褚文慧　吳開(kāi)春

第四軍醫(yī)大學(xué)西京消化病醫(yī)院消化內(nèi)科(710032)

外周血SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用

褚文慧吳開(kāi)春*

第四軍醫(yī)大學(xué)西京消化病醫(yī)院消化內(nèi)科(710032)

結(jié)直腸癌是結(jié)直腸黏膜上皮在多種致癌因素作用下發(fā)生的惡性腫瘤，預(yù)后差，病死率較高。早診斷、早治療是防治結(jié)直腸癌的關(guān)鍵。研究[1]顯示，34.3%的早期結(jié)直腸癌患者發(fā)現(xiàn)于無(wú)癥狀自然人群。由于結(jié)直腸癌早期癥狀不典型，早期診斷率僅為5%，60%~70%的結(jié)直腸癌患者確診時(shí)已為晚期，術(shù)后復(fù)發(fā)率高，因此對(duì)結(jié)直腸癌易感人群進(jìn)行篩查尤為重要。目前，內(nèi)鏡檢查是診斷結(jié)直腸癌的重要手段，特異性可達(dá)95%，但屬于入侵性檢查，對(duì)易感人群行大規(guī)模篩查受限，難以實(shí)現(xiàn)結(jié)直腸癌二級(jí)預(yù)防[2]。結(jié)直腸癌的發(fā)生機(jī)制涉及遺傳因素和表觀遺傳因素，DNA甲基化調(diào)控是表觀遺傳學(xué)的重要內(nèi)容之一。研究[3]顯示，SEPT9 DNA甲基化與結(jié)直腸癌密切相關(guān)。本文就外周血SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用作一綜述。

一、傳統(tǒng)結(jié)直腸癌篩查方法

1. 常用結(jié)直腸癌篩查方法概括：2008年美國(guó)結(jié)直腸癌多學(xué)科工作組、美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)、美國(guó)放射學(xué)會(huì)對(duì)結(jié)直腸癌篩查指南進(jìn)行了修正，建議50歲以上人群每5年行彎曲乙狀結(jié)腸鏡檢查，或每10年行纖維結(jié)腸鏡檢查，或每5年行雙對(duì)比鋇劑灌腸檢查。對(duì)于高危人群，可行愈創(chuàng)木脂化學(xué)法糞隱血試驗(yàn)、免疫化學(xué)糞隱血試驗(yàn)或糞便DNA檢測(cè)[4]。結(jié)直腸癌篩查指南為易感人群提供了多種篩查方法，但這些檢查均有缺陷，難以作為結(jié)直腸癌早期篩查的金標(biāo)準(zhǔn)。

2. 臨床常用結(jié)直腸癌篩查方法優(yōu)缺點(diǎn)：①普通結(jié)腸鏡檢查：普通結(jié)腸鏡能有效檢出結(jié)直腸癌和惡性腺瘤性息肉，但屬于侵入性檢查，對(duì)腸道準(zhǔn)備要求較高，且有造成腸穿孔的風(fēng)險(xiǎn)，患者依從性較低。Singh等[5]對(duì)結(jié)腸鏡檢查未見(jiàn)異常的人群進(jìn)行十年隨訪后發(fā)現(xiàn)，其右半結(jié)腸癌的發(fā)病率高于腸道其他部位。

②彎曲乙狀結(jié)腸鏡檢查：一項(xiàng)多中心研究[6]對(duì)55~64歲結(jié)直腸癌普危人群進(jìn)行彎曲乙狀結(jié)腸鏡早期篩查，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期隨訪后證實(shí)彎曲乙狀結(jié)腸鏡早期篩查可降低結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率。然而，彎曲乙狀結(jié)腸鏡檢查存在有創(chuàng)、依從性差等缺點(diǎn)，且不能探查近端結(jié)腸，限制了其在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用。

③愈創(chuàng)木脂化學(xué)法糞隱血試驗(yàn)：該方法診斷結(jié)直腸癌的特異性較低，假陽(yáng)性率較高，易受含亞鐵離子的食物和藥物干擾。Lieberman[7]指出，愈創(chuàng)木脂化學(xué)法糞隱血試驗(yàn)篩查結(jié)直腸癌的敏感性低，檢測(cè)結(jié)果受腫瘤位置影響較大，對(duì)右半結(jié)腸癌的敏感性低于左半結(jié)腸癌。

