胃癌新标志物的筛选及其预警和早诊作用的大规模人群研究

项目名称： 胃癌新标志物的筛选及其预警和早诊作

用的大规模人群研究

首席科学家： 樊代明中国人民解放军第四军医大学起止年限： 2010年1月-2014年8月

依托部门： 总后勤部卫生部

一、研究内容

拟解决的关键科学问题包括：

胃癌的发生发展是一个多因素、多阶段、多步骤的过程，涉及到大量的分子参与和复杂的网络调控，找出其中的关键分子，并确定为胃癌高危预警、早期诊断和有效治疗的生物标志物，是本项目拟解决的关键科学问题。本项目解决此关键问题的总体思路是围绕正常粘膜→炎症→癌前病变→早期胃癌→进展期胃癌的发生发展全过程，将用我们发现的5个胃癌恶性表型相关分子群计175个相关分子，依次开展癌变分子机制的基础研究、数万病例资源的临床分析和大规模高发人群的现场验证，从致病因素、宿主因素、异常分子、表观修饰调控、恶性转化逆转、恶性表型预告等多途径获得可用于临床应用的胃癌恶性表型相关分子标志物，再行逆向比对，由此循环往复、精挑细选，最终获得具有高危预警、早期诊断和有效治疗等应用价值的生物标志物。

图2 胃癌发生的关键环节示意图

本项目围绕以上六个与胃癌发生密切相关的关键环节进行胃癌标志物的筛选（见图2），具体科学问题是：

1．幽门螺杆菌致癌过程中的关键因子

幽门螺杆菌可导致胃癌风险增高已得到公认，但不同幽门螺杆菌菌株感染，给予宿主的刺激信号不同，导致其致病作用不同，但对何种菌株、那些基因在胃粘膜癌变过程中可引起恶性表型及其具体机制却有待于明确，同时在此过程密切相关的幽门螺杆菌特异毒素蛋白的功能及相关机制也有待阐明，这对阐明幽门螺杆菌相关性胃癌遗传标志，对于胃癌高风险个体预警以及幽门螺杆菌有效干预具有重要意义。

2．宿主高风险基因多态性对胃癌发生的影响及其作用机制

宿主的基因易感性是另一项决定幽门螺杆菌感染后转归的重要因素。根除幽门螺杆菌感染能明显降低重度癌前病变及胃癌的发病风险。然而，同样感染的个体胃粘膜病变的程度存在明显差异，根除感染后胃粘膜病变的转归也明显不同。因此，进一步明确幽门螺杆菌感染致胃癌发生的相关机理，并从分子水平上评价干预效果，对筛选高危个体、有针对性开展预防具有重要意义。

3．胃癌前病变过程中用于诊断和预警的关键异常分子标志物

在胃癌前病变过程中，关键分子事件的出现对恶性表型的发生至关重要。MG7、1A6、COX-2、EGR1/CYR61是本项目组以往发现的重要胃癌早诊标志物，但仅依靠单分子的预告模型无法达到临床应用的目的，利用基因组高通量手段可发现并鉴定更多的诊断标志物，有助于提出更多、更好的用于分子诊断的策略。4．胃癌前病变中表观修饰调控的关键靶点

胃癌在发生过程中不仅有基因水平的变化，表观遗传变异是癌症发展过程中的另一个重要事件，本课题组以往证明，癌症相关基因的启动子甲基化在胃癌变过程中是一个普遍现象，在胃癌的发生和发展过程中有十分重要的作用，发现并利用这些甲基化基因有望找到更多具有潜在临床应用价值的关键靶点。

5．胃上皮细胞恶性转化过程中的效应分子与调控机制

胃癌发生呈明显的阶段性变化，伴随发生的分子事件众多，除可用于诊断和预警的分子标志物外，本课题组以往的研究还提示存在一些关键的效应分子，对这些过程中的关键因素进行阻断可逆转胃上皮细胞的恶性转化过程，明确这些关键因素有助于提出可用于干预的关键效应因子，达到早期治疗的目的。

