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数据库DNA甲基化在胃癌中的作用研究进展
综 述
作者：吴瑞1,2,3，林玉玉1,2,3，田强强1,2,3，李易书东1,2,3，郑亚2,3，陈兆峰2,3,4
单位：1兰州大学第一临床医学院，兰州大学第一医院2消化内科3甘肃省胃肠病重点实验室4消化内镜中心
通信作者：陈兆峰
基金项目：甘肃省联合科研基金一般项目(24JRRA919)
文章拟发表于《协和医学杂志》2026年第4期
胃癌（GC）是全球范围内第五大常见癌症，也是第三大癌症死亡原因，特别在东亚、东南亚地区具有较重的GC负担[1-2]。我国亦是GC高发国家，2020年新增GC病例47.8万例，占全球新发GC病例总数的43.9%，GC防治形势极其严峻[3]。GC确定的相关风险因素包括人口统计学变量（年龄、性别、种族）、幽门螺杆菌感染、吸烟和高盐饮食摄入等[4]，早期发现、诊断和治疗是降低病死率的有效策略。
内镜是GC筛查和早期诊断的首选方法，可使GC病死率降低65%，但高昂的经济成本和检查的创伤性限制了其在临床中的广泛普及[4]。目前新兴的靶向治疗和免疫治疗亦因费用高、整体有效率低、存在免疫相关不良事件风险等限制了其大规模应用[5-6]，因此亟待探寻GC诊疗的新策略。
因GC复杂的潜在发病机制，多组学数据分析在其未来诊疗中前景开阔，DNA甲基化作为表观遗传组学的重要组成部分，既往研究表明其与包括GC在内多种癌症的早期诊断、治疗及预后存在密切关联，但尚缺乏全面证据[7]。本综述对国内外关于DNA甲基化与GC相关性的最新研究进展进行总结，以期加深临床认知，为GC的临床诊疗提供新视角。
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DNA甲基化概述
从广义上讲，DNA甲基化是指以S-腺苷甲硫氨酸（SAM）为甲基供体，在DNA甲基转移酶（DNMT）的催化下，通过共价键将甲基加至胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸（CpG）中胞嘧啶第5个碳原子上形成5-甲基胞嘧啶的过程，主要发生在结构基因的启动子和第一外显子区域，属于DNA的一种共价修饰形式[8-9]。
哺乳动物体内含有5种DNMT：DNMT 1、DNMT 2、DNMT 3A、DNMT 3B和DNMT 3L。其中DNMT 1、DNMT 3A和DNMT 3B与DNA甲基转移相关，DNMT 3L与DNMT 3A可通过形成四聚体增加自身活性；DNMT 2与RNA甲基化尤其是转运RNA（tRNA）的甲基化相关[10]。
在肿瘤领域，启动子相关CpG岛（CGIs）的高度甲基化是研究最为深入的表观遗传学变化，该过程主要与抑癌基因（TSGs）转录沉默相关。TSGs启动子高度甲基化通过向更紧密的染色体状态转变而产生基因沉默效应[11]，这些基因在多种肿瘤的调控中发挥着关键作用；同时，DNA甲基化作为基础的生物标志物，因易于检测、结构长期稳定、在体内分布广且属于非侵入性检测而被广泛接受[12-13]，为其在GC中的应用创造了条件。
2
已批准用于GC检测的
甲基化生物标志物
目前，国家药品监督管理局批准了2种基于单基因的甲基化诊断生物标志物基因谱检测试剂盒，即SEPTIN9（SEPT9）与环指蛋白180（RNF 180）甲基化基因，用于检测有GC家族史或年龄40岁以上GC高风险人群[8]。
SEPT9基因甲基化诊断试剂盒属于定性检测试剂盒，其实时通过定量聚合酶链式反应（qPCR）法检测人血浆样本中经亚硫酸氢盐修饰的DNA。SEPT9是一种鸟苷三磷酸/鸟苷二磷酸结合蛋白，参与多种生物学过程(例如细胞质极化、迁移及凋亡，囊泡转运，膜重建，DNA修复)，与细胞分裂和染色体分离密切相关。其编码基因属于TSGs，位于人类17号染色体长臂上，长约24×103 bp，包含17个外显子。SEPT9基因发生甲基化后结构及功能均可发生改变，导致SEPT9促进细胞凋亡的功能减弱甚至丧失，致其无法抑制肿瘤增殖、分化和转移，从而失去抑癌功能[14-16]。
