胃癌相關分子標志物的研究進展

江波濤，趙晨陽，王筠，曾健，董蕾

(1.深圳大學生命與海洋科學學院，廣東 深圳 518055； 2.西安交通大學第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，西安 710004)

全球癌癥統(tǒng)計報告指出，胃癌發(fā)病率(5.7%)居癌癥排名第六位，其病死率(8.2%)與肝癌并列癌癥的第二位，且半數(shù)病患在中國[1]。由于胃癌確診時多已是中晚期，即使接受以手術為主的綜合治療，復發(fā)率仍很高，且預后差，患者5年生存率<30%[2]。近年來，通過預防宣教和內(nèi)鏡篩診，胃癌的早診率顯著提高，患者生存率也大幅度提高(>90%)[3]。但目前胃癌的早期篩查技術較復雜，受檢者依從性差，且缺少標準化操作規(guī)程，故臨床上無法進行大隊列多地區(qū)的普查。近年來，科學家們利用各種技術，從組織、細胞和體液中發(fā)掘出一大批與腫瘤病變相關的分子標志物[如易感基因、致癌/抑癌基因、微RNA(microRNA，miRNA)、長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)、癌胚活性蛋白及代謝產(chǎn)物等][4-7]。臨床上也已將這些分子標志物用于腫瘤高危人群的篩查、原發(fā)腫瘤的早期診斷、良性和惡性腫瘤的鑒別診斷、腫瘤惡性程度的判斷、藥靶、治療敏感性或耐藥性的評估以及腫瘤復發(fā)與預后的預測和干預等。雖然國內(nèi)外對胃癌生物標志物的研究已逐步展開和深入，但迄今為止只有微量的生物標志物可用于臨床胃癌的輔助診斷[8-10]，且檢出率和精準度較低，不足以替代常規(guī)的病理診斷?，F(xiàn)就胃癌相關分子標志物的研究進展予以綜述。

1 核 酸

核酸生物標志物可分為DNA和RNA兩大類，其中DNA生物標志物研究的重點多著眼于單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)方面，而RNA生物標志物則可分為大分子RNA(如信使RNA、lncRNA和circRNA)和小分子RNA[如miRNA、piRNA(與Piwi蛋白相作用的RNA)、小干擾RNA、核仁小RNA、轉(zhuǎn)運RNA以及轉(zhuǎn)運RNA衍生片段等]。另外，一些與表觀遺傳(如DNA甲基化)和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(microsatellite instability，MSI)有關的分子標志物的研究也備受關注。

1.1SNP SNP檢測可發(fā)現(xiàn)與疾病相關的基因突變。研究已經(jīng)證實，SNPs參與啟動子活性改變、基因表達調(diào)控、剪接位點改變、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點改變和表觀遺傳修飾等生理與病理活動[11]。有研究指出，位點多態(tài)性與胃癌的易感性顯著相關[12]。多種酶的SNPs與包括胃癌在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關[13-14]。通過對胃癌SNPs相關的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，5p13染色體上rs6872282的變異與胃癌風險基因前列腺素E2受體4的表達上調(diào)有關，而8q24染色體上rs2585176的變異既與胃癌風險基因前列腺干細胞抗原的表達上調(diào)有關，又與胃癌風險基因MBOAT7(membrane-bound O-acyltransferase domain-containing protein 7)的表達下調(diào)有關；同時還發(fā)現(xiàn)，特異位點的突變引起胃組織中前列腺素E2受體4和前列腺干細胞抗原的表達上調(diào)以及MBOAT 7的表達下調(diào)，有可能是胃癌發(fā)病的危險因素[15]。由此表明，一些相關基因的多態(tài)性可作為胃癌預測的潛在靶標。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶-3A rs1550117突變體的GG基因型可降低胃癌的死亡風險。而Jia等[17]發(fā)現(xiàn)，P-534A/A基因型胃癌患者的生存率顯著低于C/C或C/A基因型攜帶者，提示CD24基因的P-534位點可作為胃癌預后的指標。Chen等[18]發(fā)現(xiàn)，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶-3B啟動子上的常見多態(tài)性rs1569686(-579G>T)與中國人群的胃癌發(fā)病風險相關。但Ahmadi等[19]并未觀察到伊朗胃癌患者rs1569686與胃癌間的顯著關聯(lián)。提示，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)基因的多態(tài)性在胃癌病變過程中可能起到了關鍵作用。

