表观遗传学

6.癌基因种系突变和抑癌基因种系突变： 通常情况下癌基因和抑癌基因处于动态平 衡，使细胞处于正常的发育生长和分化状态中， 一旦抑癌基因有遗传缺失，癌基因活性异常， 细胞过度生长则倾向肿瘤的发生。
肿瘤分子遗传学新进展
DNA水平的研究： 1． 定位克隆癌基因和抑癌基因 利用各种DNA多态性标记对癌基因或抑癌基因进 行染色体定位进而克隆该基因。 2． 比较基因组杂交（comparative genomic hybridization,CGH） 比较基因组杂交是将荧光素分别标记在去除了重 复序列的肿瘤及正常细胞基因组DNA上，然后分别与 正常染色体进行原位杂交，对该两种不同探针与各个 染色体杂交后的信号进行比较，以了解该肿瘤中细胞 在不同染色体上缺失或扩增的状态。1. Nhomakorabea2.
E-cadherin在贲门腺癌组织中的甲基化率为 68.5%，显著高于癌旁组织，并与其蛋白表达 有明显的相关性。 RASSF1A在在贲门腺癌组织中的甲基化率为 58.7%，显著高于癌旁组织，且其高甲基化与 cyclin D1蛋白表达之间有明显的相关性。
3. HLTF基因在贲门腺癌组织中的甲基化率为 45.8%，显著高于癌旁组织。 4. TSP1在贲门腺癌组织中的甲基化率为35.4%， 显著高于癌旁组织，并与其蛋白表达有明显的 相关性, 且其在贲门腺癌中的高甲基化与 TGF-β1蛋白表达之间有明显的相关性。
肿瘤的遗传学与表观遗 传学研究
肿瘤的发生是一个多基因多途径的复杂多阶段 过程。 肿瘤的发生是遗传和环境因素相互作用的结果， 遗传决定了个体的遗传易感性，而环境因素决 定了什么样的易感个体患癌。
传统的由多途径多步骤的基因突变引起肿 瘤的观点日益受到挑战。约翰霍普金斯大学的 研究者认为，肿瘤最早的发生可能源自干细胞 阶段的表遗传学改变（epigenetic alterations）。
表遗传突变与传统的基因突变也有区别: 其一,表遗传突变是可逆的;常发生在基因的启动 子区,而基因突变则多发生在编码区; 其二,表遗传突变及其回复突变的频率高于基因突 变及其回复突变的频率。
肿瘤的表遗传学研究进展
1.DNA甲基化 DNA甲基化是肿瘤中最常见的分子改变之一， 包括基因组总体甲基化水平降低和某些基因启 动区域发生高甲基化(hypermethylation)。 肿瘤相关基因的异常甲基化在肿瘤的形成及发 展上起着重要作用。
根据Knudson 的二次打击模型,肿瘤抑癌基因 的双等位基因都失活后,抑癌基因才被完全灭 活,产生癌症表型。研究显示肿瘤可以在一个 等位基因上稳定地保持突变形式,而在另一个 等位基因上则为高甲基化,由此导致该基因功 能失活。
DNA 高甲基化有几种可能机制: ①维持DNA 胞嘧啶甲基化的酶DNMT1 的失真; ②重建甲基化的酶DNMT3A 和DNMT3B 的异常; ③对异常甲基化DNA的错误修复机制; ④染色质重塑。
在一个癌细胞中，可有多种基因同时被异 常甲基化。目前已鉴定的易高甲基化的基 因包括：参与细胞周期、DNA修复、耐药性 形成、分化、凋亡的基因及参与肿瘤转移 和血管生成的基因。
从理论上讲，一个肿瘤细胞中可有成百 上千个CpG岛被异常甲基化，但研究表明 并不是这样，每种肿瘤都有其自身一套 基因是异常甲基化。根据基因甲基化图 谱将肿瘤进行分类和分型是有可能的。
