DNA甲基化与皮肤肿瘤的研究进展

曾颖 康晓静

DNA甲基化与皮肤肿瘤的研究进展

曾颖 康晓静

DNA甲基化是表观遗传学的重要内容之一，该DNA修饰方式在不改变基因序列的前提下实现对基因表达的调控。多项研究证实，DNA甲基化异常与黑素瘤、皮肤基底细胞癌、皮肤鳞状细胞癌、皮肤T细胞淋巴瘤的发生密切相关，而DNA甲基化检测技术为检测DNA甲基化提供技术平台。通过甲基化检测技术分析基因异常甲基化已成为当前皮肤肿瘤早期诊断、治疗、预后评估等的方向。

DNA甲基化；黑色素瘤；肿瘤,基底细胞；肿瘤，鳞状细胞；淋巴瘤，T细胞

随着表观遗传学研究的进一步发展，大量研究提示，皮肤肿瘤中存在DNA异常甲基化。DNA异常甲基化影响癌基因和抑癌基因的表达以及基因组的稳定性，从而导致肿瘤的发生发展，DNA甲基化检测技术弥补了传统检测方法耗时长且不能大规模分析的缺点，为皮肤肿瘤的表观遗传学机制及大规模表观遗传学标志物的探寻和发现提供了高效的技术平台。

1 DNA甲基化

DNA甲基化为最早发现的基因表观修饰方式之一，是指在甲基转移酶催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5甲基胞嘧啶，参与基因转录抑制、基因组印迹、X染色体失活、染色质完整性的维持、细胞分化和发育调控等生物学过程［1］。DNA甲基化主要发生在富含胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）的CpG岛区域。DNA甲基化导致肿瘤发生的主要机制为：①抑癌基因启动子区被异常甲基化，基因表达沉默进而导致肿瘤发生［2］；②细胞周期调控基因甲基化异常，细胞调控周期紊乱使肿瘤细胞增殖过速；③肿瘤侵袭相关基因甲基化异常使肿瘤扩散转移，DNA损伤修复基因异常甲基化使肿瘤发生率增加［3］。

2 DNA甲基化与皮肤肿瘤

2.1 DNA甲基化与黑素瘤：黑素瘤起病隐匿、发展迅速，早期可通过手术治疗，发生转移的患者对放化疗均不敏感，平均生存期2～8个月，5年生存率不足5%［4］。黑素瘤转移性强，据统计，2013年美国有9 480 例死于该病［5］。2009年，Tellez等［6］发现 15 种肿瘤相关基因的高甲基化与黑素瘤发生密切相关Fibulin-1（FBLN1）是 Wu 等［7］在2013年发现的一种新的肿瘤抑制基因，通过甲基化特异性PCR进行FBLN1甲基化状态研究，发现皮肤黑素瘤组织中启动子甲基化率明显高于瘤旁正常皮肤组织，FBLN1下调与启动子甲基化密切相关，该基因启动子区CpG岛发生高甲基化时FBLN1表达沉默进而导致黑素瘤的发生，同时Kaplan-Meier分析显示，在皮肤黑素瘤患者中，FBLN1基因甲基化状态与总生存期呈负相关，因此，FBLN1基因启动子区域高甲基化可提供预后的潜在生物标志物，并可作为总体生存期的独立预测指标。

作者单位：830001乌鲁木齐，新疆维吾尔自治区人民医院皮肤性病科（曾颖、康晓静）；石河子大学医学院研究生院（曾颖）

黑素瘤脑转移是皮肤黑素瘤常见并发症，其生存期不足1年。DNA甲基化是肿瘤进展和转移的一个重要标志，Marzese等［8］发现，黑素瘤脑转移与淋巴结转移者的基因存在差异甲基化CpG位点。所有异常甲基化基因中HOX家族成员受影响最为显著，黑素瘤脑转移患者中，HOXD9基因表达明显增高，且该基因启动子区DNA甲基化水平高。HOXD9基因启动子区有一个特定的部分甲基化区域，此区域高水平甲基化促进HOXD9主动表达、组蛋白修饰及增强转录活性，促进肿瘤发生发展。通过随访及多元分析，淋巴结转移患者HOXD9高甲基化死亡风险比HOXD9基因去甲基化高2.7倍，表明HOXD9甲基化状态可能影响黑素瘤患者的预后。

