基因组不稳定性在散发性结肠癌中的研究现状

潘理会 李育庄 李春辉△

(1.承德医学院，河北 承德 067000；2.承德医学院附属医院，河北 承德 067000)

基因的遗传稳定性是维持细胞正常增殖和分化的关键,也是维持生物有机体正常生理活动的前提和保障。使细胞获得高于正常情况下积累的稳定性的任何一种突变状态均称为基因组不稳定性。基因组不稳定导致细胞内稳定性改变不断积累，细胞生长失衡最终癌变。基因组不稳定性可发生在肿瘤发生、发展的各个阶段,主要有表现三种形式：染色体不稳定、微卫星不稳定及CpG岛甲基化，这三条途径并非相互排斥可重叠出现，在肿瘤的基因表达和临床特征上存在着差异，此差异可为肿瘤的临床诊断和预后预测的生物学标记。

散发性结肠癌(sporadic colorectal cancer,SCRC)占总结肠癌的80%以上，是常见的消化道恶性肿瘤，目前发病机制不完全明了。近年来研究表明基因组不稳定性形式对SCRC的生物学及临床行的影响不同。散发性结肠癌癌变过程中存在一些基因的随机性突变，但众多数量的基因改变无法都用随机性突变来解释，提示基因组不稳定可能是肿瘤形成的必要条件[1]。从分子遗传学水平上探讨SCRC中基因组不稳定性的现象，可从新的角度探讨SCRC的发病机理，为SCRC的临床诊断、分型、治疗、预后提供新的策略。下面本文对近年来SCRC与基因组不稳定性三种表现形式的研究现状做一综述。

1 染色体不稳定性

染色体不稳定是癌细胞的普遍特征，是肿瘤形成的重要机制。染色体不稳定性(chromosomal instability, CIN)是指细胞有丝分裂时发生染色体数目和结构的改变，表现为整条染色体拷贝数或染色体片段的获得或丢失及染色体结构的易位、重排等。染色体分离、DNA损伤反应、端粒酶稳定性和细胞周期调控等细胞的功能障碍均可导致CIN。目前研究认为,CIN是导致肿瘤遗传变异的重要原因之一,结构性染色体不稳定会导致全体染色体重排，数量染色体不稳可导致染色体数量异常。早在上世纪初，Theodor Boveri 就在结肠腺瘤等癌前病变及早期原位癌中检测到CIN。研究显示，85%的结肠癌表现为CIN，1p和8p的删除、17p和18q的杂合性缺失和20q的扩增为畸变常见区域[2]。De等[3]用比较基因组杂交(CGH)技术分析67例散发性结肠癌染色体畸变与病人生存率的相关性，结果显示，伴随1p、4q、8p、14q和18q丢失或20q扩增的患者生存时间明显短于没有畸变的患者，平均每例肿瘤染色体畸变数超过6个的肿瘤患者生存时间也明显短于畸变数少于6个的患者，多因素分析表明1p和18q的丢失可作为评估患者预后较差的独立因素。鞠海星等[4]研究发现所检测的40例散发性结肠癌均有不同程度的染色体臂发生扩增和丢失，20q、13q、7p的扩增及18q、17q、8p的缺失为畸变常见区域，表明染色体水平上发生遗传物质改变是SCRC常见的分子事件；另外在TNM分期中发现Ⅲ-Ⅳ期染色体总扩增数和扩增数、缺失数均高于Ⅰ-Ⅱ期，差异有统计学意义，提出染色体畸变是SCRC进展的基础之一。KaKar等[5]发现散发性结肠癌中有60%～70%存在CIN，10%～15%存在MSI，表明CIN在SCRC演进中发挥着更重要的作用。可见，深入研究SCRC中CIN,对SCRC发病分子机制的阐明及诊断、治疗和预后均有指导意义。