2013年，Lee等[15]首次发现GC患者和结直肠癌患者血浆甲基化SEPT9（mSEPT9）明显升高的现象。后续研究表明，GC患者SEPT9甲基化程度与TNM分期呈正相关[16]。一项纳入221例GC患者和34例对照人群的回顾性研究使用ΔΔCt法定量检测血浆mSEPT9水平，发现脉管内可见癌栓、肿瘤侵袭浆膜层或周围组织、存在淋巴结转移的GC患者术前mSEPT9阳性率较高；在未经治疗的GC患者中，mSEPT9阳性率为35%，其诊断GC的灵敏度为35%，特异度达100%[17]。
单晨等[18]测定了52例晚期GC患者癌组织和癌旁组织中mSEPT9水平，发现GC组织mSEPT9阳性率明显高于癌旁组织，且中低分化、有淋巴结转移的晚期GC患者癌组织中mSEPT9阳性率较高分化、无淋巴结转移患者增高。上述结果说明mSEPT9水平与TNM分期及GC患者预后相关。因单一mSEPT9诊断GC存在灵敏度低的局限性，而联合其他表观遗传标志物及传统肿瘤标志物或可提升筛查GC的灵敏度和检出率，为临床GC的早期诊断提供新的解决路径，但相关证据尚不充分，仍需进一步探究[19]。
RNF180基因是位于5号染色体长臂上的TSGs，编码具有泛素连接酶活性的E3环指蛋白，通过介导蛋白质降解在细胞信号转导、凋亡、基因转录和DNA修复中发挥重要作用。当发生甲基化后，RNF180基因表达水平降低或产生结构异常的蛋白，从而诱发一系列病理改变[20-22]。
2012年，Cheung等[23]通过全基因组甲基化筛选确定了RNF180基因与肿瘤发生发展的相关性，随后利用体外实验发现甲基化可使RNF180基因的核心启动子区沉默，并在7种GC细胞系、GC组织、GC患者血浆中检出甲基化RNF180（mRNF180），结果提示RNF180基因甲基化参与了GC的发生过程，为通过mRNF180基因诊断GC奠定了基础。随后一项纳入9篇研究共1531例GC患者的系统评价及荟萃分析结果表明，血浆mRNF180基因诊断GC的灵敏度为54%，特异度为80%，有望应用于确诊GC[20]。
Han等[22]在164例GC患者组织中不仅可见mRNF180表达水平增高的现象，而且还发现M5(-148)(Chr5:64,165,959)和M27(-26)(Chr5:64,166,081) 2个高频甲基化位点；并通过生存分析及多因素Cox回归分析确定此2个位点甲基化率＞0.3是GC预后不良的独立危险因素。
近年来，临床开发了一种可检测微量DNA中mRNF180的微滴式数字PCR（ddPCR）技术，此方法可检测出血浆中微量循环游离DNA的甲基化位点并实现绝对定量估计，当DNA输入量＞0.1 ng时，ddPCR可准确识别血浆DNA的甲基化位点[24]。总之，上述研究从不同角度印证了mRNF180基因在GC诊断中的应用潜力，但尚需高质量临床试验证实其可行性。
3
基于液体活检的DNA
甲基化相关GC诊断标志物
传统意义上的GC筛查一般包括内镜检查、肿瘤标志物和血清胃蛋白酶原检测，其中内镜下组织活检是GC诊断的金标准，但由于其为侵入性操作且单次活检通常无法反映GC患者分子特征、病理类型等的多样性和差异性，导致该方法难以作为GC筛查的一线手段[25]。液体活检可重复采样且具有微创优势，近年来在GC的早期筛查和诊断中显示出巨大优势。
