DNA甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断

DNA甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断摘要】肺癌的发病率和死亡率一直居于癌症相关发病率及死亡率的首位，已成为影响我国居民健康的重大疾病。DNA甲基化作为重要的表观遗传机制，在肺癌的发生发展过程中起到了重要的作用，本文就DNA甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断进行综述。【关键词】DNA甲基化肺癌疗效评价预后【中图分类号】R73 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）34-0074-02.、八 、-前言据统计，2012年，肺癌致死率居恶性肿瘤之首，占恶性肿瘤致死率的29%［1］。肺癌的发生是一个多步骤、多因素参与的复杂生物学过程，DNA甲基化作为重要的表观遗传机制，可引起DNA损伤修复基因、抑癌基因等多种基因表达异常，在肺癌的发生发展过程中起到了重要的作用，并与肺癌细胞对化疗药物的耐药性高度相关。随着DNA甲基化与肺癌相关性研究的深入，人们发现DNA甲基化异常与肺癌预后密切相关。其原因主要包括:（1）甲基化与肺癌的分级、分期显著相关。如低分化的非小细胞肺癌（non-smallcelllungcancer，NSCLC）中，RAS相关区域家族1基因A（ras-associationdomainfamily1A，RASSF1A）甲基化的频率显著高于高分化及中分化NSCLC（OR=1.88）［2］；（2）DNA异常甲基化有利于肺癌细胞的侵袭和转移。如NSCLC组织中肺癌与食管癌缺失基因1（deletedinlungandesophagealcancer1，DLEC1）甲基化与淋巴结转移显著相关［3］。（3）甲基化可作为肿瘤复发的独立预测因子。如NSCLC脑转移患者存在06-甲基鸟嘌吟-DNA甲基转移酶（06-methylguanine-DNAmethyltransferase,MGMT）甲基化时，转移瘤切除术后的原位复发率明显升高［4］。（4）甲基化改变可能影响化疗药物的敏感度。如死亡相关蛋白激酶（death-associatedproteinkinase,DAPK）超甲基化可能诱导NSCLC细胞对西妥昔单抗和厄洛替尼耐药⑸。（5）甲基化影响生存期。如对于无远处转移的NSCLC患者，组织因子通道抑制剂2（tissuefactorpathwayinhibitor2，TFPI-2）甲基化的患者预后较差（5年无病生存率：6.1%vs.35.5%）［6］。因此检测甲基化状态将有助于肿瘤患者的疗效评价和预后判断，从而为临床病情的监控和风险评估提供依据。本文就DNA甲基化与肺癌疗效评价和预后判断的研究进展进行综述。一、DNA损伤修复相关基因的异常甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断1、 MGMT与肺癌的疗效评价及预后判断MGMT是一种重要的DNA修复酶，在修复烷化剂造成的DNA损伤中发挥重要作用。启动子区超甲基化导致MGMT表达降低，使肿瘤细胞无法修复烷化剂引起的细胞损伤而致细胞死亡，因此，MGMT甲基化状态与肿瘤细胞对烷化剂的敏感性密切相关。近来，一项II期临床试验证实，对于复发的SCLC患者，MGMT启动子高甲基化者，对烷化剂替莫唑胺的反应性优于MGMT未甲基化者［7］。有研究发现，MGMT启动子高甲基化与肺癌脑转移患者的预后相关。对于存在脑转移的NSCLC患者，MGMT启动子高甲基化者，切除转移瘤后局部复发的可能性更大⑷。另一项类似的研究也发现，脑转移瘤组织中检出MGMT启动子高甲基化的患者中位生存期显著低于未甲基化者（2.5个月vs.9.7个月）［8］。2、 14-3-3sigma与肺癌的疗效评价及预后判断14-3-3。基因是主要的G2/M检验点控制基因，在细胞周期信号传导途径中起到重要作用，是G2细胞周期检查点的基因家族成员，与DNA的损伤修复有关。多种肿瘤细胞中，14-3-3。基因的CpG岛高频甲基化，使14-3-3。基因沉默或低表达，造成G2期监控点损伤。2005年，Ramirez等［9］发表的一项前瞻性研究认为对于接受铂类化疗药物的NSCLC患者，14-3-3。的甲基化状态是其独立的预后影响因素。该研究检测了115例经顺铂联合吉西他滨治疗的进展期NSCLC患者血清DNA中14-3-3。的甲基化状态，结果显示14-3-3。高甲基化的患者总生存期及无病生存期均显著优于未甲基化的患者组(中位生存期：15.1个月vs.9.8个月；无病生存期：8.0个月vs.6.3个月)，单因素Cox回归显示14-3-3。的甲基化状态与患者的无病生存期显著相关，多因素Cox回归显示14-3-3。是NSCLC独立的预后影响因素。