Gao等［9］通过基因芯片技术对皮肤原发性黑素瘤和良性色素痣的14 495个基因进行全基因组DNA 甲 基 化 分 析 ，HOXA9、CDH11、PLEKHG6、MAPK13、PPP1R3C和CLDN11被确定为频发高甲基化基因。其中编码p38δ的MAPK13抑癌基因在原发黑素瘤中甲基化状态为67%，在转移性黑素瘤中为85%。p38 MAPK信号通路的激活环境和基因毒性应激，影响细胞的增殖、活化、分化、迁移。该实验用5′-氮杂-2′-脱氧胞苷处理高甲基化的黑素瘤细胞株后，通过实时荧光定量PCR分析，MAPK13表达增强，其编码的蛋白表达增加，黑素瘤细胞增殖受限，该研究表明，基因沉默可以加速黑素瘤进展，与预后不良有关，同时MAPK13异常甲基化可作为诊断皮肤原发性黑素瘤和良性色素痣的一个鉴别指标。

再生基因1A（REG1A）在组织再生和细胞增殖上皮来源的肿瘤中起重要作用。Sato等［10］研究发现，黑素瘤术后辅助化疗患者中REG1A表达高者预后更好，而REG1A表达低者则预后较差，从而得出REG1A表达情况可作为判断黑素瘤患者化疗敏感性的一个生物标志。REG1A基因启动子区表观遗传调控，可为转移性黑素瘤患者提供一个增强化疗敏感性的潜在治疗方法。Hou等［11］采用甲基化CpG岛扩增/CpG岛微阵列技术，发现BRAF V600E抑制状态下的细胞系部分基因甲基化状态降低，得出BRAF V600E能发出甲基化突变信号促进相应基因甲基化，使丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路活化，提高黑素瘤的致癌活性。因此，阻断该信号有望成为一个治疗新靶点。

2.2 DNA甲基化与皮肤基底细胞癌（BCC）：BCC是白种人中最常见的皮肤肿瘤［12］。BCC的发生与多种癌基因、抑癌基因以及凋亡调控基因的表达异常有关，如 FHIT、PTCH1、PTEN、p53、p16、Bcl-2 等。Goldberg等［13］在BCC患者中通过甲基化特异性PCR，结合亚硫酸氢盐的依赖限制性分析，结果显示，FHIT肿瘤抑制基因启动子的超甲基化频率高达88%，其编码的FHIT蛋白表达全部缺失。FHIT基因属于组氨酸三联体基因家族，该研究显示，FHIT基因可能通过调控细胞周期，诱导细胞凋亡发挥抑制肿瘤的作用。其失活机制主要表现为启动子区域CpG岛甲基化、FHIT缺失及异常转录。人FHIT蛋白具有AP3A水解酶活性，FHIT基因异常甲基化时其水解酶活性丧失将导致AP3A或其类似物在体内积累，刺激DNA聚合酶α合成DNA，使细胞通过细胞周期G1期控制点进入S期，也可能该水解酶失活后细胞对外界环境的应激能力下降而恶变［14］。由于FHIT基因的异常甲基化导致了FHIT基因沉默，促进了BCC的发生。Stamatelli等［15］用17例石蜡包埋BCC组织及35例新鲜BCC组织标本与26例新鲜正常组织进行对照，目的是为了解前述基因启动子甲基化与肿瘤临床病理特点及增殖方式等的相关性。经甲基化特异性PCR及高分辨率熔解分析法研究得出，癌基因 DCR2、APC、DCR1、RASSF1、DAPK启动子区域甲基化可变频率为44%、33%、32.5%、32%、14%。研究得出结节性BCC比浅表性BCC更容易出现多个基因启动子区域甲基化。

