鼻咽癌遗传学研究进展.docx

1、鼻咽癌遗传学研究进展鼻咽癌遗传学研究进展【摘要】 鼻咽癌是我国南方最多见的恶性肿瘤之一，具有明显的家族聚集性和国外中国南方移民后裔中较高的发病率，存在基因组不稳固的特点，易受理化、生物性等致癌因素的解决，是一种遗传和环境因素一起作用的多基因遗传性肿瘤。全文要紧针对鼻咽癌基因组不稳固性、表观遗传学改变、遗传易感性（区）和易感基因克隆等方面取得的相关进展进行综述。 【关键词】 鼻咽肿瘤遗传学基因组不稳固性表观遗传学易感基因鼻咽癌是中国特色癌，被西方学者俗称“中国癌”（Chinese Cancer），在我国南方（广东、广西、福建和湖南等）是最多见的恶性肿瘤之一，严峻危害人类的身心健康。鼻咽癌的病因除

2、广为人知的理化因素（如化学致癌物等）和生物因素（如EB病毒感染等）外，机体自身的遗传易感性在鼻咽癌的发病进程中发挥了超级重要的作用。大量的流行病学调查结果说明，鼻咽癌具有明显的家族聚集性和国外中国南方移民后裔中较高的发病率。早在20世纪80年代，咱们就已证明鼻咽癌患者存在基因组不稳固的特点，有遗传脆弱性，易受理化、生物性等致癌因素的解决1。这都说明鼻咽癌发病具有重要的遗传基础和遗传易感性。本研究要紧针对鼻咽癌的基因组不稳固性、表观遗传学改变、遗传易感性和易感基因克隆等方面取得的相关进展进行综述。 1 鼻咽癌基因组不稳固性 染色体不稳固性 鼻咽癌的染色体核型多为非整倍体，其染色体畸变以易位、缺失

3、和重复多见，常显现恒定的非随机染色体畸变。夏家辉等2，3第一在鼻咽癌类淋巴母细胞中发觉1号和3号染色体彼此易位所致使的庞大亚着丝粒染色体。随后，邓龙文等4，5也发觉3q+的亚着丝粒染色体及7q+，断裂点在7q32或7q23。Lo KW等6发觉数量和结构异样的染色体要紧出此刻一、3p、3q、5q、9p、11q、1二、13q、14q和X染色体，并同时检测到了高频率3p的缺失和3q的增加，其断裂点最常发生在1p113一、3p122一、3q2五、5q3一、11q13、12q13和Xq25。Wong N等7在鼻咽癌细胞系中进一步证明了上述染色体的异样改变，同时发觉了一些新的染色体断裂点3p2一、3q2六

4、、5q3一、6p212五、7p1422和8q22。 姊妹染色单体互换(SCE)是DNA复制产物在两条染色单体之间的同源位点上的互换，与DNA链断裂和重组有关8，因此其互换频率是反映染色体脆性的一个良好指标。初期研究结果说明，鼻咽癌患者的SCE频率显著高于健康人，同时发觉由遗传因素引发的鼻咽癌基因组不稳固性能显著增强鼻咽癌患者对环境中EBV和化学致癌物，专门是亚硝胺类化合物的易感性，从而致使SCE频率的增加9。 比较基因组杂交(CGH)是Kallioniemi等101992 年创建的一种新的分子细胞遗传学方式,可在全数染色体或染色体亚区水平对肿瘤细胞的DNA拷贝数进行检测并定位。迄今至少有六个课

5、题组通过CGH技术对鼻咽癌全基因组/23对染色体进行了分析1116。通过对这些课题组取得结果的综合分析，发觉鼻咽癌染色体高频扩增的区域要紧集中在1q、2q、3q、8q、12p和12q；染色体高频缺失的区域要紧发生在3p、9p、11q、13q，14q和16q。咱们课题组取得的DNA高频扩增区要紧位于1q、2p、2q、3q、7q、8q、12p和12q（其频率均大于30%），最小一起扩增区在, 11q2324, 16q和9p22-ter；DNA高频缺失区要紧位于3p、9p、11q和16q（其频率均大于或等于30%），最小一起缺失区位于1q253一、3q242五、7q3一、8q13-ter、12q15

