·综述·

宫颈病变中不同基因位点的甲基化修饰

于小雨 刘玉玲

作者单位:450000 郑州,郑州大学第二附属医院妇产科

【摘要】 在国内,宫颈癌每年的发病率居女性恶性肿瘤的第二位,并且宫颈癌也是女性癌症死亡的主要原因。除传统观念认为的高危型HPV持续感染、多个性伴侣、初次性行为早等危险因素外,表观遗传学的改变,如DNA甲基化在宫颈病变中被发现,并随着病变程度增加有相应的增加等,均被认为是导致宫颈癌发生、发展的因素。因此,对相关基因甲基化的分析,可作为预测和评估宫颈癌癌前病变的方法。而不同基因,如PAX1、SOX1、DAPK1、ZNF582等基因的来源、基因表达及其对宫颈病变影响程度均有所不同。本研究就现阶段多种在宫颈病变存在的不同甲基化修饰基因做一综述。

【关键词】 宫颈癌; 甲基化; 宫颈上皮内瘤变; 抑癌基因; 人乳头瘤病毒

DNA甲基化是影响基因转录,染色质结构,基因组稳定性以及印迹基因和X染色体失活的表观遗传机制之一[1],在宫颈癌的发生、发展过程中,表观遗传学的改变与其有很大关系,DNA甲基化是宫颈癌变过程中,早期发生的具有阶段性及累计性的变化。现阶段,已有相当多对于宫颈病变中相关基因甲基化的研究,随着研究的深入,不同基因启动子的高甲基化导致的基因沉默已被证明与宫颈癌发生有关。而特异性基因的甲基化检测及分析也逐渐成为宫颈癌及癌前病变筛查、分类的工具之一[2]但尚未有研究能对多种甲基化基因做一详细研究及总结。本文旨在针对现阶段应用较为广泛的宫颈癌检测基因,探究其来源、蛋白表达、作用机理,总结不同甲基化基因对于宫颈病变预测阳性率的荟萃分析,以达到系统归纳、总结现阶段存在的多种甲基化基因、帮助选择最佳筛查方式的目的,并且为宫颈病变的早期分流、治疗提供思路。

一、PAX1基因甲基化

1.PAX1基因:配对盒(Paired box)PAX基因家族通常包含配对盒域和配对型同源域,在胎儿发育过程中是必不可少的,并且在脊柱发育过程中起着关键作用[3] 。PAX基因家族在多个信号转导通路中起调控作用。而后在干细胞和成熟细胞中持续表达,特定的PAX表达蛋白能够维持干细胞特性,从而影响肿瘤的发生和进展[4]。PAX1(配对盒家族基因1)是PAX家族中的一员,位于染色体20p11.2,目前研究已经观察到,在宫颈癌细胞中PAX1基因的失活,并且这一过程被认为与启动区域的甲基化等有关[5]

2.PAX1甲基化与宫颈病变:Kan等[3]应用甲基化特异性聚合酶连反应(MSP)及未修饰的纳米金结合等位特异性扩增(AuNPs)均显示出在宫颈刮片中PAX1基因甲基化频率与宫颈病变的严重程度有显著相关性。多项研究表明,随着宫颈病变程度增加,宫颈脱落细胞中甲基化程度增加,其差异有统计学意义(P<0.05)[6]。在Chen等[6]的荟萃分析中表明,PAX1筛查宫颈癌的汇集灵敏度(pooled sensitivity)、汇集特异度(pooled specificity)、汇集阳性预测值(pooled PLR )及汇集阴性预测值(pooled NLR)分别为0.73、0.87、5.80和0.30。

二、SOX1基因甲基化

1.SOX1基因:SOX基因家族是具有80个氨基酸序列的保守序列,目前研究将SOX基因家族分为SOXA--SOXH 9个亚族(SOXB1、SOXB2)。其功能包括参与睾丸发育,中枢神经系统神经发生,少突胶质细胞发育,软骨形成和神经嵴细胞发育等[7]。SOX1((sex determining region Y-box1)——性别决定区域Y盒蛋白1),属于SOXB1亚族,几个关键实验证明,SoxB1亚族基因能够维持祖细胞状态,SOX1在祖细胞中定的构象表达可以防止它们的分化,所以SOX1基因在抑制肿瘤分化、增殖过程中起到作用[8]。而在肿瘤细胞中发现SOX1基因的低表达,这一点与其甲基化有关。现在已经发现SOX1基因甲基化与子宫颈癌、前列腺癌、肝癌等的发生有关[9]