④免疫化學(xué)糞隱血試驗(yàn)：Morikawa等[8]對(duì)20 000名普通人群研究顯示，免疫化學(xué)糞隱血試驗(yàn)診斷結(jié)直腸癌的敏感性為66%，特異性為95%。Allison等[9]對(duì)5 000名普通人群研究顯示，免疫化學(xué)糞隱血試驗(yàn)診斷結(jié)直腸癌的敏感性為81%，特異性為95%，但5 000人中僅有11例為結(jié)直腸癌。

⑤糞便DNA檢測(cè)：Imperiale等[10]在無(wú)癥狀的普危人群中進(jìn)行篩查發(fā)現(xiàn)，糞便DNA檢測(cè)結(jié)直腸癌以及結(jié)直腸癌結(jié)合高級(jí)別上皮內(nèi)瘤變的敏感性分別為51.6%和40.8%。Itzkowitz等[11]通過(guò)糞便DNA檢測(cè)結(jié)直腸癌22個(gè)特異性突變DNA，結(jié)果顯示其診斷結(jié)直腸癌的敏感性為55%、特異性為94%。進(jìn)一步通過(guò)緩沖液提高DNA穩(wěn)定性以及改進(jìn)DNA提取方法，可使敏感性提高至72.5%，但方法較復(fù)雜，且結(jié)果易受糞便樣本質(zhì)量影響，需行多次檢測(cè)。

3. 其他臨床常用結(jié)直腸癌篩查方法：①CT結(jié)腸成像：CT結(jié)腸成像具有無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)、無(wú)相對(duì)禁忌證等優(yōu)點(diǎn)，診斷結(jié)直腸癌以及直徑大于1 cm的腺瘤性息肉的敏感性約為90%[12]，但其敏感性與病變大小相關(guān)，且顯示病變的清晰程度以及對(duì)微小病變的辨識(shí)能力劣于內(nèi)鏡檢查。

②血清癌胚抗原檢測(cè)：血清癌胚抗原篩查結(jié)直腸癌的敏感性和特異性分別為43.9%和95%[13]，但其屬于廣譜性腫瘤標(biāo)記物，臨床中多用于結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移、術(shù)后和化療隨訪，其檢測(cè)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的敏感性為72%，術(shù)后局部復(fù)發(fā)的特異性為91%[14]。

二、SEPT9 DNA甲基化水平與結(jié)直腸癌篩查

1. SEPT9 DNA甲基化水平檢測(cè)：表觀遺傳學(xué)改變多為異常DNA甲基化和組蛋白修飾導(dǎo)致癌基因過(guò)度表達(dá)、抑癌基因表達(dá)缺失。已有諸多學(xué)者對(duì)DNA甲基化所致基因表達(dá)異常在結(jié)直腸癌中的作用進(jìn)行研究。Grützmann等[15]的研究顯示，與正常人群相比，結(jié)直腸癌患者外周血游離甲基化DNA升高。Lao等[16]指出，從正常腸黏膜上皮細(xì)胞發(fā)展至異常腸隱窩病灶，并進(jìn)一步發(fā)展為結(jié)直腸癌，且出現(xiàn)轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，均可測(cè)及DNA異常甲基化。

SEPT9是細(xì)胞質(zhì)分裂相關(guān)的Septin基因家族成員之一，參與細(xì)胞分裂、極化、囊泡運(yùn)輸和胞膜重構(gòu)等過(guò)程。研究[17]顯示，SEPT9 DNA甲基化水平升高與結(jié)直腸癌的發(fā)生相關(guān)。通過(guò)檢測(cè)外周血SEPT9 DNA甲基化水平進(jìn)行結(jié)直腸癌篩查，具有較低的侵入性、較高的依從性等優(yōu)點(diǎn)，適合在易感人群中推廣普及。

2. SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用價(jià)值：SEPT9 DNA甲基化水平升高在結(jié)直腸癌早期即可出現(xiàn)[3]。T?nze等[18]對(duì)22名健康者人、49例結(jié)直腸癌前病變患者、5例結(jié)直腸癌患者行外周血SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)，結(jié)果顯示SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)診斷癌前病變的敏感性為29%，診斷結(jié)直腸癌的敏感性為73%。Grützmann等[15]檢測(cè)了252例結(jié)直腸癌患者和102例健康對(duì)照者外周血SEPT9 DNA甲基化水平，結(jié)果顯示SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)結(jié)直腸癌的敏感性為72%，特異性為90%~93%，在健康對(duì)照者中，SEPT9 DNA甲基化陽(yáng)性率極低。同時(shí)，該研究證實(shí)外周血SEPT9 DNA甲基化水平不受患者年齡、性別以及腫瘤位置影響。Tóth等[2]對(duì)92例結(jié)直腸癌患者和92例健康對(duì)照者進(jìn)行外周血SEPT9 DNA甲基化水平檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其敏感性為79.3%，特異性為99%。進(jìn)一步分析92例患者中56例左半結(jié)腸癌和36例右半結(jié)腸癌患者的SEPT9 DNA甲基化水平，發(fā)現(xiàn)SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)診斷左半結(jié)腸癌和右半結(jié)腸癌的敏感性分別為96%和94%，兩者間無(wú)明顯差異。Warren等[3]的研究顯示，SEPT9 DNA甲基化診斷結(jié)腸癌的敏感性為90%，特異性為88%，進(jìn)一步分析顯示，其診斷結(jié)直腸癌Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期的敏感性分別為71%、90%、100%和100%，篩查結(jié)直腸癌Ⅰ期和Ⅱ期患者的敏感性為86.8%。綜上所述，SEPT9 DNA甲基化水平檢測(cè)對(duì)結(jié)直腸癌具有較高的敏感性和特異性，且具有快速、簡(jiǎn)便、低創(chuàng)等特點(diǎn)，符合篩檢試驗(yàn)的要求，有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)直腸癌的二級(jí)預(yù)防。

三、基于SEPT9 DNA甲基化的其他結(jié)直腸癌檢測(cè)方法

1. 其他甲基化生物學(xué)標(biāo)記物在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用：研究[19]指出，結(jié)腸癌患者存在大量異常甲基化DNA，如SEPT9、SFRP2、THDB、SBC2、VIM、FBN1、SLC5A8等，部分甲基化DNA在結(jié)直腸癌早期即可出現(xiàn)，為結(jié)直腸癌生物學(xué)標(biāo)記物研究提供了廣闊空間。Guo等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者可表現(xiàn)為高甲基化FBN1，通過(guò)糞便檢測(cè)此改變可進(jìn)行結(jié)直腸癌早期篩查，敏感性為72.0%，特異性為93.3%。Lange等[21]對(duì)不同起源的4 021份腫瘤組織樣本進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新的結(jié)直腸癌標(biāo)記物，甲基化THBD和甲基化C9orf50，在除結(jié)直腸癌外的15種腫瘤中，甲基化THBD和C9orf50均為低表達(dá)。研究[22]發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)SDC2基因診斷結(jié)直腸癌Ⅰ期的敏感性為92.3%，有利于早期診斷結(jié)直腸癌。

2. 聯(lián)合檢測(cè)在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用：SEPT9 DNA甲基化標(biāo)記物與其他高敏感性和特異性的甲基化標(biāo)記物聯(lián)合檢測(cè)，可進(jìn)一步提高結(jié)直腸癌的早期診斷率。T?nze等[18]的研究顯示， SEPT9與ALX4聯(lián)合檢測(cè)對(duì)結(jié)直腸癌前病變的敏感性為51%，特異性為82%，對(duì)直徑大于10 mm息肉的敏感性為67%。Lind等[23]通過(guò)檢測(cè)在結(jié)腸腺瘤性息肉和結(jié)直腸癌 中均出現(xiàn)的高甲基化基因CNRIP1、FBN1、INA、SNCA、MAL、SPG20，結(jié)果顯示90%的腺瘤性息肉和99%的結(jié)直腸癌組織為兩種基因陽(yáng)性表達(dá)。Roperch等[24]檢測(cè)結(jié)直腸癌中啟動(dòng)子區(qū)域出現(xiàn)高甲基化的基因NPY、PENK、WIF1，發(fā)現(xiàn)其診斷結(jié)直腸癌的敏感性為87%，特異性為80%。上述研究提示多項(xiàng)甲基化標(biāo)記物聯(lián)合檢測(cè)可提高結(jié)直腸癌早期篩查的診斷率。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，外周血SEPT9 DNA甲基化水平檢測(cè)結(jié)直腸癌具有較高的敏感性和特異性，且具有快速、簡(jiǎn)便、依從性高、低創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)，可在易感人群中廣泛應(yīng)用。同時(shí)，SEPT9 甲基化DNA與其他高甲基化標(biāo)記物聯(lián)合檢測(cè)可提高診斷效率。因此，外周血SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)在結(jié)直腸癌早期篩查中具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

