血清 GSTP1基因甲基化定量分析在肝细胞癌的早期诊断价值
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国际检验医学杂志2014年3月第35卷第5期Int J LabMed,March 2014,Vo1.35,No.5 ・临床检验研究论著・ 血清GSTP1基因甲基化定量分析在肝细胞癌的早期诊断价值 冉贵萍 。,杨国珍 ,方 文 ,袁 勇 ,张瑞霞 (1.上海交通大学医学院附属第九人民医院奉城分院,上海201411; 2.贵阳医学院附院生化科,贵州贵阳550004) 摘 要:目的 建立实时荧光定量甲基化方法研究肝细胞癌(HCC)患者外周血血清中游离谷胱甘肽一硫转移酶P1基因 (GSTP1)启动子区域甲基化状态,探讨其是否可作为HCC早期诊断的指标。方法收集95例血清标本,包括4O例HCC、3O例 肝硬化和25例健康体检者,采用实时荧光定量甲基化特异性聚合酶链反应(PCR)技术对血清中GSTP1基因的甲基化水平进行 定量分析,应用接受者操作特性(ROC)曲线评估其诊断价值。结果 肝癌患者血清中GSTP1基因甲基化定量水平明显高于健 康对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线分析表明通过GSTP1基因甲基化定量分析能够高效区分肝癌和肝硬化及 健康者(AUC=0.864 1),以甲基化率2 作为诊断HCC的临界值,其诊断特异度为87.5 ,敏感度达69.6%;联合检测血清 GSTP1基因甲基化和血清AFP可将HCC检出率提高至75 。结论 实时荧光定量甲基化方法可精确定量血清中GSTP1基 因甲基化水平,在HCC的早期诊断中有一定的应用价值。 关键词:癌,肝细胞; 谷胱甘肽转移酶; DNA甲基化 DOI:10.3969/j.issn.1673—4l3O.2O14.05.014 文献标识码:A 文章编号:1673 4130(20l4)05—0540 03 Value of serum GSTP1 gene quantitative methylation analysis for early diagnosis of hepatocellular carcinoma Ran Guiping ,Yang Guozhen ,Fang Wen ,Yuan Yong ,Zhang Ruia'ia (1.Fengcheng Branch Hospital,Affiliated Ninth People Hospital,Medical College,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 201411,China;2.Department of Biochemistry,Guiyang Medical College Affiliated Hospital,Guiyang,Guizhou 550004,China) Abstract:Objective To establish a real time fluorescence quantitative methylation assay to investigate the methylation status of GSH sulphur—transferase Pl(GSTP1)gene promoter region in hepatocellular carcinoma(HCC)and to investigate whether which can be used as the early diagnostic indicator of HCC.Methods Ninety five serum samples were collected from 40 patients with HCC,30 patients with liver cirrhosis and 25 individuals with healthy physica1 examination as controls.The methylation level of GSTP 1 gene in these serum samples were quantitatively determined by using the real—-time fluorescence quantitative methylated spe—— cific PCR technique. Fhe receiver—operation characteristic(ROC)curves were adopted to evaluate its diagnostic value for HCC.Re— suits The methylation quantitative level of GSTP1 gene in HCC serum was significantly higher than that in the healthy controls (P<O.05).The ROC curve analysis demonstrated that the methylation quantitative analysis of GSTP1 gene could efficiently distin guish HCC and cirrhosis from healthy controls(AUC一0.8641).With the methylation rate of 2 as the critical