基因組不穩(wěn)定性在散發(fā)性結(jié)腸癌中的研究現(xiàn)狀

潘理會 李育莊 李春輝△

(1.承德醫(yī)學(xué)院，河北 承德 067000；2.承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，河北 承德 067000)

基因的遺傳穩(wěn)定性是維持細胞正常增殖和分化的關(guān)鍵,也是維持生物有機體正常生理活動的前提和保障。使細胞獲得高于正常情況下積累的穩(wěn)定性的任何一種突變狀態(tài)均稱為基因組不穩(wěn)定性?；蚪M不穩(wěn)定導(dǎo)致細胞內(nèi)穩(wěn)定性改變不斷積累，細胞生長失衡最終癌變?；蚪M不穩(wěn)定性可發(fā)生在腫瘤發(fā)生、發(fā)展的各個階段,主要有表現(xiàn)三種形式：染色體不穩(wěn)定、微衛(wèi)星不穩(wěn)定及CpG島甲基化，這三條途徑并非相互排斥可重疊出現(xiàn)，在腫瘤的基因表達和臨床特征上存在著差異，此差異可為腫瘤的臨床診斷和預(yù)后預(yù)測的生物學(xué)標記。

散發(fā)性結(jié)腸癌(sporadic colorectal cancer,SCRC)占總結(jié)腸癌的80%以上，是常見的消化道惡性腫瘤，目前發(fā)病機制不完全明了。近年來研究表明基因組不穩(wěn)定性形式對SCRC的生物學(xué)及臨床行的影響不同。散發(fā)性結(jié)腸癌癌變過程中存在一些基因的隨機性突變，但眾多數(shù)量的基因改變無法都用隨機性突變來解釋，提示基因組不穩(wěn)定可能是腫瘤形成的必要條件[1]。從分子遺傳學(xué)水平上探討SCRC中基因組不穩(wěn)定性的現(xiàn)象，可從新的角度探討SCRC的發(fā)病機理，為SCRC的臨床診斷、分型、治療、預(yù)后提供新的策略。下面本文對近年來SCRC與基因組不穩(wěn)定性三種表現(xiàn)形式的研究現(xiàn)狀做一綜述。

1 染色體不穩(wěn)定性

染色體不穩(wěn)定是癌細胞的普遍特征，是腫瘤形成的重要機制。染色體不穩(wěn)定性(chromosomal instability, CIN)是指細胞有絲分裂時發(fā)生染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變，表現(xiàn)為整條染色體拷貝數(shù)或染色體片段的獲得或丟失及染色體結(jié)構(gòu)的易位、重排等。染色體分離、DNA損傷反應(yīng)、端粒酶穩(wěn)定性和細胞周期調(diào)控等細胞的功能障礙均可導(dǎo)致CIN。目前研究認為,CIN是導(dǎo)致腫瘤遺傳變異的重要原因之一,結(jié)構(gòu)性染色體不穩(wěn)定會導(dǎo)致全體染色體重排，數(shù)量染色體不穩(wěn)可導(dǎo)致染色體數(shù)量異常。早在上世紀初，Theodor Boveri 就在結(jié)腸腺瘤等癌前病變及早期原位癌中檢測到CIN。研究顯示，85%的結(jié)腸癌表現(xiàn)為CIN，1p和8p的刪除、17p和18q的雜合性缺失和20q的擴增為畸變常見區(qū)域[2]。De等[3]用比較基因組雜交(CGH)技術(shù)分析67例散發(fā)性結(jié)腸癌染色體畸變與病人生存率的相關(guān)性，結(jié)果顯示，伴隨1p、4q、8p、14q和18q丟失或20q擴增的患者生存時間明顯短于沒有畸變的患者，平均每例腫瘤染色體畸變數(shù)超過6個的腫瘤患者生存時間也明顯短于畸變數(shù)少于6個的患者，多因素分析表明1p和18q的丟失可作為評估患者預(yù)后較差的獨立因素。鞠海星等[4]研究發(fā)現(xiàn)所檢測的40例散發(fā)性結(jié)腸癌均有不同程度的染色體臂發(fā)生擴增和丟失，20q、13q、7p的擴增及18q、17q、8p的缺失為畸變常見區(qū)域，表明染色體水平上發(fā)生遺傳物質(zhì)改變是SCRC常見的分子事件；另外在TNM分期中發(fā)現(xiàn)Ⅲ-Ⅳ期染色體總擴增數(shù)和擴增數(shù)、缺失數(shù)均高于Ⅰ-Ⅱ期，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提出染色體畸變是SCRC進展的基礎(chǔ)之一。KaKar等[5]發(fā)現(xiàn)散發(fā)性結(jié)腸癌中有60%～70%存在CIN，10%～15%存在MSI，表明CIN在SCRC演進中發(fā)揮著更重要的作用。可見，深入研究SCRC中CIN,對SCRC發(fā)病分子機制的闡明及診斷、治療和預(yù)后均有指導(dǎo)意義。