1 張英輝，盛劍秋，晨智敏，等. 早期結(jié)直腸癌內(nèi)鏡治療的臨床評(píng)價(jià)[J]. 胃腸病學(xué), 2007, 12 (1): 5-8.

2 Tóth K, Sipos F, Kalmár A, et al. Detection of methylated SEPT9 in plasma is a reliable screening method for both left- and right-sided colon cancers[J]. PLoS ONE, 2012, 7 (9): e46000.

3 Warren JD, Wei X, Bunker AM, et al. Septin 9 methylated DNA is a sensitive and specific blood test for colorectal cancer[J]. BMC Medicine, 2011, 9: 133.

4 Smith RA, Cokkinides V, Brawley OW, 等. 美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)現(xiàn)行指南和癌癥篩查回顧(2008)[J]. 中國(guó)繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育, 2009, 1 (2): 59-65.

5 Singh H, Turner D, Lin X, et al. Risk of developing colorectal cancer following a negative colonoscopy examination[J]. JAMA, 2006, 295 (20): 2366-2373.

6 Atkin WS, Edwards R, Kralj-Hans I, et al. Once-only flexible sigmoidoscopy screening in prevention of colorectal cancer: a multicentre randomised controlled trial[J]. Lancet, 2010, 375 (9726): 1624-1633.

7 Lieberman DA. Clinical practice. Screening for colorectal cancer[J]. N Engl J Med, 2009, 361 (12): 1179-1187.

8 Morikawa T, Kato J, Yamaji Y, et al. A comparison of the immunochemical fecal occult blood test and total colonoscopy in the asymptomatic population[J]. Gastroenterology, 2005, 129 (2): 422-428.

9 Allison JE, Tekawa IS, Ransom LJ. Hemoccult screening in detecting colorectal neoplasm: sensitivity, specificity and predictive value: long-term follow-up in a large group practice setting[J]. Ann Intern Med, 1990, 112: 328-333.

10Imperiale TF, Ransohoff DF, Itzkowitz SH, et al. Fecal DNA versus fecal occult blood for colorectal-cancer screening in an average-risk population[J]. N Engl J Med, 2004, 351 (26): 2704-2714.

11Itzkowitz SH, Jandorf L, Brand R, et al. Improved fecal DNA test for colorectal cancer screening[J]. Clin Gastroenterol Hepatol, 2007, 5 (1): 111-117.

12Johnson CD, Chen MH, Toledano AY, et al. Accuracy of CT colonography for detection of large adenomas and cancers[J]. N Engl J Med, 2008, 359 (12): 1207-1217.

13Wild N, Andres H, Rollinger W, et al. A combination of serum markers for the early detection of colorectal cancer[J]. Clin Cancer Res, 2010, 16 (24): 6111-6121.

14Kievit J. Follow-up of patients with colorectal cancer: numbers needed to test and treat[J]. Eur J Cancer, 2002, 38 (7): 986-999.

15Grützmann R, Molnar B, Pilarsky C, et al. Sensitive detection of colorectal cancer in peripheral blood by Septin 9 DNA methylation assay[J]. PLoS One, 2008, 3 (11): e3759.

16Lao VV, Grady WM. Epigenetics and colorectal cancer[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2011, 8 (12): 686-700.