6.胃癌高危人群的筛选及个体化预防模式的建立

胃癌标志分子对胃癌的不同信号途径具有不同的意义，本课题组在前期工作中建立了包括175个分子的胃癌恶性表型调控网络，如何对这些分子进行综合判

断，寻找可用于预测胃癌高危人群及个体化预防的基因及组合，在大样本普查及临床人群中分析获得并验证这些分子的预告模式，是提出切实可行的胃癌防、诊、治策略的重要问题。

主要研究内容包括：

本项目组根据胃癌变过程中的生物标志物这一关键科学问题，根据我们在胃癌方面以往的研究基础，展开如下六方面的研究内容：

1．致癌相关幽门螺杆菌菌株及致病机理的研究

（1）在高发现场研究致癌幽门螺杆菌菌株的分子病理机理：

利用高发现场已建立的7000余例随访队列及根除Hp感染的干预队列，前瞻性验证感染不同Hp亚型者病变进展及发生胃癌的危险性。同时，通过检测干预前后COX-2、p16等基因表达、甲基化状态，结合Hp感染亚型及胃粘膜病变的演变，进一步明确不同Hp亚型致胃癌发生及根除Hp感染预防胃癌的相关分子机理，并明确Hp感染是否能引起表观遗传异常，为有针对性干预奠定基础。（2）在动物模型研究致癌幽门螺杆菌株感染致胃癌发生相关分子机理：利用幽门螺杆菌感染蒙古沙土鼠致胃癌发生模型研究其相关分子病理机制，目的是从“宏观”的角度，利用激光显微切割-抗体芯片的蛋白组学技术，联合基因芯片技术动态观察胃粘膜感染Hp后发生胃癌的一系列病理改变过程中发生的组织学水平及相应的分子生物学水平的异常改变，全面而系统地分析病变过程中多种因素间的相互作用和影响，进一步阐明胃癌发生的机制；比较于感染后病变发展不同时段根除后的MGs胃粘膜组织学的进一步改变，明确根除治疗后已发生的萎缩、肠化等癌前病变是否可以逆转，是否存在所谓的“不可逆转点”，在分子或蛋白水平有何特异性变化，以望筛选出其中的标志性基因。

2.影响胃癌易感性的关键基因及多态性的分子机制研究

（1）基因易感多态性在胃癌发生过程中的研究

利用已建立的胃癌高发现场长期随访和干预研究队列，在继续筛选胃癌易感基因的同时，对目前已知的主要胃癌易感基因多态性及其组合采用前瞻性研究方法加以验证，观察携带不同基因型者癌前病变的演变是否不同，并比较不同基因型者对根除Hp感染等干预措施的相应差异，以寻找可用于预测胃癌高危人群及个体化预防的易感基因及其组合。

（2）Hp相关胃癌发生发展过程中宿主与Hp交互作用分子机制研究

Hp感染过程中高风险基因多态群的作用及其机制研究，明确其与Hp相关性萎缩性胃炎和胃癌易感性关系，探讨其与IL-1、IL-8、IL-10及PGC基因多态的交互作用研究，并对其中重要的Hp0175基因在胃癌发生发展中的作用及其机制进行研究，明确Hp0175基因表达蛋白在胃疾病发生发展过程中预警作用的评价。探讨遗传易感性如IL1-511B和NFKBIA基因多态性与胃癌发生预后的关系。

3．胃癌前病变中关键异常分子预警标志物的验证

利用本课题组在前期工作中收集的逾万例临床胃癌前病变标本，采用组织芯片和基因芯片等技术方法证实从大样本胃癌组织中初步筛选出和胃癌发生及进展相关的目的基因；胃癌血清中筛选和胃癌发生进展相关的目的基因，并与组织中筛选的目的基因进行比较；对于在大样本胃癌组织和血清中均显著表达与胃癌发生进展相关的目的基因，逐一通过体内外分子实验证实其在预警胃癌发生中的重要地位。同时在前期研究基础上，进一步评价MG7、1A6、COX-2、EGR1/CYR61等基因在胃癌预警及早期诊断中的价值；进一步鉴定MG7-Ag的性质；进一步分离和鉴定胃癌特异的血清蛋白标志物等。

4．胃上皮细胞转化或逆转过程中的效应分子与调控机制

（1）胃上皮细胞转化或逆转过程中的关键效应分子的研究：

本项目组在既往研究中发现PDX1、FHL2、XAF1等基因可能参与从正常胃粘膜到癌前病变继而转化成胃癌的过程，拟评价上述分子在从正常胃粘膜或癌前病变胃粘膜向胃癌演变过程中的表达情况及干预后对胃癌前病变的逆转作用；评价检测正常与胃癌患者胃液与外周血中E-cadherin、PDX1和XAF1甲基化DNA 的可行性，及其对肿瘤进展复发和预后的预测价值；比较上述分子在根除Hp治疗、应用Cox-2抑制剂前后表型修饰状态与表达的动态变化；体外探讨Hp活菌、HpCagA蛋白对上述分子表型修饰与表达的影响与潜在机制；体外探讨NSAIDs 药物对上述分子表型修饰与表达的影响与效应机制；了解上述分子在正常胃上皮细胞转化或逆转过程中的效应分子与调控机制。

（2）发现和寻找胃癌早期发现和诊断及预防的靶点天然反义RNA：针对正常胃粘膜组织和萎缩性胃炎粘膜组织、胃癌区和胃癌旁组织及外周非癌组织标本，通过天然反义RNA数据库（NA TsDB (Natural Antisense Transcripts DataBase, /)（Nucl Acids Res. 2007;35: D156-61）筛选肿瘤相关基因的天然反义RNA, 与USSC Genome Browser和Fantom cDNA