1.2游離環(huán)狀腫瘤DNA(free circular tumor DNA，ctDNA) ctDNA是近年來液體活檢的一個主要檢測項目。研究表明，一些ctDNAs靶點的突變和水平變化，不僅與胃癌患者預后、特異性及藥物敏感性顯著相關，還能反映患者的疾病狀態(tài)[20-21]。Lan等[22]發(fā)現(xiàn)，術后某些ctDNAs水平持續(xù)升高可能是胃癌復發(fā)的指征。但ctDNAs在體液中的組成成分和數(shù)量易受環(huán)境、遺傳及腫瘤異質(zhì)性等因素的交互影響。目前，尚無一種ctDNA可作為胃癌分子標志物的獨立檢測因子，通常是運用多種標志物聯(lián)合進行檢測。利用ctDNAs的液體活檢技術在胃癌的臨床轉(zhuǎn)化診療中最具前景。

1.3lncRNAs lncRNAH19、TUSC7(tumor suppressor candidate 7)、MEG3(maternally expressed gene 3)和肺腺癌轉(zhuǎn)移相關轉(zhuǎn)錄物1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)等lncRNAs的異常表達，在胃癌的細胞周期、凋亡、增殖、侵襲與遷移中發(fā)揮重要作用，且其中一些lncRNAs可通過與miRNAs完全結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控胃癌的進展[23]。例如，剔除lncRNA-尿路上皮癌相關基因1(urothelial carcinoma-associated 1，UCA1)能通過調(diào)控miR-182抑制胃癌細胞的存活、遷移和侵襲[24]。lncRNA-PCTA6(polychlorinated thianthrene 6)在胃癌組織中的表達呈異常增高，有可能通過靶向MKRN3(makorin ring finger protein 3)基因，參與miR-30的內(nèi)源性競爭，以促進胃癌的惡變[25]。Wang等[26]比較lncRNA AB007962在胃癌患者的癌組織與癌旁組織中的表達差異，發(fā)現(xiàn)AB 007962在胃癌組織中的表達下調(diào)，且表達高低與腫瘤大小呈負相關；進而表明AB 007962的表達與不良預后顯著相關，可能是一種潛在的預后判斷的分子標志物[27]。

1.4miRNAs miRNAs可抑制翻譯過程，調(diào)控靶基因的表達。一項對miRNAs綜合表達譜分析的研究提示，胃癌患者外周血miR-331和miR-21的表達高于正常對照人群，且高表達miR-21患者呈現(xiàn)明顯的低生存率[28]。另外，多項研究分析了miRNAs在胃癌中的預后判斷價值，Zhang等[29]認為，miR-20b、miR-125a、miR-137、miR-141、miR-146a、miR-196A、miR-206、miR-218、miR-486-5p和miR-506的表達水平可以提示胃癌患者的預后。Huang等[30]使用Exiqon技術檢測發(fā)現(xiàn)，miR-10b-5p、miR-132-3p、miR-185-5p、miR-195-5p、miR-20a-3p和miR-296-5p在胃癌中過表達，且在未接受化療的患者中，miR-10b-5p或miR-296-5p的高表達與患者的生存期縮短相關。由此推測，miRNAs可能在胃癌的診斷、預后與復發(fā)的預測判斷中起關鍵作用。

1.5DNA甲基化 DNA甲基化是經(jīng)典的表觀遺傳事件，很多腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與DNA甲基化的存在有著一定程度的關聯(lián)。Balgkouranidou等[31]研究了胃癌Ⅰ～Ⅲ期手術治療患者的RAS相關區(qū)域家族1A甲基化和活化蛋白C甲基化，發(fā)現(xiàn)RAS相關區(qū)域家族1A啟動子甲基化與臨床預后無顯著相關性，而活化蛋白C啟動子高甲基化患者的病死率較高。Ding等[32]發(fā)現(xiàn)，與正常胃黏膜相比，胃癌患者胃黏膜細胞有絲分裂檢查點-CHFR的甲基化水平顯著升高，其啟動子的甲基化水平又與腫瘤分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關。一項研究顯示，在高度甲基化的胃癌細胞系中存在脂肪非典型鈣黏蛋白4基因表達缺陷，同時幽門螺桿菌感染也與脂肪非典型鈣黏蛋白4基因的甲基化頻率存在某種關系[33]。

