Septin9基因甲基化在结直肠癌中的研究进展*

陈娇娇，胡凤娣，谢琳

650118 昆明，云南省肿瘤医院/昆明医科大学第三附属医院 消化肿瘤内科

结直肠癌(colorectal cancer，CRC)是世界范畴内消化系统常见的恶性肿瘤之一。目前,其发病率和死亡率分别名列全球第3位和第2位[1]，超过80%的患者确诊时已经发展到了中晚期，主要的治疗手段为手术，化疗和靶向治疗。尽管CRC的治疗方案已更加规范合理，但根治性手术后仍有30%～50%患者出现复发转移，并且在晚期治疗过程中发生耐药，已成为临床不可避免的难题。Septin9是一个有鸟苷三磷酸酶活性(GTPase)的保守基因家族，存在于除植物细胞外的各种真核细胞中[2]。Septin9基因及其表达产物参与了细胞增殖、凋亡及物质运输等多种生物活动[3]。本文对Septin9基因甲基化在CRC中的研究进展进行了综述，以期为后续研究提供参考。

1 Septin9基因的概述

Septin是有GTPase活性的保守蛋白骨架基因家族，普遍存在于除植物以外的全部真核生物中，在人类酿酒酵母芽生细胞周期过程中首次发现[4]。目前人类的Septin基因组家族一共包含了14个成员，分别命名为SEPT1～14。Septin9基因是Septin基因家族中的一位，位于人类染色体17q25.3，大小约219 kb、长度约2.4×105bp，共含有17个外显子，可以编码15种多肽。Septin基因的转录物中所含的翻译起点和变异剪接有所不同，形成了很多截然不同的亚型，多种亚型之间有着特定的核苷酸顺序相似性和氨基酸一致性[5]。Septin9主要通过中央区域的鸟核苷酸序列和骨架成份(肌动蛋白和微管蛋白等)来完成在细胞质中募集其他蛋白质的功能[6]。一旦Septin9蛋白的正常表达遭到小干扰RNA影响，细胞就不能完全分裂，而形成双核细胞，Septin9基因的GTP结构域发生过表达则可直接影响Septin9聚合体的形成，导致细胞朝恶性发展[7]。

DNA甲基化是一种共价的化学修饰，在高等真核生物的基因组中，它只发生在鸟嘌呤二核苷酸的C5位点上，鸟嘌呤二核苷酸聚集形成了CPG岛[8]。在CRC中CPG岛甲基化[9]通过不同途径影响基因表达，造成细胞增殖、分化等多种功能的异常。研究表明[10]，Septin9高甲基化与致癌作用有关，在甲基化过程可改变基因序列构象，同时甲基化的CpG位点招募结合甲基化的CpG结合蛋白并与其他蛋白作用形成异常染色质，从而抑制基因表达。随着研究的不断深入，Septin9基因与CRC的关系受到密切关注。

2 Septin9与CRC筛查

CRC的筛查方法可分为侵入性及非侵入性两类。侵入性方法以结肠镜检查结合病理活检为金标准，但是结肠镜检查需要全面的肠道准备工作，并有引起各种并发症的可能性，患者依从性较差。非侵入方法包括粪便隐血试验(fecal occult blood test，FOBT)及肿瘤标记物检测等，虽然更容易被人们所接受，但灵敏度和特异性较低，这使得它们不适合作为CRC的筛查或诊断标志物。

近年来研究表明，血清Septin9基因甲基化(mSEPT)检测在CRC中有较高的敏感性和特异性，许多荟萃分析提示mSEPT9可运用于CRC的筛查中[11-14]。Xie等[15]纳入123例CRC患者和125例正常对照者，评估mSEPT9对CRC患者的诊断价值，并与FOBT和CEA和Ca-199进行比较。结果表明，在对CRC患者的筛查中，mSEPT9检测的灵敏性和特异性远优于FOBT、Ca-199和CEA。当前的研究认为，Septin9甲基化阳性的检出率与肿瘤TNM分期、Dukes分期、病理类型以及区域淋巴结和远处转移等因素有关[16-17]。

