前列腺癌是老年男性最常見的惡性腫瘤之一。目前，前列腺癌已成為中老年男性癌癥發病的第 2 大病因，位居男性癌癥致死人數的第 6 位。前列腺癌的發病機制較為復雜，目前認為遺傳和表觀遺傳機制共同作用導致前列腺癌的發生、發展，其中表觀遺傳在前列腺癌的形成中起到重要的作用。表觀遺傳是指在染色體 DNA 序列不發生改變的情況下產生的一種可穩定遺傳的表型。表觀遺傳機制包括 DNA 甲基化、組蛋白修飾和 miRNA，它們分別通過轉錄前和轉錄后控制基因表達，其中 DNA 甲基化在前列腺癌表觀遺傳機制研究中成果最多，也最為引人注目。在哺乳動物基因組中，DNA 甲基化通常發生在 CpG 雙核苷酸的胞嘧啶上，由硫-腺苷-甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）提供甲基供體，在 DNA 甲基轉移酶（DNA mthyltransferase，DNMT）的催化下，將甲基轉移到 CpG 雙核苷酸胞嘧啶的第5 個碳原子上。CpG 不是隨機分布的，它最常見于基因組 CpG 島的位置，哺乳動物中一半以上的基因都含有 CpG 島，大部分 CpG 島位于基因啟動子、非編碼區和第一外顯子，且在正常細胞內不發生甲基化。前列腺癌中 DNA 異常甲基化主要表現為基因組廣泛低甲基化和局部基因啟動子區域的高甲基化。DNA 異常甲基化發生在前列腺癌的形成過程中，且DNA 甲基化能夠通過藥物發生逆轉，因此，前列腺癌 DNA 甲基化的早期篩查及前列腺癌去甲基化藥物的臨床應用，可能會為臨床早期診斷和治療前列腺癌提供新的思路。

本文主要闡述了前列腺癌表觀遺傳機制中DNA異常甲基化的最新研究成果以及前列腺癌 DNA 異常甲基化在臨床轉化中的應用及存在的問題。

1 DNA 高甲基化

基因組中 DNA 高甲基化常發生于基因的啟動子區域，即富含 CpG 的 CpG 島區域。這些區域在正常細胞中通常是非甲基化的。這些基因主要參與激素應答，細胞增殖、遷移和侵襲，DNA 修復及轉錄調控等（表 1）?；騿幼?DNA 高甲基化致使相關基因表達沉默是前列腺腫瘤形成的一個重要原因。根據它們的功能和信號通路不同，主要包括以下相關基因：

1.1 激素應答相關基因

雄激素受體\\(Androgen receptor，AR\\)是類固醇激素受體家族的一個成員，與雄激素結合后與輔助蛋白分離進入細胞核內，刺激雄激素應答基因的轉錄。5-氮脫氧胞苷（5-aza-CdR）可逆轉前列腺癌干細胞由 AR 基因啟動子 DNA 高甲基化導致的表達沉默，AR 表達上調可降低前列腺癌干細胞特性，誘導癌細胞的增殖和分化。視黃酸受體 β（Retinoic acid receptorbeta，RARB）是甲狀腺類固醇激素受體家族成員之一，它與具有生物活性的維生素 A-視黃酸結合，參與細胞生長和分化及胚胎形成過程中的信號轉導。RARB 基因啟動子區域 DNA高甲基化可發生在多個腫瘤的形成過程中，如前列腺癌、乳腺癌、肺癌、食管癌、甲狀腺癌、膀胱癌、結直腸癌、惡性膠質瘤、鼻咽癌等。因此，我們推斷該基因可能在多個腫瘤形成過程中參與調節腫瘤形成的共同傳導途徑。G 蛋白偶聯受體（Gprotein coupling receptors，GPCRs）能夠刺激 AR 的雄激素非依賴性激活，是導致激素難治性前列腺癌的發生的重要因素。G 蛋白信號調節因子 2 \\(Regulator of G-protein signaling 2，表 1 前列腺癌中啟動子區域發生 DNA 高甲基化的基因RGS2\\)是一種 GTP 酶激活蛋白，能夠抑制 GPCRs，介導骨髓細胞分化，可能參與白血病的形成。RGS2 基因啟動子 DNA 高甲基化異常能夠導致雄激素非依賴性前列腺癌細胞生長，表明 RGS2 基因可能通過調控 GPCRs 參與 AR 反式激活通路。ATP 結合盒亞家族成員1\\(ATP-binding cassette, sub-family A，member 1，ABCA1\\)是存在于細胞膜表面的外流性轉運蛋白，能夠轉運細胞內多余的膽固醇，在維持細胞膽固醇穩態方面起到重要作用。ABCA1基因啟動子 DNA 高甲基化導致基因表達沉默，它能使前列腺細胞內的膽固醇升高，雄激素合成增加，后者通過 AKT 信號通路促進前列腺癌的惡性進展。