value for diagno— sing HCC,its diagnostic specificity was 87.5 ,the sensitivity was 69.6 ;the combination detection of serum GSTP1 gene methy— lation and serum AFP could increase the detection rate of HCC to 75 .Conclusion The real—time fluorescence quantitative methyl— ation assay can accurately quantify the methylation level of serum GSTP1 gene,which has certain application value for the early di— agnosis of HCC. Key words:carcinoma,hepatocellular; glutathione transferase;DNA methylation 早期诊断是肝细胞癌(HCC)获得早期治疗的前提,肝癌 有强大的代偿能力,早期常尢症状,这给肝癌的早期诊断带来 一1资料与方法 1.1一般资料 2012年1~12月共收集贵阳医学院附院就 诊的95例患者的血清标本。其中40例HCC(肝癌组)均为住 院病例,其中男件29例,女性11例,年龄36~82岁,中位年龄 58岁,全部病例均经术后组织学诊断为HCC;其中甲胎蛋白 (AFP)≥400/,g/I 的22例。30例肝硬化组,其中男性18例, 女性12例,年龄36--79岁,中位年龄65岁。25例健康对照组 定的困难,冈此,寻找外周血肿瘤标记足临床上亟须解决的 个难题。循环兀细胞DNA(cfDNA)是存在于血清和血浆中 的游离DNA,近年研究表明ll ,肿瘤在牛长过程中持续释放 一肿瘤细胞DNA进入外周 液,因此,检测III【清或血浆的肿瘤 特异性基冈改变,町反映肿瘤的存在和严重程度。谷胱甘肽一 硫一转移酶荩IN(GS7、P1)是重要的DNA损伤修复基网,属抑 痛基因,GSTP1基因CpG岛高度甲举化町能参与r肝癌的发 生、发展l ,因此检测肝癌患者血清或J0【浆中GS7 P1的甲基 化水平将有助于_rl解肝癌的发生发展过程。本研究采用自行 建 的实时荧光l1{基化定黾方法检测了4O例HCC患者外周 血血清巾GSTP1基冈启动子区的甲基化水平,探讨了其在 HCC的早期诊断中的意义。 血清来自健康体检者,男性15例,女性1O例,年龄35~72岁, 中位年龄6O岁。3组资料在年龄及性别一卜比较差异无统计学 意义(P>0.05)。患者采集静脉血5 mI ,离心后分离血清,以 每管800 I 分装置1.2试剂20℃保存。 GSTP1基 甲基化引物序列和非甲基化引物序 列(上海生工公司合成)、血液DNA快速提取试剂盒由深圳亚 能生物技术有限公司提供,SssI甲基转移酶购自美国NEB * 基金项日:国家级教学团队资助项目(教高函[2009]18号)。 通讯作者,E—mail:yangguozhen@gmc.edu.cn 作者简介:冉贵萍,女,副主任技师,主要从事肿瘤分子诊断研究。 △ 国际检验医学杂志2014年3月第35卷第5期Int J Lab Med,March 2014,Vo1.35,No.5 ・541・ 公司。 1.3方法 饰DNA的相对定量值对实验样品值进一步作归一化处理。 计算公式如下:PMR一(GENE…p1 /REF…p】 )/(GENE REF sample为样品;positive为甲基化 性对照DNA。 / )×100 (GENE为日的基冈;REF为内参基闪; 1.3,1 PCR引物设计 根据Genebank(AY324387)中人类 GSTP1基因序列设计扩增GSTP1基因启动子区序列,所设 计的甲基化特异引物、非甲基化特异引物序列和内参G—actin 引物序列见表1。 表1 引物序列 1.4统计学处理全部资料用SPSS 13.0软件分析,采用非 参数检验比较不同组问血清DNA甲尽化水平的差异;采用 ROC曲线评估血清GSTP1基因甲基化对HCC的诊断价值, 以P%0.05表示差异宵统计学意义,分析使J时j绘制医学图表 进行。 2 结 果 2.1 MSP对GSTP1基凶的定性检测 为了对所用引物和扩 增条件进行验证,首先对三组【I1=L清DNA样本进行MSP扩增, M:甲基化特异性引物;u:非甲基化特异性引物。 1.3.2血清DNA的抽提和纯化 血清DNA的抽提采用微 量DNA抽提试剂盒(深圳亚能公司),对其中的操作步骤适当 改良(按比例扩大每次处理的血浆黾,DNA得率和纯度无影 响),每300 I 血清获得7O I 的DNA,所有保存血清标本均 采用同一批号的试剂盒抽提DNA以减少批问误差,并统一集 中检测。 1.3.3 甲基化特异 I ̄-PCR检测修饰过程:取已提取的血清 DNA 10/,I ,加入1.1 I 的NaOH(3 tool/I ),于37 C变 tO-10 min。加入10 mmol/I 对苯二酚6“I ,再加入1O4/,I (PH 5.0)3 mol/L NaHSO。混匀,表面覆盖矿物油,避光,5O℃水浴 16 h进行甲基化修饰。水浴完毕后准备纯化DNA,于室温下 加入4 mol/L NaOH至终浓度为0.3 mol/I ,放置10 rain,加 入1/lO体积的3 mol/I 乙酸钠和2倍体积的冰乙醇沉淀 DNA,一2O℃放置过夜,第2天以7o 的乙醇洗涤沉淀物,真 空干燥,加3O I TE(pH 8.0)溶解,一2O℃保存。