陳 強(qiáng) 宋劍非

(1 桂林醫(yī)學(xué)院研究生院，廣西桂林市 541004，電子郵箱：cqiang1215@163.com；2 桂林醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院胸外科，廣西桂林市 541100)

【提要】 肺癌是目前全球范圍內(nèi)腫瘤相關(guān)死亡的主要原因之一，其發(fā)生發(fā)展是一種永久性的遺傳學(xué)和動態(tài)的表觀遺傳學(xué)改變相互作用的結(jié)果。近年來，隨著表觀遺傳學(xué)相關(guān)研究不斷發(fā)展，現(xiàn)已有許多研究機(jī)構(gòu)證實表觀遺傳學(xué)包括DNA甲基化、組蛋白甲基化、組蛋白乙?；?、微小RNA和染色體構(gòu)型改變等。本文就目前表觀遺傳學(xué)在早期肺癌診斷與治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

目前，肺癌是全球惡性腫瘤相關(guān)死亡的主要因素之一，其5年生存率不超過20%，現(xiàn)普遍認(rèn)為發(fā)現(xiàn)不及時、診斷延誤是引起其極高病死率的主要原因[1]。近些年的研究已經(jīng)證實，表觀遺傳學(xué)在肺癌的早期發(fā)展中起著重要作用，這也使其成為肺癌治療中新的研究熱點。因此，本文主要就目前表觀遺傳學(xué)在早期肺癌診斷與治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 DNA甲基化與肺癌

1.1 DNA甲基化 DNA甲基化指DNA基因組中胞嘧啶磷酸-鳥嘌呤(cytosine phosphate-guanine，CpG)二核苷酸的胞嘧啶5′碳原子在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)作用下以共價鍵結(jié)合一個甲基基團(tuán)，并在細(xì)胞分裂過程中傳遞給子細(xì)胞的遺傳現(xiàn)象[2]。DNA甲基化在細(xì)胞分化、胚胎發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)和疾病發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色，是目前表觀遺傳學(xué)研究的熱點領(lǐng)域之一。在哺乳動物基因組的大多數(shù)序列中，CpG二核苷酸序列出現(xiàn)的比例遠(yuǎn)低于其他二核苷酸的胞嘧啶序列，但有一些長度為0.5～4 kb區(qū)域的CpG密度很高，稱為CpG島(CpG island，CGIs)。CpG島多位于基因的5′端，其作用是調(diào)控下游基因表達(dá)[3]。在正常情況下CGIs內(nèi)CpG二核苷酸保持非甲基化狀態(tài)。研究證實，在肺癌等腫瘤細(xì)胞中，正常基因組內(nèi)廣泛低甲基化以及某些抑癌基因CpGs區(qū)域的甲基化是其主要特征[4]。抑癌基因的高甲基化可致染色體旋轉(zhuǎn)程度增加及抑癌基因沉默和表達(dá)缺失，從而引起腫瘤生長[5]。除了抑癌基因，DNA修復(fù)基因、凋亡基因、微小RNA等都存在甲基化現(xiàn)象。

1.2 DNA甲基化與肺癌的診斷 許多研究已證實，DNA甲基化幾乎與所有腫瘤的發(fā)生有關(guān)，并在早期癌前病變時就已出現(xiàn)，因此在早期肺癌中DNA的異常甲基化可成為肺部腫瘤診斷、監(jiān)測的生物標(biāo)志[6]。DNA甲基化用于臨床診斷有以下優(yōu)點：(1)特異性CpG異常甲基化出現(xiàn)的頻率高于細(xì)胞突變；(2)DNA異常甲基化的檢測敏感性高，只要癌前組織中異常甲基化程度高于正常即可檢測到；(3)部分異常甲基化可出現(xiàn)在早期腫瘤組織中，更有利于早期診斷[7]。正常人外周血中普遍存在少量游離的DNA，而腫瘤細(xì)胞壞死產(chǎn)生的DNA又能游離至外周血、痰液、尿液中，因此檢測這些體液中DNA甲基化水平可以作為一種方便、快捷、特異性高而又無創(chuàng)的技術(shù)[8-10]，能有效解決早期腫瘤組織不易發(fā)現(xiàn)及檢測的困難。雖然檢測特異性DNA異常甲基化可能不是理想的方法，但檢測全局DNA甲基化可作為診斷早期肺癌的一種特異性方法[11]。

