胃癌相关分子标志物的研究进展

江波涛，赵晨阳，王筠，曾健，董蕾

(1.深圳大学生命与海洋科学学院，广东 深圳 518055； 2.西安交通大学第二附属医院消化内科，西安 710004)

全球癌症统计报告指出，胃癌发病率(5.7%)居癌症排名第六位，其病死率(8.2%)与肝癌并列癌症的第二位，且半数病患在中国[1]。由于胃癌确诊时多已是中晚期，即使接受以手术为主的综合治疗，复发率仍很高，且预后差，患者5年生存率<30%[2]。近年来，通过预防宣教和内镜筛诊，胃癌的早诊率显著提高，患者生存率也大幅度提高(>90%)[3]。但目前胃癌的早期筛查技术较复杂，受检者依从性差，且缺少标准化操作规程，故临床上无法进行大队列多地区的普查。近年来，科学家们利用各种技术，从组织、细胞和体液中发掘出一大批与肿瘤病变相关的分子标志物[如易感基因、致癌/抑癌基因、微RNA(microRNA，miRNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、环状RNA(circular RNA，circRNA)、癌胚活性蛋白及代谢产物等][4-7]。临床上也已将这些分子标志物用于肿瘤高危人群的筛查、原发肿瘤的早期诊断、良性和恶性肿瘤的鉴别诊断、肿瘤恶性程度的判断、药靶、治疗敏感性或耐药性的评估以及肿瘤复发与预后的预测和干预等。虽然国内外对胃癌生物标志物的研究已逐步展开和深入，但迄今为止只有微量的生物标志物可用于临床胃癌的辅助诊断[8-10]，且检出率和精准度较低，不足以替代常规的病理诊断。现就胃癌相关分子标志物的研究进展予以综述。

1 核 酸

核酸生物标志物可分为DNA和RNA两大类，其中DNA生物标志物研究的重点多着眼于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)方面，而RNA生物标志物则可分为大分子RNA(如信使RNA、lncRNA和circRNA)和小分子RNA[如miRNA、piRNA(与Piwi蛋白相作用的RNA)、小干扰RNA、核仁小RNA、转运RNA以及转运RNA衍生片段等]。另外，一些与表观遗传(如DNA甲基化)和微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)有关的分子标志物的研究也备受关注。

1.1SNP SNP检测可发现与疾病相关的基因突变。研究已经证实，SNPs参与启动子活性改变、基因表达调控、剪接位点改变、转录因子结合位点改变和表观遗传修饰等生理与病理活动[11]。有研究指出，位点多态性与胃癌的易感性显著相关[12]。多种酶的SNPs与包括胃癌在内的多种肿瘤的发生、发展有关[13-14]。通过对胃癌SNPs相关的转录组数据进行分析发现，5p13染色体上rs6872282的变异与胃癌风险基因前列腺素E2受体4的表达上调有关，而8q24染色体上rs2585176的变异既与胃癌风险基因前列腺干细胞抗原的表达上调有关，又与胃癌风险基因MBOAT7(membrane-bound O-acyltransferase domain-containing protein 7)的表达下调有关；同时还发现，特异位点的突变引起胃组织中前列腺素E2受体4和前列腺干细胞抗原的表达上调以及MBOAT 7的表达下调，有可能是胃癌发病的危险因素[15]。由此表明，一些相关基因的多态性可作为胃癌预测的潜在靶标。Wang等[16]发现，DNA甲基转移酶-3A rs1550117突变体的GG基因型可降低胃癌的死亡风险。而Jia等[17]发现，P-534A/A基因型胃癌患者的生存率显著低于C/C或C/A基因型携带者，提示CD24基因的P-534位点可作为胃癌预后的指标。Chen等[18]发现，DNA甲基转移酶-3B启动子上的常见多态性rs1569686(-579G>T)与中国人群的胃癌发病风险相关。但Ahmadi等[19]并未观察到伊朗胃癌患者rs1569686与胃癌间的显著关联。提示，基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)基因的多态性在胃癌病变过程中可能起到了关键作用。

1.2游离环状肿瘤DNA(free circular tumor DNA，ctDNA) ctDNA是近年来液体活检的一个主要检测项目。研究表明，一些ctDNAs靶点的突变和水平变化，不仅与胃癌患者预后、特异性及药物敏感性显著相关，还能反映患者的疾病状态[20-21]。Lan等[22]发现，术后某些ctDNAs水平持续升高可能是胃癌复发的指征。但ctDNAs在体液中的组成成分和数量易受环境、遗传及肿瘤异质性等因素的交互影响。目前，尚无一种ctDNA可作为胃癌分子标志物的独立检测因子，通常是运用多种标志物联合进行检测。利用ctDNAs的液体活检技术在胃癌的临床转化诊疗中最具前景。