1.2 抑癌基因

在前列腺癌 DNA 高甲基化研究中，最常見的是抑癌基因啟動子 DNA 高甲基化。癌甲基化蛋白 1 \\(Hypermethylated in cancer 1，HIC1\\)基因表達一種轉錄阻抑蛋白，在細胞中發揮生長調控和抑癌基因的作用。前列腺癌細胞系、前列腺組織和血漿中均發現 HIC1 基因啟動子 DNA 高甲基化，在前列腺癌細胞異種移植的小鼠體內誘導表達沉默的 HIC1 基因激活，可以觀察到它具有抑制前列腺腫瘤生長、遷移和侵襲的作用。結腸腺瘤性息肉\\(Adenomatous polyposis coli，APC\\) 基因表達一種 WNT 信號通路拮抗劑，它參與細胞的遷移、侵襲、轉錄激活和細胞凋亡，是一種常見的抑癌基因，該基因突變常導致家族性結腸腺瘤性息肉病。APC 基因啟動子區域 DNA 高甲基化在前列腺患者組織中常見，且甲基化程度與前列腺癌腫瘤分期和 Glison 評分呈正相關。WNT 抑制因子 1 \\(WNT inhibitory factor 1,WIF1\\) 基因編碼一種胞外信號分子，能夠抑制 WNT 蛋白，參與胚胎發育。該基因啟動子DNA 高甲基化發生在大多數前列腺癌細胞系中，體外誘導 PC-3 細胞系表達 WIF1，可降低細胞遷移和侵襲能力，上調 E-鈣粘素（E-cadherin，CDH1）、角蛋白-8,18（Keratin-8 and-18，KRT8,18）的表達，從而抑制上皮細胞向間充質細胞轉化。在異種移植小鼠模型發現 WIF1表達升高能夠抑制前列腺腫瘤生長。原鈣粘附蛋白 10（Protocadherin 10，PCDH10）基因屬于原鈣黏蛋白家族成員，為抑癌基因，編碼鈣粘素相關蛋白受體，參與腦內特定細胞粘附及其功能聯系，也參與前列腺癌的發生、發展。

1.3 信號轉導基因

WNT 信號通路過度激活與腫瘤發生和腫瘤侵襲相關，分泌性卷曲相關蛋白 2（Secretedfrizzled-related protein 2，SFRP2）基因在 WNT 信號通路中能夠抑制該信號通路過度激活。

SFRP2 基因啟動子 DNA 高甲基化在前列腺癌組織中的發生率明顯高于癌旁、高分級前列腺上皮內瘤和前列腺增生組織。Ras 相關域家族蛋白 1（Ras association domain familymember1，RASSF1）基因編碼一種與 Ras 效應蛋白相似的蛋白，該基因啟動子 DNA 高甲基化可在多個腫瘤組織中檢測到，如前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肝癌、非小細胞肺癌、卵巢癌等，該基因同 RARB 基因一樣，在腫瘤形成過程中參與其共同通路的調節。配對樣同源域轉錄因子 2（Paired-like homeodomain 2，PITX2）基因表達一種轉錄因子，調控原骨膠原賴氨酸羥化酶（Procollagenlysyl hydroxylase）基因的表達，在促生長激素細胞和催乳素細胞的末端分化中發揮作用，同時也參與眼、牙齒和腹部器官的發育。在前列腺癌細胞系 P69 和 M12 中 PITX2 基因啟動子區域均被甲基化，它可能作為 AR 和 IGF-1R 基因上游的調節因子，通過異常調節 AR 和 IGF1-R 通路，影響前列腺細胞的正常生長。胰島素樣生長因子蛋白 7（Insulin-like growth factor binding protein 7，IGFBP7）能夠與胰島素生長因子（Insulin-like growth factor，IGF）結合，參與前列環素的合成及細胞粘附。IGFBP7 基因啟動子 DNA 高甲基化在多種前列腺癌細胞系和組織中檢測到，但目前其作用機制尚不清楚。

