DNA甲基化在结直肠癌中的研究进展

【摘要】 结直肠癌（colorectal cancer,CRC）是使结肠上皮细胞转变为侵袭性的恶性腺瘤,其过程主要由多基因组学累积和表观遗传学改变导致的。表观遗传学是指研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下,使基因表达的程度发生变化,囊括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑及RNA干扰等。其中DNA甲基化是最重要的一种表观遗传修饰,亦然是当前研究最深入的领域。有研究发现,表观遗传学的改变在结直肠癌中发挥着重要的作用,在癌变的过程中,以上一系列表观遗传学的改变通常会使癌基因获得功能或抑癌基因丢失功能。本文就最近几年结直肠癌DNA甲基化相关性研究的进展进行综述。     

DNA甲基化在结直肠癌早期诊断中的研究进展

DNA甲基化作为表观遗传修饰的重要方式,可以在不改变DNA序列的情况下调控基因的表达。在结直肠癌的发生发展过程中,DNA异常甲基化发挥着重要作用,而且该异常现象在早期肠癌患者的外周血、粪便等体液中就可检测到。因此,DNA甲基化检测有望成为结直肠癌无创早期诊断的有效手段,对临床肿瘤的防治有着重要意义。     

DNA甲基化与结直肠癌发生发展的关系

表观遗传调控在肿瘤的形成、发展、转移中起着重要作用,为研究肿瘤的发生机制及预防、诊断和治疗提供了重要线索。DNA甲基化是表观遗传学中研究比较成熟的一种修饰形式,是肿瘤发生、发展的分子机制之一。在此详细论述了DNA甲基化在结直肠癌与肿瘤基因/抑癌基因间的关系,目的为治疗结直肠癌提供新的思路。     

DNA甲基化与结直肠癌

结直肠癌是由肠上皮组织细胞遗传学或表观遗传学变异引起。据大量文献显示,绝大多数结直肠癌存在DNA异常甲基化,其中,启动子区域DNA异常甲基化是结直肠癌病情的主要诱因。相关研究显示:结直肠癌中存在Cp G岛甲基化表现型,这是一个相对独特的分子群,存在高甲基化集中现象,并且DNA甲基转移酶是催化甲基化过程唯一的酶系,其活性与甲基化状态相关。近年来,DNA甲基化成为遗传学研究热点,通过检测DNA甲基化等表观遗传学改变可对结直肠癌进行早期预防、诊断以及治疗。本文就关于DNA甲基化与结直肠癌进行综述。     

结直肠癌的DNA甲基化研究进展

结直肠癌的发生是肠上皮细胞上一系列的遗传学和表观遗传学改变的结果。众多研究表明,几乎所有的结直肠癌中都存在基因异常甲基化,尤其是启动子区域基因的异常甲基化在结直肠癌的发生发展中扮演着重要角色。对甲基化基因的研究发现,结直肠癌中存在一个独特的分子群,即CpG岛甲基化表现型,而且这类肿瘤存在高甲基化聚集现象。近年结直肠癌表观遗传学研究进展迅速,在结直肠癌发生发展、早期诊断、治疗及预后评价中具有重要的指导意义,有望成为一种重要的生物学标志。本文就DNA甲基化在结直肠癌表观遗传学中的研究进展做一综述。     

结直肠癌的表观遗传学研究进展

结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，其发病率和病死率在各种恶性肿瘤中分别居第3和第2位，严重威胁人类健康。结直肠癌的发生与发展是一个涉及遗传和表观遗传变化累积的复杂过程。表观遗传学改变主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNAs(如microRNAs和lncRNAs)等，其对结直肠癌的早期诊断、预后评估及化学药物治疗敏感性评估有重要意义，为结直肠癌的治疗提供了新思路。     

结直肠癌表观遗传学及泛素化修饰的相关进展

结直肠癌（CRC）是胃肠道中常见的恶性肿瘤。结肠上皮细胞中各种遗传和表观遗传变化的积累是驱动结肠癌发生和发展的基本过程之一。表观遗传学改变可调控癌症的发生、发展,主要方式包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNAs等。泛素化修饰作为组蛋白修饰的一种重要修饰方式,可以直接影响蛋白质的活性和定位,还具有调控细胞周期、细胞凋亡、转录等功能。该文探讨了表观遗传学及泛素化修饰在CRC形成和发展中的作用。     

基因甲基化与肿瘤耐药的相关性

DNA甲基化是一种表观遗传修饰,抑癌基因高甲基化与多种肿瘤的发生有关。目前化疗是治疗肿瘤最主要的手段,而化疗耐药是化疗失败和肿瘤复发的重要原因之一。多数肿瘤中存在抑癌基因高甲基化的情况,这与化疗耐药的形成关系密切。去甲基化药物可以激活抑癌基因启动子并恢复肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,逆转肿瘤对化疗药物耐药性。在常见的异常甲基化基因中已证实去甲基化可逆转化疗耐药。     

