结直肠癌检测的基因标志物

结直肠癌(colorectal cancer)是常见的消化道恶性肿瘤，在西方发达国家结直肠癌仅次于肺癌列恶性肿瘤的第2位，在我国上海结直肠癌已是第3位常见肿瘤。另外，老年人随着年龄的增高其结直肠癌发病率会不断上升，青年期结直肠癌的发病率也有升高趋势。研究结果显示，结直肠癌的预后与分期密切相关，如0’Connel等报道1991～1999年治疗的2O～40岁的青年直肠癌I、Ⅱ、Ⅲ 、Ⅳ期患者，其5年生存率分别为87．9%、75．4%、51．3%、8．0%，6O～80岁的老年直肠癌患者的5年生存率则分别为91．9%、69．8%、52．8%、6．6%。因此早期诊断是提高结直肠癌预后的关键。但是目前结直肠癌的早期检测并不令人满意，所以寻找一种特异性高、敏感性强的结直肠癌早期诊断方法非常必要。癌症的基因标志物检测被认为是目前较有效的预警方式。经过研究，在结直肠癌发生过程中各个阶段存在明显基因改变的累积效应，因此对于这些阶段性基因突变的检测是进行癌症预警的重要方向。现将关于结直肠癌各个阶段的基因标志物研究结果阐述如下。

1.腺瘤性结肠息肉病基因 　　

APC基因于1986年首先由Herrera等发现。已知APC基因位于染色体5q21上，APC基因全长含有一个8 538 bp开放框架，共含有15个外显子，表达产物由2 843个氨基酸残基组成，在很多细胞和组织中表达APC基因突变常见于家族性腺瘤性息肉病，其被认为是结直肠癌发生的早期标志之一。Dihlmann等对500多个家族性多发性腺瘤病(familial adenomatous polyposis，FAP)家族进行APC基因检测，约8O 家族有APC基因突变。对其中176例突变分析，98以上的突变可导致APC蛋白截短，这些突变大多为无义突变(33)、小插入(6)、缺失(55)。在对非FAP结直肠疾病患者的研究发现，35～6O%的患者也出现了APC等位基因缺失。APC基因突变类型主要有点突变和框架移码突变，6O%以上的突变位于第15号外显子，大约95%的结果是在下游形成提前的终止密码子，使APC蛋白呈“截短”改变。密码子第1 286～1 513号之间的1O 左右的编码区集中了约65%的体细胞突变，被称为“突变密集区(mutationcluster region，M CR)。 　　

2.环氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)基因 　　

COX一2基因位于第1号染色体1q25．2～25．3，长约8．3kb，其外显子和内含子组成与COX～1相似，含1O个外显子，其mRNA转录产物为4．5 kb，编码一个含604个氨基酸的信号肽。COX是合成前列腺素的限速酶，参与炎症反应，过度表达可以导致多种上皮性肿瘤的发生、发展。较近的研究发现，超过85%的结直肠腺瘤患者发现了COX一2基因的过度表达，同时在70．8%的原发性结直肠癌患者、92．0%淋巴结转移患者和近接近满分的肝转移患者中均可以检测到COX一2基因的过度表达。COX一2基因的表达还与原发性肿瘤大小、肿瘤的浸润程度、淋巴结转移、甲状腺淋巴结转移阶段和肿瘤的复发有着显著的相关性。

3. K-ras基因 　　

K—ras基因是一种原癌基因，位于染色体12pl2．1上，编码蛋白质由188～189个氨基酸构成，相对分子质量为21 000。K—ras基因的激活能导致肿瘤发生，激活有多种形式，可以是表达增加，或是基因突变，或是内在的GTP酶活性下降，也可以是与GTP及GDP结合的亲和力降低。基因突变往往发生在12、13和61密码子，以12密码子较常见。超过5O%的结直肠腺瘤患者出现K—ras的过表达。经过多年的研究，K—ras基因在结直肠癌中具有高频率的突变，并且突变出现在结直肠癌的早期，可以作为结直肠癌早期检测的标志。

4 .p53基因 　　

p53基因是重要的抑癌基因，位于染色体1 7pl3．1上，编码一个由393个氨基酸组成的核磷酸蛋白，有调控细胞的生长、维持基因组稳定的作用。突变的p53基因丧失了调节细胞周期的重要作用，导致肿瘤发生。在早期腺瘤患者、45%有浸润现象发生的腺瘤患者、75％结直肠癌患者中发现了l7号染色体短臂等位缺失l1 。研究人员对结直肠癌患者研究发现 ，17号染色体短臂断裂点位于p53基因位点，同时检测了另一等位基因上p53基因的编码区发现存在突变。这些研究表明p53基因与结直肠癌有很大的相关性。由于17号染色体短臂等位缺失多发生在结直肠癌患者中，而在腺瘤患者中发现较少，所以它被认为是腺瘤发展成为癌瘤的重要标志。

5.18号染色体长臂缺失 　　

大约1O%的腺瘤患者和75 的结直肠癌患者被发现18号染色体长臂缺失。结肠直肠癌缺失基因(delete incolorectal carcinoma gene，DCC)测序证明位于这个区域上，DCC的氨基酸序列与神经细胞表面受体(NCAM)及其他相关的细胞表面糖蛋白具有同源性，这提示DCC功能的丢失可能导致细胞间接触、黏附能力下降，从而提高癌细胞的转移能力。DCC和p53一样，多在癌瘤患者中发现，所以可以看作是腺瘤恶化的标志。

6.错配修复基因(mismatch repair gene，MMR gene) 　　

    MMR基因在体细胞中相当于看家基因，当其发生杂合性缺失后细胞中由于自发性突变增加，较终导致细胞内各种功能下降，特别是各种抑癌基因的失活，较终导致肿瘤的发生。研究 一发现，在遗传性非息肉病性结直肠癌(hereditarv nonpolyposis colorectal cancer，H NPCC)和部分非遗传性结直肠癌即散发性结直肠癌(sporadic colorectal cancer，SRC)发生的早期常常出现MMR基因的突变，从而使肿瘤的发展按照复制错误路径进行。目前研究表明，至少有6个MMR基因与HNPCC 发生有关，包括hMSH2、hMI H1、hPSM1、hPSM2、hMSH6和hMSH3。在这6个基因中，hM—SH2和hMLH1基因突变占所检测到突变的9O 以上。说明这两个基因在HNPCC发生中起主导作用。hMSH2(human mut S homolog 2)是第一个被分离到的人类错配修复基因，该基因与细菌的Mut S 同源，位于2p21～22，其基因DNA 全长约79 kb(不包括启动子)，全长cDNA为3 l11 bp，含有长2 727 bp的开放阅读框架，翻译后编码一种由909个氨基酸组成的蛋白质；hMSH2蛋白在错配修复过程中通过核苷酸聚合酶而起作用，它失活后可引起复制错误的累积，从而引起突变表型；hMSH2在HNPCC中阳性表达约6O%，能够加速腺瘤到癌的转变过程。hMI H1(human mut I homolog 1)是一个与HNPCC发病有关的错配修复基因，是细菌错配修复基因mut L 的同源物，与大约3O%的HNPCC有关 。该基因定位于3p21，hMLH1的cDNA 全长2 484 bp，编码长度为2 268 bp的开读框架。hMI H1蛋白由756个氨基酸残基组成，它常与hMLH3、hPMS2或hPMS1的蛋白组成具有未知的酶活性的二聚体，被认为是一个分子修复标志。

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