王晓东 等 $ 基因在肿瘤研究领域的研究进展 甚至会导致肿瘤的发生 哺乳动物一个等位基因突变 遗传或表观遗传 会导致一个或多个基因产物的 缺乏 从而导致更多的印记紊乱 在肿瘤相关研究方面 印迹丢失已被广泛关注 其中 $2& 为 最重要的研究内容之一 长链非编码 + ) " & "+ )+ ) 是指长

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1 复旦学报 医学版!+; 基因在肿瘤研究领域的研究进展 王晓东 综述 王晓娟 赵鹏飞 陈文捷 吴慧哲 魏敏杰 审校 中国医科大学药药学院理学教研室 沈阳 甘肃省卫生学校 级护理双证书 班 兰州 摘要 自人的印迹基因群, 被发现以来 已被证明其与人体各种生理异常密切相关 而作为最早被鉴定的印记基因之一的非编码 + ) 分子 + ) 不仅由于其与 8 7#$&4' 综合征 84 罗素因综合征 + 相关 而且 $ 能够派生 '+ ) 的印记基因 与多种肿瘤相关 可产生反义编码的 + ) 功能尚不清楚 而引起学者关注 本文将首次从 $ 基因的印记属性, 变异 + ) 属性及其可能的作用机制信号轴等方面就 $ 基因在肿瘤发生进程中的研究现状作一综述 关键词 基因印记 肿瘤 + )'+ 中图分类号 + 文献标识码 8 & )!+;))!/ 4) 0&" 4) 0& )1, "&* % 4 & 4 & $ 4%/ &,!"!,!%('%!% %" %%, %!% + %5 % %! 2'2, %!$"!2, %!% $%$''! # ", 7 *#$2!#$# $'!$"2 ' # # 7#$# ) *#$ * # #* '! # & " + )" '# #!#+ ) 2 ' $ #2 # 7#$ 8 7#$&4' ' 84 + ' + 2# $ " #$ '! # "2""# "& " + ) # 7#$# *#' 7$ $! '+ )+ ) '"* ' $ "#& "$!! 7 7! 2'$' *$ "#' "! # $ ## #$! * '*!# '! #"* #" #!'!$' + ) $# #! 2 # " 6 "'! #"#' + )'+ "#!%! (!) *+,-0*;**+ 30; *. $ 印迹基因位于人染色体, 及鼠的 号染色体上 属于单拷贝基因 母系等位基因表达 父系印迹 受位于 $ 基因上游 2 处的差异甲基化区域 * # ' #$# ". + 调控 基因印迹的分子基础可能是. ) 在胚胎 发育的早期阶段的甲基化和染色质结构的变化 在某些病理条件下 基因印迹异常会导致一系列病 理生理学改变 2 &7 等于 发现其 国家自然科学基金!"#$ %&' ' 7 $#' '

2 王晓东 等 $ 基因在肿瘤研究领域的研究进展 甚至会导致肿瘤的发生 哺乳动物一个等位基因突变 遗传或表观遗传 会导致一个或多个基因产物的 缺乏 从而导致更多的印记紊乱 在肿瘤相关研究方面 印迹丢失已被广泛关注 其中 $2& 为 最重要的研究内容之一 长链非编码 + ) " & "+ )+ ) 是指长度超过 个核苷酸的在众多功能上 如可变剪接 染色质重构以及 + ) 代谢等方面具有相关性的 + )$ 基因产物加工后生成的成熟 $ 全长为 2 是目前发现的唯一可以编码产生 + ) 的印迹基因 在 '+ ) 水平发挥作用 本文从 $ 基因的各层属性出发总结 $ 基因在肿瘤研究领域的研究现状!+; 基因的印记基因属性与肿瘤的关系 $ 印迹基因簇的各个基因可作为原癌基因或者抑癌基 因发挥作用 $ 基因的印迹异常参与了许多遗传病及肿瘤的发生 $ 的印记基因属性在肿瘤 研究中主要有以下模式 一是长期研究表明 / 差异甲基化区域在肿瘤发展过程中具有促进作用 在横纹肌肉瘤细胞中 2&$ 基因上游 + 区 的差异甲基化区域通过. ) 高甲基化造成印迹丢失 从而增加促进其扩散的 / 表达 降低 '+ 表达 导致 '+ 的靶基因 / +/+ 等表达增加而使横纹肌肉瘤细胞增 殖 等发现肾上腺皮质恶性肿瘤组织 /,!' #$#!