DNA甲基化与结直肠癌

DNA甲基化是肿瘤常见的表观遗传学改变,是一种在原核和真核生物基因组中常见的复制后修饰,参与体内多种重要的生理过程,同时在肿瘤的发生和发展中也起着重要的作用。近年来,DNA甲基化成为表观遗传学研究的热点,一些甲基化事件可望成为早期诊断结直肠癌的重要分子靶标,因此对结直肠癌DNA甲基化进行深入研究,对于结直肠癌的临床早期诊断、治疗和预防都具有重要的指导意义。现就结直肠癌中的DNA甲基化研究进展作简要综述。     

测序时代食管癌甲基化研究

食管癌变是由原癌基因活化和抑癌基因失活或缺失等遗传和表观遗传改变参与的多阶段演进过程。越来越多的研究提示,除了遗传改变外,表观遗传学修饰特别是DNA甲基化,是人类肿瘤的常见分子改变之一。食管癌组织以及癌变组织中肿瘤抑制基因启动子发生甲基化并非罕见,且DNA甲基化和癌患者的预后以及放射治疗和化学治疗敏感性相关,提示DNA甲基化在食管癌变过程中起着重要作用。本文着重讨论食管癌组织和食管癌前病变中的表观遗传学改变,同时探讨基因甲基化在食管癌变检测、指导预后等方面的潜在可能性。     

NDRG4基因甲基化检测在结直肠癌早期诊断中的应用研究

目的探讨NDRG4甲基化检测在结直肠癌诊断中的价值。方法从84例结直肠癌手术切除癌组织、癌旁组织及其术前粪便、尿、血中提取DNA,应用巢式甲基化特异性PCR（nested methylation specific PCR,nMSP）检测结直肠癌粪便、尿、血中NDRG4基因甲基化水平。比较结直肠癌组织和粪便、尿、血中NDRG4甲基化检测在结直肠癌诊断中的敏感性和特异性。结果在84例结直肠癌中,癌组织NDRG4检出率为81.0%,癌旁组织检出率为8.3%,敏感性为81.0%,特异性为91.7%;结直肠癌中粪便NDRG4基因甲基化的敏感性和特异性在3个微量DNA中最高,尿次之。结论结直肠癌组织NDRG4基因甲基化异常发生率高;粪便和尿中NDRG4甲基化异常可作为结直肠癌早期诊断的肿瘤标志物。     

SEPT9基因甲基化在直结肠癌早期诊断中应用的临床意义

目的 集中探讨SEPT9基因甲基化对于直结肠癌早期诊断中的临床应用意义。方法 随机选取2015年3～12月因患结直肠癌于笔者医院普外科进行手术治疗的患者100例,从术中切取的癌灶、其癌旁组织和术前粪便样本中提取DNA,应用多重置换扩增（MDA）结合巢式甲基化特异性PCR扩增技术（nMPS）检测患者术前粪便样本中SEPT9基因的甲基化水平,同时比较粪便同癌灶组织中SEPT9基因甲基化在诊断结直肠癌中的敏感度及特异性。结果 针对100例患者的癌灶组织的SEPT9基因的分析的过程中,基因甲基化的发生率为84.0%;在针对癌旁组织的SEPT9基因的过程中,基因甲基化的发生率为8.0%。患者癌灶及癌旁组织SEPT9基因甲基化发生率的比较差异有统计学意义（P<0.01）;临床分期为Ⅰ、Ⅱ期的结直肠癌患者,采用SEPT9基因甲基化诊断的准确率为87.5%;临床分期为Ⅲ、Ⅳ期的结直肠癌患者,采用SEPT9基因甲基化诊断的准确率为80.0%。针对不同的临床分期,采用SEPT9基因甲基化诊断结直肠癌的准确率差异无统计学意义（P>0.05）。结论 因粪便中SEPT9基因甲基化检测在结直肠癌患者中的特异性和敏感度较高,可在临床中应用于直结肠癌的早期诊断。     

粪便多基因联合检测在结直肠癌早期筛查中的应用

目的 研究联合检测粪便中sFRP2、Vimentin和HPP1基因甲基化状态在结直肠癌早期筛查中的应用。 方法 将杭州市第三人民医院2017年10月—2019年10月期间收治的结直肠癌患者60例为结直肠癌组,由腺瘤性息肉患者60例及正常健康人30例组成非结直肠癌组(90例),收集清晨粪便标本,提取粪便DNA,并进行亚硫酸氢盐修饰处理,采用甲基化特异性PCR检测sFRP2、Vimentin和HPP1基因甲基化状态,分析其与结直肠癌临床病理特征的关系,比较3个基因联合检测诊断敏感度及特异度。 结果 在结直肠癌患者中,检测sFRP2、Vimentin和HPP1单基因甲基化敏感度分别为46.7%、43.3%、53.3%,特异度分别为73.3%、75.6%、76.7%;联合组以3个基因中任1个基因甲基化表达阳性判为阳性,联合检测诊断结直肠癌的敏感度为83.3%,特异度为46.7%,敏感度均高于sFRP2、Vimentin和HPP1单基因甲基化检测。3个基因甲基化状态与结直肠癌患者的性别、年龄、肿瘤部位、淋巴结转移及TNM分期均无关(均P>0.05)。 结论 在结直肠癌患者粪便DNA中sFRP2、Vimentin和HPP1基因异常甲基化发生率明显高于非结直肠癌患者,联合检测粪便多基因筛查结直肠癌优于单基因检测,在结直肠癌早期筛查应用中具有重要意义。      

