王翰杰，沈佳程，梁俏美，劉 偉（河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室，河北省重大疾病的免疫機(jī)制及干預(yù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊05007）

基因啟動(dòng)子甲基化作為口腔鱗狀細(xì)胞癌潛在診斷指標(biāo)的研究進(jìn)展

王翰杰1，沈佳程1，梁俏美1，劉 偉2（1河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，2河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)教研室，河北省重大疾病的免疫機(jī)制及干預(yù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊050017）

DNA甲基化作為表觀遺傳學(xué)的表現(xiàn)形式之一，在維持細(xì)胞功能中起重要作用，是一種用來抑制不必要的基因表達(dá)的自然調(diào)控機(jī)制．基因啟動(dòng)子異常甲基化會(huì)導(dǎo)致基因表達(dá)下調(diào)，一定程度上參與了多種癌癥的進(jìn)程．近年來，大量研究發(fā)現(xiàn)，基因啟動(dòng)子甲基化可作為口腔鱗狀細(xì)胞癌（OSCC）潛在和敏感的生物學(xué)標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)其早期診斷和追蹤癌癥的預(yù)后情況．

口腔鱗狀細(xì)胞癌；表觀遺傳學(xué)；啟動(dòng)子甲基化；生物學(xué)標(biāo)志物

0 引言

在全球范圍內(nèi)，口腔鱗狀細(xì)胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是一種普遍且高致死性的癌癥［1］，占人群所有惡性腫瘤的3%～5%［2］．調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在發(fā)達(dá)國家和年輕群體中OSCC的發(fā)病率有所上升．雖然針對OSCC的治療措施在不斷地改進(jìn)，但近二十年內(nèi)5年生存率仍低于50%［3-4］．根據(jù)全球22個(gè)腫瘤登記處以及89212例舌部鱗狀上皮細(xì)胞癌的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大部分地區(qū)每年發(fā)病率增長0．4%～3．3%［5］．與此同時(shí)，Patel等［6］發(fā)現(xiàn)患舌部鱗狀上皮細(xì)胞癌的年輕人（年齡＜45歲）有上升趨勢（年度變化百分比為1．8%；P＜0．05）．OSCC預(yù)后較差，掌握口腔腫瘤的分子機(jī)制對延長口腔癌癥患者的生存年限十分重要．許多研究結(jié)果表明，表觀遺傳學(xué)修飾在腫瘤發(fā)展過程中起到十分重要的作用［7］．表觀遺傳可以通過一些不同的形式影響基因的表達(dá)，而DNA甲基化（DNA methylation）是表觀遺傳學(xué)的一種重要表現(xiàn)形式，在致癌過程中起重要作用．其中DNA高甲基化主要發(fā)生于基因啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島，通常誘導(dǎo)基因沉默［8］．

有研究發(fā)現(xiàn)有86個(gè)基因在OSCC組織和正常組織中存在差異，其中OSCC患者的基因表現(xiàn)為高甲基化［9］．Towle等［10］報(bào)導(dǎo)了在口腔腫瘤形成過程中，早期DNA啟動(dòng)子甲基化改變和組織學(xué)改變有關(guān)．他們證明了這些改變是口腔腫瘤形成的早期事件，為生物標(biāo)志物發(fā)展提供了機(jī)會(huì)［11］．此外OSCC全基因組甲基化研究表明，整體模式比單個(gè)基因甲基化的表觀遺傳改變能更確切的分辨腫瘤和正常的頭部、頸部上皮組織［9］．因此，DNA啟動(dòng)子甲基化分析可能成為OSCC預(yù)測、檢驗(yàn)以及預(yù)后治療的一種良好工具．與此同時(shí)，研究人員已經(jīng)著手通過血清樣本對OSCC患者啟動(dòng)子甲基化進(jìn)行研究．本研究對近期較新研究的5個(gè)OSCC基因啟動(dòng)子甲基化的相關(guān)進(jìn)展進(jìn)行綜述．

