DNA甲基化在乳腺癌早期診斷治療中的價值.docVIP

DNA甲基化在乳腺癌早期診斷治療中的價值【關鍵詞】 乳腺癌；診斷；治療近年來，乳腺癌已經(jīng)成為女性惡性腫瘤發(fā)病率的首位，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療具有重要的意義。腫瘤相關基因啟動子甲基化狀態(tài)的改變在人類腫瘤發(fā)生的分子機制中占有重要地位，多項研究表明，DNA甲基化對乳腺癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移相關基因的調(diào)控起重要作用。目前，通過檢測患者特定基因甲基化狀態(tài)做到早期診斷乳腺癌以及運用甲基化抑制劑來治療乳腺癌已成為國內(nèi)外學者研究的熱點。1 DNA甲基化與腫瘤長期以來，腫瘤發(fā)生機制一直圍繞基因突變、缺失導致DNA序列改變從而使癌基因激活，抑癌基因失活進行的，近年的研究表明，一些腫瘤的重要基因并沒發(fā)生缺失或突變的異常，而只是存在基因表達的異常，從而提出了漸成說機制。它是哺乳類動物遺傳外修飾的主要機制：主要通過DNA甲基化實現(xiàn)的，這種改變具有可逆性，遺傳性。DNA甲基化是一種在甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，DNMT）作用下的共價化學修飾，是在胞嘧啶環(huán)的C5上增加甲基的過程。在脊椎動物基因組中，DNA甲基化發(fā)生于CPG二核苷酸的胞嘧啶殘基上，不同于遺傳改變，這種后天變異雖然是可遺傳的但并不改變核苷酸序列，且可能逆轉(zhuǎn)。哺乳動物約3%6%的胞嘧啶是甲基化的, 而約70%80人類基因組的CPG是甲基化的。這種DNA甲基化可以在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達，通過基因啟動子及附近區(qū)域內(nèi)CPG島胞嘧啶的甲基化可以關閉某種組織活細胞不必要的基因，而去甲基化作用則可指導組織特異性活階段特異性基因的活化。在正常組織中，廣泛表達的基因啟動子區(qū)CPG島常處于非甲基化狀態(tài)，腫瘤細胞中，這些CPG島常變?yōu)榧谆癄顟B(tài)，其相關基因的表達即被關閉。甲基化導致轉(zhuǎn)錄失活的部分機制已被闡明,主要包括以下幾種:甲基化直接干擾序列特異的轉(zhuǎn)錄因子（如AP2、E2F和NFB）與DNA的結合;甲基化的CPG序列能恢復轉(zhuǎn)錄協(xié)同抑制因子（如mSin3A、DMAP1、TSG101或Mi2）的抑制轉(zhuǎn)錄功能；通過與組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HDAC）家族成員作用改變?nèi)旧|(zhì)結構而使一系列甲基化組織特異性基因和印跡基因失活影響轉(zhuǎn)錄。2 乳腺癌相關基因的甲基化及意義大量的證據(jù)表明CPG島的高甲基化與乳腺癌的一系列關鍵基因的表達缺失有關。BRCA1基因是乳腺癌和卵巢癌特異性抑癌基因。高表達于正常乳腺、卵巢組織，而在乳腺癌和卵巢癌組織中表達常常缺失或下調(diào)。目前的研究認為，在約50的遺傳性乳腺癌中，BRCA1基因的可遺傳性突變是主要的分子機制。但在散發(fā)性乳腺癌中卻很少檢測到BRCA1基因突變和雜合性缺失。Catteau等應用southern印跡分析散發(fā)性乳腺癌中BRCA1基因啟動子甲基化情況，11的病例的BRCA1啟動子高甲基化。國內(nèi)馮景等運用甲基化特異PCR方法分析93例散發(fā)性乳腺癌。結果顯示29的BRCA1基因啟動子異常甲基化?？梢姡谏l(fā)性乳腺癌中，甲基化狀態(tài)的改變是BRCA1基因失表達的重要機制之一。P16是人類腫瘤中最常見的抑癌基因，是細胞周期蛋白激酶抑制劑。