基金项目：基于无创尿液基因组学的上尿路上皮肿瘤早期诊断风险评估研究（SBGJ202002002）

膀胱癌（BC）是目前最常见的泌尿系肿瘤之一，大约75%的患者患有非肌肉浸润性膀胱癌（NMIBC），其中70%的肿瘤会复发，而15%的肿瘤会分期和分级进展[1]。早期发现和治疗是膀胱癌良好预后的关键，目前膀胱癌诊断和监测的金标准是膀胱镜并病理诊断，但是其具有侵入性且价格昂贵。异常DNA甲基化是膀胱癌发生中常见的早期事件，具有很好的生物标志物潜力[2]，本文就DNA甲基化在膀胱癌诊治中的研究进展进行综述

一：DNA甲基化概述：

　　DNA甲基化是胞嘧啶-磷脂酰-鸟嘌呤（CpG）二核苷酸中胞嘧啶5位碳上甲基的共价加成[3]，该过程主要是由DNA转甲基化酶（DNMT）实现的，DNMT催化S-腺苷甲硫氨酸（SAM）提供的甲基与胞嘧啶第五位未甲基化CpG二核苷酸之间的共价键形成。人类基因组编码五种DNA转甲基化酶（DNMT），包括DNMT 1、DNMT 2、DNMT 3a、DNMT 3b和DNMT 3L，其中催化甲基化过程的主要是DNMT 3a和DNMT 3b，其余DNMT并不其直接参与催化过程。甲基化的位置主要发生在CpG岛-基因组中CpG富集区域（至少50%的胞嘧啶和鸟嘌呤），。DNA甲基化不仅有助于实现膀胱癌的的无创诊断从而减少膀胱镜的使用，还可以针对甲基化过程设计靶向药物 。

二：DNA甲基化与膀胱癌的关系

膀胱癌中存在DNA甲基化水平的改变。

Koukourikis P等[4]发现在同时患有神经源性下尿路功能障碍（NLUTD）的膀胱癌患者中，５个基因（RASSF1、RARβ、DAPK、TERT 和 APC ）启动子的 甲基化频率明显增高。一项２３７人的膀胱癌患者队列研究发现THOR 基因启动子的高甲基化与非肌层浸润性膀胱癌 (NMIBC) 中较高的 TERT 表达和较高的疾病风险相关[5]。Vasty Osei-Amponsa等[6]发现FOXA1 在基底膀胱癌细胞系中高度甲基化，并且通过 DNA 甲基转移酶抑制剂治疗可以逆转这种情况。Kao等[7]鉴定了260个低甲基化差异甲基化区域，发现膀胱癌中INHBA的启动子区域是低甲基化，并且可能影响影响其在肿瘤中表达的增加，并与预后不良有关。

DNA甲基化与膀胱癌发生发展的分子机制。

编码区区域的DNA甲基化参与了膀胱癌的发生发展。Liu等[8]发现转录因子E2F6与赖氨酸特异性脱甲基酶5C（KDM5C）相互作用，使得剪接体中剪接因子3A亚基3（SF 3A 3）启动子的GPC岛去甲基化，从而导致SF 3A 3的高表达和膀胱癌的进展。Huang等[9]发现miR-190介导CDKN1B启动子高甲基化导致p27蛋白的下调，从而促进膀胱上皮细胞的恶性转化。非编码区域的DNA甲基化也可参与膀胱癌的发发展。Ying等[10]发现CpG岛的高甲基化参与了miR-502- 5 p的下调，而miR-502- 5 p下调促进了膀胱癌细胞增殖和迁移。Pilala等[11]发现MIR 145核心启动子低甲基化是参与miR-143/145簇的调节因子，其与膀胱癌侵袭性疾病表型、NMIBC短期进展的高风险和MIBC存活率低相关。