1.6MSI DNA錯配修復系統(tǒng)功能紊亂會引起MSI，導致基因組不穩(wěn)定，增加腫瘤發(fā)生的易感性。MSI陽性胃癌發(fā)病時間較晚，且多位于胃的遠端，通常呈腸組織型，與MSI陰性胃癌相比，MSI陽性胃癌的局部侵襲能力和淋巴結(jié)浸潤率較低，因此預后較好[34]。一項隨機臨床試驗報告顯示，當胃食管癌患者行單一手術治療后，高MSI患者的生存期顯著長于低微衛(wèi)星穩(wěn)定/MSI患者；經(jīng)過手術治療和圍手術期化療的綜合治療后，高MSI患者的生存期則短于低MSI患者[35]。由此推測，MSI頻率可作為胃癌患者的一個輔助預測和預后的指標。但有研究指出，MSI對于胃癌患者的預后判斷可能與年齡有關[36]。

2 蛋白質(zhì)

2.1糖類抗原(carbohydrate antigen，CA)19-9 CA19-9是胃癌患者血清和胃液中均可檢測到的一種蛋白質(zhì)，表達于內(nèi)皮細胞表面，可作為消化道腫瘤的常用標志物。有研究發(fā)現(xiàn)，CA19-9陽性表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤大小呈正相關，因此臨床使用術前血清CA19-9和癌胚抗原聯(lián)合檢測的方案，可更好地預測術后胃癌的復發(fā)、轉(zhuǎn)移和生存期[37-40]。

2.2人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor-2，HER2) HER2是表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)家族的成員之一，可編碼具有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白，參與調(diào)控細胞的生長和分化。早先發(fā)現(xiàn)HER2在乳腺癌中呈過表達，隨后又發(fā)現(xiàn)HER2也高表達于胃癌等其他腫瘤中[41-42]。目前，臨床上已使用針對HER2的靶向藥物，如曲妥珠單抗和拉帕替尼，曲妥珠單抗和拉帕替尼的聯(lián)合化療也被視為治療HER2陽性胃癌的新療法[10，43]。

2.3MMP MMP是一個需要鈣離子、鋅離子等金屬離子輔助功能的肽鏈內(nèi)切酶家族，現(xiàn)分離鑒別出26個成員(MMP1～MMP26)，它們可破壞細胞間的組織學屏障，降解多種細胞成分，在腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移中起著關鍵性作用。王磊等[44]對不同浸潤度胃癌組織中MMP-2的表達和活性進行檢測和分析發(fā)現(xiàn)，MMP-2在胃癌T3、T4期中信使RNA和蛋白的表達以及酶的活性均高于T1、T2期，提示MMP-2在胃癌晚期的高表達可能有助于胃癌細胞的侵襲和浸潤。Lin等[45]研究了MMPs基因多態(tài)性與胃腺癌臨床預后的關系，發(fā)現(xiàn)MMP-2、MMP-3和MMP-8基因多態(tài)性可能通過增加或降低胃腺癌患者的上述酶活性而增加腫瘤的復發(fā)和死亡。提示MMP基因多態(tài)性在胃癌形成過程中可能發(fā)揮了重要作用。

2.4上皮鈣黏素(E-cadherin) E-cadherin是由位于染色體16的CDH1(cadherin 1)基因編碼的、參與細胞鈣介導黏附的跨膜糖蛋白。CDH1基因突變、雜合缺失及高甲基化均可導致E-cadherin功能喪失，進而促進腫瘤細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[46]。在生殖細胞攜帶CDH1遺傳突變的彌漫性胃癌家族中，E-cadherin與catenin-EGFR直接或間接相互作用可激活EGFR并使磷脂酰肌醇-3-激酶的敏感性增強，間接提示可用相關抑制劑對胃癌患者進行靶向治療[47]。另外，Wen等[48]證實，CDH1表觀遺傳和結(jié)構(gòu)陽性改變胃癌患者的存活率較陰性患者差，說明甲基化程度極有可能是胃癌的一種較好的分子標志物。有研究顯示，E-cadherin陽性表達在60歲以上的胃癌患者中檢出率較高，而陽性表達組的化療效果顯著優(yōu)于陰性組，且高、中分化的胃癌組織中E-cadherin陽性表達率顯著高于低分化胃癌組織，提示E-cadherin陽性表達與年齡、腫瘤分化度及療效相關[49]。

