前列腺癌DNA甲基化研究进展

林富祥

（惠州卫生职业技术学院，广东惠州516025）

前列腺癌（Prostate cancer，PCa）是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤，PSA检查目前依然是PCa筛查的“金标准”，但存在一些缺点。研究发现，PCa的发生和发展常伴随着DNA甲基化的改变，有学者认为DNA甲基化标志物可能是PCa新的肿瘤标志物。DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶（DNMTs）作用下，甲基基团（CH3－）共价结合到CpG结构的胞嘧啶第5位碳原子上的过程，常发生在基因启动子CpG岛区域，是最重要的表观遗传学标志[1]。目前PCa的DNA甲基化研究已获得了很多重大突破，现综述如下。

1　DNA甲基化与基因表达

研究证实，DNA甲基化常导致基因表达沉默，甚至引起细胞癌变，如抑癌基因启动子CpG岛发生甲基化，抑癌基因表达将受到抑制，抑癌功能丧失，细胞重新进入生长周期，最终导致肿瘤发生[2]。在PCa中，研究者发现了很多基因均发生甲基化改变，这些基因包括DNA损伤修复基因、肿瘤抑制基因、细胞周期调控基因、激素应答基因、凋亡基因及肿瘤浸润与转移相关基因等。这些基因有的出现在PCa早期，有的伴随整个PCa病程，有的与病理分级和临床分期相关，有的与PCa浸润和转移相关，有的与PCa是否激素依赖有关。研究这些基因甲基化与PCa的关系，可以为PCa的早期诊断、靶向治疗和预后评估提供重要的帮助。这些基因的甲基化甚至可能成为PCa早期诊断和预后评估的标志物。

2　DNA甲基化转移酶和前列腺癌

DNA甲基化需DNA甲基化转移酶（DNMTs）的参与，DNMTs分为DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L，其中DNMT1是维持型酶，负责维持和复制已有的甲基化模式，DNMT3A和DNMT3B是de novo酶，主要负责新甲基化模式的建立[3]。研究发现，DNMT3B酶增加可使PCa发病率提高[4]，这可能是由于DNMT3B酶具有建立新甲基化模式的功能，可引起DNA发生甲基化改变，进而导致肿瘤发生，因此检测DNMT3B酶含量或许可以早期诊断PCa。台湾地区学者ST Pang发现，与激素依赖型PCa相比，非激素依赖型PCa的DNMT3A和DNMT3B酶含量升高[5]，认为DNMT3A和DNMT3B酶含量升高的PCa患者抗雄激素治疗效果差，这一研究成果或许可以指导临床医生选择抗雄激素治疗的患者，让患者避免过度无效的治疗。除DNMT3酶在PCa的发生和发展中起重要作用外，DNMT1酶增加也可能在PCa进展中起重要作用。研究发现，在PCa中DNMT1酶含量较前列腺增生（BPH）及正常前列腺组织高[6]，而DNMT1酶减少能阻断细胞分化甚至抑制肿瘤形成，因此有学者认为靶向抑制DNMT1酶表达可能成为治疗PCa的新手段。阿扎胞苷和地西他滨是主要的DNA去甲基化药物，其作用靶点正是DMNTs，分别于2004年和2006年获得美国FDA批准用于临床治疗骨髓异常增生综合征和白血病等血液系统疾病，暂未用于PCa等实体肿瘤的治疗[7]。随着抗肿瘤药物研究的深入，相信在不久的将来会有效果好且副作用小的DNA去甲基化药物用于临床治疗PCa。

3　甲基化基因与前列腺癌

过去认为，基因沉默主要与基因突变和基因丢失有关，研究证实DNA甲基化改变也是基因沉默的重要原因。在PCa的DNA甲基化研究中，有很多基因均发现甲基化改变，其中最重要的包括：GSTP1、APC、RASSF1A、RAR－b等。

3.1　DNA损伤修复基因

DNA常受到各种物理射线和化学致癌物的损伤，需多种酶作用修复损伤的结构，以恢复正常的调控功能。近年来，研究发现在肿瘤组织中，这些酶的编码基因常发生甲基化，导致酶的活性下降，DNA损伤无法修复，甚至导致细胞癌变。目前，在PCa研究中，研究最多的DNA损伤修复基因是谷胱甘肽S转移酶π基因（GSTP1），这个基因位于染色体11q13。大量研究证实，在超过90%的PCa中，GSTP1启动子均发生甲基化且表达沉默[8]，是目前认为最佳的PCa基因甲基化标志物。研究人员采用GSTP1甲基化对PCa进行诊断，发现敏感度为73%，特异度为100%，阳性预测值为100%，而阴性预测值为78%[9]，认为GSTP1甲基化检测可以用于前列腺癌的筛查。Dumache采用DNA甲基化特异性PCR（MSP）对PCa和BPH患者的尿液进行分析，结果PCa和BPH患者尿液中GSTP1甲基化阳性率分别为97%和11%，GSTP1甲基化诊断PCa的敏感度和特异度分别为98%和89%[10]，远远超过PSA诊断PCa的敏感度和特异度，且检测手段无创伤，是PCa诊断的理想标志物。根据以上研究结果，我们有理由相信GSTP1甲基化将会是未来诊断PCa的标志物。但GSTP1如要用于临床还需更多的研究数据和分析结果支持以及检测技术的进一步优化。除了GSTP1，DNA损伤修复基因06－MGMT基因甲基化在PCa的发生发展中也发挥着重要的作用，其在PCa的应用价值还有待进一步研究。