三：DNA甲基化在膀胱癌临床诊治中的作用。DNA甲基化与膀胱癌的早期诊断：尿DNA甲基化标志物检测是一种非侵入性诊断方式，可实现较高的敏感性和特异性，联合多个甲基化标志物进一步提高诊断的敏感性和特异性是目前的趋势和热点。Deng[12]等通过分析TCGA数据库，在 344个候选标记中筛选出了单靶DNA甲基化标记ｍDMRTA２，对216份BC患者和506份对照组尿液样本的BC检测性能指标为82.9%，灵敏度为92.5%，特异性为92.5%。Chen[13]等应用2个甲基化标记（2个CpG标志物（cg21472506和cg11437784））在一个回顾性队列（n=313）中建立诊断模型uutMeMA，并在多中心前瞻性队列（n = 175）中进行验证，该模型在训练、测试和验证数据集中分别实现了88.1%、90.2%和91.7%的高灵敏度和86%、84%和77.3%的特异性，综合分析488例病例，该模型的敏感性为90.0%，特异性为83.1%。Ruan[14]等在一个队列（n = 192）中开发出双甲基化标志物（ONECUT 2和Vim）组成的检测模型，并在一个前瞻性队列队列（30BC，140NBC）中进行了验证，该模型在前瞻性队列中显示敏感为91.2%和特异性为85.7%， AUC值为0.935。

DNA甲基化与膀胱癌的预后分层以及疾病监测。肿瘤相关基因的甲基化状态可以作为膀胱癌预后的生物标志物。Wang等[15]基于DNA甲基化状态探索了膀胱癌特定的分子亚型，在来自TCGA数据库的422例样本中测量DNA甲基化和基因表达，提取基因启动子区甲基化水平与相应基因的表达水平呈负相关的cpg岛，获得986个CpG位点，最后，确定了52个特异性高/低甲基化CpG位点，对应于38个基因，并用来自GEO数据库的膀胱肿瘤患者（25例）进行验证 ，获得了四种不同预后状态的膀胱癌DNA甲基化分子亚型。Tian等[16]在来自包含437个BCA甲基化数据的TCGA数据库的样本中，将BCA样本随机分为203个训练样本和204个测试样本，在训练样本中获得了402个有意义的CpG位点，对402个潜在的预后甲基化位点进行一致性聚类，得到７类甲基化分子亚型，７类甲基化分子亚型在甲基化之间具有显著差异，并且与BCA的临床病理特征密切相关，并决定了每个表观遗传亚型的预后价值。Zhang等[17]发现FASLG和PRKCZ可以作为膀胱癌的预后生物标志物，利用该双基因预测模型可以将患者分为高风险组和低风险组，从而评估患者的生存情况。David 等[18]在五个中心前瞻性收集 440 名接受 NMIBC 监测的患者的尿液样本，并使用膀胱 EpiCheck 测试进行评估，结果显示该测试的特异性为 88%，阴性预测值 (NPV) 为 94.4% ，膀胱 EpiCheck 阳性结果是NMIBC复发的独立相关因素。 DNA甲基化可对肌层浸润性膀胱癌（MIBC）患者进行预后分层以及监测。Xu等[19]使用癌症基因组图谱(TCGA)的413名患者的分子数据筛选出7个DNA甲基化标签，该甲基化标签作为患者患者总体生存(OS)的预后因素并建立分类器模型，分类器将患者在测试集中(n=137)的总体生存(OS)分为高风险组和低风险组(3年的AUC为0.65；5年的AUC为0.65)，结果改善了现有的术前或治疗前风险分层，而且改善了MIBC患者的术后风险分层。

3、DNA甲基化于膀胱癌的治疗。

DNA甲基化也可作为膀胱癌的药物治疗靶点。DNA甲基转移酶（DNMT）抑制剂构成了一个有前途的治疗BC的治疗靶点。DNMT构成了癌症治疗的有吸引力的靶标，并且几种“安慰剂”已经被批准用于治疗特定病症[20]。

四：展望

基于DNA甲基化建立的模型可以较高敏感性和特异性来诊断、检测膀胱癌，未来可有望替代膀胱镜等侵入检查，DNA甲基化作为于药物疗效的预测因子，另外基于DNA甲基化机制的膀胱癌药物是目前的研究热点，可有望开发出新型药物。

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