一文了解DNA甲基化與肺癌診療及預後評估的研究進展

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截至2017年11月，中國肺癌發病率已經上升到80萬例，死亡人數達到70萬例。

若從過去三十年算起，中國肺癌的發病率增長了465%，成為發病率和死亡率第一的疾病。

而更驚人的現象是，其發病率和死亡率幾乎接近。

究其原因，很大程度是由於缺乏有效的早期診斷方法。

DNA甲基化異常是腫瘤發生最常見的表觀遺傳變化之一，研究已經證明，腫瘤的發生表現為基因組整體甲基化水平的降低和CpG島局部甲基化水平的異常升高。

DNA甲基化與肺癌

關於肺癌診療與DNA甲基化檢測的關係，早在2005年，德國海涅大學的Schmiemann V等在發現肺癌患者中存在APC、p16（INK4a）、R ASSF1A等基因的甲基化狀態異常後，就提出了利用通過甲基化檢測來進行肺癌的早期診斷。

後來隨著甲基化特異性PCR（MS-PCR）等相關技術的開發，在肺癌相關領域，涉及到基於特定基因DNA甲基化的早期診斷、分期分級診斷、化療藥物的個體化篩選和預後判斷的研究日益增多；針對甲基化轉移酶的藥物也已開始進行臨床試驗並取得了一定的療效。

一、DNA甲基化與肺癌早期診斷

目前研究已經發現的具有相對特異性的基因包括P16、RASSF1A、APC、MGMT、hOGG1等。

1、hOGG1：有研究通過檢測外周血單核細胞的hOGG1基因的甲基化水平，發現甲基化的hOGG1基因攜帶者發展為NSCLC 的幾率是非甲基化hOGG1基因攜帶者的2.25倍。

這個結果可為特定人群提供肺癌發病風險預測提供很大益處。

2、SHOX2：矮小同源盒基因，在胚胎形成期對骨骼、心臟和神經系統的發育作用重大，在肺癌、乳腺癌和腎癌中異常表達。

研究發現SHOX2甲基化能較好的區分肺部良惡性病變，靈敏度和特異度分別為68%（95%CI:62-73%）和95%（95%CI:91-97%）， SHOX2不僅可以作為早期檢測的生物指標，而且SHOX2甲基化可以作為非小細胞肺癌預後的獨立預測指標。

二、DNA甲基化與肺癌治療方案的選擇

一般肺癌化療或輔助化療方案的制定是基於患者腫瘤的病理分型及化療方案實施後患者和腫瘤反應情況來確定的，但是臨床上同一病理類型的患者接受同一種化療方案獲得的實際療效差異很大，而且在一部分患者身上僅表現出了化療的副作用。

因此，肺癌患者的個體化醫療十分重要。

隨著表觀遺傳相關研究的深入，發現了某些基因與特定藥物治療反應的敏感性不一樣。

1、DAL-1：DAL-1基因的甲基化可隨著肺癌分期的進展而出現變化，深入研究發現基因組的低甲基化隨著細胞惡性度的增加而愈加明顯，因此可作為病情變化的判斷指標，並為治療方案的選擇提供參考。

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2、hMLH1：hMLH1基因是DNA錯配修復基因之一，主要功能是修復DNA複製錯誤，維持基因穩定性。

研究發現NSCLC耐順鉑的細胞株中存在hMLH1啟動子的高甲基化失活，而在敏感株中未發現甲基化。

用去甲基化藥物作用於耐受細胞株後，發現可增強細胞對順鉑的敏感性。

此外還證實了hMLH1甲基化狀態與NSCLC患者的無病生存期相關，被認為是手術切除後、順鉑輔助化療後發生腫瘤復發和轉移的危險因素之一。

3、IGFBP-3高甲基化誘導順鉑耐藥：通過基因表達晶片分析發現，順鉑耐受組的IGFBP -3高甲基化比例顯著高於順鉑敏感組（14/19 v s .2/17,p<0.001），而用siRNA沉默敏感株的IGFBP-3表達可誘導細胞對順鉑的耐受。

