结直肠癌中DNA甲基化的研究进展

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1、结直肠癌中DNA甲基化的研究进展结直肠癌是最常见的恶性肿瘤之一，是我国近年来发病率增长最快的肿瘤，其发生率增长了100%，现为第5位恶性肿瘤。过去认为结直肠癌发生是APC、kras、p53等基因突变累积使得正常结直肠上皮通过腺瘤演变为腺癌的结果。近来研究表明DNA的甲基化，不同于经典的基因突变，也是肿瘤发生的一种机制［1］。大多数结直肠癌中DNA的甲基化和一些经典的p53、kras等基因突变同时存在，而且许多基因如p14、p16、hMLH1等的启动子在结直肠癌中处于甲基化状态。本文将讨论近年来结直肠癌中DNA甲基化的一些研究进展。1DNA甲基化和CpG岛在人的基因组中，有

2、70%的CpG二核苷酸处于甲基化状态。50%的基因的5'启动子富含CpG，且长度>19bp的区域，这种区域被称为CpG岛。正常情况下，CpG岛处于非甲基化状态，结合该区域的特殊蛋白质对CpG岛有保护作用。DNA的CpG岛甲基化对哺乳动物的发育非常重要，它在印迹基X染色体失活和基因组印迹等方面发挥重要作用。DNA甲基化还有减低转录噪音、防止转座子的启动、控制组织特异性基因表达等作用。肿瘤中，甲基化和抑癌基因的失活有关。两种机制或许可以解释CpG岛甲基化引起的基因失活现象：一是甲基化的启动子和转录因子如AP2、CREB、E2F、NFκB和cMyc等的结合引起转录的抑制［2］

3、；另一机制是甲基化的DNA结合蛋白如MeCP2、MBD1可抑制转录活性。这种情况下，基因表达的抑制依赖于甲基化的水平，该抑制通常是不可逆的［3］。当然，在这种CpG岛中，基因的失活还需要包括组氨酸修饰蛋白和其他蛋白组成的蛋白复合物的形成。结直肠癌中的DNA甲基化对结直肠癌低甲基化的认识要早于高甲基化，和正常结直肠黏膜相比，结直肠癌基因组DNA处于低甲基化状态。有学者［4］认为DNA低甲基化使细胞的核型不稳定、促进杂合性缺失、突变发生率增加。低甲基化可引起癌基因如Ras、MDR1、NT、cmyc活化，参与肿瘤的发生。但是低甲基化和基因表达的关系并不明确，结肠息肉和侵袭性结肠癌

4、的低甲基化程度无明显差别,似乎表明肿瘤低甲基化并未参与肿瘤的进展。因此,在结直肠癌中，DNA低甲基化的功能仍然有待进一步阐明。肿瘤组织的DNA整体上处于低甲基化状态，但是局部区域特别是启动子的CpG岛处于高甲基化状态。CALCA是较早发现的一个在结直肠肿瘤中CpG岛甲基化的基因［5］。CpG岛的甲基化是基因失活的重要机制。结直肠癌中P16INK4a的甲基化是目前已知的该基因失活的惟一机制。家族性腺瘤性息肉病中发生突变的APC基因和遗传性非息肉病性结直肠癌中发生突变的hMLH1基因在散发性结直肠癌中的失活也和基因启动子的甲基化有关。其他一些基因如HPP1/TPEF、RIZ1、H

5、LTF等也是甲基化的靶基因。一些癌基因比如COX2和hTERT也是DNA甲基化的靶基因。在肿瘤中抑癌基因甲基化的优势可能是因为肿瘤中抑癌基因甲基化的正性选择，而癌基因甲基化的负性选择的结果。结直肠癌中的CpG岛甲基化表型有些基因如THBS1、HIC1、CALCA、p16等在正常的结肠黏膜不发生甲基化，仅在结直肠肿瘤中发生甲基化。通常这些基因的肿瘤相关甲基化是同时发生的，我们称之为CpG岛甲基化表型阳性(CIMP+)。在结直肠癌中，这个概念已经被公认，并且推广到肝癌、胃癌、胰腺癌等其他肿瘤中。结直肠癌CIMP+的发生机制仍不清楚。CIMP+至少有两个特征,即好发在近端结肠,肿

6、瘤分化较差，但肝转移几率较低。年龄相关的甲基化水平在左侧结肠肿瘤中较高，而结直肠癌CIMP+又好发于右侧结肠。因此，尽管年龄相关的甲基化水平在结直肠癌中较高，肿瘤相关的甲基化累及的抑癌基因更为重要，在结直肠癌发生发展过程中作用更大。CIMP+结直肠癌分为以下两类：一类是高微卫星不稳定性表型(MSIH)，另一类伴随着高kras突变和低p53突变。MSIH型CIMP+结直肠癌MLH1启动子甲基化发生率较高，kras突变型CIMP和MGMT的失活有关，GA突变发生率较高［6］。年龄相关的甲基化年龄是结直肠癌发生的一个重要因素，但是基因突变方面的研究并没有证实结直肠癌和年龄

7、的关系。第一个被认识和年龄相关的CpG岛甲基化基因是正常结肠上皮中的ERα基因。正常结肠黏膜的ERα基因的甲基化可以调节正常结肠上皮黏膜细胞的生长与分化，其甲基化水平随着年龄增加而增加。所有的结直肠肿瘤，包括微腺瘤都存在广泛的ERα基因甲基化，ERα甲基化发生水平最高的左半结肠，结直肠肿瘤发生率最高。IGF2、N33、MyoD和其他基因甲基化的水平也是随着年龄的增加而增加。在正常的结直肠上皮细胞中，有些与年龄相关的基因甲基化水平较高。以亚硫酸盐为基础的测序方法分析微分离的结直肠隐窝发现，不同的隐窝甲基化