1 CMTM5

CMTM （CKLF-like MAREL transmembrane domain-containing family）是一種新的家族蛋白，與趨化因子和四次跨膜蛋白有關(guān)，其中CMTM5（CKLF-like MAREL transmembrane domain-containing member 5）是近期研究發(fā)現(xiàn)的潛在腫瘤抑制基因，而CMTM5-v1是一種主要的形式［12-13］．CMTM5-v1表達(dá)恢復(fù)會(huì)強(qiáng)烈抑制腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移，也會(huì)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞系的凋亡［12-13］．近年來，應(yīng)用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)（real-time polymerase chain reaction，RT-PCR）、甲基化特異性聚合酶鏈反應(yīng)（methylation-specific polymer-ase chain reaction，MSP）、亞硫酸氫鹽修飾測序法（bisulfite-sequencing polymerase chain reaction，BSP）等方法，證實(shí)CMTM5啟動(dòng)子甲基化與腫瘤形成有一定聯(lián)系［12］．Zhang等［12］研究表明，CMTM5在CAL27和GNM等OSCC細(xì)胞系中啟動(dòng)子完全甲基化，在所有口腔癌細(xì)胞系中CMTM5的表達(dá)量與甲基化的程度有關(guān)．研究通過單獨(dú)應(yīng)用甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑（aza）或合用組蛋白脫乙酰酶抑制劑曲古抑霉素A（T）對細(xì)胞系CAL27進(jìn)行處理，使CMTM5恢復(fù)表達(dá)，誘導(dǎo)了癌細(xì)胞的衰老并抑制其轉(zhuǎn)移［13］．在OSCC組織中，CMTM5蛋白在正常組織中有34例表達(dá)較高，占60．71%，癌組織中有4例表達(dá)較高，占7．84%．說明CMTM5在正常組織結(jié)構(gòu)中的表達(dá)要強(qiáng)于癌組織（P＜0．001）［12］．Zhang等［12］發(fā)現(xiàn)CMTM5的表達(dá)與OSCC患者的年齡明顯相關(guān)，且表觀遺傳的改變發(fā)生在較早階段．CMTM5表達(dá)減少或缺乏在年輕患者中更為頻繁，這表明CMTM5的沉默可能誘導(dǎo)早期的癌變并在年輕OSCC患者的病理改變中扮演著重要的角色．因此CMTM5甲基化可以作為一種潛在的表觀遺傳學(xué)生物標(biāo)志，對OSCC患者進(jìn)行早期診斷．

2 CELSR3

CELSR3屬表面粘附分子亞家族、鈣黏蛋白超家族，是細(xì)胞連接信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的成分［8］，WNT／PCP信號通路．該信號通路的異常激活可使組織極性、侵襲、代謝發(fā)生改變而引發(fā)惡性腫瘤．Khor等［14］的研究中，利用甲基化特異性高分辨率熔解分析（methylation specifichigh resolution melting，MS-HRM）得到樣本CELSR3甲基化水平的百分?jǐn)?shù)．在 OSCC石蠟包埋組織中，CELSR3基因甲基化百分?jǐn)?shù)為87．5%（n＝35），因此表明CELSR3在OSCC中呈高甲基化．此外，4例正常黏膜組織樣本的CELSR3甲基化水平為0～25%；根據(jù)甲基化百分?jǐn)?shù)超過50%作為高甲基化水平的標(biāo)準(zhǔn)，46例癌組織樣本中有8例（16%）甲基化水平低，38例（76%）甲基化水平高［8］．這說明CELSR3的高甲基化可能參與口腔腫瘤的形成［8］，因此其可以作為癌癥檢測中的一個(gè)潛在生物學(xué)標(biāo)記．此外，Khor等［8］對OSCC患者的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)（年齡、性別、種族）和臨床病理參數(shù)的（癌癥部位、病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)）相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，CELSR3的高甲基化和患者種族（P＝0．005）、年齡（P＝0．024）、病理分期（P＝0．004）在數(shù)據(jù)上有著明顯的聯(lián)系，提示依據(jù)OSCC患者的種族、年齡、病理分期進(jìn)行管理時(shí)，可以將CELSR3高甲基化作為口腔癌預(yù)后工具［8］．

