基因組不穩定性在散發性結腸癌中的研究現狀

潘理會 李育莊 李春輝△

(1.承德醫學院，河北 承德 067000；2.承德醫學院附屬醫院，河北 承德 067000)

基因的遺傳穩定性是維持細胞正常增殖和分化的關鍵,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定性的任何一種突變狀態均稱為基因組不穩定性。基因組不穩定導致細胞內穩定性改變不斷積累，細胞生長失衡最終癌變。基因組不穩定性可發生在腫瘤發生、發展的各個階段,主要有表現三種形式：染色體不穩定、微衛星不穩定及CpG島甲基化，這三條途徑并非相互排斥可重疊出現，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后預測的生物學標記。

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

1 染色體不穩定性

染色體不穩定是癌細胞的普遍特征，是腫瘤形成的重要機制。染色體不穩定性(chromosomal instability, CIN)是指細胞有絲分裂時發生染色體數目和結構的改變，表現為整條染色體拷貝數或染色體片段的獲得或丟失及染色體結構的易位、重排等。染色體分離、DNA損傷反應、端粒酶穩定性和細胞周期調控等細胞的功能障礙均可導致CIN。目前研究認為,CIN是導致腫瘤遺傳變異的重要原因之一,結構性染色體不穩定會導致全體染色體重排，數量染色體不穩可導致染色體數量異常。早在上世紀初，Theodor Boveri 就在結腸腺瘤等癌前病變及早期原位癌中檢測到CIN。研究顯示，85%的結腸癌表現為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域[2]。De等[3]用比較基因組雜交(CGH)技術分析67例散發性結腸癌染色體畸變與病人生存率的相關性，結果顯示，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超過6個的腫瘤患者生存時間也明顯短于畸變數少于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后較差的獨立因素。鞠海星等[4]研究發現所檢測的40例散發性結腸癌均有不同程度的染色體臂發生擴增和丟失，20q、13q、7p的擴增及18q、17q、8p的缺失為畸變常見區域，表明染色體水平上發生遺傳物質改變是SCRC常見的分子事件；另外在TNM分期中發現Ⅲ-Ⅳ期染色體總擴增數和擴增數、缺失數均高于Ⅰ-Ⅱ期，差異有統計學意義，提出染色體畸變是SCRC進展的基礎之一。KaKar等[5]發現散發性結腸癌中有60%～70%存在CIN，10%～15%存在MSI，表明CIN在SCRC演進中發揮著更重要的作用。可見，深入研究SCRC中CIN,對SCRC發病分子機制的闡明及診斷、治療和預后均有指導意義。

2 微衛星不穩定性

微衛星不穩定是腫瘤形成的另一個重要機制，是遺傳不穩定最常見的表現形式。微衛星(microsatellite , MS)是人類基因組中簡單串聯重復的序列,具有高度突變性。這些簡單重復序列在DNA復制過程中產生錯誤的增加或丟失稱為微衛星不穩定性( microsatellite instability, MSI)。近年來研究發現錯配修復基因(MMR)突變引起錯配修復系統的功能降低或喪失,引起遺傳物質不穩定,主要表現為微衛星不穩定性。SCRC中MSI是由MMR (主要hMLH1)啟動子甲基化導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導致癌基因的激活或抑癌基因的失活,從而誘發癌變，文獻顯示約10%～15%的SCRC表現為MSI。Wheeler等[6]檢測38例早期和40例晚期散發性結腸癌的MSI，有71.4%的MSI+腫瘤病例出現hMLH1高甲基化，表明hMLH1基因表達失活與SCRC的MSI關系密切。Miyakum等[7]分析了88例散發性結腸癌的hMLH1啟動子區域甲基化、蛋白表達與MSI的情況，提出hMLH1甲基化引起錯配修復功能缺陷引起MSI是誘發SCRC發生的主要基因。胡家萍等[8]采用PCR-銀染法檢測了50例散發性大腸癌石蠟組織的MSI，結果顯示，MSI+腫瘤的陽性率為16%，且MSI多發生于近端結腸，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、組織學分型、侵潤轉移有關，可作為判斷SCRC惡性程度和預后的參考指標。有文獻報道MSI(+)SCRC患者比MSI(-)SCRC患者的預后要好。楊柏林等[9]應用熒光多重PCR方法檢測105例散發性結直腸癌初診患者微衛星狀態，分析MSI結直腸癌潛在的相關臨床病理生物學特征。結果MSI陽性結直腸癌具有低分化癌多見，淋巴結轉移少等特點，認為淋巴結轉移少可能是MSI結直腸癌具有生存優勢的原因之一。總之，MIS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定性—表觀遺傳學的改變。表觀遺傳學是指在基因序列不改變的基礎上所致的基因表達變化，表觀基因組學則是在基因組水平上對表觀遺傳學改變的研究。DNA甲基化已經成為表觀遺傳學和表觀基因組學的重要研究內容,目前研究認為CpG島甲基化是導致腫瘤相關基因轉錄失活的重要原因。CpG島是基因組上富含C+G堿基對的區域，在人類基因組中CpG島存在幾乎一半基因的轉錄起始區。研究證實啟動子CpG島異常甲基化能引起細胞生長失控、惡性轉化癌變。CpG島同時存在多個基因啟動子甲基化狀態稱為CpG島甲基化表型(CpG island methylator phenotype, CIMP)，CIMP陽性的腫瘤流行病學、組織學、臨床病理學及分子學具有獨特的特征。Ogino等[10]研究發現CIMP現象在散發性結直腸癌中高發。Van等[11]報道散發性結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特征。Lee等[12]研究表明CIMP陽性的散發性結腸癌多位于近端結腸，提示右半結腸是更容易受表觀遺傳學影響的發病部位。蔡國響等[13]對71例散發性結腸癌患者進行5個基因啟動子甲基化檢測, CIMP陽性率為21.1%，且CIMP陽性多發右半結腸、低分化多見、淋巴結轉移明顯，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，鞠星海等[14]通過檢測與散發性結直腸癌密切相關的5個抑癌基因的啟動子甲基化狀態，探討CIMP與MSI的關系，結果27.3%的CIMP陽性病例表現為MSI，54.5%的MSI病例表現為CIMP陽性，表明兩者關系密切相關。總之，CpG島甲基化在SCRC的形成中同樣發揮著重要作用，檢測CpG島的甲基化狀態，可為SCRC的鑒別診斷、評價預后提供一種新的分子生物學手段。

5 結語

基因組不穩定性是癌變過程的早期階段，而癌癥則是基因組不穩定性的延續表現。越來越多的研究表明基因組不穩定性在SCRC的發展過程中起著重要作用，但基因組表達模式多變，很多調控機制還知之甚少，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相關基因標識物檢測譜系和標準化檢測技術，為SCRC的早期檢測、靶向治療和預后預測提供新的分子生物學手段。