3.免疫缺陷增加了肿瘤的发病率： 许多免疫缺陷疾患都有严重的或显著的免 疫抑制现象，从而增加了某些肿瘤的发病率。 在这类免疫缺陷疾患中，遗传因素通过影响致 癌因子的代谢，免疫反应的调节，干扰素的分 泌水平或对病毒感染的反应等诸方面去影响对 癌症的易感性。
4.单核苷酸多态与肿瘤易感性： 人类基因组计划研究结果证明，不同个体 的基因99.9%都是一样的，但在序列上有极小 （0.1%）的遗传差异，其中主要是单核苷酸多 态（SNP)。SNP是指特定的核苷酸突变在人群 中出现的频率大于或等于1%，存在于整个基因 组中，而小于1%称为种系突变（germline mutation)，多发生于编码区。
6. XPC第15外显子C/C基因型可增加非吸烟个体 ESCC的发病风险。第8外显子C/T基因型可显著 降低GCA的发病风险，在吸烟个体和家族史阴 性个体中作用更加明显。携带A/C、C/C单体型 可显著增加GCA的发病风险。
分别应用甲基化特异性PCR方法检测了E钙粘蛋白(E-cadherin)、 RAS 相关区域家族 1A （RASSF1A）、螺旋酶样转录因子 （HLTF）、 凝血酶敏感蛋白1（TSP1）等基因 在贲门腺癌中的甲基化状态，并对其甲基化状 态与转录及蛋白表达的关系进行了研究，并得 出了以下结论：
表遗传学：是指非基因序列所致的可遗传的变 化,如DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色体重塑、 RNA 干涉等,是在基因组层次上调控基因的表达, 即通过控制基因的表达时间、空间位置和表达 方式来调控发育过程及各种生理反应。是以基 因表达水平改变为主的研究。
尽管遗传学和表遗传学在许多方面存在着差异,但它们 有着共同的理论基础,即多细胞生物体中每种细胞在遗 传学上是同质的。遗传学信息提供了包括表遗传学修饰 蛋白在内的各种蛋白质的蓝图,而表遗传学信息调控一 组基因何时、何地表达及其表达的程度。两者密不可分 并相互协调, 两者既有区别,彼此影响,又相辅相成,以 共同确保细胞乃至生命有机体的正常功能。
肿瘤发生中的遗传因素
遗传是指亲代将一种性状经遗传物质传递给下 一代的过程，是研究生物遗传和变异的科学。 变异指的是遗传变异；也就是一种性状受遗传 影响而产生变异的可能值范围。
现有的一些资料或证据不仅在细胞水平上 而且在群体及家系水平上支持肿瘤的发生与遗 传有关。 在人群中常可观察到一些癌家族或某种癌有家 族聚集特征，提示某种癌的显性遗传。 许多遗传性免疫缺陷的个体中肿瘤发生率明显 升高，可能与遗传因子有关。
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1.TNF-β+252G/A G/G和G/A基因型能显著增加家 族史阴性人群患食管癌和贲门癌的发病风险。 2. IL-10基因G1082A多态性与ESCC和GCA的发病 风险无关。 3. TGF-β1基因启动子区C-509T位点T等位基因 和T869C位点C等位基因可增加GCA的发病风险。
4.p21 3′非翻译区T/T基因型可显著增加ESCC的 发病风险。 5.XPA基因A23G位点的A/G+G/G基因型可显著降低 ESCC和GCA的发病风险，在无上消化道肿瘤家 族史的ESCC患者中这一趋势更加明显。
2.组蛋白修饰
核小体是染色质的基本结构单位。核心组蛋 白的N-端尾部暴露在核小体的表面并可发生共价 修饰，从而对基因表达发挥调控作用。常见的组 蛋白尾部修饰方式有：乙酰化、甲基化、磷酸化、 泛素化、多聚ADP糖基化等，乙酰化和磷酸化是可 逆性修饰。特定的组蛋白修饰与特定的基因激活 或抑制状态相联系，组蛋白修饰在基因调控中发 挥了重要作用。