1.4 DNA 修復基因

谷胱甘肽 S-轉移酶 1（Glutathione S-transferase pi 1，GSTP1）基因，屬于谷胱甘肽 S-轉移酶基因家族成員，它通過催化疏水性和親電性基團與還原型谷胱甘肽結合發揮細胞解毒作用。在對 25 例行前列腺切除術的前列腺癌、癌旁基因甲基化水平評估后，發現 GSTP1 基因的甲基化水平在癌組織中明顯高于癌旁組織。研究發現：前列腺癌細胞內 GSTP1 基因啟動子 DNA 甲基化所致的表達沉默使胞內活性氧物質（ROS）聚集，DNA 損傷標記物——胞內羥基脫氧鳥苷（8-oxo-2'-deoxogunosine，8-OHdG）增加，GSTP1 基因表達缺失可增加正常前列腺細胞對氧化應激誘導的 DNA 損傷的敏感性，從而導致前列腺癌形成[32]。

1.5 miRNA

miRNA 是內源性非編碼的 RNA，能夠與靶 mRNA 3′-UTR（Untranslated region）部分互補結合抑制其翻譯或誘導特定的靶 mRNA 降解。前列腺癌中部分 miRNA 的異常調控也是因為表達 miRNA 的基因啟動子區域發生 DNA 高甲基化。在前列腺癌中啟動子區域 DNA高甲基化導致 miR-31 表達沉默，AR 表達升高，可能是前列腺癌的惡性進展病因學機制之一[33]。miR-34b 和 miR-23b 都具有抑制細胞增殖、遷移和侵襲，以及 EMT\\(上皮間質轉化\\)的作用，miR-34b 和 miR-23b 基因高甲基化導致其表達降低，原癌基因 Scr 激酶表達升高，前列腺腫瘤細胞惡性增殖，導致患者復發生存期縮短。此外，miR-205、miR-29a、miR-1256、miR-124、miR-26a、miR-132、miR-145 基因高甲基化也參與前列腺癌形成。

1.6 其他

互作蛋白 1 樣細絲蛋白 A（FilaminAinteracting protein 1-like，FILIP1L）基因表達一種細胞血管內皮活性調控因子，FILIP1L 基因啟動子高甲基化在前列腺癌中常見，可能與前列腺 癌 形 成 過 程 中 腫 瘤 血 管 的 形 成 相 關。 甲 基 胞 嘧 啶 雙 加 氧 酶 TET1（Tetmethylcytosinedioxygenase 1，TET1）基因表達參與胞嘧啶脫甲基的脫甲基酶。TET1 基因啟動子 DNA 高甲基化，其 mRNA 表達降低，能夠下調金屬蛋白酶抑制劑 1、2（Tissueinhibitor of metalloproteinase 1 and 2，TIMP1、TIMP2）表達，從而促進前列腺癌轉移、侵襲。死亡相關蛋白激酶 1（Death-associated protein kinase1，DAPK1）基因參與 γ 干擾素（INF-γ）誘導的程序性細胞凋亡。DAPK1 基因啟動子區域 DNA 甲基化在前列腺癌組織中的發生率明顯高于正常前列腺組織。泛素羧基末端水解酶 L1（Ubiquitin carboxyl-terminal esterase L1，UCHL1）基因參與泛素化過程，能夠水解泛素羧基末端的甘氨酸，同時參與細胞增殖和分化。UCHL1 基因啟動子 DNA 甲基化在前列腺癌組織中的發生率為 90%，癌旁組織為 15%，差異明顯。此外，激肽釋放酶 6、10（Kallikrein-related peptidase 6,10，KLK6,10）、DNA結合蛋白抑制因子 4（Inhibitor of DNAbinding 4，ID4）、鋅指蛋白 132（Zinc finger protein 132，ZNF132）、A 型激酶鉚釘蛋白 12（A-kinase anchor protein 12，AKAP12）、纖維蛋白樣表皮生長因子細胞外基質蛋白 （1EGF containing fibulin-like extracellular matrix protein 1，EFEMP1）等基因在前列腺癌細胞中也發生 DNA 高甲基化，可能通過其他途徑參與前列腺癌的發生、發展，具體機制目前尚不清楚。

2、 DNA 低甲基化

盡管前列腺癌基因組中的部分基因啟動子區域 DNA 常發生 CpG 高甲基化，但是在前列腺癌基因組中，CpG 位點低甲基化卻占明顯優勢，在前列腺癌基因組內呈現廣泛的低甲基化，而且 DNA 低甲基化并非隨機的，這些 CpG 位點在正常前列腺組織中為低甲基化，它們常位于印記基因、逆轉錄轉座子、內源性病毒序列、基因組的內含子、基因間區以及基因組中散在分布的重復序列或端粒的重復序列內?；蚪M中該位置的 CpG 位點低甲基化會導致印記基因過表達、染色質結構改變、表觀遺傳重組及基因組不穩定，在前列腺癌的發病機制中同樣發揮重要作用。目前對前列腺癌 DNA 低甲基化的研究相對較少，可能由于DNA 低甲基化通常發生在重復元件內，且 DNA 序列會有部分重疊，因此較難在實驗中研究。