2 微卫星不稳定性

微卫星不稳定是肿瘤形成的另一个重要机制，是遗传不稳定最常见的表现形式。微卫星(microsatellite , MS)是人类基因组中简单串联重复的序列,具有高度突变性。这些简单重复序列在DNA复制过程中产生错误的增加或丢失称为微卫星不稳定性( microsatellite instability, MSI)。近年来研究发现错配修复基因(MMR)突变引起错配修复系统的功能降低或丧失,引起遗传物质不稳定,主要表现为微卫星不稳定性。SCRC中MSI是由MMR (主要hMLH1)启动子甲基化导致表基因沉默表达引起的，目前认为hMLH1表达缺失所致的表基因表达沉默是抑癌基因失活的第三种方式。MSI导致癌基因的激活或抑癌基因的失活,从而诱发癌变，文献显示约10%～15%的SCRC表现为MSI。Wheeler等[6]检测38例早期和40例晚期散发性结肠癌的MSI，有71.4%的MSI+肿瘤病例出现hMLH1高甲基化，表明hMLH1基因表达失活与SCRC的MSI关系密切。Miyakum等[7]分析了88例散发性结肠癌的hMLH1启动子区域甲基化、蛋白表达与MSI的情况，提出hMLH1甲基化引起错配修复功能缺陷引起MSI是诱发SCRC发生的主要基因。胡家萍等[8]采用PCR-银染法检测了50例散发性大肠癌石蜡组织的MSI，结果显示，MSI+肿瘤的阳性率为16%，且MSI多发生于近端结肠，多见于为粘液癌和印戎细胞癌，淋巴细胞浸润明显，表明MSI与肿瘤部位、组织学分型、侵润转移有关，可作为判断SCRC恶性程度和预后的参考指标。有文献报道MSI(+)SCRC患者比MSI(-)SCRC患者的预后要好。杨柏林等[9]应用荧光多重PCR方法检测105例散发性结直肠癌初诊患者微卫星状态，分析MSI结直肠癌潜在的相关临床病理生物学特征。结果MSI阳性结直肠癌具有低分化癌多见，淋巴结转移少等特点，认为淋巴结转移少可能是MSI结直肠癌具有生存优势的原因之一。总之，MIS是SCRC常见的遗传改变形式之一，检测MIS有助于提高SCRC早期筛查、早期防治水平。

3 CpG岛甲基化表型

近年研究显示，肿瘤细胞中还存在另一种基因组不稳定性—表观遗传学的改变。表观遗传学是指在基因序列不改变的基础上所致的基因表达变化，表观基因组学则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容,目前研究认为CpG岛甲基化是导致肿瘤相关基因转录失活的重要原因。CpG岛是基因组上富含C+G碱基对的区域，在人类基因组中CpG岛存在几乎一半基因的转录起始区。研究证实启动子CpG岛异常甲基化能引起细胞生长失控、恶性转化癌变。CpG岛同时存在多个基因启动子甲基化状态称为CpG岛甲基化表型(CpG island methylator phenotype, CIMP)，CIMP阳性的肿瘤流行病学、组织学、临床病理学及分子学具有独特的特征。Ogino等[10]研究发现CIMP现象在散发性结直肠癌中高发。Van等[11]报道散发性结肠癌中约有一半存在CIMP阳性，CIMP高表达的癌瘤有着独特的临床病理类型和分子生物学特征。Lee等[12]研究表明CIMP阳性的散发性结肠癌多位于近端结肠，提示右半结肠是更容易受表观遗传学影响的发病部位。蔡国响等[13]对71例散发性结肠癌患者进行5个基因启动子甲基化检测, CIMP阳性率为21.1%，且CIMP阳性多发右半结肠、低分化多见、淋巴结转移明显，表明CIMP在SCRC进展中起一定作用。有研究显示MSI的形成涉及CIMP的状态，鞠星海等[14]通过检测与散发性结直肠癌密切相关的5个抑癌基因的启动子甲基化状态，探讨CIMP与MSI的关系，结果27.3%的CIMP阳性病例表现为MSI，54.5%的MSI病例表现为CIMP阳性，表明两者关系密切相关。总之，CpG岛甲基化在SCRC的形成中同样发挥着重要作用，检测CpG岛的甲基化状态，可为SCRC的鉴别诊断、评价预后提供一种新的分子生物学手段。

5 结语

基因组不稳定性是癌变过程的早期阶段，而癌症则是基因组不稳定性的延续表现。越来越多的研究表明基因组不稳定性在SCRC的发展过程中起着重要作用，但基因组表达模式多变，很多调控机制还知之甚少，给肿瘤的诊治带来一定的困难。相信随着人类基因组计划的进一步开展，对SCRC中多基因或全基因组变异的深入研究，人们终将找到与SCRC相关基因标识物检测谱系和标准化检测技术，为SCRC的早期检测、靶向治疗和预后预测提供新的分子生物学手段。