17賀娜，褚文慧，李永奇，等. 血漿甲基化Sept9基因檢測(cè)在結(jié)直腸癌診斷中的臨床意義[J].中華消化雜志, 2014, 34 (11): 726-731.

18T?nze M, Balluff B, Distler J, et al. Performance of epigenetic markers SEPT9 and ALX4 in plasma for detection of colorectal precancerous lesions[J]. PLoS One, 2010, 5 (2): e9061.

19Coppedè F, Lopomo A, Spisni R, et al. Genetic and epigenetic biomarkers for diagnosis, prognosis and treatment of colorectal cancer[J]. World J Gastroenterol, 2014, 20 (4): 943-956.

20Guo Q, Song YC, Zhang H, et al. Detection of hypermethylated fibrillin-1 in the stool samples of colorectal cancer patients[J]. Med Oncol, 2013, 30 (4): 695.

21Lange CPE, Campan M, Hinoue T, et al. Genome-scale discovery of DNA-methylation biomarkers for blood-based detection of colorectal cancer[J]. PLoS One, 2012, 7 (11): e50266.

22Oh T, Kim N, Moon Y, et al. Genome-wide identification and validation of a novel methylation biomarker, SDC2, for blood-based detection of colorectal cancer[J]. J Mol Diagn, 2013, 15 (4): 498-507.

23Lind GE, Danielsen SA, Ahlquist T, et al. Identification of an epigenetic biomarker panel with high sensitivity and specificity for colorectal cancer and adenomas[J]. Mol Cancer, 2011, 10: 85.

24Roperch JP, Incitti R, Forbin S, et al. Aberrant methylation of NPY, PENK, and WIF1 as a promising marker for blood-based diagnosis of colorectal cancer[J]. BMC Cancer, 2013, 13: 566.

(2015-04-09收稿)

摘要結(jié)直腸癌是多種致癌因素作用下發(fā)生的惡性腫瘤，預(yù)后差，病死率較高。常用的結(jié)直腸癌篩查方法包括普通結(jié)腸鏡檢查、彎曲乙狀結(jié)腸鏡檢查、愈創(chuàng)木脂化學(xué)法糞隱血試驗(yàn)、免疫化學(xué)糞隱血試驗(yàn)、糞便DNA檢測(cè)、CT結(jié)腸成像以及血清癌胚抗原檢測(cè)等，但這些檢查均有缺陷。SEPT9 DNA甲基化水平升高與結(jié)直腸癌的發(fā)生相關(guān)，檢測(cè)外周血SEPT9 DNA甲基化水平進(jìn)行結(jié)直腸癌篩查，適合在易感人群中推廣普及。本文就外周血SEPT9 DNA甲基化檢測(cè)在結(jié)直腸癌篩查中的應(yīng)用作一綜述。

關(guān)鍵詞結(jié)直腸腫瘤；篩查；SEPT9；DNA甲基化；診斷

Application of Peripheral Blood SEPT9 DNA Methylation Assay for Screening of Colorectal CancerCHUWenhui,WUKaichun.DepartmentofGastroenterology,XijingHospitalofDigestiveDiseases,theFourthMilitaryUniversity,Xi’an(710032)

Correspondence to: WU Kaichun, Email: kaicwu@fmmu.edu.cn

AbstractColorectal cancer is a malignancy with poor prognosis and high mortality and is caused by multiple factors. Colonoscopy, flexible sigmoidoscopy, guaiac-based fecal occult blood test, immunochemical fecal occult blood test, fecal DNA test, CT colonoscopy and serum carcinoembryonic antigen test are the methods frequently used for screening of colorectal cancer, but they all have certain limitations. Elevation of methylation of SEPT9 is associated with the pathogenesis of colorectal cancer, and detection of the level of methylation of SEPT9 in peripheral blood can be used for screening of colorectal cancer in susceptible population. This article reviewed the application of peripheral blood SEPT9 DNA methylation assay for screening of colorectal cancer.

Key wordsColorectal Neoplasms;Screening;SEPT9;DNA Methylation;Diagnosis

通信作者*本文， Email: kaicwu@fmmu.edu.cn

DOI:10.3969/j.issn.1008-7125.2015.10.011