長散在核重復序列（Long interspersed nuclear element1，LINE1）為基因組內散在分布的重復序列，在正常細胞基因組內通常是高甲基化的。在前列腺癌樣本中發生低甲基化，且更常見于轉移性前列腺癌。此外，胰島素樣生長因子（Insulin-like growth factor 2，IGF2）基因為印記基因，其父源等位基因表達相應蛋白，參與機體的生長和發育。IGF2 基因低甲基化導致兩個等位基因同時表達，前列腺癌中 IGF2 基因印記控制區尤其是 CTCF 結合域的甲基化水平與前列腺增生組織有顯著性差異[65, 66]。三葉因子（Trefoil factor，TFF）基因在胃黏膜中表達一種穩定的分泌性蛋白。前列腺癌細胞系中 TFF1、3 基因甲基化水平明顯低于正常前列腺細胞，但它們在前列腺腫瘤的形成中的作用尚不清楚。

3 、DNA 甲基化的前列腺癌早期診斷

表觀遺傳標記物，尤其是 DNA 甲基化，可能會成為未來臨床檢測和診斷前列腺癌的新的方法和手段，主要因為表觀遺傳改變在前列腺癌中普遍存在，而且在前列腺腫瘤形成前期就已經發生，有利于臨床早期篩查和檢測。其次，相較于 RNA 檢測來說，基因組 DNA 的檢測相對穩定，而且檢測方法多樣。再次，隨著 DNA 甲基化檢測技術的不斷發展，標準化的高通量檢測平臺的建立能夠用于多個樣本 DNA 甲基化多個位點的檢測，有利于臨床開展DNA 甲基化檢測。另外，DNA 甲基化作為標志物檢測手段多樣，不僅在腫瘤組織中檢測，還可以在體液（如尿液、血液）中檢測。

目前，很多研究致力于相關基因啟動子 DNA 高甲基化作為前列腺癌生物標志物的臨床檢測。定量焦磷酸測序的方法對 52 例前列腺增生組織和 97 例前列腺癌組織中 APC 基因和GSTP1 基因兩種 DNA 甲基化水平進行分析，發現區分前列腺癌和前列腺增生的敏感性為92.8%，特異性為 100%，在對 30 多個前列腺癌 GSTP1 基因啟動子 DNA 高甲基化研究進行 Meta 分析，發現 GSTP1 基因啟動子 DNA 甲基化檢測能夠提高臨床前列腺癌診斷特異性[69]。APC 基因 DNA 甲基化檢測可以作為首次活檢陰性的前列腺癌高危人群再次活檢的指標。對 34 例早期前列腺癌的患者的尿沉渣進行 DNA 甲基化分析發現，RARB 和 RASSF1 基因啟動子 DNA 高甲基化的檢出率分別為 71%和 44%。此外，聯合檢測 EVX1 和成纖維細胞生長因子 1（Fibroblast growth factor 1，FGF1）基因啟動子 DNA 高甲基化可進一步鑒別出前列腺穿刺活檢結果為陰性的前列腺癌患者，減少檢查者不必要的痛苦，也能夠降低檢測成本和穿刺后并發癥。

基因 DNA 甲基化檢測作為臨床前列腺癌的早期診斷，可以提高前列腺癌診斷特異性，為首次活檢陰性的前列腺癌患者是否二次活檢提供臨床診斷參考。但前列腺癌 DNA 甲基化檢測作為新的診斷方法也有需要待解決的問題：一是如何選擇前列腺癌特異性的 DNA 異常甲基化基因，有利于提高診斷特異性；二是如何提高前列腺癌特異性的 DNA 異常甲基化基因檢測的敏感性。