由于细胞周期关卡缺失有利于化疗药物的作用，因此作者认为14-3-3。超甲基化的患者能从铂类化疗中更多的获益。3、人类mutL同系物1(homosapiensmutLhomolog1,hMLHI)与肺癌的疗效评价及预后判断hMLH1基因是DNA错配修复基因(Mismatchrepairgene,MMR)之一，其主要功能是修复DNA复制错误，维持基因稳定性。有研究认为，hMLH1甲基化可能在肿瘤化疗耐药中发挥了重要作用，甚至可能介导顺铂耐药。吴芳等通过MSP分析，发现NSCLC耐顺铂细胞株中存在hMLH1启动子的高甲基化失活，而在顺铂敏感的亲本NSCLC细胞株中hMLH1启动子未甲基化，以去甲基化药物逆转耐顺铂细胞株的甲基化状态，可增强细胞对顺铂的敏感性［10］；进而分析80例手术切除+顺铂辅助化疗的NSCLC患者组织hMLH1的甲基化状态，证实hMLH1甲基化状态与NSCLC患者的无病生存期相关是手术切除后、顺铂辅助化疗后发生肿瘤复发和转移的危险因素［11］。二、 DNA甲基化导致抑癌基因失活与肺癌的疗效评价及预后判断1、 RASSF1A与肺癌的疗效评价及预后判断RASSF1A是一种抑癌基因，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，其正常表达的产物通过抑制内源性CyclinD1的积聚而使细胞分裂阻止于G1/S期，抑制细胞增殖。张卉［12］等检测了150例NSCLC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。YanagawaN等［13］亦发现，RASSF1A甲基化的病例五年生存率显著低于未甲基化组(58.6%vs.78.1%).JunWang等通过对17项回顾性研究进行meta分析，证实对于手术治疗的NSCLC患者，RASSF1A高甲基化是一项独立的预后影响因素，其无病生存期及总生存期均显著低于未甲基化的患者［14］。在吉西他滨一线治疗的92例皿b期和IV期NSCLC患者血清中，检测RASSF1A的甲基化，在部分缓解的病例中，RASSF1A甲基化的患者较未甲基化的患者生存期更长(中位生存期：12.9个月vs.33.5个月)，多因素分析表明，RASSF1A甲基化可作为PR患者的独立预后指标［15］。2、 胰岛素样生长因子结合蛋白3(insulin-likegrowthfactor-bindingprotein-3,IGFBP-3)与肺癌的疗效评价及预后判断IGFBP-3是IGFBP家族的成员，可阻断IGF-I介导的促有丝分裂和抗细胞凋亡被认为是一种候补抑癌基因，已在多种实体瘤，包括NSCLC中发现超甲基化导致IGFBP-3沉默。Caceres等［16］通过基因表达芯片分析，证实对顺铂耐受的NSCLC细胞株中存在IGFBP-3的高甲基化失活，而对顺铂敏感的亲本NSCLC细胞株中，siRNA沉默IGFBP-3表达可诱导细胞对顺铂的耐受，提示IGFBP-3与NSCLC肿瘤细胞对顺铂的耐药有关；进而分析36例I/H期NSCLC组织的IGFBP-3甲基化状态，结果发现,顺铂耐受组IGFBP-3高甲基化比例显著高于顺铂敏感组（14/19vs.2/17,p<0.001）Cortes-SempereM等［17］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。3、 p16与肺癌的疗效评价及预后判断p16基因的蛋白产物是细胞周期依赖性激酶（CDK）的抑制因子，通过抑制RB蛋白的磷酸化，将细胞周期阻滞于G1期。作为重要的抑癌基因，p16失活是肺癌中常见的遗传学改变。Brock等研究了I期非小细胞肺癌术后肺癌组织及非转移性淋巴结的DNA甲基化与肺癌复发情况的关系，发现p16、CDH13、RASSF1A和APC的甲基化状态与肺癌的复发情况相关。肿瘤组织和纵隔淋巴结中同时检测到p16和CDH13高甲基化的患者，其术后短期复发的可能性显著高于未甲基化组（HR：15.5）［18］。研究者认为这些基因在正常淋巴结中高甲基化提示可能存在显微镜无法检测到的微转移灶，某些基因的高甲基化可能使细胞具有转移扩散的潜性，对预测疾病的复发情况可能有意义。最近，Xing等［19］对11篇文献，1654例NSCLC病例的进行meta分析显示，p16高甲基化与NSCLC的总生存率和无病生存率负相关（HR分别为1.74和2.04），提示p16启动子高甲基化可能是NSCLC的独立预后影响因素。另一项类似的研究也得到了一致的结论［20］。此外，也有研究认为，在60岁以下的NSCLC患者中，p16启动子高甲基化者往往预后较差，而在60岁以上的患者中，p16的甲基化状态与预后无关［21］。4、 （runtrelatedtranscriptionfactorgene3,RUNX3）与肺癌的疗效评价及预后判断RUNX3基因是一种新发现的肿瘤抑制基因，能调控细胞的生长发育和凋亡，可能通过影响TGF-B通路的生物活性，进而导致肿瘤的发生。