传统液体活检通常用于对外周血中循环DNA或细胞的检测和分析，随着技术的改进和研究的深入，该方法亦可检测痰液、尿液、粪便、胃液等体液中的甲基化DNA[26-27]。笔者总结了基于液体活检的血液、粪便、胃液中GC相关DNA甲基化诊断生物标志物（表1～2），为GC的早期诊断提供了更多依据。其中外周血白细胞成纤维细胞生长因子受体2、血浆原钙黏蛋白10、胃洗液甲基化抑癌基因25、胃液外泌体DNA BarH样同源框基因2兼具满意的灵敏度和特异度，有望作为理想的GC早期诊断分子标志物。
表1 基于液体活检的血液中GC相关DNA甲基化诊断生物标志物
表2 基于液体活检的粪便、胃液中GC相关DNA甲基化诊断生物标志物
4
DNA甲基化与GC治疗
及预后的关系
DNA甲基化不仅影响GC发生与发展，同时也可作为GC疗效评价和预后评估的重要靶点，为GC的防治提供更多思路。
4.1.1 DNMTi
与基因突变不同，表观遗传学变化通常是可逆的，即DNA甲基化具有可逆性，因此表观遗传修复可能为新型抗癌药物的研发提供重要方向。DNMT作为甲基化过程中的关键酶，DNMT甲基转移酶抑制剂（DNMTi）已成为GC治疗领域的新选择。目前，已开发了多种DNMTi并初步用于不同实体瘤和血液恶性肿瘤的治疗，其疗效尚待验证。
DNMTi包括核苷类似物和非核苷类似物，使用最广泛的核苷类似物为5-氮杂胞苷、地西他滨，尤其后者是目前已知最强的特异性DNMTi。5-氮杂胞苷和地西他滨可在不接受嘧啶环5’位甲基供体的同时耗尽DNMT 1，被掺入细胞后通过一系列转化取代核苷酸碱基后进入正在复制的DNA链，破坏DNA与DNMT之间的相互作用，从而捕获DNMT并有效防止DNA甲基化，二者已分别于2004年和2006年被美国食品药品监督管理局批准用于治疗骨髓增生异常综合征[44-46]。
非核苷类似物（如普鲁卡因酰胺）可直接与DNMT的催化位点相结合，竞争性抑制其与DNA相互作用的能力，从而使DNMT无法发挥正常作用，导致甲基化过程终止[47]。
DNMTi虽在GC治疗的实验性研究中发挥着积极作用，但考虑到单独DNMTi不能重新激活沉默基因表达或由于此类药物在实体瘤酸性肿瘤微环境中结构不稳定，故暂未将5-氮杂胞苷、地西他滨等药物纳入GC的单药治疗[36,48]。同时，鉴于化疗药物及放射治疗耐药性与异常的甲基化模式有关，目前DNMTi在化疗和放疗抵抗的GC病例中广泛应用[49]。体外研究表明，使用地西他滨作为低甲基化剂处理GC细胞系后可见癌细胞对细胞毒性药物的敏感性提高，且地西他滨还可通过去甲基化活性引起转录因子AP-2E反应性表达，从而增强癌细胞对5-氟尿嘧啶的反应性[50-51]。
有研究表明，DNMTi与靶向治疗药物或化疗药物联合使用或可提高GC治疗的临床效果[52]。来自美国的一项研究在局部可切除晚期食管癌/胃腺癌患者新辅助化疗前予以可耐受剂量的5-氮杂胞苷治疗，发现12例患者术后总体缓解率为67%，其中25%的患者获得完全缓解，42%患者为部分缓解，该结果支持5-氮杂胞苷可使肿瘤DNA处于低甲基化状态并可激活TSGs表达的假设，为DNMTi在GC治疗中的应用提供了实证依据[53]。
4.1.2 中医药
近年来，基于DNA甲基化角度探究中医药在GC治疗中的作用逐渐成为研究的热点之一。姜黄素是姜黄的主要成分之一，可通过调节DNA甲基化、组蛋白修饰等相关信号通路，表现出显著的抗肿瘤活性[54]。Tong等[55]采用不同浓度的姜黄素、姜黄素联合p53抑制剂分别处理人GC细胞48 h，发现姜黄素可诱导肿瘤细胞DNA去甲基化，且该过程由受损的DNA修复-p53-p21/GADD45A-cyclin/CDK-Rb/E2F-DNMT1/Cyclin E轴介导。
与之类似，研究者发现，姜黄素可重新激活视网膜母细胞瘤基因1（RB1）表达，在体外和体内均表现出抑制GC细胞活性的能力，而通过 DNA 去甲基化激活 RB1 表达已被证实是治疗GC的一种潜在策略，该结果提示姜黄素有望应用于GC的辅助治疗[56]。除姜黄素外，有研究者发现存在于小檗属、黄连属中的小檗碱成分可通过降低DNMT表达、改变DNA甲基化状态并发挥抗肿瘤作用[57]。