粪便DNA检测CRC的方法也是近年来研究的新技术，CRC患者粪便中含脱落的DNA，肠道的碱性环境使DNA得到了更好的保存。研究表示粪便Septin9甲基化分析测定法对晚期结肠腺瘤和I～II期CRC检测的灵敏度较mSEPT9检测高，粪便检测法可能更适合用于早期结直肠癌的筛查[18]。有研究收集了CRC患者、晚期结肠腺瘤患者、健康对照者共计124个血浆样本、100个粪便样本和60组配对样本，结果显示在CRC诊断中外周血Septin9检测与粪便甲基化SEPT9测试有相似的灵敏度(83.3%vs85.6%)和特异性(92.1%vs90.1%)；然而，与血浆SEPT9测试相比，粪便SEPT9测试在检测晚期结肠腺瘤和I-II期CRC方面灵敏度及特异性分别提高了35.9%和7.9%[19]。同时研究发现，联合多靶点粪便FIT-DNA检测可进一步提高CRC诊断灵敏度。而通过尿液样本检测DNA甲基化也是当下的一个新技术。循环肿瘤DNA通过肾小球滤过在尿液中排出，使尿液分析成为一种便利且无创的肿瘤检测方法[20]。有研究对92名CRC患者和63名健康志愿者的尿液样本进行了6个CRC相关标记(SEPT9、TMEFF2、SDC2、NDRG4、VIM和ALX4)的DNA甲基化水平分析，其中CRC患者的尿液SEPT9甲基化水平与对照组相比显著提高[21]。上述的研究结果表明了粪便及尿液Septin9检测为非侵入性CRC检测提供了新的思路和方法，但目前的相关报道较少，值得进一步研究。若粪便和尿液检查能够运用于临床，将可能进一步促进CRC筛查的全面推广和早期干预。

3 Septin9与CRC的疗效监测

目前，CRC的治疗疗效监测方法主要为CT检查，但影像学检查无法多次动态评估，提前预警CRC出现复发转移的价值较低，且对较小病灶(直径<1 cm)的灵敏度有限。除了用于肿瘤的筛查，近年来的研究发现，Septin9基因甲基化检测还可用于CRC患者治疗疗效评价。据报道，mSEPT9检测的灵敏度与CRC肿瘤负荷呈正相关[22-23]。mSEPT9甲基化表达水平可能作为疾病进展或缓解的指标[24-25]，血液中Septin9的ctDNA浓度的变化可能提示CRC患者治疗是否有效[26]。Song等[27]共纳入120例CRC患者，在术前和术后1、7天分别进行mSEPT9和CEA检测，结果表明手术后第1天mSEPT9水平与术前相比下降了约58倍，CEA下降2.51倍，第7天mSEPT9水平与术前相比下降了约131.1倍，然而CEA水平只下降了约2.70倍。mSEPT9是比CEA更敏感、更适用的手术疗效评估指标，且mSEPT9水平与肿瘤大小有很强的相关性，I～IV期CRC患者的mSEPT9水平随着分期的升高，术后检测水平呈现更加迅速的下降趋势。Liu等[28]的研究共招募了51例IV期CRC肝转移患者，其中20例接受了同期手术，31例接受了分期手术，并且在术前和术后7天分别进行了mSEPT9和CEA的水平检测。结果显示,无论是同期手术还是分期手术，术后Septin9、CEA显示出明显的下降趋势(P<0.05)。同时手术后mSEPT9水平平均降低百分比(12.3%)显着低于分期手术(33.8%，P<0.001)。研究认为血液中mSEPT9的水平与肿瘤负荷定量相关。同时生存分析显示，mSEPT9在术前、术后检测均为阴性的患者生存率高于阳性患者，提示mSEPT9可作为预后指标，在评估IV期CRC和肝转移患者的治疗反应和预后预测方面的敏感性高于CEA，有学者提出恶性肿瘤的血清蛋白标志物与疾病的发展没有明显的定量关系，而甲基化标志物可能存在定量关系[29]。

Septin9甲基化检测除了运用于CRC手术前后的监测，同样可用于[30]化疗期间的病情监测。Bhangu等[31]研究纳入了34例CRC伴肝转移患者进行研究，这些患者在肝切除术前均接受新辅肋化疗(neoCTx)治疗。在治疗初期和接受每个周期化疗之前收集其外周血，结果发现在第一个化疗周期后甲基化标志物水平仍然高的患者不能手术的风险较高，在新辅助化疗的两个周期后甲基化标志物表达水平下降的患者绝大多数对化疗有应答。