6、2116。不容轻忽的是，不同课题组报告的实验结果存在必然程度的不同，专门是DNA拷贝数发生改变的频率，究其缘故：标本的来源；样本的大小；临床病理类型；癌细胞的纯度等。这些因素极可能在必然程度上致使了结果的误差。鼻咽癌DNA高频扩增区和缺失区的定位，为鼻咽癌瘤基因和抑瘤基因的定位候选克隆奠定了基础。 鼻咽癌等位基因不平稳 全基因组扫描技术成立在杂合性丢失研究技术基础之上，是采纳覆盖全基因组的微卫星DNA多态引物对全基因组进行扩增，并采纳基因扫描和分型软件计算各个微卫星位点上等位基因的大小和频率，是一种检测基因组等位基因杂合性缺失最多见的方式。前后有五个课题组采纳全基因组扫描技术研究了鼻咽癌的全基

7、因组等位基因型1721。由于样本大小不一、微卫星标记选择的不同或有些鼻咽癌组织样本没有通过显微切割（标本不纯）等缘故，致使不同课题组得出的结果存在必然程度上的不同，或得出的缺失频率偏低。但通过整合分析，鼻咽癌高频率等位基因杂合性丢失区要紧集中在染色体臂3p,9p,11q,13q,14q和16q。这些课题组结果彼此验证，且与CGH研究的结果大体一致，进一步提示这些区域内可能存在鼻咽癌抑瘤基因。同时，咱们课题组前后对鼻咽癌患者进行微卫星杂合性丢失研究，精细定位了鼻咽癌在染色体3p、7q和9p上的三个最小一起缺失区D3S1560D3S1620、D7S50九、D9S161D9S18532225。 2

8、鼻咽癌表观遗传学 表观遗传学是基于一种可遗传的非基因序列改变而致使基因表达水平和功能的转变，包括DNA甲基化和染色质构象转变等，其中染色质构象转变要紧由染色质组蛋白的修饰作用(乙酰化、磷酸化等)引发。因此，表观遗传学是生命科学中一个普遍而又十分重要的新的研究领域，不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用，而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。 21 鼻咽癌基因组的甲基化改变 DNA甲基化是恶性肿瘤最多见的分子改变之一，包括基因组整体甲基化水平降低和某些基因启动区域发生高甲基化。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、内源性逆转录

9、病毒元件和部份单一序列（如癌基因等）。通常情形下，癌细胞整体处于低甲基化，但部份管家基因和抑瘤基因启动子的CpG岛区处于高度甲基化。最近几年来，启动子区域CpG岛高甲基化被以为是恶性肿瘤中抑瘤基因表达沉默的一个要紧机制26，27。Joseph Kwong 等28同时对鼻咽癌中多个基因进行了甲基化检测，发觉这些基因在鼻咽癌中发生甲基化的频率别离为：RASSF1A（84%），RAR2（80%），DAP-kinase（76%），p16（46%），p15（17%），p14（20%），MGMT（20%），GSTP1（3%）；而在鼻咽正常组织中没有检测到这些基因的甲基化改变。由此可见在鼻咽癌基因组中可同时

10、存在多个抑瘤基因5端CpG岛的高度甲基化。在EB病毒感染的恶性肿瘤中更易检测到全基因组中CpG岛的高度甲基化，且在头颈部肿瘤中以鼻咽癌发生频率最高29。因此，EB病毒感染更有利于癌细胞基因组中高甲基化的发生。事实上，早前大量证听说明，在EB病毒相关的恶性肿瘤基因组中能够检测到EBNA和LMP中5端CpG岛的高度甲基化30，31，这种甲基化不同于一样的沉默抑瘤基因的表达，而是可能在维持EB病毒对NPC的暗藏感染状态发挥重要作用32。不仅如此，EB病毒的LMP在NPC中可通度日化DNA甲基转移酶而增加E-cadherin启动子CpG区的甲基化水平，从而下调其表达水平33。最近几年来，愈来愈多的基因

