DNA甲基化与大肠癌相关性的研究

表观遗传学表现为DNA甲基化谱、基因表达谱和染色质结构状态在细胞间传递的遗传现象而不涉及DNA序列变化的一门科学。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA是常见的表观遗传学研究内容,其中DNA甲基化在基因表达、基因组印记、染色体稳定性和胚胎发育等方面均扮演重要角色,因此研究最为广泛。DNA甲基化被认为是继基因突变、缺失这两种机制后,导致抑癌基因失活的第三种机制,是肿瘤中最常见的分子改变之一。

大肠癌包括结肠癌与直肠癌,是常见的恶性肿瘤,其发生率越来越高,已高居世界恶性肿瘤第3位,病死率第4位。故早期发现、诊治对于大肠癌患者延长生命和提高生活质量具有重要意义。大肠癌的发生与基因突变、异常甲基化等密切相关,是多重因素和步骤共同作用的结果。基因为了保护DNA 特定位点不受特定酶的影响而降解,会在特定条件的刺激下发生甲基化,目的是进一步调节基因表达,此反应是可逆的,是肿瘤发生的早期事件。

1 抑癌基因的异常甲基化
 

1.1 APC

APC是位于人第5号染色体的抑癌基因,其突变在遗传性结肠癌中至关重要。有研究发现,在转基因小鼠多发性结肠腺瘤发展早期,APC基因甲基化起着决定性的作用,甲基转移酶活性的降低,可减少腺瘤的发生率。APC基因启动子部位的高甲基化能导致基因失活、不表达或过表达蛋白从而增加肿瘤发生的几率。许多研究已证实人类大肠癌发生的早期是由于Wnt信号转导途径失调,而在Wnt信号通路中起到了关键的抑制作用正是APC基因,其启动子区域的甲基化导致抑癌基因的完全失活,直接激活了Wnt通路从而促进FAP的发生,最后导致大肠癌的发生。

1.2 P16

抑癌基因P16位于人第9号染色体,其与细胞增殖,细胞周期加速密切相关,导致肿瘤的发生。近年来,基因启动子区的高甲基化引起的肿瘤抑制基因表达下调逐步发展为肿瘤研究的焦点之一,而甲基化所引起的P16基因沉默是人类肿瘤中较常发生的基因改变。Kim等运用MSP法检测45例HP P16基因启动子区甲基化的情况,结果甲基化率达到60%。葛畅等研究发现,大肠癌组织的甲基化率明显高于正常黏膜组织、TA、HP、SSA/P和TSA。P16基因甲基化可能导致P16蛋白表达下调,推动锯齿状通路,是大肠癌发生的重要分子事件。Wani等也通过实验检测大肠癌患者最后得出了相同的结论。

1.3 RUNX3

RUNX3基因位于人类染色体1p36.1上,含有6个外显子、两个启动子p1和p2和1290 kb 的开放阅读框。RUNX3基因是1994年首次发现并逐渐被关注的抑癌基因,在调控细胞周期、分化与凋亡过程中发挥重要作用。Shima等研究发现RUNX3是一种抑癌基因,其启动子的高甲基化,导致结肠上皮细胞增生和分化的平衡失调,出现过度增生和分化异常,进而导致结肠肿瘤的发生。Subramaniam等人研究得出RUNX3启动子的异常甲基化致相应表达下调,是结直肠锯齿状腺瘤恶变过程中的一个早期事件,并可作为一种有效的分子靶标应用于临床检测。何绍亚等研究提示Runx3基因CpG岛甲基化可能发生于正常结肠黏膜到结肠腺癌这一发展过程的早期阶段,是结肠癌发生的早期分子事件。

1.4 NDRG2

NDRG2基因染色体位于14q11.2,是与肿瘤细胞增殖、分化密切相关的抑癌基因。Jeschke等研究显示正常结肠组织内未见NDRG2基因甲基化,在早期大肠癌组织中,检测到27%发生超甲基化,晚期大肠癌中则更为显著。Li等应用MSP方法评价30例大肠癌的肿瘤组织中NDRG2的甲基化状态,发现组织中NDRG2超甲基化,且晚期大肠癌较早期大肠癌更为显著,而正常结肠组织却未见甲基化,可见其与肿瘤的发生发展有着密切关系。Feng等通过实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-PCR)分析,发现大肠癌中NDRG2表达下降,启动子发生重新甲基化。说明NDRG2的表达受启动子甲基化的调控。

1.5 PAQR3

PAQR3又名PKTG,作为抑癌基因,能负性调控 Ra/Raf/MEK/ERK等信号通路,影响能量代谢、细胞分裂增殖、分化以及生殖细胞成熟等过程。PAQR3基因沉默的机制尚不清楚,可通过检测大肠癌组织中基因启动子甲基化水平,来探讨它们之间的关系。Lilly Crop等研究显示,PAQR3在大肠癌组织中的表达低于正常组织,甲基化物异性聚合酶链反应(MSP)法分析显示,在大肠癌组织中PAQR3发生甲基化的概率为33.3%。PAQR3沉默导致其甲基化水平增高,与分期、分化程度、有无淋巴结转移有关。年龄越大、分化程度越低、分期越高、淋巴结发生转移者,PAQR3基因启动子甲基化水平越高;反之,PAQR3 基因启动子甲基化水平越低。

1.6 SYK

脾酪氨酸激酶(SYK)编码蛋白是一种非受体型蛋白质酪氨酸激酶,定位于人类染色体9q22区,它可以促进细胞的增殖、分化,调节多种重要信号传导途径。SYK基因表达的缺失会导致机体免疫下降,无法及时有效的清除异常增生与突变的细胞,从而导致肿瘤的发生。彭星宇等研究中,55例直肠癌组织syk基因启动子甲基化发生率明显高于对应癌旁正常组织,其启动子高甲基化导致直肠癌细胞的侵袭和转移能力增强,从而增加了直肠癌淋巴结转移的可能性,使肿瘤进展更快。

1.7 ANKRD18B