上述的研究表明Septin9甲基化检测有望作为常规的评估方法，监测接受手术、化疗的CRC患者的肿瘤状态和治疗效果。而mSEPT9的监测作用是否同样可以运用于靶向治疗、放射治疗等，以及是否可以联合多种肿瘤标记物及其他特异性甲基化标记物共同评估，目前相应的研究较少，值得进一步探究。

4 Septin9与CRC的预后监测

除了在CRC的早期检测和筛查中的应用外，mSEPT9检测还显示出在CRC复发随访和生存预测方面的潜力。有研究发现，术后mSEPT9甲基化高表达可能提示CRC患者预后不良，值得密切关注[32-34]。

Song等[27]在之前的研究中对82例I～III期手术治疗后的CRC患者进行为期21个月的随访，根据mSEPT9检测结果将患者分为阴性组及阳性组。与检测阴性的患者相比，mSEPT9阳性的患者死亡风险更高，提示mSEPT9是预测手术治疗后生存机率的指标。Fu等[16]研究了19例接受了治疗性手术的CRC患者，术前Septin9检测阳性的16例患者经过手术切除后，有14例Septin9检测结果变为阴性，并继续对所有患者进行1年的随访后发现14例术后mSEPT9阴性患者中未见复发及转移，然而2例术后检测呈阳性患者均出现复发或转移，数据表明mSEPT9基因甲基化水平的高表达与CRC出现复发或转移之间密切相关。Sun等[35]招募了70名根治性切除术后的CRC患者，同时行mSEPT9、增强CT检查和结肠镜等检查，检查发现了21例患者复发或转移，对于这部分的CRC患者，Septin9检测的灵敏度为71.4%，联合增强CT可以使灵敏度高达95.2%。这项研究表明，mSEPT9在监测复发方面有很大的价值，并且结合其他检查手段如CT等，可以更好地监测CRC复发。有最新的研究使用了一种测定SEPT9的10个亚基的甲基化特异性定量PCR测定(mqMSP)方法，定量分析含量低至0.05%的肿瘤DNA的血浆样品。该研究收集了82名CRC患者术前，术后及随访过程中的mqMSP检测结果，并对患者进行为期3年的随访，结果发现3年内复发的24名患者有20名在术前、术后2周内检测结果呈阳性；同时该研究还纵向随访监测了部分患者，发现14名患者在复发前mqMSP检测ctDNA的结果为阳性，与影像学分析相比，可提前8个月发现肿瘤复发[36]。目前的研究认为Septin9是CRC预后评估的一种有潜力的标记物，但是对不同分期的CRC患者预后的预测效果如何，以及术后5年甚至更长时间的复发转移监测是否有效，目前缺乏相应的研究。

5 Septin9与分子特征

CIMP型是指在基因组抑癌基因广泛发生的启动子区域CpG岛序列甲基化，而造成部分基因功能失活的状态，是CRC表观遗传学致病的一个途径[37]。很多学者的研究都表明CIMP型CRC和多种分子特性有关，包括错配修复基因MLH1的表观遗传学沉默、BRAF和KRAS突变等有关[38-39]。Sun等[35]在2019年发表的研究中对650例CRC患者进行了mSEPT9检测时发现Septin9水平与错配修复缺陷(dMMR)密切相关，dMMR可能增强SEPT9的高甲基化表达。近年来该团队[40]进一步分析了mSEPT9表达水平与TP53突变状态、dMMR和KRAS/NRAS/BRAF/PIK3CA基因型的相关性，结果显示MLH-1表达在mSEPT9阳性患者中最高。TP53错义突变组的Septin9平均Ct值

综上所述，Septin9基因甲基化检测技术不仅可以用于CRC筛查中，在疗效评估和预后方面也展现了不俗的潜力，若能利用Septin9基因甲基化检测建立预测复发、转移和生存的模型，将极大的方便监测治疗前后的CRC进展情况，有效的评估患者预后，而Septin9结合肿瘤病理分子特征是否可以进一步改善CRC的个性化治疗水平及提高预后的预测价值，值得我们进一步探索。

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