11、在鼻咽癌基因组中检测到了5端CpG的高甲基化，如RIZ134，TSLC135，TIG136，CHFR37，THY138，WIF-139等，这些基因启动子区域的高甲基化阻碍基因转录活性，致使其表达水平的下调，从而阻碍其参与的信号转导通路。由此可见，在鼻咽癌基因组中显现了大量抑瘤基因的启动子区域的高甲基化，但暂无资料显示其它区域的低甲基化水平。 22 鼻咽癌组蛋白的修饰作用 致使基因失活的表观遗传机制除要紧包括DNA 甲基化外，还包括组蛋白乙酰化和染色质高级结构中其他成份的修饰, 这些修饰阻碍染色质构型, 致使基因转录调控失常, 从而致癌。研究说明核心组蛋白的乙酰化和去乙酰化与基因调控紧密相关,负

12、责组蛋白乙酰化和去乙酰化的是一对功能彼此拮抗的蛋白酶组蛋白乙酰化转移酶(HAT) 和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)。HAT能够乙酰化组蛋白氨基结尾，伸展核小体结构，激活基因转录；而HDAC 的功能相反,抑制基因转录。特定基因的表达状态取决于被转录因子定位于靶基因启动子上的HAT 和HDAC 间的动态平稳。Bromodomain作为一种重要的信号分子结构域，可特异性地与组蛋白结尾乙酰化的赖氨酸位点结合，将核内组蛋白乙酰化信号传递给转录相关的蛋白质复合物，通过改变染色质的构象并和谐多个转录复合物与染色质模板的有序结合，从而一起参与信号依托性的、非基础性的基因转录调控40，41。 BRD7是我室自主克

13、隆的一个鼻咽癌抑瘤基因，属bromodomain蛋白家族的一个成员，能够与乙酰化组蛋白H3结合，阻碍基因的转录调剂功能。在乙酰化酶抑制剂TSA作用下，降低了组蛋白H3的乙酰化水平及与BRD7的结合能力。说明组蛋白的乙酰化水平阻碍BRD7在鼻咽癌中转录调剂功能和细胞生物学功能的发挥42。Sp1/ KLFs是参与真核细胞转录的高度相关锌指蛋白，与共抑制/激活因子彼此作用参与基因的转录调剂。研究说明组蛋白乙酰化和去乙酰化可能是Sp1/KLFs 蛋白，是激活/抑制因子的功能转换开关。组蛋白去乙酰化酶特异性抑制因子HDAC1的过度表达通过TSA可明显抑制KLF4启动子的转录活性43。由此可见组蛋白的乙酰

14、化状态与基因的表达水平和转录活性紧密关联。 3 鼻咽癌遗传易感性与易感基因 鼻咽癌遗传易感区（性） 毋庸置疑,遗传因素在家族性鼻咽癌的发病进程中发挥了超级重要的作用。最近几年来前后有多个课题组通过基于家系的遗传连锁分析和关联分析，前后报导了鼻咽癌在不同的染色体上存在的遗传易感区。 染色体4p：Feng BJ等44通过基于家系的全基因组扫描和连锁分析，将广东鼻咽癌的遗传易感区定位于染色体上遗传距离为的q12区域。陈汉奎等45在上述基础上，通过对两个要紧的NPC家系采纳微卫星标记和单核苷酸多态性标记进行单体型分析，进而将广东NPC易感区域的远端边界确信于D4S1577和D4S3347之间, 并将该

15、区域缩小到遗传距离长度为的4p11p14区域。 染色体3p：咱们课题组对鼻咽癌染色体高频缺失区3p、9p和广东家族性鼻咽癌的遗传易感区q12在18个湖南鼻咽癌家系中进行了遗传连锁分析，发觉染色体3p21区与鼻咽癌紧密连锁（LOD值为），并将湖南家族性鼻咽癌的遗传易感区锁定在遗传距离为的区域46，47。 HLA区：初期研究发觉人类白细胞抗原(HLA)的类型与鼻咽癌发病存在紧密关联，其关联顺序依次为A二、BW4六、B17/BW5八、DR3及DR9。若是HLA-A2型的人长期暴露在化学致癌物下，其患鼻咽癌的风险性显著加大48。Lu CC等49最近几年来发觉台湾鼻咽癌患者中HLA-A2亚型所占的比重明

