抑癌基因DNA異常甲基化與宮頸癌研究進展*

劉 贄 席金甌夏劍波

宮頸癌是一種嚴重危害婦女健康的惡性腫瘤，其發(fā)病率逐年上升，目前在女性惡性腫瘤中高居第二位[1,2]。研究發(fā)現(xiàn)，高危人乳頭瘤病毒(High Risk HPV, HR-HPV)感染是宮頸上皮內瘤樣病變(Cervical Intraepithelial Neoplasia, CIN)和宮頸癌發(fā)生的最重要危險因素[3]。但是HPV感染誘發(fā)宮頸癌變的分子生物學機制目前仍不明確。

表觀遺傳學是研究細胞核DNA序列不發(fā)生改變時，其基因結構的改變引起基因表達發(fā)生改變，主要方式有DNA甲基化、miRNA表達調控、組蛋白共價修飾等。DNA甲基化是其中最為常見的一種化學修飾過程，在表觀遺傳基因調控中起重要作用。近年來，借助全基因組的方法，如新一代基因測序技術的發(fā)展，已經讓我們更全面地識別癌癥中不同的甲基化基因，它們在宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中起到的作用也逐漸被重視[4,5]。

宮頸腺癌約占宮頸癌的15%-20%，較宮頸鱗癌不常見。近年來，宮頸腺癌發(fā)病率呈逐年上升趨勢，但其診治相對宮頸鱗癌困難，如能選擇在宮頸腺癌中甲基化程度更顯著的基因進行定量甲基化測試，就可以達到早發(fā)現(xiàn)、早治療的實用價值。本文就抑癌基因DNA甲基化與宮頸癌，特別是宮頸腺癌關系的研究概況進行綜述。

1 DNA甲基化

DNA甲基化是一種由DNA甲基轉移酶(DN-MT)介導的化學修飾，是將一個有活性的甲基基團共價結合到CpG二核苷酸胞嘧啶5’碳位上的過程。在人類基因中，CpG二核苷酸以兩種形式存在：一種是以甲基化形式分散存在，約占70%；另一種以高度聚集狀態(tài)存在，被稱之為CpG島，這類CpG島富含CpG二核苷酸，一般位于外顯子區(qū)和啟動因子區(qū)，處于非甲基化狀態(tài)。但在腫瘤細胞中卻發(fā)生異常甲基化，導致抑癌基因轉錄失活和表達沉默，從而誘導正常細胞癌變，是腫瘤發(fā)生的重要因素之一。

2 抑癌基因DNA異常甲基化與宮頸癌

研究表明[6]，DNA 異常甲基化在腫瘤的發(fā)生中扮演了重要角色。異常甲基化可以干擾細胞抑癌基因，使得抑癌基因表達沉默，從而使細胞出現(xiàn)惡性增殖，異常的甲基化狀態(tài)是腫瘤的重要特征。

2.1 配對盒基因1(PAX1)

配對盒基因在動物體內廣泛存在，家族中共包括9個成員(PAX1-PAX9)。PAX家族基因在胚胎發(fā)育和器官形成中起重要作用，并可能在干細胞和成熟細胞中持續(xù)表達。特異性PAX蛋白能夠維持干細胞的特性，參與實體瘤和血液癌的發(fā)生和發(fā)展[7]。