進一步發現，腫瘤細胞中IGFBP-3啟動子甲基化導致IGFBP-3蛋白表達缺失，順鉑治療時可能通過特異性抑制IGFIR通路轉而活化PI3K/AKT通路，從而誘導對順鉑耐藥。

4、DAPK：DAPK是一種鈣離子和鈣調素依賴的絲氨酸和蘇氨酸蛋白激酶，參與干擾素-γ、腫瘤壞死因子-α、Fas等誘導的細胞凋亡過程，具有促進凋亡的功能。

DAPK的表達缺失與其基因CpG島過甲基化有關，近來有研究認為DAPK超甲基化與NSCLC細胞株對西妥昔單抗和厄洛替尼耐藥有關。

【2】

三、DNA甲基化藥物與肺癌治療和預後

1、《細胞》雜誌上的一項研究發現，DNA甲基轉移酶抑制劑與組蛋白去乙醯化酶抑制劑（HDACis）雙藥聯合，可以對非小細胞肺癌（NSCLC）進行雙重打擊。

這種新型的藥物聯合療法似乎使NSCLC對免疫治療的反應更好。

聯合治療觸發了一種化學級聯反應，吸引更多免疫細胞對抗腫瘤，減少癌基因MYC的作用。

基於這些發現，研究人員將把這種方法運用到晚期NSCLC患者的臨床試驗中。

【3】

2、TMEM88：位於染色體17p13.1的TMEM88是一個跨膜蛋白，在胚胎髮育和幹細胞分化過程中起重要作用。

有研究發現在非小細胞肺癌中，過甲基化會使Wnt/β-catenin信號抑制因子的表達下調，而TMEM88可以通過與Wnt pathway factor Dishevelled (DVLS)的互作來抑制Wnt/β-catenin信號通路。

最終研究結果表明，TMEM88啟動子甲基化與非小細胞肺癌的不良預後有關，TMEM88脫甲基化可以抑制細胞的增殖、遷移和侵襲。

因此，TMEM88可能具有腫瘤抑制基因的功能，可以作為非小細胞肺癌預後和治療的診斷標記。

【4】

3、RASSF1A：一種抑癌基因，上文在肺癌的早期診斷中也提到過，是近年來發現的在腫瘤中甲基化程度最高、最多見的基因之一。

一項研究檢測了150例NSCLC患者，結果發現RASSF1A啟動子高甲基化的患者預後較RASSF1A未甲基化的患者差（中位生存期：22個月vs.57個月），Cox回歸顯示，RASSF1A啟動子甲基化狀態是NSCLC術後的預後相關因素，對於手術治療的NSCLC患者，RASSF1A高甲基化是一項獨立的預後影響因素。

DNA甲基化相關研究已為我們研究肺癌的發生機制及診療方面提供了新的方向，且已研究出針對DNA甲基化異常治療癌症的相關藥物。

不過目前關於藥物的特異性不高及相關副作用較大仍是今後需要突破的領域。

另外，還需明確甲基化水平異常導致癌症發生的更多具體機制及加快相關去甲基化藥物的研發等。

參考文獻：

【1】甲基化在肺癌研究領域的相關進展/中國肺癌雜誌2 0 1 7年9月第2 0卷第9期DOI: 10.3779/j.issn.1009-3419.2017.09.08

【2】DNA甲基化與肺癌的療效評價及預後判斷

【3】Topper, Michael J, et al. Epigenetic Therapy Ties MYC Depletion to Reversing Immune Evasion and Treating Lung Cancer. Cell , Volume 171 , Issue 6 , 1284 - 1300.e21

【4】Ma R, Feng N, Yu X, et al. Promoter methylation of Wnt/β-Catenin signal inhibitor TMEM88 is associated with unfavorable prognosis of non-small cell lung cancer[J]. Cancer Biology and Medicine, 2017, 14(4):377.