$ #! 现象 据恶性肿瘤组织甲基化程度的不同 分为 /,& $"$ 和 /,& 7/, 致使包括 $ 基因 此文认为 $ 基因是抑癌基因 在内的多种肿瘤抑制基 因低表达 / 基因高表达 促进肾上腺皮质腺瘤的发生 且高甲基化与不良预后相关 其原因可能 是高甲基化使一些肿瘤抑制基因沉默而促进了肿瘤的发生 也有学者认为 2& 和 $ 基因的交互印迹导致甲基化状态差异 提出 2& 与 $ 基因共同竞争 $ 下游增强子的增强子学说 即在父源染色体上 $ 启动子发生甲基化 致使 2& 的启动子被 $ 下游的增强子激活 2& 得以表达 在母源染色体上 $ 启动子未甲基化 则 $ 下游的增强子激活 $ 启动子 $ 得以表达 以上研究偏向于认为 $ 基因上游的甲基化差异导致 $ 低表达 影响某些肿瘤的发展进程 二是有学者对 $ 上游 2 差异甲基化区域. + 的研究表明 区域的印记特性 甲基化状态 可以决定其是否与 结合 通过这种结合可以 调控下游基因是否表达而发挥作用 三是 ) 等对乳腺癌和正常组织进行分析比较 观察 $ 基因的表达水平 发现乳腺癌组织中其检测阳性率远远高于正常乳腺组织 而在表达上调的乳腺癌组织中基质细胞占绝大多数 有研 究发现 雌激素在乳腺癌发展中起着至关重要的作用! +* $ 可诱导雌激素的产生 8# 6 等进一步发现 乳腺癌组织中 $ 过表达并促进乳腺癌细胞由 期向 期转变 作为活跃的参与者促进细胞增殖 增加肿瘤细胞的侵袭性 提示 $ 在乳腺癌细胞中促进致瘤 因此 + ) 在一些肿瘤如肾上腺皮质肿瘤中表达减少 却在另一些肿瘤 如乳腺癌 中表达增加 我们认为 $ 基因上游甲基化区的基因印记和在某些肿瘤环境下印记丢失与某些特定肿瘤的发展进程相关!+; 基因 2 位点变异与肿瘤的关系 $ 基因上游甲基化区的, 位点变异与肿瘤的关系 许多相关研究表明 $ 基因有很高的 缺失率和突变率 目前 $ 基因 + 区的, 位点变异的研究目前主要集中在 等位点 位点与肿瘤关系的研究主要集中在胰腺癌 乳腺癌 膀胱癌 卵巢癌等肿瘤 与乳腺癌相关研 究的代表的观点主要有 1(8 等在白人和非洲美国人中发现 与乳腺癌 白人 发病风险呈负相关 而 1 * 8# 等学者认为 位点变异与乳腺癌风险正相关 + 等全基因组关联研究荷兰乳腺癌患者发现纯合性 )) 与乳腺癌的不良预后显著相关 同时 8 $ # & 等亦发现 与非洲裔美国年轻妇女的乳腺癌积极相关联 而在白人 女性中却呈负相关 8$# 等通过全基因组关联研究发现对于 位点而言 基因分型相关的乳腺癌风险随辐射剂量变化显著, 以上研究提示 位点变异与乳腺癌发病风险 相关 此外 $ 等运用全基因组关联研究 4) 发现患者吸烟时 与胰腺癌发病风险显著相关 " 3 等等亦发现 位点变异与卵巢癌发病风险相关 :$ "$ 等 研究发现 基因型与膀胱癌风险的降低相关 由此认为 $ 基因的 位点基因型与胰腺癌 乳腺癌 膀胱癌 卵巢癌等肿瘤的发病风险密切相关

3 复旦学报 医学版 年 月 位点的相关研究主要集中在基因 印记以及新生儿的相关研究中 #&, 等研究发现基因型为 或者 ))) 的母亲较基因型为 与 的母亲分娩的婴儿体重更 重 而 等发现位于 $ 基因的印记调控区 结合位点上的 ) 多态性与母系 $ 等位基因特定! 位点上增强的超甲基化程度相关 两位点的研究目前主要集中在新生儿有关研究中 在肿瘤研究领域鲜见这些位点的研究报道 总结以上研究 我们发现 $ 基因上游甲基化区, 变异与多种类型肿瘤的发生发展相关联 目前并没有 $ 基因上游甲基化与该区域, 变异关系研究报道 也没有二者与肿瘤进展关系的研究 报道 研究发现 / 等激素可以刺激相关细胞 $ 的转录 而某些激素则抑制这种效应 $ 基因的表达可由化学致癌物 视黄酸 类固醇和肽激素 生长因子如肝细胞生长因子 组织修复因子 细 胞因子和低氧压力等多种因素诱导 此外 大量实验已经确定了各种转录因子 % /& "! 