3.2　肿瘤抑制基因

肿瘤抑制基因是与原癌基因编码的蛋白质促细胞生长作用相反的一类基因，其产物能抑制细胞生长，当肿瘤抑制基因表达丧失，细胞容易发生癌变。DNA甲基化是基因表达丧失的主要机制之一，目前研究最多的与PCa相关的甲基化肿瘤抑制基因包括结肠腺瘤性息肉病基因（APC）、Ras相关区域家族蛋白1A基因（RASSF1A）以及维甲酸受体b基因（RAR－b）等。其中APC基因位于染色体5q21－22，是常见的肿瘤抑制基因。研究发现，APC诊断PCa有明显的优势，且敏感度和特异度均比较高，检测APC甲基化可以有效诊断PCa[11]。此外，APC甲基化还是良好的PCa预后标志物，当PCa患者APC基因发生甲基化，其死亡率明显高于未发生甲基化的患者[12]。RASSF1A也是常见的肿瘤抑制基因，位于染色体3p21．3，RASSF1A失活可能导致肿瘤细胞的DNA修复系统和Ras依赖的生长调控失调[13]。在PCa中，RASSF1A基因启动子甲基化是非常常见的事件，发生概率为49%～99%，且与进展性PCa相关[14]。另外一个肿瘤抑制基因RAR－b基因位于染色体3p24．2，在体外和体内均起调节细胞生长、分化和凋亡的作用。Jeronimo发现RAR－b在PCa中甲基化发生率为97．5%，在PIN的发生率为94．7%，而在BPH中为23．3%，在PCa诊断中有较好的价值[15]。还有研究提示，RAR－b甲基化的PCa病理分级Gleason评分将减小，这意味着RAR－b甲基化的PCa患者预后较好[16]。除了以上这几个肿瘤抑制基因，RUNX3、RBP1、VHL、FHIT、HIC2、SFPR1、TIMP－3和DAB－2IP等也是目前正在研究的与PCa相关的甲基化肿瘤抑制基因。

3.3　细胞周期调控基因

细胞周期的准确调控对生物的生存、繁殖、发育和遗传均有非常重要的作用，细胞周期各时相中有各自特异的细胞周期蛋白对细胞周期进行有序调控。细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI）对细胞生长起负性调控作用，当CKI表达丧失，可能导致肿瘤发生。细胞周期依赖性激酶抑制因子2A基因（CDKN2A或P16）位于染色体9p21，是信号通路中的关键蛋白，研究发现，CDKN2A基因启动子甲基化在PCa的发生和发展中起重要作用，且CDKN2A基因启动子甲基化的频率在PCa中高达77%[17]。其他CKI，如p14、p21、p27在PCa中很少发生甲基化[18]，研究认为，CDKN2A甲基化是早期发现PCa的一个潜在的肿瘤标志物。

3.4　浸润与转移相关基因

肿瘤浸润性生长以及肿瘤远处转移，是恶性肿瘤治疗失败和患者死亡的主要原因。对肿瘤浸润与转移相关基因甲基化的研究，有助于提高恶性肿瘤的诊断和治疗水平。目前，PCa的浸润与转移基因甲基化研究包括：上皮细胞钙黏蛋白基因（CDH1）、透明质酸受体（CD44）以及基质金属蛋白酶（MMPs）等。其中CDH1位于染色体16q22．1，在很多肿瘤中可以观察到CDH1的表达下调，CDH1的失表达与肿瘤浸润性和转移性密切相关。CDH1表达下降显示疾病预后较差，包括病理分级和临床分期等[19]。CD44是重要的膜蛋白，被列为肿瘤转移抑制因子，与MMPs一样，在肿瘤生长、浸润以及诱导肿瘤血管生成中起重要作用[20－21]，是PCa预后判断的重要指标，但相关研究较少，仍需进一步研究来肯定这些基因甲基化的使用价值。

4　未来的挑战与展望

DNA甲基化是最重要的表观遗传学过程，检测DNA甲基化信息可能对PCa的发病风险、早期诊断、靶向治疗、疗效评价及预后评估等具有重要意义。然而，目前还有很多问题有待解决，如检测技术的优化、理想标志物的筛选、靶向治疗药物的研发等。最近几年，随着全基因组DNA甲基化高通量检测技术（MeDIP－chip和MeDIP－seq）的应用，将会有大量DNA甲基化标志物出现，给DNA甲基化研究带来更多的机会，获得更多成果。总而言之，DNA甲基化研究是一个迷人的领域，相信不远的将来，DNA甲基化研究的成果将给人类诊断和治疗肿瘤带来更多的福音。

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