目前，外周血是用來檢測早期肺癌異常甲基化比較理想的樣本，研究較多的關(guān)于非小細(xì)胞肺癌的甲基化位點均在血漿/血清中被檢測出存在異常DNA甲基化現(xiàn)象，如Hsu等[12]的研究中，檢測肺癌患者血漿BLU、CDH13、FHIT、p16、RARβ和RASSF1A基因中任意兩者的甲基化對肺癌診斷的敏感性和特異性均分別可達(dá)73%和82%以上，可作為非小細(xì)胞肺癌早期診斷的潛在標(biāo)志物。在從非小細(xì)胞肺癌患者體內(nèi)獲得的支氣管肺泡灌洗液中，有24%的樣本能觀察到細(xì)胞周期調(diào)節(jié)劑-細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白2A啟動子的甲基化[13]，而細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制蛋白2A的啟動子甲基化已被證明是細(xì)胞增生中最早的事件之一[14]。

1.3 DNA甲基化與肺癌的治療 DNA甲基化具有可逆性，因此逆轉(zhuǎn)甲基化改變成為更有效的抗癌治療潛在策略，也為目前早期肺癌的治療開辟了新的途徑。阿扎胞苷和地西他濱是目前使用最廣泛的DNA甲基轉(zhuǎn)移抑制劑。阿扎胞苷可通過磷酸化分解成DNA和RNA；而地西他濱不需要預(yù)先進(jìn)行體內(nèi)脫氧轉(zhuǎn)化即可直接與DNA結(jié)合，從而抑制DNMT，使其成為更有效的抑制劑[15]。服用阿扎胞苷或者地西他濱可以在基因異常甲基化的細(xì)胞復(fù)制過程中影響DNA復(fù)制，并誘導(dǎo)DNA去甲基化，最終逆轉(zhuǎn)異常甲基化基因，實現(xiàn)肺癌的早期治療。早在2006年阿扎胞苷和地西他濱均已被美國食品藥品管理局批準(zhǔn)用于骨髓增生異常綜合征等惡性血液系統(tǒng)疾病的治療，但它們在治療劑量下引起的嚴(yán)重胃腸道反應(yīng)和骨髓毒性限制了其廣泛應(yīng)用[16]。

2 組蛋白修飾與肺癌

2.1 組蛋白的修飾與肺癌診斷 組蛋白修飾在基因表達(dá)調(diào)節(jié)中起著重要的作用，其包括磷酸化、乙?；⒓谆?、糖基化、泛素化等，目前研究最多的是組蛋白的乙酰化[17]。組蛋白修飾的下調(diào)有助于細(xì)胞轉(zhuǎn)化和惡性腫瘤的生長，現(xiàn)已證實在人類某些惡性腫瘤中可檢測到組蛋白的異常修飾。目前關(guān)于組蛋白修飾的研究多集中于機(jī)制，涉及臨床應(yīng)用的相關(guān)研究相對較少。Li等[18]發(fā)現(xiàn)肺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者H4KA16乙?；笔Ш虷4KM20三甲基化的進(jìn)行性損失與腫瘤級別有關(guān)。這些基因的組蛋白修飾有望作為腫瘤生物標(biāo)志物以幫助臨床診斷，但目前關(guān)于此方面的研究仍然較少。

同DNA甲基化一樣，組蛋白乙酰化也是一個可逆的過程，有學(xué)者認(rèn)為組蛋白在去乙?；D(zhuǎn)移酶(histone deacetylase，HDAC)作用下能夠消除組蛋白上的乙?；鶊F(tuán)，這種異常消除可能涉及肺癌的病程進(jìn)展，而許多癌癥分子會改變和妨礙HDAC的活性[19]。上述過程使得HDAC抑制劑(histone deacetylase inhibitor，HDACi)有望成為肺癌治療的新方法。

2.2 組蛋白修飾與肺癌的治療 研究表明，HDAC的去乙?；瘯鹨职┗虻某聊罱K導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，而HDACi能夠抑制HDAC活性，且對正常細(xì)胞的毒性較低，因而成為一種新型的抗腫瘤藥，具有廣泛的應(yīng)用前景。

