基于全基因组甲基化谱早期结直肠癌及癌前病变粪便DNA标记物筛选的研究

Although it has important clinical values for early screening for colorectal cancers，the current status of early screening for colorectal cancers is not optimistic.Various kinds of methods such as electronic colonoscopy，FOBTs，DNA mutation，proteomics technique were not widespreadly used to early screen for colorectal cancers because of existing various disadvantages.The results of current researches and from our study group suggested that the fecal DNA methylation test might provide a promising approach to noninvasive early screen for colorectal cancers. The genome-wide（high-throughput）microarray-based assays which developed in the few years，provide a very effective method for screening for specific DNA methylation biomarkers.In this research, we will use genome-wide（high-throughput）microarray-based assays to screen for specific methylated genes as candidate biomarkers for early stage colorectal cancers and precancerous lesions.Then we use the methods of nMSP or qMSP， BSP to detect promote methylation of the target genes in fecal DNA .By analysing the methylation status to screen for candidate diagnostic tumor specific genes and to construct a diagnostic model，and in order to find out optimal fecal DNA biomarkers used to early screen for colorectal cancers.

虽然结直肠癌的早期筛查具有重要临床意义，但结直肠癌早期筛查的现状仍不容乐观。各种检查手段如电子肠镜、粪便潜血试验、基因突变、蛋白质组学技术等均因各自存在较多不足而未能广泛用于结直肠癌的早期筛查。目前国内外及本课题组的研究提示粪便DNA甲基化检测作为结直肠癌的早期筛查是一项非常有应用前景的无创性检测方法。近年来发展起来的全基因组甲基化芯片技术为实现差异基因甲基化标记物的筛选提供了非常好的研究方法。本课题拟通过全基因组甲基化芯片技术建立早期结直肠癌及癌前病变等组织全基因组甲基化谱信息库,筛选出对早期结直肠癌及癌前病变具有特异性诊断价值的目标基因。采用nMSP或qMSP、BSP技术分析粪便DNA中目标基因启动子甲基化状况，进一步筛选出一组基于粪便DNA的早期结直肠癌及癌前病变候选诊断基因，并通过建立结直肠癌早期筛查诊断模型，进一步加以验证，筛选出最佳的粪便DNA标记物用于结直肠癌的早期筛查。

研究表明粪便DNA甲基化检测是一项非常有应用前景的方法并可能用于结直肠癌的早期筛查。近年来发展起来的全基因组甲基化芯片技术为实现差异基因甲基化标记物的筛选提供了非常好的研究方法。因此，本课题通过在结直肠腺瘤、癌及正常对照中采用Illumina 450K甲基化芯片技术以期筛选出一组基于粪便DNA的早期结直肠癌及癌前病变候选诊断基因，用于结直肠癌的早期筛查。本课题成功建立了结直肠腺瘤及结直肠癌甲基化谱信息库。在结直肠腺瘤中共有65535（13.60%）个差异甲基化CpG位点,其中有25464(38.86%)个高甲基化CpG位点及40071(61.14%)个低甲基化CpG位点，在所有差异甲基化位点中涵盖了8541个差异甲基化基因；在结直肠癌中共有39571（8.15%）个差异甲基化CpG位点，其中有21710(54.86%)个高甲基化CpG位点及17861(45.14%)个低甲基化CpG位点，在所有差异甲基化位点中涵盖了3551个差异甲基化基因；结直肠癌与腺瘤共同具有的差异甲基化CpG位点31208（6.43%）个。对上述差异甲基化位点进一步分析发现，高甲基化CpG位点主要位于启动子区及CpG 岛区，而低甲基化CpG位点主要位于基因间区或非CpG岛区。GO分析及KEEG_Pathway分析发现差异甲基化基因参与了许多不同的功能群落及信号转导通路，提示基因甲基化的改变可能通过各种功能及参与各种信号通路导致结直肠腺瘤向结直肠癌的转变及进展。为进一步筛选出具有较高诊断价值及可能参与一定功能或信号通路的标记物，在腺瘤组中共筛选出181个高甲基化基因及28个低甲基化基因；在结肠癌中共筛选出151个高甲基化基因及5个低甲基化基因；结直肠腺瘤与癌所共同拥有的标记物中筛选出61个高甲基化基因及4个低甲基化基因。我们最终选择14个可能具有诊断价值的标记物在结直肠腺瘤、结直肠癌及正常对照组组织及粪便DNA中进行甲基化检测，结果提示部分标记物在结直肠腺瘤及结直肠癌中具有异常甲基化现象，有可能用于结直肠癌及腺瘤早期筛查，对这些基因在结直肠腺瘤及结直肠癌中的功能研究也将有望进一步揭示结直肠腺瘤向结直肠癌演变的机制。