失活及其表达下调的主要原因，从而与胃癌的发生发展密切 相关。 2.5 FHIT 染色体 3p14.2 的脆性组氨酸三联体(FHIT)基因是一个候选肿瘤抑制基因，该基因改变、 转录异常和表达丢失与肿瘤的发生发展存在着密切的关系 9 。杨健等 10 采用甲基化特异 性聚合酶链反应(MSP) 对胃癌组织中的 FHIT 基因启动子区甲基化状况进行检测，并与其 临床病理特征对比，认为 FHIT 甲基化参与胃癌的发生发展，且与临床病理有一定关系。 FHIT 基因甲基化修饰在 GC 发生发展中起重要作用，可作为反映胃癌侵袭转移的生物学指 标之一。 2.6 DAPK DAPK 是一种死亡蛋白相关激酶，Chan 11 等发现在 107 例胃癌组织中有 74 例（69.2% ） 存在 基因的高甲基化而且其甲化水平可以作为预测胃癌患者预后的相关指标。 2.7 E-cadherin 钙黏蛋白（E-cadherin）基因是一种肿瘤转移抑制基因，在上皮细胞间起介导同质性黏 附及维持组织结构完整性的作用 E-cadherin 编码基因启动子区域 CpG 岛发生甲基化导致 E- cadherin 失活 12 。姜蕊等 13 经 SssI 甲基转移酶修饰的正常人外周血 DNA 作为异常甲基 化的阳性对照,以等量灭菌双蒸水作为阴性对照。PCR 反应结束后，取 5ul 反应产物与 0.5ul 上样缓冲液混合，3%琼脂糖凝胶电泳并摄像。研究结果发现胃癌组织中 启动 E-cadherin 子异常甲基化频率为 48.1， 明显高于癌旁正常组织中的 11.11（p0.05） 。E-cadherin 基因异常甲基化状态与胃癌临床病理特征有关在中低分化、有淋巴结转移和浸润达浆膜的 胃癌组织中 E-cadherin 基因启动子异常甲基化频率明显高于高分化、无淋巴结转移和浸润 深度较浅的胃癌组织（ p 均 0.05） ， 且中晚期胃癌组织中的 E-cadherin 异常甲基化频率 高于早期胃癌组织这（ p 均 0.05） 。提示胃癌组织中 E-cadherin 基因甲基，化状态可帮助 判断胃癌恶性程度进展情况，并可预测患者预后。 2.8 PDCD4 PDCD4 是一个新发现的与细胞周期及凋亡相关的抑癌基因，定位于人类染色体 10P24，所编码的蛋白质全长 51.6Kda，469 个氨基酸。Yang 14 等在非恶性转化的鼠上皮 细胞系 JB6 中，通过表达反义 PD-CD4RNA 使 PDCD4 蛋白表达下降，发现 JB6 细胞获得 恶性增殖能力；相反，在稳定转染 PDCD4 的 JB6 细胞中，PDCD4 过表达可抑制细胞的恶 性转化，可见 PDCD4 表达下降可能与恶性肿瘤的发生密切相关。 3 甲基化异常在临床中的应用 3.1 胃癌早期诊断指标 孙娜等 15 实验研究结果显示在胃癌组织中,DNMT1 的表达后 PDCD4mRNA 和蛋白表 达明显升高，说明 DNMT1 和 PDCD4mRNA 蛋白表达呈明显负相关（r=-0.645，P=0.000）,可 以推测 DNMT1 高表达使 PDCD4mRNA 岛过度甲基化,从而减少 PDCD4mRNA 蛋白的表达,使 其抑癌作用消弱,最终导致胃癌的发生.本研究结果有助于进一步完善胃癌发生过程中的表观 遗传修饰理论,为胃癌的诊治提供新的思路。 3.2 去甲基化与胃癌的治疗 研究结果显示 15 联合检测 DNMT1 和 PDCD4mRNA 蛋白表达可能有助抑制 DNMT1，恢复 PDCD4mRNA 正常表达可能成为治疗胃癌的新靶点。 3.3 胃癌预后的指标 研究表明 16 ，在老年人和青年人中胃癌的组织病理类型有很大差异。老年人胃癌往 往伴随 Hmlh1 基因高甲基化，而且这种类型的胃癌很少发生淋巴结转移，预后较好。这提 示甲基化或许可作为胃癌预后判断的一项依据。 4 存在的问题 尽管胃癌基因甲基化的研究有许多报道，但尚存在许问题。总结有一些几点：研究 方法不统一。测定方法的不统一导致统计结果之间缺乏可比性，未能准确评估研究成果。 （2）甲基化特异性表达图谱有待确定（3）甲基化药物的特异性位点：甲基化药物缺乏特 异性阻断效应，限制了其应用范围，目前临床只用于骨髓增生异常综合征的治疗，胃肠道 实体瘤的治疗，尚未得到应用。目前，关于胃癌中基因甲基化与其他表观遗传修饰协同作 用的报道较少，通过联合测定 DNA 甲基化，将为胃癌基因研究提供新的科学论据。 参考文献： 1TaharaE.Genetic al terationin human gastrointestinal canceJ.Cancer,1995,75(6):1410- 1417. 2EI-Osta A ,Woffe AP.DNA methylation and histone deacetylation in the control of gene express： basicbiochemistry to hunman devlopment and Disease J.GeneExpr，2000,9（1- 2）：63-75. 3Selbaeh M，SchwanhausserB，ThierfelderN et al.Wides Preade hanges in Protein Synthesisin duced bymicro RNAsJ.Nature2008:455:58-63. 4Christ o Ph Lenger.CANCER :An Unstable LiaisonJ.Seienee，2003，300:442-443. 5To KF,Leung WK,Lee TL,er al,Promoter hypermethylation of tumor-related genes in gastric intestinal metaplasia of patinents with and without gastric carcerJ.Tnt J Caneer,2002,102(6):623-628. 6Zawacka-Pankau J.Enlightened protein：Fhittumor suppressor pretein structure and function and its role in the toxicity of protorphyrin IX-mediated photodynamic reactionJ. Toxicol Appl Pharcol,2009,241(2):246-252. 7贾安平等.胃癌中 p16 基因甲基化及其与胃癌临床病理特征的关系J. 华夏医学， 2011，24（3）：6 254-257. 8何小兵.胃癌及癌旁组织中 RUNX3 基因甲基化研究及临床意义J.吉林医学， 2012，33（2）：227-228. 9Zawacka-Pankau J, Ferens B. Enlightened protein: Fhit tumor sup-pressor protein structure and function and its role in the toxicity of protop or phyrin IX-mediated photodynamic reaction J. Toxicol Appl Pharmacol, 2009, 241 (2): 246-252. 10杨健等. HIT 基因在胃癌中的甲基化表达及其与胃癌临床病理特征的关系J.海南 医学，2011，22（10）：41-43. 11Chan A W ,Chan M W,Lee T L,etal.Promoter hypermethylation of death-associated protein-kinase gene associated with advance stage gastric cancJ.Oncol Rep,2005,13(5):937- 941 12Yama shita K, Sakuramoto S,Watanabe M.Genomic and epigenetic profiles of gastric cancer：potential diagnostic and therapeutic applicatonsJ . Surg Today，2011,41（1）：24- 38. 13姜蕊等.胃癌组织中 E-cadherin 基因启动子异常甲基化状态观察J.山东医药 ，2011，51（50）：4-6. 14Yang HS,kniesJL,starkc,etal.pdcd4 suppresses tumorphe-notyeinJB6 cell sbyinhinbiting AP-itransactibationJo