PAX1是PAX基因家族中的重要成員。早年研究發(fā)現(xiàn)[8]，PAX1在胚胎發(fā)育中起重要作用，是發(fā)育過程中重要的轉錄因子。同時，它也是一種重要的抑癌基因。2008年Lai等[9]報道，在宮頸癌組織中PAX1發(fā)生異常甲基化，其甲基化率達到94.4%。該研究證明，PAX1基因的甲基化和宮頸癌的早期發(fā)生密切相關，且它在CIN Ⅲ 及更高級別的宮頸病變時其甲基化程度更高(P<0.01)。Huang 等[10]定量檢測了不同嚴重程度宮頸腫瘤患者宮頸刮片中的PAX1基因甲基化百分比，發(fā)現(xiàn)在14例浸潤性癌的甲基化百分率達56.7%，顯著高于正常宮頸組織和其它較輕病變組織(P<0.01)。Chang等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸腺癌組織中，PAX1甲基化程度顯著高于正常組(OR值：15.7；95% CI：7.0-40.6)。Kan等[12]研究也提示，PAX1作為單獨指標用以檢測CIN Ⅲ及以上病變時，其敏感性為86%，特異性為85%。PAX1作為宮頸癌篩查的生物標志物具有很大潛力。Xu等[13]定量分析了PAX1和LMX1A基因在宮頸癌中的甲基化情況，與LMX1A相比，甲基化的PAX1具有更強的癌癥檢測能力。Su等[14]的研究表明，PAX1與SET1B組蛋白H3K4甲基轉移酶復合物c的協(xié)同作用激活了磷酸酶體，它負責維持宮頸上皮內激酶和磷酸酶之間的開關穩(wěn)態(tài)，通過DNA甲基化，可能破壞這種平衡，導致癌癥的發(fā)生。大量研究表明，PAX1甲基化是一種很有前途的宮頸癌生物標志物。

2.2 性別決定基因1(SOX1)

SOX是一類超基因家族，由大量具有HMG-box保守基序的基因組成。SOX1是其中的一員，它是一種抑癌基因，與多種腫瘤，如肝癌、肺癌的發(fā)生發(fā)展有關。Lai等[9]發(fā)現(xiàn)，SOX1在宮頸癌組織中的甲基化水平顯著高于正常組織。早期研究表明，SOX1能作為腫瘤抑制物通過干擾Wnt/β-catenin信號通路在宮頸癌中發(fā)揮重要作用[15]。Chang等[11]的研究提示，在宮頸腺癌組織刮片中，SOX1甲基化水平較正常組織明顯增高(OR值：32.1，95% CI：12.1-124.3)。2010 年Lai等[16]使用定量 PCR檢測發(fā)現(xiàn)SOX1甲基化對于宮頸癌篩查意義重大。ROC 曲線表明，SOX1檢測CIN Ⅲ及以上病變的敏感性為88%，特異性為82%，準確性為95%。Chang等[17]研究了55例非典型腺體細胞的宮頸病變患者，用SOX1甲基化檢測診斷CIN Ⅲ 和子宮內膜復雜增生病變的敏感性為100%，特異性為52%。Rogeri等[18]研究發(fā)現(xiàn)，SOX1基因啟動子區(qū)域的高甲基化與嚴重CIN的發(fā)生直接相關，SOX1的甲基化是CINⅡ及以上的獨立預測因子。這些研究說明甲基化SOX1是檢測CINⅢ和復雜增生病變的新生物標志物。

2.3 Ras相關區(qū)域家族1A基因 (RASSF1A)

RASSF1A位于人類染色體3p21.3上，是RAS關聯(lián)域家族1 (RASSF1)的重要同源形式。它在細胞周期調控、微管穩(wěn)定和細胞凋亡中發(fā)揮重要作用[19]。RASSF1A是一種腫瘤抑制基因，其啟動子甲基化與多種癌癥如胃癌、乳腺癌的發(fā)生相關[20]。有研究表明，RASSF1A參與Ras信號通路和微管穩(wěn)定，在包括宮頸癌和前體細胞病變在內的多種人類腫瘤中高甲基化[21]。Kang等[22]研究提示,RASSF1A的甲基化頻率在鱗癌和腺癌這兩種常見宮頸癌中有較大差異。Wang等[23]研究表明，RASSF1A啟動子甲基化在宮頸癌中的發(fā)生率明顯高于CIN病變和非惡性組織。但是還有一些研究報道了RASSF1A啟動子甲基化在宮頸癌中發(fā)生的頻率低于10%[24]。Zheng等[25]對2001-2017年26篇報道文獻進行了Meta分析，對RASSF1A基因啟動子甲基化進行了研究，其結果表明：RASSF1A啟動子甲基化與宮頸癌發(fā)生的年齡、HPV亞型和腫瘤分期無關，與腫瘤分級及淋巴結轉移相關，高級別患者明顯高于低級別患者，淋巴結轉移患者明顯高于無淋巴結轉移患者。RASSF1A 基因啟動子甲基化程度可以作為宮頸癌分子診斷、預后評估的重要指標。