1.3lncRNAs lncRNAH19、TUSC7(tumor suppressor candidate 7)、MEG3(maternally expressed gene 3)和肺腺癌转移相关转录物1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)等lncRNAs的异常表达，在胃癌的细胞周期、凋亡、增殖、侵袭与迁移中发挥重要作用，且其中一些lncRNAs可通过与miRNAs完全结合，在转录水平调控胃癌的进展[23]。例如，剔除lncRNA-尿路上皮癌相关基因1(urothelial carcinoma-associated 1，UCA1)能通过调控miR-182抑制胃癌细胞的存活、迁移和侵袭[24]。lncRNA-PCTA6(polychlorinated thianthrene 6)在胃癌组织中的表达呈异常增高，有可能通过靶向MKRN3(makorin ring finger protein 3)基因，参与miR-30的内源性竞争，以促进胃癌的恶变[25]。Wang等[26]比较lncRNA AB007962在胃癌患者的癌组织与癌旁组织中的表达差异，发现AB 007962在胃癌组织中的表达下调，且表达高低与肿瘤大小呈负相关；进而表明AB 007962的表达与不良预后显著相关，可能是一种潜在的预后判断的分子标志物[27]。

1.4miRNAs miRNAs可抑制翻译过程，调控靶基因的表达。一项对miRNAs综合表达谱分析的研究提示，胃癌患者外周血miR-331和miR-21的表达高于正常对照人群，且高表达miR-21患者呈现明显的低生存率[28]。另外，多项研究分析了miRNAs在胃癌中的预后判断价值，Zhang等[29]认为，miR-20b、miR-125a、miR-137、miR-141、miR-146a、miR-196A、miR-206、miR-218、miR-486-5p和miR-506的表达水平可以提示胃癌患者的预后。Huang等[30]使用Exiqon技术检测发现，miR-10b-5p、miR-132-3p、miR-185-5p、miR-195-5p、miR-20a-3p和miR-296-5p在胃癌中过表达，且在未接受化疗的患者中，miR-10b-5p或miR-296-5p的高表达与患者的生存期缩短相关。由此推测，miRNAs可能在胃癌的诊断、预后与复发的预测判断中起关键作用。

1.5DNA甲基化 DNA甲基化是经典的表观遗传事件，很多肿瘤的发生、发展与DNA甲基化的存在有着一定程度的关联。Balgkouranidou等[31]研究了胃癌Ⅰ～Ⅲ期手术治疗患者的RAS相关区域家族1A甲基化和活化蛋白C甲基化，发现RAS相关区域家族1A启动子甲基化与临床预后无显著相关性，而活化蛋白C启动子高甲基化患者的病死率较高。Ding等[32]发现，与正常胃黏膜相比，胃癌患者胃黏膜细胞有丝分裂检查点-CHFR的甲基化水平显著升高，其启动子的甲基化水平又与肿瘤分化及淋巴结转移相关。一项研究显示，在高度甲基化的胃癌细胞系中存在脂肪非典型钙黏蛋白4基因表达缺陷，同时幽门螺杆菌感染也与脂肪非典型钙黏蛋白4基因的甲基化频率存在某种关系[33]。

1.6MSI DNA错配修复系统功能紊乱会引起MSI，导致基因组不稳定，增加肿瘤发生的易感性。MSI阳性胃癌发病时间较晚，且多位于胃的远端，通常呈肠组织型，与MSI阴性胃癌相比，MSI阳性胃癌的局部侵袭能力和淋巴结浸润率较低，因此预后较好[34]。一项随机临床试验报告显示，当胃食管癌患者行单一手术治疗后，高MSI患者的生存期显著长于低微卫星稳定/MSI患者；经过手术治疗和围手术期化疗的综合治疗后，高MSI患者的生存期则短于低MSI患者[35]。由此推测，MSI频率可作为胃癌患者的一个辅助预测和预后的指标。但有研究指出，MSI对于胃癌患者的预后判断可能与年龄有关[36]。

2 蛋白质

2.1糖类抗原(carbohydrate antigen，CA)19-9 CA19-9是胃癌患者血清和胃液中均可检测到的一种蛋白质，表达于内皮细胞表面，可作为消化道肿瘤的常用标志物。有研究发现，CA19-9阳性表达与淋巴结转移和肿瘤大小呈正相关，因此临床使用术前血清CA19-9和癌胚抗原联合检测的方案，可更好地预测术后胃癌的复发、转移和生存期[37-40]。