3 MGMT

MGMT基因是一種DNA修復(fù)基因，其編碼DNA修復(fù)蛋白AGT，可通過移除鳥嘌呤O6位的加合物來修復(fù)潛在的誘變及DNA的細(xì)胞毒素性烷化．MGMT基因的下調(diào)會(huì)導(dǎo)致AGT蛋白形成減少［15］．早期研究已發(fā)現(xiàn)，在許多原發(fā)性人類癌癥中MGMT蛋白質(zhì)的表達(dá)缺失主要和該基因啟動(dòng)子的高甲基化有關(guān)［16-20］．因此該DNA修復(fù)機(jī)制的失活有可能與人類腫瘤的形成有重要聯(lián)系［21］．Bhatia等［21］對口腔癌前病變組和OSCC組的組織、血液樣本中MGMT基因啟動(dòng)子序列甲基化進(jìn)行分析，得到口腔癌前病變組和OSCC組的組織中該基因甲基化分別為59%和76%，血液樣本則為39%和57%，而對照組的組織樣本甲基化為13%，血液樣本為6%．較對照組而言，口腔癌前病變和OSCC的組織和血液樣本中MGMT啟動(dòng)子的甲基化有顯著提升，意味著這些改變在早期癌癥演變成惡性腫瘤過程中扮演著重要角色［21］．MGMT基因異常的甲基化可以成為組織病理學(xué)評估的一個(gè)有效輔助工具來預(yù)測癌前病變、腫瘤惡變的風(fēng)險(xiǎn)［22］．同時(shí)在組織和血液樣本中，MGMT基因相似的甲基化表達(dá)譜提示，可以利用血液作為潛在的可替代組織樣本，對癌前病變和早期癌癥進(jìn)行篩查和診斷［22］．

4 TP73

TP73基因編碼p73蛋白，該蛋白屬于p53家族，調(diào)控細(xì)胞周期并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［14］．較 p53而言，TP73在人類癌癥中不常發(fā)生突變，其沉默通常是因?yàn)閱?dòng)子的高甲基化［14］．Khor等［14］應(yīng)用 MSP技術(shù)對OSCC的石蠟包埋組織中TP73基因的甲基化狀態(tài)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)TP73在OSCC中甲基化水平百分?jǐn)?shù)為92．5%（n＝37），這表明OSCC中TP73呈高甲基化．Jha等［23］報(bào)告中對單獨(dú)的候選基因進(jìn)行健康和口腔癌群體的MSPCR隊(duì)列分析驗(yàn)證，并證實(shí)了現(xiàn)有生物標(biāo)志物TP73基因啟動(dòng)子中有超甲基化區(qū)域．同樣，Noorlag等［24］對該基因的甲基化檢測也支持這個(gè)結(jié)果．因此，TP73可能會(huì)在未來幾年中成為診斷，預(yù)后和靶向治療OSCC的潛在生物標(biāo)志物．