和 &' 可以调节 $ 表达 更有学者发现 $ 基因上游导致 $ 过表达的序列 并将此序列与. ) 白喉毒素 构成. )& $ 质粒 )'# 等 进一步采用 $ 和 2&5, 双调控序列构建. ) 质粒 克服了该质粒必须依赖 $ 高表达才能发挥作用的局限 使这一方法成功运用于卵巢癌 胰腺癌等多种肿瘤并进入临床试 验 综合 等的研究我们猜测 $ 基因上游印记状态 某些状态下的印记丢失和, 变异影响不同类型肿瘤中转录因子或其他生物大分子在该区域的结合 导致 $ 基因的表达能力有差异 影响特定肿瘤发生进程 $ 基因编码区, 位点变异与肿瘤的关系 基因的, 不仅存在于基因的非编码区 也存在于基因的编码序列中 + ) 在 + ) 水平参与细胞以及肿瘤细胞的生长过程中 其 与 位点研究较多 在非肿瘤领域 "# 等研究发现 $ 基因 与血压及冠状动脉疾病 ). 风险的增 加相关 具体机制尚待研究 7" 等研究发现母亲 $ 基因 基因型与新生儿更重的体重相关 的研究主要集中在冠状动 脉疾病 ). 和新生儿体重方面 在肿瘤研 究领域 " 等研究发现 和 等位基因表现出增加胃癌 风险的特性 :$ "$ 等 年发现 基因型与膀胱癌降低相关 同时发现 基因型或携带 基因型携带者与这种降低无关 且采用生物信息学预测发现 + ) 的 位点在 与 基因型下折叠结构存在差异 位点 与 基因型时亦是 等 年发现 ) 基因型与大肠癌发病风险升高相关 并发现 位点有可能影响 + ) 的折叠而改变 + ) 的靶标 '+ ) 从而影响肿瘤的发生发展 0 等的研究显示 基因型与怀孕 次以上的女性患乳腺癌的发病风险降低相关 以上研究结果启示 $ 基因编码区的, 变异可能影响 + ) 的二级结构 进而影响 + ) 的生物学功能 影响肿瘤的发生发展 因此 不仅应研究 + ) 作为 + ) 生物大分子在肿瘤发展中的功能 而且要研究其, 变异的不同基因型 为肿瘤的个体化诊断和施治奠定理论和实践基础 $ 4+; 与肿瘤的关系 + ) $ 基因全长 2 共含有 个外显子 第一个外显子派生出 '+ 和 个内含子 位于近端粒区域 与肿瘤发生有密切相关性 到目前为止 越来越多的 + ) 被证明与肿瘤的发生及转移有关 研究显示 作为 + ) 能使许多与肿瘤细胞的侵 袭 迁移及血管形成密切相关的基因表达上调 在一些癌症如乳腺癌 膀胱癌和胃癌中上调并扮演 重要角色 并且 $ 的表达情况与术后早期复发现象有明显的关系 可作为判断术后早期复发的检测指标 + ) $ 在多种恶性肿瘤印迹丢失而过度表达 因此有必要从 $ 的 + ) 属性去探讨 $ 与肿瘤发生发展的关系 + ) 可通过多种机制影响肿瘤的进 程 等指出 $ 在乳腺癌中反义 + ) 过度表达促进父源的 / 过表达 + ) 水平在膀胱癌组织中也显著升高 上调的 通过抑制 %& 钙黏蛋白 %& $ 的表达促进膀胱癌细胞在体内 外的恶变 更有学者发现胃癌组织表达更多的 + ) 促进了胃癌细胞的扩散 恶变 侵袭 和转移 + ) 作为 + ) 分子 在肿瘤