遗传易感性实际上是个体遗传变异对环境致癌 因素的敏感程度。遗传易感性是能够代代遗传 下去的。由于各种易感基因的功能不同构成了 不同的遗传因素，带有不同遗传因素的个体对 环境因子的易感性有所不同。有遗传易感性的 个体比不具有遗传易感性的个体，其肿瘤发病 率高10-100倍。
决定肿瘤遗传易感性的遗传因素
3.基因组印记 基因组印记是一种在基因组DNA水平对双亲等 位基因特异性的修饰作用。该修饰作用是在胚胎 发育早期形成的，它具有不包括DNA序列变化，但 影响基因调控以及引起2个等位基因不同表达的特 性。由于基因组印记在新生命诞生时已经形成， 所以很可能是癌前事件，由此很有可能成为癌症 早期诊断的指标。目前相关研究较少。
一些人类基因能继发的导致肿瘤发生，这些基 因遗传状态使某些组织发生生长调控异常，然 后这种组织再经历另一次突变而导致肿瘤发生。 如：神经纤维瘤、多发性结肠息肉症、甲状腺 髓样癌等。 有些罕见的隐性癌基因在纯合状态下导致染色 体不稳定性（如发生断裂等），致使宿主具有 肿瘤发生易感性。
肿瘤的遗传易感性
近年来，针对肿瘤发生的遗传学和表遗传学改 变，做了以下相关研究： 1.肿瘤相关基因多态性对食管癌贲门癌发病风险 的影响； 2.贲门癌抑癌基因启动子区甲基化状态研究。
分别应用序列特异性引物PCR（SSP）及限制 性片段长度多态性分析（PCR－RFLP）等方法对免 疫相关基因（TNF、IL-10、TGF-β1等）、细胞周 期调控基因（ P21和P27）、DNA修复基因（XPA和 XPC）等基因的单核苷酸多态性与食管鳞状细胞癌 （ESCC）、贲门腺癌（GCA）发病风险之间进行了 关联研究，并得出了以下结论：
低甲基化 在肿瘤中，低甲基化通常发生在中度和高 度重复序列，包括异染色质DNA重复序列、散 布的逆转录转座子和内源性逆转录病毒元件. 另外低甲基化也可发生于单一序列，如一些癌 基因等。低甲基化可导致染色体的不稳定。
高甲基化 癌细胞在整体低甲基化的水平下，一些局部特定 区域是高甲基化，而这种特定区域一般是跨越管家基 因和肿瘤抑制基因启动子的CpG岛区。现已确认这种 CpG岛高甲基化作用在肿瘤的发生发展中起到重要的 作用，也是肿瘤发生中基因表达沉默的主要机制，尤 其表现在肿瘤抑制基因和错配修复基因。由于这种高 甲基化具有诱导基因编码区突变和使基因失活的能力 而利于肿瘤的发展。
3． 代表性差异分析（representional difference analysis,RDA） 可用于检测两种不同DNA群中所存在的序列上 的差异。
RNA水平的研究： 1．消减杂交（subtractive hybridization） 2．差异显示PCR （differential display PCR,DD-PCR） 3．cDNA代表性差异分析（ cDNA-RDA ） 4．DNA芯片与探针微列阵
领导此项研究的Andrew Feinberg教授说， 我们并非反驳肿瘤发生发展中发生了基因改变 的观点，但我们认为，表遗传学上亦发生了改 变而且来的更早些。Feinberg教授更提出了包 含表遗传学改变的肿瘤发生的三个过程，在传 统的二次打击理论之前加上了表遗传学改变这 一重要步骤。许多尚未发现基因突变的细胞却 往往有了肿瘤细胞的特性，而现在的研究发现 这些原代细胞经常带有表遗传学的改变。