Septin9基因及甲基化检测在消化系肿瘤诊断中的研究进展

吕文豪，李季，向志强，魏子白

（长治医学院附属和平医院消化科，山西 长治）

0 引言

消化道作为食物消化和吸收最主要的器官，其肿瘤发病率在全球可谓首屈一指，严重威胁人类健康，也是我国常见的恶性肿瘤。由于消化道肿瘤在早期无特异性症状，在早期筛查与诊断中困难重重，研究证实Septin9基因与人类多种疾病（包括肿瘤）有关[1]，或许可成为一种重要的肿瘤标志物，为消化道肿瘤的诊治提供证据。其中大量研究表明Septin9基因与结直肠癌的发生有密切关系，并且美国国家食品药品监督管理总局（CFDA）已批准septin9基因甲基化检测可用于临床结直肠癌的早期筛查，并被中国早期结直肠癌筛查及内镜诊治指南所推荐[2]。另外，也有研究证实Septin9基因与胃癌发生关系较为密切[3]。现将近年来Septin9基因与消化道肿瘤关系的研究进展作一综述。

1 Septin9基因结构特点及生理功能

1.1 Septin9基因结构特点

Septin基因是一类具有鸟苷三磷酸酶（GTPase）活性的保守基因家族，广泛存在于各类真核细胞（植物细胞除外）中，最早在1971年由Hartwell LH[4]筛选影响酿酒酵母细胞分裂的温度敏感型突变基因时发现。人类Septin基因家族具有同源性，即它们虽然具有相似的序列，但功能却不完全相同[5]。Septin家族成员之间在人类机体中的相互关系复杂。Septin基因因其转录物所含的翻译起点和变异剪接不同，产生多个不同的亚型。迄今，已有14个septin基因被人类发现，其中Septin9是其中一员。Septin9基因位于人类染色体17q25.3，其5’端可产生6种不同的tRNA，3’端也可产生3种不同的tRNA，因此可有18种转录产物且Septin基因编码的蛋白质相对分子质量为（39～60）×103[5]。

1.2 Septin9基因的生理功能

已有研究证实，Septin9基因及其表达产物参与的细胞生理活动包括染色体分离、胞吐作用、细胞质分裂、囊泡运输、膜动力学、细胞迁徙及凋亡等[6]。 研究证实，注射Septin9抗体再利用小干扰 RNA（small interfering RNA，siRNA）可以使细胞质分裂在早、晚期阶段出现缺陷，最终会导致双核细胞的形成或者子细胞分离失败[7]，表明Septin9基因参与细胞分裂与凋亡。Septin9基因表达的八聚体蛋白质，在子细胞的胞质分裂过程的最后阶段起着重要的作用[8]，在细胞分裂中扮演重要角色。Septin9的GTP 酶活性并不是Septin9的聚合物形成的必要条件，但若Septin9的GTP结合域发生突变可使细胞极性发生改变，易使细胞基因组稳定性降低，易于向癌变方向转化[9]。微管蛋白是组成细胞骨架的主要成分，也是参与调控胞内运输过程中重要的调控因子，Septin基因与微管蛋白存在千丝万缕的关系，在特异性抑制剂（秋水仙胺）处理后，Septin9原纤维结构受影响，在细胞质内呈点状分布。但或突变体转染抑制 Septin9的表达后，微管蛋白的表达、结构稳定性以及细胞定位等不受影响[10]。由此可见，肿瘤的发生可能与septin9基因相关性高度密切。

2 Septin9基因与消化道肿瘤的关系

2.1 Septin9基因与结直肠癌（Colorectal cancer, CRC)

CRC是威胁人类健康的主要癌症之一，也是我国常见的恶性肿瘤之一。在我国，结直肠癌发病率和病死率分别为14.2 /10万和7.4/10万，均位居全部恶性肿瘤的第5位[11]。近年来我国结直肠癌发病率呈现出上升的趋势，相反，在大洋彼岸的北美发病率却明显下降。有研究显示，在美国49个州的死亡率有显著性下降，其5 0%归因于筛查参与率的提升[12]。

有研究发现，结直肠癌癌变的过程可能与Septin9基因的甲基化有关[13]。特定的癌症相关基因（尤其抑癌基因）异常甲基化导致相应基因表达异常，最终使其生理功能异常，是诱导癌症发生的主要机制之一[14]。DNA 甲基化是一种重要的表观遗传学修饰，Septin9基因在结直肠癌发生中起抑癌基因作用，Septin9基因DNA 甲基化会导致该基因异常表达，引起细胞分裂异常和癌变，具体机制可能与细胞动力发生、细胞微管结构与功能、细胞内外物质转运等异常改变有关[15]。