4 王晓东 等 $ 基因在肿瘤研究领域的研究进展 中主要通过以下几条途径发挥作用 一是通过 + ) '+& 信号轴影响肿瘤发展 二是 + ) 发挥 + ) 的 '+ )!" 作用影响肿瘤发展 三是由于发挥具有 + ) 的普遍生物学特性而影响肿瘤的发展 + ) '+& 信号轴与肿瘤的关系 $ 基因通过 '+& 发挥作用 且 '+& 信号轴在肿瘤发生过程中具有重要作用 和 4" 等学者更是认为 + ) 以 '+& 的! &'+ ) 发挥促肿瘤生长的功能 近期研究发现 + ) 可以在体外促进肺癌细胞恶变 其作用原理是通过上调 " 的表达从而抑制 %& 的表达 促进上皮间质转化过程 '+& 参与该过程 也有人推断 在胃癌中的作用可能通过上调 / 以及通过 '+& 间接地下调 ) 的表达从而影响肿瘤的进程 同时 " 等 发现在大肠癌中 派生 '+& '+& 对其下游靶基因 +8 蛋白质产生靶向抑制 促进大肠癌的发展 $" 等研究发现 $ 基因通过 '+& 调控抑癌基因 + 0 来影响胃癌的发生发展 即通过 + ) 派生 '+& '+& 靶向抑制其下游靶基因 的 + ) '+& 信号轴 促进肿瘤的发生和发展 这个结论 在 等的研究中亦得到确证 此外在神经胶质瘤中 高级神经胶质瘤组织比低级神经胶质瘤组织表达更高的 + ) 通过派生 '+& 及抑制性的. 调节神经胶质瘤细胞的侵袭 以上研究结果说明生物大分子 + ) 通过 + ) '+& 信号轴 影响肿瘤发生发展的机制得到了广泛的认可 通过 + ) '+& 信号轴 解释肿瘤发展日趋成熟 并可能成为新的肿瘤治疗靶点 + ) 与肿瘤的关系机制的其他解释 癌细胞内 作用机制还存在其他相关假说 研究发现 通过抑制 %& 钙黏蛋白表达 也可抑制 '+& 表达而使 % 表达量上升 促进鼻咽癌 的侵袭 4 等亦通过研究发现 $ 基因的上调可以抑制 '+&&! 的表达导致 '+&&! 下游靶基因的. 表达上调 促进喉鳞状细胞癌的进展 说明 发挥 '+ ) 海绵 '+ )!" 作用促进肿瘤发展 此外 等也通过研究发现 + ) 可通过招募 /) 促进结直肠癌细胞的增殖 因此 + ) 同样具有 作为新的结直肠癌和其他肿瘤治疗靶标的潜在可能 作为 + ) 可以通过发挥 + ) 普遍具有的生物学功能而促进肿瘤的发生发展 作为 + ) 促肿瘤的更多作用机制有待深入研究 结语 $ 基因在正常组织鲜有表达而在异常组织 比如肿瘤组织 表达 且是目前发现的唯一属于 + ) 的印记基因 $ 基因作为肿瘤生物 标记分子和治疗靶点已经成为事实 本文首次从 $ 基因的印记属性, 变异 + ) 属性及其可能的作用机制信号轴等方面就 $ 基因在肿瘤发生进程中的研究现状作了全面综述 以全面探讨 与肿瘤的关系 我们总结认为 $ 基因的作用模式可以分为 + ) 表达前和表达后两个时段 一是 + ) 表达前 $ 作为印记基因 很多因素影响其表达 比如 $ 基因上游甲基化区的印记状态 特定环境下的印记丢失, 变异 生物大分子等都会影响 $ 基因编码 造成 + ) 的生成量差异 影响肿瘤发生发展 这方面的研究将有助于肿瘤治疗的个体化和精准化 二是 + ) $ 表达后 由于 $ 基因编码区, 变异导致 + ) 折叠结构的改变 可能导致产生不同的生物学效应 更重要的是 + ) 不仅具有普通 + ) 的一切生物学功能 而且可以派生 '+& 产生反义的 导致 + ) 在肿瘤发展过程中的机制复杂多样 这方面的研究将有助于肿瘤的个体化施治和一批新肿瘤治疗靶标的产生 因此 我们认为对 $ 基因的研究不能局限于某一个层面 而应该依据 $ 的各层特性交叉全面研究 全面认知 $ 参与肿瘤发生 发展过程中可能的调控功能和调控机制 将十分有助于未来将 $ 运用于肿瘤临床诊治各个环节 参 考 文 献 +, +1, 1 1 *! '2 ' #$# # - 3 '! #" # " $ 2 ' * " ## ")( (' 2 ) 1-/ )%. / 1 6 $ & "+ ) *#$ &/ '! # )* 2 " #$! #!# # " ('

5 复旦学报 医学版 年 月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

6 王晓东 等 $ 基因在肿瘤研究领域的研究进展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