2.2人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor-2，HER2) HER2是表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)家族的成员之一，可编码具有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白，参与调控细胞的生长和分化。早先发现HER2在乳腺癌中呈过表达，随后又发现HER2也高表达于胃癌等其他肿瘤中[41-42]。目前，临床上已使用针对HER2的靶向药物，如曲妥珠单抗和拉帕替尼，曲妥珠单抗和拉帕替尼的联合化疗也被视为治疗HER2阳性胃癌的新疗法[10，43]。

2.3MMP MMP是一个需要钙离子、锌离子等金属离子辅助功能的肽链内切酶家族，现分离鉴别出26个成员(MMP1～MMP26)，它们可破坏细胞间的组织学屏障，降解多种细胞成分，在肿瘤侵袭与转移中起着关键性作用。王磊等[44]对不同浸润度胃癌组织中MMP-2的表达和活性进行检测和分析发现，MMP-2在胃癌T3、T4期中信使RNA和蛋白的表达以及酶的活性均高于T1、T2期，提示MMP-2在胃癌晚期的高表达可能有助于胃癌细胞的侵袭和浸润。Lin等[45]研究了MMPs基因多态性与胃腺癌临床预后的关系，发现MMP-2、MMP-3和MMP-8基因多态性可能通过增加或降低胃腺癌患者的上述酶活性而增加肿瘤的复发和死亡。提示MMP基因多态性在胃癌形成过程中可能发挥了重要作用。

2.4上皮钙黏素(E-cadherin) E-cadherin是由位于染色体16的CDH1(cadherin 1)基因编码的、参与细胞钙介导黏附的跨膜糖蛋白。CDH1基因突变、杂合缺失及高甲基化均可导致E-cadherin功能丧失，进而促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移[46]。在生殖细胞携带CDH1遗传突变的弥漫性胃癌家族中，E-cadherin与catenin-EGFR直接或间接相互作用可激活EGFR并使磷脂酰肌醇-3-激酶的敏感性增强，间接提示可用相关抑制剂对胃癌患者进行靶向治疗[47]。另外，Wen等[48]证实，CDH1表观遗传和结构阳性改变胃癌患者的存活率较阴性患者差，说明甲基化程度极有可能是胃癌的一种较好的分子标志物。有研究显示，E-cadherin阳性表达在60岁以上的胃癌患者中检出率较高，而阳性表达组的化疗效果显著优于阴性组，且高、中分化的胃癌组织中E-cadherin阳性表达率显著高于低分化胃癌组织，提示E-cadherin阳性表达与年龄、肿瘤分化度及疗效相关[49]。

2.5血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)家族 VEGF家族成员包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盘生长因子。目前通过抗血管生成治疗癌症和其他疾病的策略，主要集中在调控VEGF及其受体的信号通路上，并已公认是一种有效的抗癌方法。雷莫芦是一种抗VEGF-R2的重组人源化单克隆抗体，其活性受到VEGF的抑制，雷莫芦单抗单一使用或与紫杉醇联合使用，在临床实践中具有抗肿瘤作用[50]。另一项运用雷莫芦联合FOLFORI方案对结直肠癌进行二线治疗的研究表明，VEGF-D高表达患者较低表达患者的存活时间更长[51]。因此，VEGF-D有可能成为一种预后判断的胃癌分子标志物。

2.6肝细胞生长因子受体(hepatocyte growth factor receptor，HGFR/c-Met) c-Met是一种酪氨酸激酶的跨膜蛋白，c-Met磷酸化可导致下游通路的激活，进而影响癌细胞的生存、增殖、侵袭和转移。赵郁等[52]发现，c-Met阳性表达胃癌患者的化疗有效率(21%)显著低于阴性患者(55%)。另有研究证实，c-Met过表达可导致胃癌的预后差，与c-Met阴性胃癌患者相比，c-Met基因高表达与胃癌的高侵袭性及短生存期显著相关[22]。利妥木单抗是一种能阻止c-Met受体与其配体肝细胞生长因子结合的单克隆抗体，当靶向治疗与化疗结合时，可将癌扩散的c-Met高表达患者的生存期延长至11.1个月，而单纯化疗患者只有5.7个月[53]。提示c-Met阳性表达可能是胃癌患者转移与复发的独立危险因素，也可能是胃癌患者的一个潜在的预后判定因子。

2.7程序性细胞死亡受体-1(programmed cell death protein 1，PD-1) PD-1是一种重要的免疫检查点受体，程序性细胞死亡配体-1(programmed cell death ligand 1，PD-L1)在实体瘤中高表达，肿瘤细胞可利用PD-1/PD-L1通路逃避T细胞的免疫监视，降低免疫系统对癌症的应答。临床实践发现，抗PD-1的帕博利珠单抗可使39例晚期胃癌患者的生存期延长6个月[54]。一项临床Ⅱ期的研究表明，在晚期胃癌治疗过程中，用帕博利珠单抗治疗PD-L1阳性患者的总有效率显著高于阴性患者；此外，另一个PD-1的配体PD-L2可抑制并调控辅助性T细胞2的功能[55]。因此，抗PD-1的单克隆抗体对免疫检查点进行阻断，可有效提高胃癌患者的总生存率，对临床胃癌的精准治疗具有重大的意义。

