一文了解DNA甲基化与肺癌诊疗及预后评估的研究进展

截至2017年11月，中国肺癌发病率已经上升到80万例，死亡人数达到70万例。若从过去三十年算起，中国肺癌的发病率增长了465%，成为发病率和死亡率第一的疾病。而更惊人的现象是，其发病率和死亡率几乎接近。究其原因，很大程度是由于缺乏有效的早期诊断方法。

DNA甲基化异常是肿瘤发生最常见的表观遗传变化之一，研究已经证明，肿瘤的发生表现为基因组整体甲基化水平的降低和CpG岛局部甲基化水平的异常升高。

DNA甲基化与肺癌

关于肺癌诊疗与DNA甲基化检测的关系，早在2005年，德国海涅大学的Schmiemann V等在发现肺癌患者中存在APC、p16（INK4a）、R ASSF1A等基因的甲基化状态异常后，就提出了利用通过甲基化检测来进行肺癌的早期诊断。后来随着甲基化特异性PCR（MS-PCR）等相关技术的开发，在肺癌相关领域，涉及到基于特定基因DNA甲基化的早期诊断、分期分级诊断、化疗药物的个体化筛选和预后判断的研究日益增多；针对甲基化转移酶的药物也已开始进行临床试验并取得了一定的疗效。

一、DNA甲基化与肺癌早期诊断

目前研究已经发现的具有相对特异性的基因包括P16、RASSF1A、APC、MGMT、hOGG1等。

1、hOGG1：有研究通过检测外周血单核细胞的hOGG1基因的甲基化水平，发现甲基化的hOGG1基因携带者发展为NSCLC 的几率是非甲基化hOGG1基因携带者的2.25倍。这个结果可为特定人群提供肺癌发病风险预测提供很大益处。

2、SHOX2：矮小同源盒基因，在胚胎形成期对骨骼、心脏和神经系统的发育作用重大，在肺癌、乳腺癌和肾癌中异常表达。研究发现SHOX2甲基化能较好的区分肺部良恶性病变，灵敏度和特异度分别为68%（95%CI:62-73%）和95%（95%CI:91-97%）， SHOX2不仅可以作为早期检测的生物指标，而且SHOX2甲基化可以作为非小细胞肺癌预后的独立预测指标。

二、DNA甲基化与肺癌治疗方案的选择

一般肺癌化疗或辅助化疗方案的制定是基于患者肿瘤的病理分型及化疗方案实施后患者和肿瘤反应情况来确定的，但是临床上同一病理类型的患者接受同一种化疗方案获得的实际疗效差异很大，而且在一部分患者身上仅表现出了化疗的副作用。因此，肺癌患者的个体化医疗十分重要。随着表观遗传相关研究的深入，发现了某些基因与特定药物治疗反应的敏感性不一样。

1、DAL-1：DAL-1基因的甲基化可随着肺癌分期的进展而出现变化，深入研究发现基因组的低甲基化随着细胞恶性度的增加而愈加明显，因此可作为病情变化的判断指标，并为治疗方案的选择提供参考。【1】

2、hMLH1：hMLH1基因是DNA错配修复基因之一，主要功能是修复DNA复制错误，维持基因稳定性。研究发现NSCLC耐顺铂的细胞株中存在hMLH1启动子的高甲基化失活，而在敏感株中未发现甲基化。用去甲基化药物作用于耐受细胞株后，发现可增强细胞对顺铂的敏感性。此外还证实了hMLH1甲基化状态与NSCLC患者的无病生存期相关，被认为是手术切除后、顺铂辅助化疗后发生肿瘤复发和转移的危险因素之一。

3、IGFBP-3高甲基化诱导顺铂耐药：通过基因表达芯片分析发现，顺铂耐受组的IGFBP -3高甲基化比例显著高于顺铂敏感组（14/19 v s .2/17,p<0.001），而用siRNA沉默敏感株的IGFBP-3表达可诱导细胞对顺铂的耐受。进一步发现，肿瘤细胞中IGFBP-3启动子甲基化导致IGFBP-3蛋白表达缺失，顺铂治疗时可能通过特异性抑制IGFIR通路转而活化PI3K/AKT通路，从而诱导对顺铂耐药。

4、DAPK：DAPK是一种钙离子和钙调素依赖的丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶，参与干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α、Fas等诱导的细胞凋亡过程，具有促进凋亡的功能。DAPK的表达缺失与其基因CpG岛过甲基化有关，近来有研究认为DAPK超甲基化与NSCLC细胞株对西妥昔单抗和厄洛替尼耐药有关。【2】

三、DNA甲基化药物与肺癌治疗和预后

1、《细胞》杂志上的一项研究发现，DNA甲基转移酶抑制剂与组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACis）双药联合，可以对非小细胞肺癌（NSCLC）进行双重打击。这种新型的药物联合疗法似乎使NSCLC对免疫治疗的反应更好。联合治疗触发了一种化学级联反应，吸引更多免疫细胞对抗肿瘤，减少癌基因MYC的作用。基于这些发现，研究人员将把这种方法运用到晚期NSCLC患者的临床试验中。【3】

2、TMEM88：位于染色体17p13.1的TMEM88是一个跨膜蛋白，在胚胎发育和干细胞分化过程中起重要作用。有研究发现在非小细胞肺癌中，过甲基化会使Wnt/β-catenin信号抑制因子的表达下调，而TMEM88可以通过与Wnt pathway factor Dishevelled (DVLS)的互作来抑制Wnt/β-catenin信号通路。最终研究结果表明，TMEM88启动子甲基化与非小细胞肺癌的不良预后有关，TMEM88脱甲基化可以抑制细胞的增殖、迁移和侵袭。因此，TMEM88可能具有肿瘤抑制基因的功能，可以作为非小细胞肺癌预后和治疗的诊断标记。【4】

3、RASSF1A：一种抑癌基因，上文在肺癌的早期诊断中也提到过，是近年来发现的在肿瘤中甲基化程度最高、最多见的基因之一。一项研究检测了150例NSCLC患者，结果发现RASSF1A启动子高甲基化的患者预后较RASSF1A未甲基化的患者差（中位生存期：22个月vs.57个月），Cox回归显示，RASSF1A启动子甲基化状态是NSCLC术后的预后相关因素，对于手术治疗的NSCLC患者，RASSF1A高甲基化是一项独立的预后影响因素。

DNA甲基化相关研究已为我们研究肺癌的发生机制及诊疗方面提供了新的方向，且已研究出针对DNA甲基化异常治疗癌症的相关药物。不过目前关于药物的特异性不高及相关副作用较大仍是今后需要突破的领域。另外，还需明确甲基化水平异常导致癌症发生的更多具体机制及加快相关去甲基化药物的研发等。

参考文献：

【1】甲基化在肺癌研究领域的相关进展/中国肺癌杂志2 0 1 7年9月第2 0卷第9期DOI: 10.3779/j.issn.1009-3419.2017.09.08

【2】DNA甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断

【3】Topper, Michael J, et al. Epigenetic Therapy Ties MYC Depletion to Reversing Immune Evasion and Treating Lung Cancer. Cell , Volume 171 , Issue 6 , 1284 - 1300.e21

【4】Ma R, Feng N, Yu X, et al. Promoter methylation of Wnt/β-Catenin signal inhibitor TMEM88 is associated with unfavorable prognosis of non-small cell lung cancer[J]. Cancer Biology and Medicine, 2017, 14(4):377.

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