其基因表達產(chǎn)物p16蛋白能與周期蛋白競爭結合細胞周期素依賴激酶(CDK4、6)，從而抑制細胞周期素D與CDK復合物的活性，阻止細胞進入G1/S期，抑制細胞的分裂與增殖。目前對乳腺癌組織中p16基因變異及表達情況國內(nèi)外學者報道不一，一般認為在良性乳腺病變中沒有p16基因的變異，而在乳腺癌患者組織中約一半的p16基因呈現(xiàn)甲基化改變，分期越晚，淋巴結轉(zhuǎn)移越多的患者，p16基因缺失和突變率就越高。提示p16基因的甲基化不僅參與乳腺癌的發(fā)生，而且參與乳腺癌的進展和轉(zhuǎn)移。ER是生長調(diào)節(jié)基因，其表達失活會引起細胞一系列生物學改變。乳腺癌中ER失表達是經(jīng)常性的事件。但常見的基因失表達的原因如等位基因的純合性缺失、突變等意義不大。有關的研究認為，ER基因的甲基化異常是其失活的主要機制。在正常乳腺組織及ER陽性乳腺癌細胞系中未發(fā)現(xiàn)ER基因cpg島甲基化，相反的情況卻出現(xiàn)在ER陰性乳腺癌細胞系及原發(fā)乳腺癌組織中。上皮鈣黏附蛋白（Ecadherin）是一種重要的鈣依賴性黏附分子。在原發(fā)乳腺癌合乳腺癌細胞系中可發(fā)現(xiàn)鈣粘蛋白基因甲基化，引入鈣粘蛋白能明顯降低乳腺癌細胞生長能力，使其向正常形態(tài)轉(zhuǎn)變。在鈣粘蛋白表達陰性的乳腺癌細胞系合乳腺原發(fā)腫瘤中，該基因CPG島甲基化程度高，而在正常乳腺組織中沒有發(fā)現(xiàn)甲基化情況。3 DNA甲基化在乳腺癌早期診斷中的應用CPG島在正常成人組織中一般是非甲基化的，而在大部分腫瘤組織中表達為基因組低甲基化，一些關鍵的腫瘤抑制子和生長調(diào)節(jié)基因上的部分啟動子高甲基化。CPG島的局部高甲基化的出現(xiàn)往往早于細胞的惡性增生，因此一種選擇性以DNA為基礎的早期檢測對于預測腫瘤的發(fā)生可能很有前途。Wlee等的研究證實GSTP1基因甲基化在前列腺癌患者中有高表達（100），而在正常前列腺組織及良性前列腺疾病中沒有發(fā)現(xiàn)。SusanVHarden等在對肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)有多種基因的高甲基化，且與腫瘤預后有關，Esteller甚至認為其對小細胞肺癌發(fā)病前的早期診斷敏感性可以達到100。正確的診斷能為治療提供明確的方向，應用于臨床的乳腺疾病診斷方法很多，如影像學、細胞學、組織學、免疫組化等，這些方法效果很好，但存在一個明顯的缺陷。它們只能在發(fā)現(xiàn)惡性征象如腫塊后才能判斷腫塊是否有癌變。而甲基化狀態(tài)的改變通常出現(xiàn)在惡性病變前，高甲基化是腫瘤發(fā)生的早期事件，能導致細胞易于向惡性轉(zhuǎn)化，癌前病變通常顯示有異常的甲基化。因此，利用檢測血液、乳腺導管分泌液或沖洗液中特異基因的甲基化狀態(tài)為乳腺癌的早期診斷、治療及預后的研究提供了新的思路。與乳腺癌中其他DNA變異相比啟動子CPG島高甲基化檢測更有優(yōu)勢，即使是在大量非甲基化DNA存在的情況下，甲基化DNA也能被檢測到并有高度特異性。例如，在10 000個非甲基化的等位基因中單個高甲基化也能通過methylight技術檢測到。已經(jīng)可以從乳腺癌患者的血液及導管沖洗液中檢測到甲基化的DNA。在患者的血液中檢測甲基化的DNA也已被證實可用于初步診斷或在疾病復發(fā)的早期檢測中作為預測指標。在Matsubayashi等的研究中表明對胰腺進行定量甲基化分析能精確區(qū)分胰腺癌和其他胰腺疾病。收集乳頭分泌液進行甲基化檢測已證實可用于癌癥早期檢測甚至是非侵入性或惡變前損害。需要進一步探討的問題是：應該分析哪些基因，應該應用何種技術以發(fā)現(xiàn)在乳腺癌癌前病變以及腫瘤進展中基因甲基化變化情況，從而找到對乳腺癌做出精確早期診斷的甲基化基因。4 DNA甲基化在乳腺癌內(nèi)分泌治療中的應用臨床工作中，我們都知道ER的出現(xiàn)是對乳腺癌進行內(nèi)分泌治療的依據(jù)。