16、显高于正常对照组。同时发觉单纯的B46和B38亚型不能增加患鼻咽癌的风险，但一旦与A2亚型同时显现，那么患鼻咽癌的风险显著增加。通过对定位在HLA-A结尾97kb处的一个微卫星标记D6S211与鼻咽癌的相关性进行研究，发觉4号等位基因与鼻咽癌紧密关联，支持台湾鼻咽癌的遗传易感基因定位在HLA-A位点。通过进一步对HLA-A位点周围的8个多态性位点与鼻咽癌的相关性进行研究，从而将鼻咽癌的遗传易感区精细定位在D6S510和D6S211位点之间132kb的范围内50。 在遗传易感性研究方面，咱们课题组通过SSCP分析和直接测序方式发觉BRD7中C450T和A737C两个偶联的多态性改变与散在鼻咽癌患

17、者和鼻咽癌家系患者存在关联或遗传连锁51；通过动态等位基因杂交（DASH）技术发觉NGX6的上游调控区的一个SNP rs879284与鼻咽癌发病存在显著相关性52；通过大规模测序方式对NOR1基因编码区的cSNP进行了基因分型，发觉NOR1的两个cSNP (ss2220003和ss3211583)之间存在连锁不平稳，且均与鼻咽癌发病紧密相关53；通过测序方式在对UBAP1进行SNP分型的进程中，发觉该基因第6外显子中的一个SNP（rs1049557）与鼻咽癌的发生进展显著相关54。同时其他课题组亦报导HSP70-2的p2/p2纯合基因型55、Cyclin D1的A870G的SNP改变56和p5

18、3第73外显子Pro/Arg的多态性改变57均与散在性鼻咽癌发病存在显著关联。 鼻咽癌遗传易感基因 鼻咽癌是多基因遗传性疾病已成为大伙儿的共识。长期以来，鼻咽癌领域研究者也一直在试图分离克隆或在大量的已知抑瘤基因中挑选、鉴定鼻咽癌遗传易感基因，可是迄今尚无确切的鼻咽癌遗传易感基因的报导。咱们课题组在鼻咽癌候选抑瘤基因的分离克隆和功能研究方面做了较系统的研究工作，前后通过EST介导的定位候选克隆、cDNA代表性不同分析、抑制性消减杂交和生物信息学的电子克隆等策略分离克隆了20个鼻咽癌候选抑瘤基因（表1），并对这些基因在鼻咽癌中的表达规律、细胞生物学功能及其参与细胞周期、细胞凋亡、侵袭与转移分子机

19、制进行了比较系统、深切的研究，证明BRD7、NGX六、SPLUNC一、NOR1和NAG7为鼻咽癌抑瘤基因，结合遗传易感性分析的结果，初步确信BRD7、NGX六、SPLUNC1为鼻咽癌候选易感基因。 BRD7：BRD7是咱们课题组通过cDNA代表性不同分析和文库挑选等方式自主克隆的一个鼻咽癌相关全长新基因58。该基因在鼻咽癌组织或细胞系中表达下调或缺失，通过参与Ras/MEK/ERK和Rb/E2F两条通路阻止细胞周期进程，抑制鼻咽癌细胞生长和恶性生物学行为59，60。同时发觉BRD7编码蛋白能够与乙酰化组蛋白H3结合，具有bromodomain结构域依托性，是一个bromodomain蛋白家族新

