胃癌在全球肿瘤致死原因中排名第二位

胃癌在全球肿瘤致死原因中排名第二位,其五年生存率一般为10%左右,虽然其发生率在西方国家已逐步下降,在亚洲仍是第二高发恶性肿瘤.<1,2>.表观遗传学是一门研究基因表达调控的新兴学科,它是指基因表达的变化依赖于DNA甲基化,组蛋白修饰和染色质重塑而不是基因序列的改变.有关胃癌相关基因表观遗传学研究可以为胃癌的早期诊断,治疗,预后提供理论基础和新的途径.

1.表观遗传学

表观遗传学是沃丁顿(waddingtong)于1939年第一次提出,他在研究生物体的基因型与表型之间的关系时指出,基因型的遗传是遗传学研究主旨,而基因型产生表型的过程则属于表观遗传学研究范畴.受精卵在产生各种类型的细胞时,细胞内的整套基因始终是保持恒定的,即基因表达同分化发育之间的关系是通过表观遗传来调控的<3)>,这也解释了为何同卵双生的双胞胎虽然具有相同的DNA序列,却存在表型的差异和疾病易感性的差异.Holliday进一步指出,基因表达活性的变化不仅发生在发育过程中,而且也发生在生物体已分化细胞中,并且这种变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去.这是一种”不以DNA序列的差别为基础的细胞核遗传”<4>.表观遗传学对基因的表达调控可分为(1)基因选择性表达的调控,包括DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化和甲基化.(2)基因转录后的调控,包括小干扰RNA(small interfering RNA,SiRNA)和微小RNA(micro RNA),染色质重塑,基因印记亦属于表观遗传学范畴,但本文主要介绍DNA甲基化,组蛋白修饰在表观遗传学中的作用.

2.胃癌与DNA甲基化

DNA甲基化(DNA methylation)主要发生于胞嘧啶,<5>是最早发现的表观遗传改变现象之一,也是研究最多的内容之一,其在维持染色体结构,X染色体失活,基因印记及胚胎发育,细胞分化,肿瘤的发生等方面均其重要作用.<6>主要机制是DNA 在DNA 甲基转移酶DNA methyltransferase，DNMT）的作用下，由S-腺苷甲硫氨酸做为甲基供体，将CpG 二核苷酸中5’端的胞嘧啶转变为5’甲基胞嘧啶的过程, 研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变<789>，阻止转录因子与启动子结合,基因转录被抑制从而影响基因表达”基因启动子区CpG岛的异常甲基化在人类肿瘤中广泛存在,这种改变使抑癌基因永久失活并影响细胞周期及增殖调控

2.1 E-cadherin/ CHD1

Lauren将胃癌分为两大类,弥散型和肠型,这两种肿瘤类型的发生是由不同遗传途径引起的<10>,遗传和表观遗传事件,包括1q杂合子缺失(LOH),微卫星不稳定性和甲基化已在肠型胃癌及癌前病变中大量报道,而17PLOH突变和E-cadherin的缺失与弥散型胃癌的发展密切相关. E-cadherin,是钙依赖性的跨膜附着糖蛋白超家族中的一员,,不仅能作为细胞粘附分子发挥作用,.在发育、组织完整性,稳定细胞组织形态和极化中等过程中有着重要的作用, Becker等报道,大约25%~40%的遗传学弥漫性胃癌是由第二个等位基因因突变或甲基化而失活,使E-cadherin失去表达引起<11>. E-cadherin的表达减少与胃癌的转移与浸润有关,存在其表达的患者生存率相较缺失患者可延长3-5年.<12>,其编码基因CHD1也被认作肿瘤侵袭抑制基因.Erike,检测到63.3%胃炎患者CDH1甲基化,并且其中95%是感染幽门螺杆菌的. 提示CDH1甲基化与幽门螺杆菌感染相互关联

2.2PRDM

PRDM(PRDI-BFI and RIZ domain containing)蛋白属于锌指蛋白家族,有一个进化保守的N-端PR结构域,其后跟随十六个重复锌指结构<13>,这个PR结构域,是一个典型的C2-H2锌指模型,与SET (surar3-9,enhancer of zeste ,trithorax)在结构域上有高度同源性,因此参与染色质介导的转录调控<14>.到目前为止,17种人类PRDM成员已被确认在肿瘤细胞中有抑制生长功能.PRDM5是新近被认证的成员,作为一些肿瘤的候选抑癌基因.Shu<15>等研究PRDM5启动子区在胃癌患者及胃癌细胞株中高度甲基化,用5-aza-2-deoxycytidine处理胃癌细胞株导致

PRDM5启动子去甲基化,恢复PRDM5mRNA和蛋白水平的表达.提示CpG岛甲基化在PRDM5的表达下调中起主要作用.进一步发现PRDM5是一个应激反应基因,但是它的应激反应在启动子区甲基化后遭到破坏..

2.3hMLH1

微卫星为遍布与人类基因组中的简单重复序列,在人群中,它们呈现高度多态性,并且稳定遗传,微卫星的高度多态性是微卫星不稳定性的表现,它与错配修复基因的缺陷有关. 错配修复基因超家族属于管家基因(Housekeeping genes),它们可查出并纠正DNA复制及DNA损伤过程中出现的未配或错配的碱基,维持基因组稳定性.该基因家族的突变将导致突变表型,表现为微卫星不稳定性增加以及活性基因的高突变.,以往报道,尽管在胃癌中发现高频度微卫星不稳定性, DNA错配修复基因hMSH2, hMLH1的突变很罕见.然而Fleisher等报道大多数胃癌患者hMLH1启动子区CpG岛甲基化,使得hMLH1表达缺失,呈现出微卫星不稳定性<16>

2.4MAGE

黑色素瘤抗原编码基因(Melanoma antigen –encoding genes),通过启动子区CpG岛的脱甲基化作用,在多种肿瘤中表达,除了睾丸与胎盘组织,,它在所有正常组织中沉默. MAGE肽的肿瘤特异性表达,在免疫疗法中有明确的重大意义. MAGEA1和A3启动子区的脱甲基化在胃癌患者中常常发生,患者表现出高的淋巴结转移率.此外, MAGEA1和A3启动子区的脱甲基化发生在胃癌的渐进阶段,趋向于坏的预后,因此可以作为胃癌患者评价预后的指标<17>. 2.5SFRP

Wnt信号通路的异常活化和上调是许多癌症的主要特点,APC,Axin, Axin-2和β-TrCP基因的失活突变或β-catenin基因的激活已经在70%以上的良性和恶性肿瘤中确定, Wnt信号拮抗剂在肿瘤形成中的作用现已被确认<18>.Wnt拮抗剂可被分为两大类,它们阻止配体-受体相互作用.包分泌型卷曲相关蛋白(sFRP)家族, Wnt信号抑制因子-1(WIF-1)是其中一大类,通过结合与Wnt蛋白,导致β-catenin累计进入胞核,与T-cell factor组成转录复合体,参与下游基因表达的调节,sFRP属于分泌型糖蛋白家族,该家族有5个成员,被认为是Wnt信号通路的负性调节因子<19>,.Chang<20>等在原发性胃癌表白中筛选sFRP成员,( sFRP1,2,4,5)的表达及甲基化状态,结果显示只有sFRP2与邻近非癌组织相比表达是下调的.甲基化率在胃癌中占73.3%,肠上皮化生中占37.5%,邻近非癌组织中20%.因此看来, sFRP2甲基化的存在,在癌前阶段向恶性肿瘤转变中的一个重要原因.