大約有2/3的乳腺癌患者ER表達水平比正常人高，這類患者一般內(nèi)分泌治療有效，疾病緩解期長，但還有相對一部分患者乳腺癌組織中沒有ER的表達，這些患者一般預后不良，內(nèi)分泌治療亦不敏感，特別值得注意的是，起初ER陽性的乳腺癌患者在內(nèi)分泌治療中會有約1/3轉(zhuǎn)為陰性。因此，探討乳腺癌患者ER表達失活機制對提高內(nèi)分泌治療的療效具有重要意義。ER基因CPG島甲基化可能是ER表達丟失的機制之一，那么去甲基化可能恢復ER基因的再表達。對乳腺癌患者來說，可再次獲得內(nèi)分泌治療的機會，無疑可改善這部分患者的預后，提高她們的生存質(zhì)量。所以，干預逆轉(zhuǎn)DNA甲基化可作為一種治療腫瘤的方向。目前國內(nèi)外都正在應用DNMT和HDAC的抑制劑作這方面的研究嘗試。實際上，DNMT的抑制劑臨床上早已在白血病、脊髓發(fā)育不良征等疾病中應用，但在乳腺癌治療中還處于試驗階段。經(jīng)典的甲基化抑制劑5氮雜胞苷（5azac）和5氮雜脫氧胞苷（5azadc）是胞嘧啶的類似物，它們參與形成的DNA與DNMT形成共價化合物抑制DNMT的活性，從而逆轉(zhuǎn)被甲基化的基因。此外，還發(fā)展了更特異的DNMT基因反義寡核苷酸，可直接導致DNMT的失活。目前，一期臨床試驗已經(jīng)表明，ER陰性乳腺癌細胞株對5azadc更敏感，其程度與DNMT水平呈正相關。Bovenzi等應用MSPCR法檢測5azadc體外乳腺癌細胞株MDAMB231中的抗癌活性，也同樣顯示了良好的抗癌作用。此外，HDAC的抑制劑如phenybutyrate已經(jīng)FDA許可進入臨床使用，但是這方面的研究也只是剛剛起步，用于治療乳腺癌尚待時日，許多問題諸如5azaDc的毒副作用、藥物的遠期效益等還有待闡明?！緟⒖嘉墨I】 1 Matsuda Y,Ichida T，Matsuzawa J, et al.CPG island methylator phenotype is a strong determinant of poor prognosis in neuroblastomasJ. Cancer Res，2005，65（3）：828834.2 Trasler J M, Bovenzi,Gamete imprinting：setting epigenetic pattems for the next generationJ. Reprod Fertil Dev，2006，18（12）：6369.3 姚雪梅.散發(fā)性乳腺癌BRCAI基因甲基化的研究J.中國與遺傳雜志，2002，6：2223.4 Catteau JC，Ozcelik H，Maxeiner P,et al. Methylation of the BRCAI promoter is associated with decreased BRCAI mRNA levels in elinical breast cancer specimens Carcinogencals，2000，21（9）：17611767.5 張麗麗.DNA甲基化-腫瘤產(chǎn)生的一種表觀遺傳學機制J.遺傳，2006，28（7）：880885.6 劉剛.乳腺癌基礎研究新進展J.中國腫瘤，2002，11（1）：3135.7 Martin Widschwendter,oncogene DNAmethylation and breast carcinogenesis，2002，21：54625482.8 張海云.DNA甲基化與乳腺癌關系的研究J.醫(yī)學綜述，2004，10：261263.9 李理，陳杰.DNA甲基化與腫瘤J.癌癥，2001，29（9）：10011004.10 Attwood JT ,Yung RL，Richardson BC， et al. DNA methylation and the regelation of