RUNX3的CpG岛高甲基化导致RUNX3表达下降和缺失。有研究表明，RUNX3甲基化与预后存在相关性。YanagawaN等［13］研究了10种抑癌基因的甲基化状态与NSCLC患者生存期的关系发现，RUNX3甲基化状态是预后的独立影响因素，启动子高甲基化的患者5-年生存率显著低于未甲基化者（49.1%vs.75.9%）。唐艳等发现，RUNX3高甲基化组总生存时间明显较未甲基化组显著缩短（中位生存时间：22个月vs.79个月）［22］。三、其他基因的异常甲基化与肺癌的疗效评价及预后判断1、DAPK与肺癌的疗效评价及预后判断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-Y、肿瘤坏死因子-a、Fas等诱导的细胞凋亡过程，具有促进凋亡的功能。在多种恶性肿瘤细胞株及原发性肿瘤组织中发现，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［5］。该研究发现对西妥昔单抗和厄洛替尼耐药的NSCLC细胞株中存在DAPK基因的高甲基化失活，通过稳定转染重建DAPK的表达后，细胞株可恢复对西妥昔单抗和厄洛替尼的敏感性，而以siRNA沉默DAPK表达可再次诱导细胞对西妥昔单抗和厄洛替尼的耐受。此外，DAPK甲基化与NSCLC预后相关。Niklinska,W.等[23]检测了70例接受根治性肺癌切除术的NSCLC患者肺癌组织中DAPK的甲基化状态，证实DAPK启动子超甲基化的NSCLC总生存率显著低于未甲基化组。2、TFPI-2与肺癌的疗效评价及预后判断TFPI-2是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，可抑制多种金属蛋白酶。下调TFPI-2可增强肿瘤细胞的侵袭潜能。启动子区甲基化是TFPI-2沉默的重要途径。TFPI-2的甲基化状态是NSCLC的独立预后影响因素，对于无远处转移的NSCLC患者而言，TFPI-2甲基化的患者预后较差(5年无病生存率：6.1%vs.35.5%)[6]。此外，NSCLC中报道较多的预后相关的甲基化位点还有结肠腺瘤性息肉病基因(adenomatouspolyposiscoli，APC)、脆性组胺酸三联体(fragilehistidinetriad,FHIT)、H钙粘蛋白(H-cadherin,CDH13)等[24]。四、结语近年来，个体化治疗已成为肿瘤治疗的新趋势，对患者进行疗效预测和预后判断是选择个体化治疗方案的重要依据。DNA甲基化与肺癌患者疗效及预后的相关性，为个体化治疗方案的选择提供了新的思路，展现了良好的应用前景。然而，其在真正应用于临床之前仍有较多问题亟待解决：(1)目前已鉴定出的DNA甲基化位点，往往在多种肿瘤中均可出现，特异性较差。(2)现有检测方法众多，各有优劣，不同方法报道的甲基化位点各不相同，重复性较差。(3)现有研究之间，由于人种、病例选择、标本采集、甲基化检测方法等存在异质性，其研究结果难以进行比较。综上所述，尽管DNA甲基化检测在肺癌的疗效预测、预后评价等方面有一定的应用价值，但应用于临床常规检测之前尚需进一步临床验证。参考文献SiegelR,NaishadhamD,JemalA.Cancerstatistics,2012[J].CACancerJClin2012,62(1):10-29.LiuWJ,TanXH,GuoBP,etal.AssociationsBetweenRASSF1APromoterMethylationandNSCLC:AMeta-analysisofPublishedData[J].AsianPacJCancerPrev2013,14(6):3719-3724.SongH,YiJ,ZhangY,etal.[DNAmethylationoftumorsuppressorgeneslocatedonchromosome3pinnon-smallcelllungcancer][J].ZhongguoFeiAiZaZhi2011,14(3):233-238.HashimotoK,NaritaY,MatsushitaY,etal.MethylationstatusofO6-methylguanine-DNA-methyltransferasepromoterregioninnon-small-celllungcancerpatientswithbrainmetastasis[J].ClinTranslOncol2012,14(1):31-35.OgawaT,LiggettTE,MelnikovAA,etal.Methylationofdeath-associatedproteinkinaseisassociatedwithcetuximabanderlotinibresistance[J].