第35卷 第6期 2016年12月 ・天津中医药大学学报 Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine Vo1.35 No.6 Dec.2016 述评・ DOI:10.11656/j.issn.1673—9043.2016.06.01 DNA甲 基化与大肠癌相关性的研究术 何倩,王邈,孟静岩 (天津中医药大学,天津300193) 摘要:DNA甲基化属于表观遗传学范畴,它能在DNA序列不发生改变的情况下参与基因的与表达。在大 肠癌的发病过程中,伴随着DNA的异常甲基化。抑癌基因和原癌基因的异常甲基化均影响肿瘤的发生发展。现对 目前与大肠癌相关的基因甲基化的情况,以及在治疗和预防中的作用进行总结与展望。 关键词:DNA甲基化;表观遗传学;大肠癌 中图分类号:R735.34 文献标志码:A 文章编号:1673—9043(2016)06—0361—05 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 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 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【l】, 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 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 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 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 之一嘲,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等川运用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%。葛畅等嘲研究发现,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。 达,此反应是可逆的,是肿瘤发生的早期事件[2-3]。 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 基金项目:国家自然科学基金课题资助(81273636);天津 市重大科技攻关项目一癌症计划(12ZCDZSY16800)。 作者简介:何倩(1990一),女,硕士研究生,研究方向为中医 基础理论教学与研究。 1.3 RUNX3 RUNX3基因位于人类染色体lp36.1 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㈣,在细胞周期、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 361 通讯作者:孟静岩,E—mail:mengjy@163.tom。 第35卷 第6期 2016年12月 天津中医药大学学报 Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine Vol_35 No.6 Dec.20l6 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[13】。何绍亚等【 4]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14ql 1.2,是 与肿瘤细胞增殖、分化密切相关的抑癌基因。 Jeschke 51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【lq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M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。 1.5 PAQR3 PAQR3又名PKTG,作为抑癌基因, 能负性Ra/Raf/MEK/ERK等信号通路,影响能 量代谢、细胞增殖、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【 81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『】91。 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[2 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张明谦等阎发现ANKRD18B基 362 因在大肠癌细胞株SW480和HT29中,高甲基化最 为明显[231,提示该基因可能与大肠癌的发生密切相 关。该基因是通过高甲基化失活,从而参与肿瘤的 发生。此外,该研究还观察到ANKRD18B基因甲基 化与大肠癌临床分期关系密切,表明该基因甲基化 在大肠癌发展中起着重要作用,提示ANKRD18B 基因可能为一个抑癌基因。 2原癌基因的异常甲基化 2.1 C—myc原癌基因C—myc能够细胞增殖 或分化,与细胞生长密切相关,过度表达可诱 导细胞转化与肿瘤形成,低甲基化可引起C—myc基 因活化,参与肿瘤的发生 。罗瑾等阅选用s一腺苷甲 硫氨酸(SAM)处理大肠癌细胞系HT一29,使其癌基 因C—myc启动子区域甲基化,发现细胞生长受到明 显抑制,C—myc蛋白表达明显降低。 2.2 COX-2 COX是前列腺素(PG)合成过程中的限 速酶,有COX一1和COX一2两种同工酶,其中COX一2 与肿瘤的增殖、凋亡及转移密切相关。它可以增加 肿瘤的转移和侵袭、提高细胞的生存能力、抑制凋 亡及新生血管的生成 导致大肠癌组织的局部免疫 抑制。陈玉芳等 研究表明,散发性大肠癌发生发 展的可能机制是COX一2基因的去甲基化,促使 COX一2蛋白过表达而发生肿瘤或错配修复基因启 动子的甲基化导致错配修复酶缺失,继而导致肿瘤 的发生。 2.3 IGF2BP3 IGF2BP3是胰岛素样生长因子2信 使RNA结合蛋白3,在细胞生长及迁移、RNA转位、 固定中扮演重要角色,在诸多研究中被认为是一种 参与肿瘤发生发展的原癌基因[27-281。Lochhead等[291 研究证实IGF2BP3与结肠癌等肿瘤的预后密切相 关,但其在结肠癌分化中的作用机制尚不明确。常江 等I3o1研究发现,结肠癌组织IGF2BP3甲基化水平低 于结肠炎组织,且随着分化程度升高,IGF2BP3甲基 化水平逐渐升高,提示IGF2BP3低甲基化是IGFBP3 表达升高的主要原因,与结肠组织分化密切相关。 IGF2BP3低甲基化可能成为一种新的判断结肠癌 分化和预后的重要生物学标志物。 3可作为标志物检测基因的异常甲基化 3.1 UGT1A1大肠癌细胞中UGT1A1的甲基化发 生在该基因的启动子,这是该基因表达沉默的重要 机制。