DNA 损伤修复基因甲基化与肿瘤关系的研究进展*

万秀方，张亚莉

(贵州医科大学 医学检验学院 血液学教研室，贵州 贵阳 550004)

机体细胞内DNA 会受到多种因素的影响，导致其化学结构或编码特性的改变，如电离辐射、化学物质、异常代谢产物等都会导致DNA 损伤，这种损伤若不能及时得到修复，就会影响机体正常活动，进而诱发一系列遗传疾病的产生。正常机体具有完善的DNA 损伤修复机制，修复由各种原因导致的DNA 损伤，其主要机制有两种:一种是损伤恢复(reversal of damage)，即损伤直接被移除，使碱基恢复为原来状态;另一种是切除修复(excision repair)，是指切除损伤DNA 后，再合成一段新的DNA 来替代损伤DNA，切除修复包括核苷酸切除修复(nucleotide excision repair，NER)、碱基切除修复(base excision repair，BER)、同源重组修复(homo logous recombination，HR)和错配修复(mismatch repair，MMR)等多条途径，它们共同构成维持遗传信息稳定的保护机制，以保证遗传物质的稳定性［1］。

DNA 修复基因表达缺陷在多种疾病，特别是肿瘤的发生发展中具有重要作用，而表观遗传是导致基因表达缺陷的机制之一。在肿瘤的发生发展中，表观遗传起着重要的作用，DNA 甲基化是哺乳动物基因组最常见DNA 修饰方式，是表观遗传的主要形式之一，是指由S-腺苷甲硫氨酸(SAM)提供甲基供体，DNA 甲基转移酶进行催化，在DNA胞嘧啶的第五位碳原子上加上一个甲基基团(CH3)，最终形成5-甲基胞嘧啶的过程。多种基因的异常甲基化修饰会导致其表达异常，进而参与肿瘤的发生、侵袭、转移、耐药等生物学行为［2］。DNA 修复基因启动子区发生异常甲基化会使该基因mRNA 转录表达下调，进而使翻译的修复蛋白减少，最终参与肿瘤的发生［3］。本文对近期DNA修复基因异常甲基化与肿瘤关系的研究进展予以综述。

1 DNA 损伤恢复基因甲基化

DNA 损伤导致的肿瘤中，烷化剂所致的DNA损伤是一个重要的因素。O6-甲基鸟嘌呤(O6-mG)是环境烷化剂(如亚硝胺)等引起的常见DNA 损伤，机体主要依靠O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶(O6-methylguanine-DNAmethyltrans-ferase，MGMT)来修复这种损伤。Li 等［4］分析了有关MGMT 与结肠直肠癌的关系，发现结肠直肠癌组织中MGMT 甲基化发生率明显高于正常组织，但MGMT 基因甲基化与结肠直肠癌预后无关。Mokarram P1 等［5］对52 例炎症性肠病患者组织及30 例正常人组织进行MGMT 基因甲基化检测，结果显示炎症性肠病组织MGMT 基因甲基化率明显高于正常组织，推测MGMT 基因甲基化可作为炎症性肠病的早期检测指标。Asiaf A 等［6］对128 名乳腺癌患者的癌组织及正常的癌旁组织进行甲基化检测得出，在乳腺癌组织中存在MGMT 基因高甲基化，同时存在MGMT 基因表达沉默，并且MGMT 表达的缺失与淋巴结转移、肿瘤分级、雌激素受体缺失和孕激素受体缺失有关。

2 碱基切除修复基因甲基化

内源性氧化水解作用导致的DNA 碱基损伤多由碱基切除修复途径进行切除或替换，此种修复途径是细胞对DNA 中单个碱基损伤的主要修复方式。X 射线交叉互补修复基因1(X-ray repair cross-complementing gene 1，XRCC1)是碱基切除修复途径中的主要基因。Wang 等［7］对胃癌组织及癌旁正常组织中XRCC1 基因进行甲基化水平检测，结果显示XRCC1 基因启动子甲基化率在胃癌组织中明显高于癌旁正常组织，且与胃癌组织中XRCC1 在mRNA 及蛋白水平的表达缺失相一致，说明XRCC1 是一个甲基化敏感的肿瘤相关基因。另外，Niu Y 等［8］的研究得出DNA 损伤修复基因XRCC1 启动子甲基化与肝癌的易感性有重要关联的结论。方壮伟等［9］在探讨原发性肝癌组织和正常肝脏组织的DNA 损伤修复基因XRCC1 启动子甲基化状态时，发现肝癌组的XRCC1 启动子甲基化率远高于对照组，肝癌组发生XRCC1 启动子甲基化的危险程度是对照组的13 倍，XRCC1 启动子甲基化的个体发生肝癌的危险程度是非甲基化的10.36 倍，XRCC1 启动子甲基化可致肝癌患者无进展期生存率和总体生存率降低，所以DNA 损伤修复基因XRCC1 启动子甲基化在肝癌发生和发展的过程中起着重要作用，并对肝癌患者较差的预后具有提示作用。