3 代谢产物

随着代谢组学分析技术的发展，已有不少研究针对胃癌患者血液、胃液、尿液等标本的代谢谱进行了研究[56-58]，试图明确胃癌患者代谢改变的疾病特征。机体内一氧化氮的产生与多种癌症的发生发展具有肯定的关联。已知幽门螺杆菌可刺激巨噬细胞和多形核白细胞的诱导型一氧化氮合酶产生大量的一氧化氮，而根除幽门螺杆菌后，胃黏膜诱导型一氧化氮合酶显著减少，可减少细胞凋亡，减轻胃黏膜损伤[59]。研究表明，内皮型一氧化氮合酶2070744的等位基因、显性和隐性模型与胃癌风险均呈显著相关性[60]。另外，Park等[61]通过分析晚期胃癌患者化疗后的代谢变化与肿瘤大小之间的关系以及与患者总生存率或无进展生存率的关系发现，患者代谢的变化与肿瘤大小的变化相关，表明检测代谢产物的变化可以预测肿瘤大小，也可为此类患者提供更准确的预后。有学者通过气相色谱-质谱法对94份胃癌患者尿液样本中17种代谢产物进行检测分析发现，其中14种代谢产物较199份血液样本检测的生物标志物具有更好的诊断价值，尤其在受试者工作特征曲线下面积>0.75时，L-丙氨酸、L-异亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、L-脯氨酸和L-甲硫氨酸均可作为有较好诊断价值的生物标志物[62]。Chan等[58]发现，与良性胃部疾病和健康人群相比，胃癌患者具有独特的尿液代谢特征，主要是2-羟异丁酸、3-吲哚硫酸盐和丙氨酸等代谢物异常，由此，在受试者工作特征曲线下面积为0.95时可产生一个判断胃癌的模型。另有文献报道，肿瘤组织中由胶原降解所致的脯氨酸变化可能在肿瘤转移中发挥重要作用[63]。在肿瘤侵袭和转移的情况下，升高的脯氨酸具有作为胃癌转移分子标志物的潜能[64]，但胃癌特异性代谢谱还需要进一步研究验证。

4 微生物

幽门螺杆菌是引起胃组织慢性炎症、胃十二指肠溃疡和癌症的高致病性人类病原体，是胃癌发生的独立危险因子[65]。McClain等[66]指出，含有特异性VacA(vacuolating cytotoxin A)等位基因类型的幽门螺杆菌菌株与胃癌风险增加相关。虽然成功根除幽门螺杆菌可降低胃癌发生的风险，但不能完全阻止胃癌的发展，而且并不是所有幽门螺杆菌感染者最终都会患胃癌[67]。因此，胃癌的发生不仅与幽门螺杆菌感染相关，也可能与其他菌群有关。人乳头瘤病毒是一种双链DNA病毒，Talia等[68]研究未感染人乳头瘤病毒的胃型原位宫颈腺癌，结果发现，人类乳头瘤病毒疫苗将导致恶性宫颈腺样病变的发病率增加，并与腺样病变中胃型细胞的分化程度有关。Talia和McCluggage[69]在研究胃型宫颈腺癌病变的表达谱中也发现了这一现象。Hu等[70]发现，在胃癌中微生物物种的丰度降低，特别是能够降解致癌化合物的矢野鞘氨醇菌在胃癌中的水平显著降低。此研究结果从宏基因组学角度提出了胃癌患者胃微生物群的新变化，提示微生物的组分和功能可用于胃癌的预后和诊断。

5 小 结

目前胃癌诊断新分子标志物的种类繁杂，包括来源于内镜活检组织、血浆/血清、外泌体、唾液、粪便中的SNP、ctDNA、信使RNA、lncRNA、circRNA、miRNA、小干扰RNA、蛋白质、多肽以及代谢产物和离子产物等。与传统内镜诊断技术相比，液体活检技术具有无损伤或损伤小、操作简单以及患者依从性好等优点。同时，潜在的分子结构与表达异常对肿瘤的进展与预后也有显著影响，但目前尚处于实验筛选阶段，其参与调控的分子发病机制尚不明确，也缺少大样本的生物统计学与临床实践的验证。另外，这些候选生物标志物的特异性与敏感性也有待提高。亟待科学家和临床医师加大研发力度，更好地利用和推广新分子标志物的有效特征和对病变的干预，以实现对胃癌的早期精准诊疗。