2.5血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)家族 VEGF家族成員包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長因子。目前通過抗血管生成治療癌癥和其他疾病的策略，主要集中在調(diào)控VEGF及其受體的信號通路上，并已公認是一種有效的抗癌方法。雷莫蘆是一種抗VEGF-R2的重組人源化單克隆抗體，其活性受到VEGF的抑制，雷莫蘆單抗單一使用或與紫杉醇聯(lián)合使用，在臨床實踐中具有抗腫瘤作用[50]。另一項運用雷莫蘆聯(lián)合FOLFORI方案對結(jié)直腸癌進行二線治療的研究表明，VEGF-D高表達患者較低表達患者的存活時間更長[51]。因此，VEGF-D有可能成為一種預后判斷的胃癌分子標志物。

2.6肝細胞生長因子受體(hepatocyte growth factor receptor，HGFR/c-Met) c-Met是一種酪氨酸激酶的跨膜蛋白，c-Met磷酸化可導致下游通路的激活，進而影響癌細胞的生存、增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。趙郁等[52]發(fā)現(xiàn)，c-Met陽性表達胃癌患者的化療有效率(21%)顯著低于陰性患者(55%)。另有研究證實，c-Met過表達可導致胃癌的預后差，與c-Met陰性胃癌患者相比，c-Met基因高表達與胃癌的高侵襲性及短生存期顯著相關[22]。利妥木單抗是一種能阻止c-Met受體與其配體肝細胞生長因子結(jié)合的單克隆抗體，當靶向治療與化療結(jié)合時，可將癌擴散的c-Met高表達患者的生存期延長至11.1個月，而單純化療患者只有5.7個月[53]。提示c-Met陽性表達可能是胃癌患者轉(zhuǎn)移與復發(fā)的獨立危險因素，也可能是胃癌患者的一個潛在的預后判定因子。

2.7程序性細胞死亡受體-1(programmed cell death protein 1，PD-1) PD-1是一種重要的免疫檢查點受體，程序性細胞死亡配體-1(programmed cell death ligand 1，PD-L1)在實體瘤中高表達，腫瘤細胞可利用PD-1/PD-L1通路逃避T細胞的免疫監(jiān)視，降低免疫系統(tǒng)對癌癥的應答。臨床實踐發(fā)現(xiàn)，抗PD-1的帕博利珠單抗可使39例晚期胃癌患者的生存期延長6個月[54]。一項臨床Ⅱ期的研究表明，在晚期胃癌治療過程中，用帕博利珠單抗治療PD-L1陽性患者的總有效率顯著高于陰性患者；此外，另一個PD-1的配體PD-L2可抑制并調(diào)控輔助性T細胞2的功能[55]。因此，抗PD-1的單克隆抗體對免疫檢查點進行阻斷，可有效提高胃癌患者的總生存率，對臨床胃癌的精準治療具有重大的意義。