4 、DNA 甲基化對前列腺癌治療

與常見的遺傳改變不同，表觀遺傳學的改變不涉及到 DNA 序列中堿基的改變。這種表觀遺傳學的可行性使它們有望成為潛在的藥物治療靶。目前主要的 DNMT 抑制劑分為兩大類：核苷類似物和非核苷類似物。它們通過抑制 DNMT 來恢復相關基因的表達功能，從而達到治療前列腺癌的目的。前者主要有 5-氮雜胞苷、5-氮脫氧胞苷和 zebularine（Zeb，化學名 1-（β-D-呋喃核糖苷）-1,2-二氫嘧啶-2-酮），前兩種藥物已經被美國 FDA 批準用于治療骨髓異常增生綜合征（MDS）。Zebularine 能夠使 LNCaP 和 DU145 前列腺癌細胞系 GSTP1基因發生去甲基化，提高其他化療藥物的抗腫瘤活性。

后者主要包括從植物中提取化學物質如大豆異黃酮、姜黃素、茶多酚、mahanine、kazinol Q、disulfiram等，最新合成的甲基化抑制劑 RG108及其他化學物質如反式維甲酸等。大豆異黃酮能夠抑制前列腺癌細胞系中的 DNMT，使多個基因啟動子 DNA 發生去甲基化，抑制前列腺癌細胞生長和侵襲的作用[。在 TRAMP 小鼠前列腺癌表觀遺傳學的研究中發現，姜黃素可以使啟動子高甲基化的 Nrf2 基因發生去甲基化。全反式維甲酸能夠使 R 陰性的前列腺細胞系 DU145 中表達沉默的 HOXB13 基因的甲基化水平降低，從而抑制細胞增殖[81]。

上述 DNMT 抑制劑在前列腺癌甲基化的研究中主要應用于細胞系，之所以沒有應用于臨床，一是目前體外研究結果還未對 DNMT 抑制劑在抑制前列腺癌 DNA 高甲基化方面提供一個可靠且公認的生物學機制；二是目前還沒有一種 DNMT 抑制劑為靶向治療，DNMT抑制劑的應用可能會干擾正常組織及細胞功能，這種長期作用的結果是未知的；三是在臨床前期實驗中，這些藥物對實體腫瘤細胞的細胞毒性較大及反應率較低，存在的藥物副作用遠遠大于藥物的治療作用，因此限制了 DNMT 抑制劑在前列腺癌臨床治療中的應用。

5 DNA 甲基化對前列腺癌的預后評估DNA 甲基化檢測對前列腺癌經臨床治療后疾病的預后預測也同樣重要。對 267 例根治性前列腺癌切除術患者和 111 例前列腺癌保守治療患者組織 APN 基因啟動子區域甲基化分析、免疫組化分析及隨訪研究發現，APN 基因啟動子區域高甲基化明顯縮短前列腺癌患者的復發生存期和腫瘤生存期。經根治性前列腺癌切除術患者通過使用 RT-PCR 方法檢測PIX2 基因高甲基化，能夠預測前列腺癌患者 PSA 復發，是一個潛在的前列腺癌預后標志物[82]。低 Gleason 評分患者中 HSPB1 基因甲基化可以作為不良預后的生物標志物[61]。此外，術前 PSA 水平低的前列腺癌患者 miR-205 基因啟動子高甲基化可能與 PSA 復發相關[36]。EVX1 基因在前列腺癌中能夠預測 PSA 復發[55]。

6、 結語與展望.

表觀遺傳改變，尤其是基因啟動子區域的 DNA 高甲基化是前列腺癌的常見特征，在前列腺癌的發生和發病機制的進展中起到重要作用。但是，前列腺癌 DNA 異常甲基化研究還存在很多問題。第一，大部分研究只是針對前列腺癌中某個特定基因啟動子區域中的一個或幾個 CpG 位點進行甲基化分析，整個基因啟動子區域的甲基化水平研究不夠充分；第二，現存的技術手段很難對前列腺癌 DNA 異常甲基化進行精確的定量研究；第三，需要更多的前列腺癌組織樣本進行大樣本的重復驗證；第四，表觀遺傳中 DNA 甲基化、組蛋白修飾及miRNA 三者在癌癥的發生、發展中是相互作用的，因此需要更多更廣泛的研究全面的闡述前列腺癌表觀遺傳機制；此外，遺傳和表觀遺傳共同作用導致前列腺癌的發生，因此，如何將遺傳和表觀遺傳結合起來共同解釋前列腺癌發病機制也是前列腺癌研究需解決的一個問題。

隨著科學技術及研究水平的不斷提高，我們相信通過獲得大量的前列腺腫瘤特異性的遺傳和表觀遺傳學改變，尤其是前列腺癌 DNA 甲基化的改變，從而對前列腺癌的發病機制進行更全面的闡述，并以此作為生物學標志物，可能會為前列腺癌的臨床早期檢測、診斷、預后評估及隨訪提供新的方法和手段。