第一代HDACi如曲古抑素A、辛二酰苯胺異羥肟酸(suberoylanilidehydroxamic acid，SAHA)、丙戊酸、羅米地辛等均可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞株的凋亡，且有較強(qiáng)的抗腫瘤特性[20]。Miyanaga等[21]的研究證實聯(lián)合使用曲古抑素A與SAHA僅對部分腫瘤細(xì)胞株效果明顯，并證實藥物的抗腫瘤特性與基因的分類有關(guān)。Karthik等[22]證實羅米地辛可增加厄洛替尼在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中的療效，兩者聯(lián)合應(yīng)用能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，同時羅米地辛也能誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞細(xì)胞周期阻滯和凋亡，降低基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase，MMP)2及MMP9水平，而MMP是參與腫瘤細(xì)胞穿過毛細(xì)血管進(jìn)入遠(yuǎn)處組織或器官內(nèi)、在遠(yuǎn)處組織或器官內(nèi)著床、腫瘤血管生成、形成轉(zhuǎn)移灶過程中最重要的蛋白酶[23]。第二代HDACi如苯甲酰胺和異羥肟酸鹽等可抑制腫瘤細(xì)胞的生長[20]。雖然單獨使用HDACi治療癌癥顯示出比較有價值的結(jié)果，但聯(lián)合應(yīng)用療效更好。例如，Belinsky等[24]聯(lián)合使用氮胞苷和第二代HDACi組合治療突變體K-ras/Tp53肺腺癌，結(jié)果顯示模型中的腫瘤得到明顯抑制。雖然在實驗狀態(tài)下HDACi抗腫瘤效果較為明顯，但其具體機(jī)制仍未明確，因此闡明其作用機(jī)制可以為肺癌的早期治療提供新的依據(jù)。

3 非編碼RNA調(diào)控與肺癌

人類基因組中大約僅有1.5%的序列能編碼蛋白質(zhì)，而剩下的序列則是以往被認(rèn)為是“垃圾”或“噪音”的序列。目前研究表明這些“垃圾”或“噪音”序列中超過80%都具有生物學(xué)功能，絕大多數(shù)被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA[25]，它們通常以RNA的形式在多種層面上(表觀遺傳學(xué)調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等)調(diào)控靶基因的表達(dá)水平，在多種疾病包括腫瘤發(fā)生過程中扮演重要的角色[26]。非編碼RNA包括核糖體RNA、轉(zhuǎn)運RNA、小干擾RNA、微小RNA(microRNA，miRNA)等，而miRNA是在早期肺癌中研究相對較多的一種。

miRNA是通過影響其目標(biāo)信使RNA的穩(wěn)定性來控制基因表達(dá)的非編碼RNA[27]。Trang等[28]的研究表明，人類has-miR-let-7同源物已被證明在肺癌中起重要作用。然而，在Takamizawa等[29]的研究中，hsa-miR-let-7的喪失與腫瘤的根治性切除術(shù)后存活率降低有關(guān)。應(yīng)用大規(guī)模腫瘤樣本分析miRNA表達(dá)情況可用于發(fā)現(xiàn)某些特定癌癥類型的特征。Boeriet等[30]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌患者確診前2年即出現(xiàn)miRNA(hsa-miRNA-28-3p，hsa-miRNA-30c，hsa-miRNA-92a，hsa-miRNA-140-5p，hsa-miRNA-451和hsa-miRNA-660)表達(dá)異常，從而證明了miRNA可以用于診斷早期肺癌。

4 總 結(jié)

肺癌早期診斷對于改善患者預(yù)后至關(guān)重要，能有效降低其極高的死亡發(fā)病比(81%)[31]。尋找非侵入性、準(zhǔn)確、快速、直接的方法以篩選肺癌發(fā)生的高風(fēng)險個體是急需解決的問題。基于呼吸、痰液或血液的分子診斷有望成為早期肺癌的診斷技術(shù)，可以與CT和胸部平片一同為早期肺癌的診斷提供幫助。目前使用表觀遺傳學(xué)診斷早期肺癌仍有許多難題需要攻克，未來可將循環(huán)腫瘤標(biāo)記物與外周血中DNA異常甲基化聯(lián)合檢測作為一種新的檢測方式，可以提高早期肺癌診斷的準(zhǔn)確率。