2.SOX1甲基化与宫颈病变:SOX1基因为抑癌基因,在正常组织中高表达,从而抑制肿瘤的发生发展。SOX1基因发生甲基化则抑制其表达。研究发现,宫颈癌组织中SOX1表现为低表达[9]。在Chen等[6]的荟萃分析中,SOX1筛查宫颈癌的汇集灵敏度(pooled sensitivity)、汇集特异度(pooled specificity)、汇集阳性预测值(pooled PLR )及汇集阴性预测值(pooled NLR)分别为0.71、0.64、2.69和0.36。 而Rogeri等[10]的实验中,CIN II以上的SOX1甲基化的比例在43.8%,但同时也发现SOX1基因在预测宫颈癌中的ROC曲线下方的面积大小(AUC)仅为0.776。

三、ZNF582基因甲基化

1.ZNF582基因:锌指蛋白 582(zinc fingerprotein 582,ZNF582)位于染色体 19 q13.43。 1991年Bellefroid等首先发现了KRAB-ZNF 家族(编码含有KRAB的蛋白质)[11]。KRAB-ZNF 家族可能参与多项生理过程,其中包括细胞分化,细胞增殖,细胞凋亡和肿瘤转化等。在动物实验中已发现,KRAB-ZNF 家族所编码的KRAB的蛋白质在细胞形态发生中起到调节作用。虽然没有任何关于含有KRAB的蛋白质在人类疾病中的因果作用的明确证据,但应用基因定位技术,包括Urrutia[11]提出,KRAB-ZNF 家族基因可能与发育肿瘤相关疾病及精神分裂症有关。Huang等[12]的研究发现ZNF582在侵袭性癌组织中高度甲基化,所以ZNF582的高甲基化可能表明了癌症侵袭的分子倾向。虽然目前没有明确证据,但ZNF582在侵袭性癌症病变中的沉默则表明其可能是肿瘤抑制因子。

2.ZNF582甲基化与宫颈病变:研究发现[13],ZNF582蛋白在人类宫颈癌前病变中表达,但在侵袭性癌症中不表达。即ZNF582蛋白表达从正常鳞状上皮到CIN显著增加,然后随着癌细胞进展为侵袭性和转移性形式而减少。Li等[13]对于中国人群中ZNF582甲基化对于宫颈癌及癌前病变的荟萃分析中表明,对于CINII以上的宫颈病变的预测中,ZNF582甲基化的汇集灵敏度、汇集特异度分别为0.71 (95%CI: 0.67~0.75),0.81 (95%CI:0.79~0.83)。其汇集诊断优势比(DOR)为12.72 (95% CI:9.93~12.68),ROC曲线下方的面积大小(AUC)为0.85。

四、DAPK1基因甲基化

1.DAPK1基因:死亡相关蛋白激酶 1(death-associated protein kinase 1,DAPK1)基因定位于人类染色体 9q34. 1 位点,是一种Ca2+/CaM依赖的编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,作为一种正性细胞凋亡调节因子,通过多种途径广泛参与细胞凋亡过程,在细胞信号传导途径中发挥作用。参与调解细胞的生存、凋亡及自噬等过程。在目前对于鳞状细胞癌和骨髓增生异常综合征的研究中,DAPK1基因被认为可能是鳞状细胞癌的生物标志物[14]。而相关研究也表明,肿瘤细胞中DAPK 基因启动子区域 Cp G 岛的异常甲基化是DAPK 基因表达缺失的重要原因[15]

2.DAPK1甲基化与宫颈病变:DAPK1甲基化及检测已被证实可作为早期预测指标,为筛查宫颈病变频率较低的女性提供额外的安全保障[16]。Cronje等[17]的研究发现在宫颈腺癌中DKPK1甲基化率为100%。 Xiong等[18]的荟萃分析中,宫颈癌组织中DAPK1启动子甲基化的频率范围为30.0%~78.6%(中位数为59.3%),而正常宫颈组织中为0.0%~46.7%(中位数为7.8%)。说明与正常宫颈组织相比,DAPK1甲基化在宫颈癌组织中明显增加。Agodi等[19]的荟萃分析表明,DAPK1甲基化对于宫颈癌发生的OR值为 21.20(95%CI:11.14~40.35),说明DAPK1甲基化对于宫颈癌的发生起到明显作用

五、结语与展望

毫无疑问,宫颈癌的早期筛查、早期分流管理,对其早期治疗有着重要意义。目前,常用HPV联合液基细胞学检查作为宫颈癌初筛的方法。而宫颈癌相关基因甲基化的发现及检测,为宫颈癌筛查提供了新的思路,其合理方法的应用,也能增加宫颈癌筛查的准确性,降低假阳性及假阴性率。目前对于常用的基因位点的筛查效力已有一些研究,但联合筛查的效力、甲基化联合HPV等还有待进一步研究。另外有无更加有效准确的基因位点,也有待于发现。相关研究报道了不同基因甲基化所致疾病预后有所不同,应用甲基化的检测评估疾病预后,指导治疗,或利用基因修饰改变疾病预后,或可成为下一步的研究方向。

参考文献

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(收稿日期:2019-09-12)