2.3 DNA甲基化与皮肤鳞状细胞癌（SCC）：在癌细胞中,抑癌基因启动子区异常甲基化，基因表达沉默从而导致皮肤 SCC 发生［16］。Nandakumar等［17］通过DNA甲基化定量试剂盒测定皮肤SCC中DNA甲基化水平，发现抑癌基因p16INK4a和Cip1/p21启动子区域高甲基化，为此他们使用表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）通过A431细胞观察抑癌基因高甲基化逆转情况，最终得出EGCG可以恢复或重新激活的DNA甲基化沉默基因p16INK4a和Cip1/p21的表达，可使SCC细胞转移酶活性下降，降低5甲基胞嘧啶的水平，提高mRNA及抑癌基因蛋白表达水平。因此，p16INK4a和Cip1/p21甲基化情况可提示疗效及评估预后。

2.4 DNA甲基化与皮肤T细胞淋巴瘤（CTCL）：CTCL原发于皮肤，可累及淋巴组织、外周血及内脏。研究发现，凋亡途径异常也能诱导CTCL的发生。在淋巴样细胞中有几个潜在凋亡途径，包括外在死亡受体途径，如Fas、肿瘤坏死因子和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体受体，以及内在的线粒体途径。公认的T细胞主要凋亡机制是Fas途径,而Fas启动子区域存在多个CpG岛，启动子异常甲基化可以抑制Fas转录、蛋白表达，降低细胞凋亡敏感性，最终导致肿瘤发生。为了探索CTCL中Fas启动子甲基化、细胞表面Fas蛋白水平及Fas途径介导的细胞凋亡敏感性之间的关系，研究发现，在紧接第一外显子上游约1.8 kb的Fas启动子区域显示37个CpG岛，且分布在MyLa、Hut-78、HH和SZ4四部分，并且确定了每部分的甲基化水平，MyLa和Hut-78中Fas mRNA及细胞表面蛋白高水平表达，而HH和SZ4则低水平表达。表达低水平Fas的HH和SZ4与表达高水平Fas的MyLa和Hut-78有6个相关CpG岛高甲基化，用5氮胞苷去甲基化可使Fas表达上调，而此处理对MyLa和Hut-78的影响不大，可HH和SZ4中启动子甲基化降低的同时还伴随着Fas mRNA及细胞表面蛋白表达显著增加，因此，CTCL中启动子甲基化调节Fas表达。该实验还用甲氨蝶呤作为DNA甲基化消耗剂的甲基供体，在治疗CTCL患者时使用甲氨蝶呤与α干扰素，刺激Janus激酶和转录激活因子（JAK-STAT）这两个信号转导途径，使DNA去甲基化上调Fas，增强Fas蛋白表达与Fas途径的细胞凋亡，为CTCL的治疗提供新方法［18］。

3 结语

基因启动子区异常甲基化检测手段日益完善，皮肤肿瘤相关基因异常甲基化成为目前研究的焦点。随着对表观遗传学研究的深入以及新肿瘤候选基因的发现，DNA异常甲基化可作为肿瘤发生的生物指标，同时与其他标志物如基因突变等共同分析，将有利于提高肿瘤诊断的特异性，同时为肿瘤治疗及预后评估提供依据。

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DNA methylation and skin neoplasms

Zeng Ying,Kang Xiaojing.Department of Dermatology and Venereology,People′s Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi 830001,China

DNA methylation,an important component of epigenetics,can regulate gene expression without changing the gene sequence.In recent years,several studies have proved that the abnormity of DNA methylation is closely related to the development of melanoma,cutaneous basal cell carcinoma,cutaneous squamous cell carcinoma and cutaneous T cell lymphoma.The development of technologies has greatly facilitated the detection of DNA methylation.Analyzing aberrant methylation of genes by using methylation detection technologies has become a new direction in early diagnosis,treatment and evaluation of prognosis of skin neoplasms.

DNA methylation;Melanoma;Neoplasms,basal cell;Neoplasms,squamous cell;Lymphoma,T-cell

Kang Xiaojing,Email:drkangxj666@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.014

新疆维吾尔自治区国际科技合作计划项目（20146022）

康晓静，Email:drkangxj666@163.com

本文主要缩写：REG1A：再生基因1A，MAPK：丝裂原活化蛋白激酶，BCC：基底细胞癌，SCC：鳞状细胞癌，EGCG：表没食子儿茶素没食子酸酯，CTCL：皮肤T细胞淋巴瘤

2014-10-21）