DNA甲基化与大肠癌相关性的研究

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调控与表达。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。     

联合检测粪便中ITGA4和SFRP2基因甲基化在大肠肿瘤诊断和预后中的价值

目的 探讨大肠肿瘤患者粪便中ITGA4和SFRP2基因甲基化水平在其疾病诊断和预后中的价值。方法 实时荧光定量PCR法检测结直肠癌（n=85）、结直肠腺瘤（n=65）和健康人（n=40）粪便中ITGA4和SFRP2基因甲基化水平。结果 3组年龄性别无明显差别,粪便ITGA4和SFRP2基因启动子甲基化在结直肠癌中的阳性检出率分别为48.2%和62.4%,联合检测的阳性检出率81.2%;在结直肠腺瘤中的阳性检出率分别为23.1%和43.1%,联合检测的阳性检出率69.2%。结直肠癌组ITGA4和SFRP2基因启动子甲基化阳性检出率明显高于结直肠腺瘤组（P<0.001,P=0.001）和健康对照组（P均<0.001）,差异有统计学意义。而结直肠癌组术前ITGA4和SFRP2基因启动子甲基化水平与术后是否出现肿瘤复发有关;采用Kaplan-Meier法绘制无复发生存曲线,结果显示ITGA4和SFRP2基因启动子甲基化阳性患者组无复发生存率均明显低于阴性患者组（P=0.0002,P= 0.007）。其他因素均校正的情况下,经COX比例风险回归模型多因素分析,结果显示,术前ITGA4和SFRP2基因启动子甲基化和肿瘤分化程度与结直肠癌的复发有关（P=0.01,P=0.03）,可以作为结直肠癌复发的独立危险因素。结论 基于粪便ITGA4和SFRP2基因甲基化单独检测的阳性检出率较低,而联合检测可以提高结直肠癌的阳性检出率,弥补了单独检测的不足。ITGA4 和SFRP2基因启动子甲基化和肿瘤分化程度可以作为结直肠癌复发的独立危险因素。     

ANKRD18B基因在大肠癌中的甲基化与表达

目的 分析ANKRD18B基因在大肠癌组织中的甲基化发生情况及对其表达的影响.方法 采用MSP（methglatim specific）方法检测癌旁正常组织和大肠癌组织以及大肠癌肿瘤细胞株ANKRD18B基因甲基化发生情况;采用去甲基化药物5-aza-dC处理大肠癌肿瘤细胞后,采用RT-PCR法检测ANKRD18B基因mRNA的表达水平.结果 癌旁正常组织中的ANKRD18B基因甲基化发生率为0％ （0/20）,大肠癌组织中ANKRD18B基因甲基化发生率为59％ （24/41）;去甲基化药物5-aza-dC处理大肠癌肿瘤细胞株后ANKRD18B基因mRNA表达均明显升高.结论 ANKRD 18B基因在大肠癌中均发生甲基化,其甲基化的发生抑制该基因的表达.提示ANKRD18B基因甲基化可能在结直肠发生过程中起到重要的作用。     

结直肠癌与溶质载体家族第5家族8基因甲基化相关性研究

目的  研究结直肠癌组织中溶质载体家族第5家族8（SLC5A8）基因甲基化现象。方法  采集结直肠癌患者标本中的癌组织、癌旁组织和正常组织,应用甲基化特异性聚合酶链式反应（PCR）法检测SLC5A8基因甲基化水平。结果  结直肠癌组织、癌旁组织及正常组织中SLC5A8基因甲基化率,差异有统计学意义（P < 0.05）,其中结直肠癌组织中SLC5A8基因甲基化阳性率与癌旁组织及正常组织之间差异有统计学意义（P <0.05）。SLC5A8的表达与其甲基化状态成负相关（r =-0.682）。结论  SLC5A8基因的甲基化是结直肠癌发生过程中的重要事件,与其发生、发展可能存在密切关联。

     

巢式甲基化特异性PCR检测p16基因的研究

目的检测p16基因启动子区异常甲基化发生情况,探讨p16基因异常甲基化作为结直肠癌临床辅助诊断分子生物学标志物的可能性.方法应用巢式甲基化特异性PCR技术(Nested-MSP)及甲基化特异性PCR(MSP),检测了结直肠癌患者肿瘤组织中p16基因的异常甲基化情况;比较MSP及Nested-MSP两方法的灵敏度.结果应用MSP方法,Dukes A、B期病人和Dukes C、D期病人p16启动子区甲基化率分别为23.8%和59.4%;应用巢式-MSP方法,甲基化率上升至52.4%和84.4%.结论巢式-MSP的灵敏度明显高于普通的MSP技术,分析患者DNA的p16基因异常甲基化有可能成为辅助结直肠癌诊断的有效方法之一.