CellCycle2012,11(8):1656-1663.WuD,XiongL,WuS,etal.TFPI-2methylationpredictspoorprognosisinnonsmallcelllungcancer[J].LungCancer2012,76(1):106-111.PietanzaMC,KadotaK,HubermanK,etal.PhaseIItrialoftemozolomideinpatientswithrelapsedsensitiveorrefractorysmallcelllungcancer,withassessmentofmethylguanine-DNAmethyltransferaseasapotentialbiomarker[J].ClinCancerRes2012,18(4):1138-1145.WuPF,KuoKT,KuoLT,etal.O(6)-Methylguanine-DNAmethyltransferaseexpressionandprognosticvalueinbrainmetastasesoflungcancers[J].LungCancer2010,68(3):484-490.RamirezJL,RosellR,TaronM,etal.14-3-3sigmamethylationinpretreatmentserumcirculatingDNAofcisplatin-plus-gemcitabine-treatedadvancednon-small-celllungcancerpatientspredictssurvival:TheSpanishLungCancerGroup[J].JClinOncol2005,23(36):9105-9112.WuF,HuCH.[Reversaleffectof5-Aza-dconcisplatin-resistanceinhumanNSCLCcellsinvitro][J].ZhonghuaZhongLiuZaZhi2011,33(5):349-353.[11]吴芳(2009)hMLH1基因启动子甲基化与非小细胞肺癌顺铂耐药及预后关系的研究,博士,中南大学.ZhangH,ZhangS,ZhangZ,etal.[PrognosticvalueofmethylationstatusofRASSF1Ageneasanindependentfactorofnon-smallcelllungcancer][J].ZhongguoFeiAiZaZhi2010,13(4):311-316.YanagawaN,TamuraG,OizumiH,etal.PromoterhypermethylationofRASSF1AandRUNX3genesasanindependentprognosticpredictionmarkerinsurgicallyresectednon-smallcelllungcancers[J].LungCancer2007,58(1):131-138.WangJ,WangB,ChenX,etal.TheprognosticvalueofRASSF1Apromoterhypermethylationinnon-smallcelllungcarcinoma:asystematicreviewandmeta-analysis[J].Carcinogenesis2011,32(3):411-416.FischerJR,OhnmachtU,RiegerN,etal.PrognosticsignificanceofRASSF1Apromotermethylationonsurvivalofnon-smallcelllungcancerpatientstreatedwithgemcitabine[J].LungCancer2007,56(1):115-123.IbanezdeCaceresI,Cortes-SempereM,MoratillaC,etal.IGFBP-3hypermethylation-deriveddeficiencymediatescisplatinresistanceinnon-small-celllungcancer[J].Oncogene2010,29(11):1681-1690.Cortes-SempereM,deMiguelMP,PerniaO,etal.IGFBP-3methylation-deriveddeficiencymediatestheresistancetocisplatinthroughtheactivationoftheIGFIR/Aktpathwayinnon-smallcelllungcancer[J].Oncogene2013,32(10):1274-1283.BrockMV,HookerCM,Ota-MachidaE,etal.DNAmeth