Lofton-Day 等[16]为探寻结直肠癌患者外周血中特异性标志物时，经过复杂的实验步骤及结果分析，建立血浆中Septin9基因是结直肠癌最佳候选标志物的基础理念；后又有多项研究的结果与该实验结果一致。Yan S[17]等14篇文献进行meta分析（1项队列研究和13项病例对照研究），共有9870例病例，CRC患者，非CRC患者（腺瘤，息肉和良性疾病）和健康受试者的数量分别为1205，3735和4930，所有CRC患者均根据病理学确诊进行诊断，总结出Septin9的敏感性和特异性在CRC中的诊断分别为0.66（95%CI：0.64-0.69）和0.91（95%CI：0.90-0.91），同时也发现在不同样本中Septin9基因甲基化的敏感性和特异性不同。研究证实结直肠癌组织样本Septin9检测具有很高的敏感性，其最高敏感性达88.4%，特异性为93.5%[16,17,18,19]。另Toth等[20]研究表明，血浆Septin9基因甲基化检测在结直肠癌诊断中的灵敏度为88.2%，特异性为91.7%。由此表明随着检测方法等水平的提高，Septin9基因甲基化检测的敏感性约为70%～90%，特异性达90%以上。以此同时，国内也进行该研究，研究表明，检测血浆中Septin9基因甲基化水平对结直肠癌诊断具有重要意义[21]。另有研究表明，外周血Septin9基因甲基化检测在结直肠癌患者诊断中的灵敏度及特异度分别为72.5%（95%CI：62.2%～81.4%）及91.1%（95%CI：82.6%～96.4%），并且其阳性率与患者年龄、性别及病变部位无关（P＞0.05）[22]。康倩等[23]研究表明，结直肠癌患者血浆中Septin9基因甲基化检测的灵敏度为75.0%，特异度为98.1%。由此可见，故血浆中Septin9基因可作为一种新的早期筛查结肠癌的方法。

在粪便样本中，Ahlquist等[24]证实，粪便DNA分子标志物检测非转移性CRC与腺瘤的灵敏度对早期结直肠癌更明显且不受肿瘤侵袭深度的影响。张慧霞等[25]研究证明，粪便Septin9甲基化对结直肠癌的检出率与癌组织相同，且其临床分期检出率也是一致的。粪便Septin9基因甲基化检出率为84.8%（106/125）。另有研究表明，在进展期腺瘤及早期的CRC筛查检测中，血浆Septin9缺乏相对高的敏感性，而粪便中非Septin9DNA分子标志物对早期CRC敏感性更高[24,26]。研究发现，Septin9甲基化检测对于晚期肿瘤发生阶段比早期肿瘤阶段更敏感[27]。因此，标记物可以非常有效地预测预后和监测治疗反应，但检测无症状的CRC效果较差。因此，如果用于检测早期侵袭前病理变化，例如腺瘤和癌前期息肉，该测定仍面临重大挑战。

2.2 Septin 9基因与胃癌（Gastric cancer，GC）

胃癌是世界性常见恶性消化道肿瘤之一，在我国发病率更是高于世界发病率且发病率呈上升趋势，胃癌的病死率居恶性肿瘤第2位[28]。早期胃癌无明显症状，因此，胃癌的早期筛查对预后有重要意义。在Septin9中已经与多种癌症有关，但在肿瘤发生中Septin9的作用机制仍不明确[29]。在各种器官中，胃癌（GC）在形态上和组织病理学与结直肠癌（CRC）相似。

目前Septin9基因与胃癌相关性报道文献较少，Lee HS等[3]通过对153名胃癌患者（内镜下下病理学检查结果为准），通过使用Abbott m2000sp样品制备物提取DNA系统提取样本，进行检测分析，结果显示GC中的总敏感性为17.7%（95%CI，12.0-24.6%）。通过比较结果从癌症患者和健康对照，阳性检测GC患者（P=.05），具有临界统计学意义。在GC患者中，Septin9也与晚期阶段相关（P=.016）和远处转移（P=.004），Septin9显示临界预后GC患者的显着性（P=.058）。Septin9联合其他标志物可提高GC患者的预后标志物敏感度；同时本研究首次验证了血浆Septin9在大规模GC病例中作为非侵入性诊断生物标志物的作用也证实Septin9可能与种族有关。张意琴等[30]采用高分辨熔解曲线法对82份胃癌组织、9份匹配的癌旁组织，39份胃癌癌前病变组织和胃癌细胞系AGS及SGC7901分析Septin 9基因启动子的甲基化程度，结果在肠型胃癌中Septin9启动子异常甲基化发生率高达83.3%。肠上皮化生胃黏膜组织中高达74.3%。该研究首次在胃癌细胞系SGC 7901和AGS以及胃癌组织中发现Septin9启动子异常甲基化；同时研究还表明Septin9启动子异常甲基化与肠型胃癌的临床进展无关。李楠等[31]研究证实Septin9在胃癌组织中高达，且与胃癌的分化程度有关。

3 小结与展望

综上所述，Septin9基因作为肿瘤标志物检测中的新起之秀，大量研究已证实其与消化道多种肿瘤呈高度相关性，并且在消化道不同部位的肿瘤诊断中的敏感度和特异性都不尽相同，目前Septin9基因甲基化检测已小范围应用于CRC的早期筛查和诊断，并被中国早期结直肠癌筛查及内镜诊治指南所推荐，但不难看出Septin9在消化系肿瘤中的诊断标准及应用价值尚不明确。目前Septin9基因在肿瘤的发生发展中的机制不明确，还存在诸多问题，希望随着更多研究的深入开展，在将来可以找到一个消化道肿瘤有效的标志物，发挥临床筛查、诊断与治疗中巨大且独特的作用。

致谢：

本研究得到山西省“服务产业创新学科群建设”项目（NO.201809）的经费支持。