2.4 ZNF582

ZNF582位于染色體19q13.43上，是ZNF家族的成員，包含1個KRAB-A-B域和9個鋅指基序[26]。ZNF582在不同疾病亞型中持續(xù)異常甲基化，但其生物學功能還未完全研究清楚。有學者[27]用甲基化特異性PCR、定量MSP和亞硫酸氫鹽測序驗證宮頸腫瘤組織的甲基化狀態(tài)與不同嚴重程度的宮頸損傷之間的相關性。結果顯示：ZNF582在所有檢測的腫瘤組織中全部出現(xiàn)甲基化，在宮頸刮片中甲基化程度與疾病嚴重程度顯著相關(n=300，P<0.01)。證明了ZNF582是宮頸癌分子篩選的潛在生物標志物。2014年，Lin等[28]學者檢測了230名在宮頸細胞學上被診斷為低級別鱗狀上皮內病變(LSILs)的婦女，使用Logistic回歸曲線分析評估了4個甲基化基因和HPV預測CIN Ⅲ+ 的能力。結果顯示，在4個甲基化基因中，ZNF582是檢測CINⅢ+最佳的生物標志物。并且甲基化ZNF582預測CINⅢ+的能力明顯優(yōu)于HPV檢測。Liou等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ZNF582 作為檢測CINⅢ+的標記物，和HPV-HR檢測聯(lián)合應用時，敏感性和特異性分別為82.43%和81.55%。這就為我們提供了一種監(jiān)測非典型細胞病變的有效手段，可以聯(lián)合檢測ZNF582與HPV-16/18基因分型，作為宮頸癌篩查手段，具有廣闊的實用價值。

3 抑癌基因甲基化在宮頸癌診治中的應用前景

據報道[3]，2018年全球估計有56萬余例新增病例，311 365人死亡，超過90%的宮頸癌死亡患者發(fā)生在發(fā)展中國家。宮頸癌的病因復雜，DNA甲基化作為表觀遺傳學的重要組成部分，對其研究將加深對宮頸癌的認識。有研究[18,21,31,32]早已證明，抑癌基因的異常甲基化在宮頸癌發(fā)生的早期階段已經出現(xiàn)，所以能作為宮頸病變早期診斷的標記物，如死亡相關蛋白激酶1(DAPK1)、6-甲基鳥嘌呤甲基轉移酶(MGMT)、性別決定基因9 (SOX9)、hsa-miR-124、PAX1、RASSF1A、SOX1等。多項研究證實，HPV DNA和抑癌基因DNA甲基化的聯(lián)合檢測對CIN及宮頸癌的篩查和診斷的準確性優(yōu)于單獨的HPV DNA檢測。在Lai等[9]的研究里，同時對宮頸拭子進行HPV和PAX1檢測比單獨進行 HPV檢測提高了鱗狀上皮內高度病變和鱗狀細胞癌檢測的敏感度(從60%提高到 80% )。DNA甲基化檢測相對簡單、便宜、可靠，HPV 篩查、細胞學監(jiān)測聯(lián)合抑癌基因DNA甲基化檢測勢必可以作為宮頸癌早期篩查的有效方法。

4 小結與展望

抑癌基因甲基化與宮頸癌之間存在著密切聯(lián)系，宮頸癌甲基化標志物檢測是未來的研究熱點和方向。需要繼續(xù)深入研究這類可以作為非侵襲性標志物的抑癌基因，為宮頸癌的早期篩查、診斷以及治療方案的探索提供新方法和思路。