异常甲基化是肿瘤细胞表型中的一种,Xie等p 】 已经从临床角度证明UGT1A1的异常甲基化存在 于肿瘤组织中并且在治疗中有针对性的特征。鉴于 第35卷 第6期 2016年l2月 天津中医药大学学报 Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine Vo1.35 No.6 Dee.2016 异常甲基化对UGT1A1表达、影响敏感性具有 重要作用,推测可以通过调节UGT1A1甲基化程 度,来为提高大肠癌化疗疗效建立一个新的领域[321。 3.2 SFRP2 SFRP基因有5种,SFRP2作为Wnt 信号基因,涉及肿瘤的发生和发展,在大多数 大肠癌病例中表现出过甲基化[33】。Tang等p 研究中, SFRP2在粪便DNA甲基化『腺瘤患者46%;大肠癌 (CRC)患者84%1的灵敏度高于血清DNA(腺瘤患 者6%;CRC患者67%)。在Zhang等 研究中,血浆 样本检测中,SFRP2呈高甲基化,其中CRC患者达 54.39%,大肠腺瘤患者达40.00%。有研究发现[36-37], 正常肠道黏膜每天都会有大量细胞更新脱落进入 肠腔,通过粪便排出体外,故通过粪便分析,说明甲 基化的SFRP2基因是筛选大肠癌及癌前病变的一 个很有前景的敏感标志。 3.3 TFPI2 TFPI2是广谱丝氨酸蛋白酶抑制物, 抑制肿瘤细胞胞外基质的降解以及体外集落形 成和增殖【弼】。G1Gckner等 研究发现,腺瘤甲基化在 肿瘤组织达到100%。而在结直肠正常组织中达 95%以上。Kenji Hibi等]4Ol通过qMSP的方法,检测 215例大肠癌患者中39例的DNA血清表现出TFPI2 甲基化。该检测率几乎等同于癌胚抗原(CEA)和 CA19—9等常规的肿瘤标志物,这表明TFPI2甲基 化可能是血清中一种新的肿瘤标记物。 3.4 CNRIPI和SNCA Bethge等 研究发现正大 麻受体相关作用蛋白1(CNRIP1)和仅一突触核蛋白 (SNCA)在大肠癌中常发生甲基化,可作为大肠癌 的生物标记物。王裴等[42]应用MSP法检测了大肠 癌、腺瘤、增生性息肉患者及健康人群的清晨粪便 标本中CNRIP1和SNCA的甲基化,发现大肠癌及 腺瘤患者中甲基化率明显高于增生性息肉及健康 人群,具有很好的诊断敏感性。 3.5 GATA4 GATA4基因位于人类染色体 8p23.1一p22,有7个外显子,是一类含有锌指结构的 在肿瘤的发生发展中起一定的作用。Bhat等 研究 显示GATA4基因启动子的甲基化导致其表达失 活,引起细胞无增殖,最终导致大肠癌的 发生。在余昆等[451的小样本检测中发现,早期大肠癌 患者粪便中,GATA4甲基化检出率为76.7%,显著 高于正常人6.7%,且与患者性别、年龄、肿瘤部位等 无明显相关性。因此,GATA4可能成为筛查和诊断 大肠癌的一个新的指标。 4讨论 大肠癌是常见的恶性肿瘤,DNA甲基化在其发 病机制中起了关键的作用。它不仅发生于大肠癌的 早期,更存在于大肠癌发展的整个过程。表观遗传 学对异常甲基化的研究,可以更加深入的了解到大 肠癌的发病机制,为今后大肠癌的早期诊治、预后 判断等提供了更为可靠的依据。在以后的研究中, 将致力于将基因检测技术更为精准地应用于临床, 通过相应基因指标的甲基化程度来判断大肠癌的 分期及预后,继续探索目前研究的药物对降低甲基 化在治疗肿瘤方面的疗效和不良反应,寻找更为有 效的基因治疗靶点。 参考文献: 【1】Umer M,Herceg Z.Deciphering the epigenetic code: anoverview of DNA methylation analysis methods[J]. 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DNA methylation associated with colorectal cancer HE Qian,WANG Miao,MENG Jing—yan (Tianjin University of Traditional Chese Medicine,Tianjin 300193,China) Abstract:DNA methylation belongs to the category of epigenetics,which call involve in the regulation and expression of gene without changing he tsequence of DNA.In the pathogenesis of colorectal cancer,accompanied by abnormal DNA methylation.The abnormal methylation of tumor suppressor gene and oncogene both affected the occurrence and development of tumor.This review aimed to summarized and prospect the situation of the current gene methylation associated wih tcolorectal cancer,and its function in the treatment and prevention. Key words:DNA methylation;epigenetics;colorectal cancer ・启 事・ 天津中医药大学校长张伯礼院士获我国医药卫生领域 高级别奖项吴阶平医学奖 据《科技日报》报道,11月24日,吴阶平医学基金会在北京宣布,将2016年吴阶平医学奖授予天津中医药大学校长张伯 礼院士,以表彰他对中国中药现代化研究和中医药发展所作出的杰出贡献。吴阶平医学奖是中国医学界最高规格的个人奖项, 这是本奖项首次颁发给中医药领域的专家。 评委会表示,张伯礼院士是中医内科学专家,从事心脑血管疾病防治和中医药现代化研究3O余年。带领团队连续承担了 3个国家“973”项目——方剂配伍关键科学问题的基础研究,通过多学科协同攻关,开拓了以“组分配伍”研制现代中药的模式 和相关技术体系,建立了有效组分制备、分析及活性评价等共用技术,建立了基线等比增减、极性分段筛选、药对协同效应等组 分配伍优选设计方法,建立了“标准组分、组效关系、组分配伍、优化设计”的组分中药研发模式和技术路线。对中医药的发展作 出了突出贡献。 据悉,吴阶平基金会经中华人民共和国卫生部、民政部批准于2002年2月28日在北京成立,是卫生部直属的行业基金 会。终身名誉会长为吴阶平院士,前身是吴阶平泌尿外科医学基金会。基金会主要针对有关临床药物进行论证和应用培训、参 与支持中医药的开发和研制等方面积极开展工作,为促进医学和健康事业的发展做出努力。2007年设立的吴阶平医学奖是我 国医药卫生领域的高级别奖项。