5 p53和BRD7

p53基因是公認(rèn)的腫瘤抑制基因，存在野生型和突變型．野生型p53基因翻譯野生型p53蛋白發(fā)揮抑癌作用，維持細(xì)胞正常生長，抑制惡性增殖［15，25］．突變型p53不但喪失抑癌作用，并表達(dá)癌基因的功能．在OSCC組織中p53的表達(dá)會(huì)隨著惡性程度的增高而上升［26］．BRD7是一種新型腫瘤抑制基因，其蛋白質(zhì)產(chǎn)物含單個(gè)結(jié)構(gòu)域．BRD7作為腫瘤抑制基因p53的一種轉(zhuǎn)錄輔助因子，該蛋白質(zhì)產(chǎn)物在細(xì)胞周期阻滯中對基因的轉(zhuǎn)錄激活起著十分重要的作用［27］．Balasubramanian等［28］研究表明，在23例OSCC樣本中有74%的樣本BRD7啟動(dòng)子甲基化．這表明甲基化介導(dǎo)的BRD7抑制可能頻繁發(fā)生在高分化的OSCC中．由于本研究BRD7啟動(dòng)子甲基化的發(fā)生率更高，故認(rèn)為在OSCC中BRD7表達(dá)缺失較p53更為頻繁［27，29］．基于已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為BRD7基因的狀態(tài)比p53更適合作為OSCCs早期診斷的生物標(biāo)志物［28］．因而BRD7可以作為一種新的潛在OSCC標(biāo)志物．

6 結(jié)語

近年來，隨著OSCC的發(fā)病率持續(xù)升高，以及對口腔癌前病變和OSCC的實(shí)驗(yàn)室研究愈加深入，發(fā)現(xiàn)DNA啟動(dòng)子甲基化在其中發(fā)揮著極其重要的作用．通過實(shí)驗(yàn)室研究和臨床研究相交叉，進(jìn)一步研究啟動(dòng)子異常高甲基化在口腔癌發(fā)生發(fā)展過程中的機(jī)制，探索口腔癌前病變發(fā)展至口腔癌的相應(yīng)表觀遺傳學(xué)上的特征性表現(xiàn)，不同臨床類型OSCC患者的相關(guān)基因啟動(dòng)子甲基化程度和特異性基因改變位點(diǎn)，尋找靈敏度和特異性更高的腫瘤標(biāo)志物，將有利于口腔癌的臨床篩查、診斷、治療及預(yù)后．亦可以探索不同位點(diǎn)啟動(dòng)子異常甲基化之間的聯(lián)系，結(jié)合臨床實(shí)際情況，進(jìn)行多基因啟動(dòng)子甲基化的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室檢查為患者提供更為精準(zhǔn)的醫(yī)療服務(wù)，進(jìn)而更新目前的治療方式或探索新的治療方向，提高OSCC患者的生存率，改善其預(yù)后情況，與此同時(shí)，可節(jié)約有限的醫(yī)療服務(wù)資源．

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Advance in researches on genes promoter methylation as a potential diagnostic indicator for oral squamous cell carcinoma

WANG Han-Jie1，SHEN Jia-Cheng1，LIANG Qiao-Mei1，LIU Wei21Basic Medical College，Hebei Medical University，2Department of Immunology，Basic Medical College of Hebei Medical University，Key Laboratory of Immune Mechanism and Intervention on Serious Disease，Shijiazhuang 050017，China

DNA methylation，a form of epigenetics，is used as a natural regulatory mechanism to suppress the expression of non-essential genes，which plays an important role in the maintenance of cell function．The aberrant methylation of the promoter can reduce the expression of genes，promoting the progression of varieties of carcinomas in a certain extent．In recent years，a large quantity of studies have found that genes promoter methylation can serve as potential and sensitive biomarkers for oral squamous cell carcinoma，achieving early diagnosis and tracking the prognosis of cancer．

oral squamous cell carcinoma；epigenetics；promoter methylation；biomarker

R783．1

A

2095-6894（2017）05-44-03

2017-01-20；接受日期：2017-02-07

河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目（152777201）；河北省博士后科研項(xiàng)目擇優(yōu)資助項(xiàng)目（B2015003029）；河北省高等教育學(xué)會(huì)項(xiàng)目（GJXH2013-135）

王翰杰．研究方向：表觀遺傳學(xué)．E-mail：egberthan＠126．com

劉 偉．博士，副教授．E-mail：liuweihebmu＠hebmu．edu．cn