考虑到小檗碱生物利用度低、溶解度差等局限性，Babaeenezhad等[58]利用Chi/Pec 纳米颗粒负载小檗碱形成小檗碱壳聚糖/果胶纳米颗粒，用其处理胃腺癌细胞后发现，多种DNMT表达水平显著降低。也有研究者发现一些中药方剂（如消痰散结方、解毒化瘀健脾方、化瘀理气组方）通过使E-cad基因、P16基因去甲基化起到治疗GC的作用[59]。
总体而言，基于不同作用机制的DNMTi和中医药可促进DNA去甲基化，为GC的治疗提供了更多可能（表3），但其临床应用尚面临挑战，例如DNMTi相关研究缺乏高质量证据，而中医药相关研究尚处于临床前阶段，二者在真实世界中的应用价值尚待验证。
表3 DNA甲基化相关GC治疗药物
多位学者针对DNA甲基化与GC预后的相关性进行了探究。Liu等[63]基于癌症基因组图谱（TCGA）和基因表达综合数据库（GEO）中GC患者的DNA甲基化数据，通过单因素Cox回归和最小绝对收缩与选择算子（LASSO）回归分析筛选出与GC预后相关的11个差异甲基化位点（包括CEP290、 CCDC69、 UBXN8、KDM4A、AKR1B1、RASSF2、 KDELR3、CHRNB2、EGR1、ARMC9 和RPN)，基于此构建的预后模型具有良好的稳定性和准确性。
与之类似，Dai等[64]基于TCGA发现5个CpG的DNA甲基化位点，包括cg10399824（GRK5）、cg05275153（RGS12）、cg24406668（MMP9）、cg14719951（DSC3）和cg25117092（MED12L），及2个基因间区位点（cg11348188和cg1167111）与GC患者总生存期（OS）、疾病特异性生存期（DSS）、无进展间期（PFI）具有显著相关性，且除cg10399824和cg24406668外，余5个位点与GC无病间期（DFI）也有显著相关性，为GC患者的精准预后评估和分层管理提供了指导。
张洁等[65]通过基因匹配、TCGA 数据库分析及基因富集和功能预测明确 GPR133 基因中的 cg00633768 为DNA甲基化候选位点；焦磷酸测序结果显示，cg00633768 位点甲基化水平可显著区分早期GC淋巴结转移阳性和阴性样本(灵敏度 64.3%，特异度 100%)，且比TNM分期更具操作性。
Zhang等[66]探究了DNA甲基化对叉头框蛋白F2（FOXF2）表达的影响及与GC患者预后的相关性，结果显示FOXF2低表达组FOXF2甲基化水平更高，且FOXF2甲基化程度是GC患者预后不良的危险因素，提示FOXF2可能是GC治疗的重要靶点和预后评估的潜在分子标志物。Ignatavicius等[67]在一项纳入99例诊断为GC并接受胃切除术患者的研究中发现，癌组织中未发生同源盒蛋白HOXA11基因（HOXA11）甲基化患者的生存期更长，多因素Cox回归校正混杂因素后证实HOXA 11基因甲基化与较低的生存率显著相关（HR=2.4，95% CI:1.19～4.86）。
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小结
现如今，在GC诊疗领域仍面临诊断方法局限、确诊时多数患者已处于晚期、无法准确评估患者预后风险的现状，导致死亡率较高。本综述总结了多种与GC早期诊断、靶向治疗及预后相关的DNA甲基化位点，这些标志物为GC的精准诊疗提供了更多依据。虽然DNA甲基化与GC存在诸多关联，但由于既往报道多数为体外实验或动物模型，其临床转化价值尚需进一步验证。未来研究应着重将这些新发现的位点与靶向治疗相结合，并在临床中检验DNA甲基化预后相关风险预测模型的有效性，从而更好地指导临床诊疗，为患者提供更高质量的医疗服务。
参考文献
转自：协和医学杂志