3 代謝產(chǎn)物

隨著代謝組學分析技術的發(fā)展，已有不少研究針對胃癌患者血液、胃液、尿液等標本的代謝譜進行了研究[56-58]，試圖明確胃癌患者代謝改變的疾病特征。機體內(nèi)一氧化氮的產(chǎn)生與多種癌癥的發(fā)生發(fā)展具有肯定的關聯(lián)。已知幽門螺桿菌可刺激巨噬細胞和多形核白細胞的誘導型一氧化氮合酶產(chǎn)生大量的一氧化氮，而根除幽門螺桿菌后，胃黏膜誘導型一氧化氮合酶顯著減少，可減少細胞凋亡，減輕胃黏膜損傷[59]。研究表明，內(nèi)皮型一氧化氮合酶2070744的等位基因、顯性和隱性模型與胃癌風險均呈顯著相關性[60]。另外，Park等[61]通過分析晚期胃癌患者化療后的代謝變化與腫瘤大小之間的關系以及與患者總生存率或無進展生存率的關系發(fā)現(xiàn)，患者代謝的變化與腫瘤大小的變化相關，表明檢測代謝產(chǎn)物的變化可以預測腫瘤大小，也可為此類患者提供更準確的預后。有學者通過氣相色譜-質(zhì)譜法對94份胃癌患者尿液樣本中17種代謝產(chǎn)物進行檢測分析發(fā)現(xiàn)，其中14種代謝產(chǎn)物較199份血液樣本檢測的生物標志物具有更好的診斷價值，尤其在受試者工作特征曲線下面積>0.75時，L-丙氨酸、L-異亮氨酸、L-絲氨酸、L-蘇氨酸、L-脯氨酸和L-甲硫氨酸均可作為有較好診斷價值的生物標志物[62]。Chan等[58]發(fā)現(xiàn)，與良性胃部疾病和健康人群相比，胃癌患者具有獨特的尿液代謝特征，主要是2-羥異丁酸、3-吲哚硫酸鹽和丙氨酸等代謝物異常，由此，在受試者工作特征曲線下面積為0.95時可產(chǎn)生一個判斷胃癌的模型。另有文獻報道，腫瘤組織中由膠原降解所致的脯氨酸變化可能在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[63]。在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的情況下，升高的脯氨酸具有作為胃癌轉(zhuǎn)移分子標志物的潛能[64]，但胃癌特異性代謝譜還需要進一步研究驗證。

4 微生物

幽門螺桿菌是引起胃組織慢性炎癥、胃十二指腸潰瘍和癌癥的高致病性人類病原體，是胃癌發(fā)生的獨立危險因子[65]。McClain等[66]指出，含有特異性VacA(vacuolating cytotoxin A)等位基因類型的幽門螺桿菌菌株與胃癌風險增加相關。雖然成功根除幽門螺桿菌可降低胃癌發(fā)生的風險，但不能完全阻止胃癌的發(fā)展，而且并不是所有幽門螺桿菌感染者最終都會患胃癌[67]。因此，胃癌的發(fā)生不僅與幽門螺桿菌感染相關，也可能與其他菌群有關。人乳頭瘤病毒是一種雙鏈DNA病毒，Talia等[68]研究未感染人乳頭瘤病毒的胃型原位宮頸腺癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人類乳頭瘤病毒疫苗將導致惡性宮頸腺樣病變的發(fā)病率增加，并與腺樣病變中胃型細胞的分化程度有關。Talia和McCluggage[69]在研究胃型宮頸腺癌病變的表達譜中也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。Hu等[70]發(fā)現(xiàn)，在胃癌中微生物物種的豐度降低，特別是能夠降解致癌化合物的矢野鞘氨醇菌在胃癌中的水平顯著降低。此研究結(jié)果從宏基因組學角度提出了胃癌患者胃微生物群的新變化，提示微生物的組分和功能可用于胃癌的預后和診斷。

5 小 結(jié)

目前胃癌診斷新分子標志物的種類繁雜，包括來源于內(nèi)鏡活檢組織、血漿/血清、外泌體、唾液、糞便中的SNP、ctDNA、信使RNA、lncRNA、circRNA、miRNA、小干擾RNA、蛋白質(zhì)、多肽以及代謝產(chǎn)物和離子產(chǎn)物等。與傳統(tǒng)內(nèi)鏡診斷技術相比，液體活檢技術具有無損傷或損傷小、操作簡單以及患者依從性好等優(yōu)點。同時，潛在的分子結(jié)構(gòu)與表達異常對腫瘤的進展與預后也有顯著影響，但目前尚處于實驗篩選階段，其參與調(diào)控的分子發(fā)病機制尚不明確，也缺少大樣本的生物統(tǒng)計學與臨床實踐的驗證。另外，這些候選生物標志物的特異性與敏感性也有待提高。亟待科學家和臨床醫(yī)師加大研發(fā)力度，更好地利用和推廣新分子標志物的有效特征和對病變的干預，以實現(xiàn)對胃癌的早期精準診療。