20、成员42；含有一个功能性的核定位信号序列，能够与核转录因子BRD二、IRF2等发生交互作用6163，下调E2F3启动子的活性60，是一个潜在的核转录调剂因子。通过对BRD7基因编码区进行单核苷酸多态性（cSNP）分析，在其编码区发觉了3个cSNP（C450T、A538C和A737G），其中C450T与A737C多态性偶联改变发生在%的鼻咽癌活检组织和配对的外周血、所有鼻咽癌家系的患者及8个易感成员，而仅存在于22%的正常人外周血标本中。说明C450T和A737C偶联的多态性改变是鼻咽癌发生和进展的重要遗传易感风险因子（P<）51。 SPLUNC1：SPLUNC1(NASG)要紧表达在鼻咽

21、上皮和气管组织，是一个在鼻咽癌中低表达或表达缺失的鼻咽上皮组织相对特异性基因。在鼻咽癌发生的初期（轻度不典型增生）就已明显表达下调64。SPLUNC1蛋白为分泌性蛋白，覆盖在鼻咽上皮表面，在上皮组织与外界环境中的有害物质之间形成一层液体的免疫屏障，并具有抗击微生物入侵（如EBV和纳米细菌）和结合细菌脂多糖的作用，从而确信了SPLUNC1是鼻咽部的一种固有免疫爱惜分子，可能在鼻咽癌发生的极初期时期起固有免疫爱惜作用65。 NGX6：NGX6是通过定位候选克隆和文库挑选等方式从鼻咽癌的高频杂合性缺失区9p2122分离克隆的全长新基因。该基因在鼻咽癌组织和细胞系中表达下调，能抑制鼻咽癌细胞增殖与肿瘤

22、形成，抑制肿瘤的侵袭与转移，与鼻咽癌的淋巴结转移呈负相关。同时发觉它能与细胞外黏附分子ezrin能发生交互作用，可能通过与ezrin的交互作用及对EGF/Ras/MAPK通路的负性调剂作用而抑制鼻咽癌细胞的恶性增殖和侵袭转移66，67。通过大规模测序、动态等位基因特异性杂交(DASH)等技术，在大量鼻咽癌和正常对照组人群中对该基因进行了进一步单核苷酸多态(SNP)分型，在NGX6的上游调控区发觉了一个新的SNP位点SNP (rs879284)，是鼻咽癌发生和进展的重要遗传易感风险因子52。 鼻咽癌是一种复杂的遗传性肿瘤，其遗传易感基因的克隆与鉴定是一项长期而艰巨的工作。尽管目前尚无明确遗传易感

23、基因的报导，但随着鼻咽癌遗传易感区域的精细定位及系列鼻咽癌抑瘤基因的克隆和鉴定，能够乐观地预期鼻咽癌遗传易感基因的克隆和鉴定已为期不远。 4 鼻咽癌多击多步发病模式 鼻咽癌的发病存在多个遗传易感基因的参与，这些易感基因别离作用于鼻咽癌发病的不同环节或时期，假设干个功能相似或互补的易感基因组成一个易感基因群，一起决定鼻咽癌的发病时期或表型。SPLUNC一、LPLUNC1和NOR1等极可能作用于鼻咽癌发病的极初期，在鼻咽上皮的固有免疫爱惜或抗击外来化学致癌物入侵进程中发挥重要作用，其表达的缺失或失活致使正常鼻咽上皮向异样增生上皮转化；BRD7、UBAP1和NAG7等极可能作用于鼻咽癌发病的某一个中

24、间环节，致使鼻咽癌细胞的进一步恶性转化；NGX六、LTF、nm23和ezrin等极可能与鼻咽癌细胞的恶性表型和肿瘤的侵袭转移紧密相关。这些基因的单独失活不足以引发鼻咽癌的发生，其表达或功能的恢复亦只能有限逆转鼻咽癌细胞的恶性表型。这些证据支持鼻咽癌的癌变机制符合咱们提出的鼻咽癌易感基因群主导的多时期性多米诺骨牌效应机制假说68。该假说是对鼻咽癌癌变机制理论的一个有力补充，为具有遗传易感特点的多基因遗传性疾病发病分子机制的说明提出了新的思路。固然，该假说目前只成立在有限的实验基础之上，需要大量实验来进一步证明。【参考文献】 1 Li GY, Yao KT, Ronald G. Sister ch

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