3 核苷酸切除修复基因甲基化

很多环境污染物，如苯、砷等可导致基因组DNA 产生较大损伤，这种损伤多由核苷酸切除修复途径进行修复。受损DNA 的识别、解旋、切除是NER 修复过程中的三个限速步骤，控制核苷酸切除修复进程。切除修复交叉互补基因1(excision repaircross-complementing gene 1，ERCC1)参与了NER 途径中DNA 解旋和损伤单链的切除，是NER途径中关键分子之一。Wang L 和Ota S 等［10－11］的研究结果显示，ERCC1 基因异常甲基化引起的表达缺失，预示着发生小细胞肺癌的风险增加(OR=3.9，P ＜0.05)，并且与肺癌患者的预后相关。朱瑞杰等［12］检测胃癌组织、相应癌旁组织及正常胃组织中ERCC1 基因甲基化状态，得出胃癌组织中ERCC1 基因总甲基化率为76.7%，相应的癌旁组织中该基因的甲基化率为13.3%，而10 例正常胃组织中该基因未发生甲基化，推测胃癌组织中存在高比例的ERCC1 基因甲基化，但该基因在胃癌中高甲基化是否具有一定的临床意义还需要进一步的研究。

着色性干皮病D 基因(xeroderma pigmentosum group D，XPD)是编码进化保守的解旋酶TFIIH 的亚单位，TFIIH 是转录和NER 修复过程中必不可少的，XPD 毗邻ERCC1，位于19 号染色体。肖芸等［13］研究XPD 启动子区高甲基化状态与燃煤污染型砷中毒发生、发展乃至癌变的关系时发现，燃煤砷污染可致人体XPD 基因启动子区高甲基化，其参与了砷中毒的发生发展。但Paul S 等［14］对砷暴露人群的指甲、头发和血液等标本进行XPD 基因启动子甲基化的研究结果显示，XPD 呈低甲基化状态，并进一步通过相关研究得出XPD 低甲基化抑制细胞周期蛋白依赖性激酶活化激酶CAK 复合物的正常功能，进而影响DNA 修复。目前，对XPD 基因在不同疾病中甲基化的状态研究较少，结果也各不相同，仍需更多的研究发现证实该基因甲基化与相关疾病的关系。

4 错配修复基因甲基化

在DNA 复制和重组过程中，非同源染色体偶尔会出现DNA 碱基错配，这种错配多由错配修复途径进行修复。MutL 同源基因1(MutL homolog1，MLH1)是MMR 启动过程中重要基因之一，在自发突变率显著升高细胞中，MLH1 基因表达缺陷［15］。Ramirez 等［16］对临床口腔鳞状细胞癌患者及正常人进行MLH1 基因甲基化检测，得出口腔鳞状细胞癌病例组MLH1 基因甲基化比例达76%，而在对照组中却未检出MLH1 甲基化修饰;并检测出口腔鳞状细胞癌早期组甲基化比例增加显著，故推测该基因甲基化修饰可能是肿瘤发生过程中一个早期事件。另有研究表明随着年龄的增加，MLH1 基因甲基化在胃、大肠黏膜上皮细胞中不断积累升高，增加了胃癌及大肠癌的发生风险，说明改基因甲基化可能还与衰老密切相关，而具体的调控机制尚待进一步研究［17］。王彩霞等［18］研究结果显示，急性白血病患者hMLH1 甲基化阳性率为55.4%，明显高于健康志愿者组的6.7%。另外，曾锦荣等［19］MLH1 基因启动子甲基化和结肠癌关系的Meta 分析得出，MLH1 基因甲基化和结肠癌的发生可能有密切关系，在结肠癌的诊断中有一定的价值。

5 同源重组修复基因甲基化

同源重组修复是利用细胞内的同源染色体对应的DNA 序列作为修复的模板进行DNA 修复的过程。乳腺癌易感基因1(breast cancer 1，BRCA1)是在遗传性乳腺癌中发现的抑癌基因，是该修复过程中的一个主要基因。Qiuyunli 等［20］对49 例乳腺癌组织及非乳腺癌组织进行BRCA1 启动子甲基化检测得出乳腺癌组织BRCA1 基因甲基化水平明显高于非乳腺癌组织。Otani Y 等［21］研究得出正常乳腺上皮细胞BRCA1 基因发生甲基化可能是乳腺癌预兆。另外，Zhu X 等［22］研究证实BRCA1 启动子甲基化改变可作为三阴乳腺癌和基底细胞型乳腺癌非常有前途的生物标记物。符德元等［23］在106 例配对的乳腺癌组织研究中，GSTP1、BRCA1和MGMT 基因启动子区在甲基化发生率分别为29.2%、24.5%和18.9%，均明显高于对应的癌旁组织。BRCA1、GSTP1 和MGMT 基因甲基化状况与乳腺癌的临床病理特征具有显著相关性，同时存在多个基因甲基化预示着乳腺癌具有侵袭性表型，联合检测三者的甲基化状况可能对乳腺癌预后预测具有重要价值。

6 总结

多种DNA 修复基因甲基化都与肿瘤有着密切的关联，对于具有肿瘤特异性的甲基化修饰，可作为肿瘤的生物学标志物。多种DNA 修复基因甲基化状态共同检测形成甲基化谱，作为临床疾病的鉴别诊断及辅助诊断具有重要意义。随着实验技术发展及实验平台的提升，甲基化的检测方法也越来越向着高灵敏度、高特异性以及高通量发展，将具有很高的临床应用价值。

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