2 微衛(wèi)星不穩(wěn)定性

微衛(wèi)星不穩(wěn)定是腫瘤形成的另一個重要機制，是遺傳不穩(wěn)定最常見的表現(xiàn)形式。微衛(wèi)星(microsatellite , MS)是人類基因組中簡單串聯(lián)重復(fù)的序列,具有高度突變性。這些簡單重復(fù)序列在DNA復(fù)制過程中產(chǎn)生錯誤的增加或丟失稱為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性( microsatellite instability, MSI)。近年來研究發(fā)現(xiàn)錯配修復(fù)基因(MMR)突變引起錯配修復(fù)系統(tǒng)的功能降低或喪失,引起遺傳物質(zhì)不穩(wěn)定,主要表現(xiàn)為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性。SCRC中MSI是由MMR (主要hMLH1)啟動子甲基化導(dǎo)致表基因沉默表達引起的，目前認為hMLH1表達缺失所致的表基因表達沉默是抑癌基因失活的第三種方式。MSI導(dǎo)致癌基因的激活或抑癌基因的失活,從而誘發(fā)癌變，文獻顯示約10%～15%的SCRC表現(xiàn)為MSI。Wheeler等[6]檢測38例早期和40例晚期散發(fā)性結(jié)腸癌的MSI，有71.4%的MSI+腫瘤病例出現(xiàn)hMLH1高甲基化，表明hMLH1基因表達失活與SCRC的MSI關(guān)系密切。Miyakum等[7]分析了88例散發(fā)性結(jié)腸癌的hMLH1啟動子區(qū)域甲基化、蛋白表達與MSI的情況，提出hMLH1甲基化引起錯配修復(fù)功能缺陷引起MSI是誘發(fā)SCRC發(fā)生的主要基因。胡家萍等[8]采用PCR-銀染法檢測了50例散發(fā)性大腸癌石蠟組織的MSI，結(jié)果顯示，MSI+腫瘤的陽性率為16%，且MSI多發(fā)生于近端結(jié)腸，多見于為粘液癌和印戎細胞癌，淋巴細胞浸潤明顯，表明MSI與腫瘤部位、組織學(xué)分型、侵潤轉(zhuǎn)移有關(guān)，可作為判斷SCRC惡性程度和預(yù)后的參考指標。有文獻報道MSI(+)SCRC患者比MSI(-)SCRC患者的預(yù)后要好。楊柏林等[9]應(yīng)用熒光多重PCR方法檢測105例散發(fā)性結(jié)直腸癌初診患者微衛(wèi)星狀態(tài)，分析MSI結(jié)直腸癌潛在的相關(guān)臨床病理生物學(xué)特征。結(jié)果MSI陽性結(jié)直腸癌具有低分化癌多見，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移少等特點，認為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移少可能是MSI結(jié)直腸癌具有生存優(yōu)勢的原因之一?？傊琈IS是SCRC常見的遺傳改變形式之一，檢測MIS有助于提高SCRC早期篩查、早期防治水平。

3 CpG島甲基化表型

近年研究顯示，腫瘤細胞中還存在另一種基因組不穩(wěn)定性—表觀遺傳學(xué)的改變。表觀遺傳學(xué)是指在基因序列不改變的基礎(chǔ)上所致的基因表達變化，表觀基因組學(xué)則是在基因組水平上對表觀遺傳學(xué)改變的研究。DNA甲基化已經(jīng)成為表觀遺傳學(xué)和表觀基因組學(xué)的重要研究內(nèi)容,目前研究認為CpG島甲基化是導(dǎo)致腫瘤相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄失活的重要原因。CpG島是基因組上富含C+G堿基對的區(qū)域，在人類基因組中CpG島存在幾乎一半基因的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)。研究證實啟動子CpG島異常甲基化能引起細胞生長失控、惡性轉(zhuǎn)化癌變。CpG島同時存在多個基因啟動子甲基化狀態(tài)稱為CpG島甲基化表型(CpG island methylator phenotype, CIMP)，CIMP陽性的腫瘤流行病學(xué)、組織學(xué)、臨床病理學(xué)及分子學(xué)具有獨特的特征。Ogino等[10]研究發(fā)現(xiàn)CIMP現(xiàn)象在散發(fā)性結(jié)直腸癌中高發(fā)。Van等[11]報道散發(fā)性結(jié)腸癌中約有一半存在CIMP陽性，CIMP高表達的癌瘤有著獨特的臨床病理類型和分子生物學(xué)特征。Lee等[12]研究表明CIMP陽性的散發(fā)性結(jié)腸癌多位于近端結(jié)腸，提示右半結(jié)腸是更容易受表觀遺傳學(xué)影響的發(fā)病部位。蔡國響等[13]對71例散發(fā)性結(jié)腸癌患者進行5個基因啟動子甲基化檢測, CIMP陽性率為21.1%，且CIMP陽性多發(fā)右半結(jié)腸、低分化多見、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移明顯，表明CIMP在SCRC進展中起一定作用。有研究顯示MSI的形成涉及CIMP的狀態(tài)，鞠星海等[14]通過檢測與散發(fā)性結(jié)直腸癌密切相關(guān)的5個抑癌基因的啟動子甲基化狀態(tài)，探討CIMP與MSI的關(guān)系，結(jié)果27.3%的CIMP陽性病例表現(xiàn)為MSI，54.5%的MSI病例表現(xiàn)為CIMP陽性，表明兩者關(guān)系密切相關(guān)。總之，CpG島甲基化在SCRC的形成中同樣發(fā)揮著重要作用，檢測CpG島的甲基化狀態(tài)，可為SCRC的鑒別診斷、評價預(yù)后提供一種新的分子生物學(xué)手段。

5 結(jié)語

基因組不穩(wěn)定性是癌變過程的早期階段，而癌癥則是基因組不穩(wěn)定性的延續(xù)表現(xiàn)。越來越多的研究表明基因組不穩(wěn)定性在SCRC的發(fā)展過程中起著重要作用，但基因組表達模式多變，很多調(diào)控機制還知之甚少，給腫瘤的診治帶來一定的困難。相信隨著人類基因組計劃的進一步開展，對SCRC中多基因或全基因組變異的深入研究，人們終將找到與SCRC相關(guān)基因標識物檢測譜系和標準化檢測技術(shù)，為SCRC的早期檢測、靶向治療和預(yù)后預(yù)測提供新的分子生物學(xué)手段。