PCR反应 体系:亚硫酸氢钠处理的模板DNA 5.0“I ,各引物(20 gmol/ I )1.0 I ,10 mmol/I dNTP 1.0/aI ,10×buffer 5.0 I , TaqDNA聚合酶2.5 U,加灭菌蒸馏水至50/xL。反应条件为: 95℃预变性15 min,继以95℃(5O s),57℃(1 min),72 C(1 arin)共35个循环,最后于72℃延伸l0 min,以水为空白对照, 健康人白细胞基因组DNA作阴性对照,以SssI甲基转移酶体 外修饰的基因组DNA为阳性对照,扩增产物以2 琼脂糖凝 胶电泳,凝胶成像仪观察结果并拍照。 1.3.4 MethyI ight定量PCR方法 MethyLight是建立在 Syber green I实时荧光PCR技术上的甲基化定量分析技术, 通过一对甲基化特异性引物(即表1中GSTP1一M引物)和荧 光染料Syber green I对目的基因进行定量,同时以B actin基 因作为内参基因来校正样品间在模板量上的差异。定量PCR 使用Lightcycler480荧光定量PCR仪进行扩增,2O“I 反应体 系包含7.2 I 蒸馏水,1O I SYBR GreenI,0.4 I 的一 游 引物和0.4 I 的下游引物,2 I 模板。扩增条件为95℃变 性30 S后,95℃5 S,57℃25 s,72℃10 S,循环4O次后进行 熔解曲线分析。每次检测设置阴性对照为健康人白细胞基因 组DNA、阳性对照为SssI甲基转移酶体外修饰的基因组 DNA,使用甲基化百分比参数(PMR)来描述血清DNA的 GSTP1基因的甲基化水平;其计算过程是首先通过B—actin内 参基因来对目的基因进行相对定量,然后再用甲基化酶体外修 结果如图1显示,GSTP1基冈的甲基化引物均扩增出93 bp 大小的目的条带,非甲基化引物均扩增出97 bp大小的目的条 带,扩增片段大小正确,阳性对照和阴性对照均扩增出相应条 带,MsP的定性结果证实r引物扩增的正确性。 Case]Case2——Case3Case4 ——————.上 . U 嫩 U敞 Lj敞 凇 Lj u:用GSTP1一U非特异性引物扩增;M:用GSTP1一M特异性引物 扩增。Casel,2:部分甲基化mL清标本;Case3,4:完全甲基化血清标本; P:阳性对照(Sssl甲基转移酶体外修饰基因组DNA);N:阴性对照(健 康人白细胞基因组DNA)。 图1 HCC中GSTP1基因MSP电泳图 2.2 GSTP1基因的Methylight的相对定量分析见图2(见 《国际检验医学杂志》网站主贞“论文附件”)。GSTP1基因在 1O个肝痈血清样本荧光相对定黾的分析结果,蓝色柱表示 GSTP1/8一actin的相对定量值,红色柱表示待测样本/甲基化 m性对照的比值。以Sss I甲丛转移酶体外修饰DNA扩增值 作为甲基化阳性对照(0一actin基因为内参),标准值为l,各肝 癌患者血清样本GS7’P1基因甲基化水平可以以甲基化百分 率来进行定量。 2.3 GSTP1基冈的甲基化水平的定量分析 见图3(见《旧 际检验医学杂志》网站主页“论文附件”)。肝癌组中4O例患者 IIIL清的PMR的中位值为0.117 2(四分位距0.034 2~ 0.285 1),肝硬化组中30例患者血清的PMR的中位值为 0.027 4(四分位距0.013 1~0.045 3),25例健康对照组的 PMR的中位值为0.010 8(四分位距0.006 2~0.028 6),其中 肝硬化组与健康对照组的GSTP1基 的甲基化水平比较差 异无统计学意义(P一0.257 9),而肝癌组的GS7、P1甲基化水 平明显高于肝硬化组和健康对照组,差异有统计学意义(P< 0.05)。 2.4 ROC曲线分析见图4(见《国际检验医学杂志》网站主 页“论文附件”),肝癌组与健康对照组的PMR进行比较, GSTP1基因的AUC值(0.864 1)大于0.5,统计学表明 GSTP1基因甲基化水平可作为辅助诊断肝癌的指标(P< 0.05),以甲基化率2 作为诊断HCC的临界值,其诊断特异 度为87.5 ,敏感度达69.6 ;肝癌组与肝硬化组的PMR进 行比较,AUC值为0.775,统计学表明町有效将肝癌和肝硬化 区分开,差异有统计学意义(P<0.05),但敏感度较低 ・542・ 国际检验医学杂志2014年3月第35卷第5期Int J LabMed,March 2014,Vo1.35,No.5 (39.8 ); 肝馊化 健康对J{《{组比较的AUC值为 0.655 3,略高于0.500 0,统计学比较 明不足以将两l者区分 开(P一0.584 2)。 2.5联合检测 2001年9月全旧肝痛学术会议确定将 AFP≥400 g/1 作为HCC临J未诊断的m忡闽值 。在本研 究中22例AFP≥400/ ̄g/I 的HCC患者巾,其甲幕化均为阳 ,枉18例AFP ̄400/,g/I 的HCC患者中,有8例甲基化定 帚结果为 性,单独AFP指标埘HCC的榆出率为55 (22/ 40),而联合检测『ffL清GS7、P1丛凶甲摹化与ffIL清AFP可将 HCC的检 率提高至75 (30/40)。 3讨 论 循环DNA足仔住于血清和血浆rl1的少量的游离DNA,近 年来H益增多的研究表明,肿瘤存牛长过程中能持续释放肿瘤 细胞DNA进入外周m液,循环DNA能维持和表达肿瘤细胞 来源的分子遗传特 ,闪此通过检测血清DNA的变化可以反 映肿瘤的仔 和严重秤度。 肿瘤患者m清或血浆中肿瘤相关基凶改变如癌基因的突 变、染色体微I 星小稳定性、抑癌基凶的突变、基因杂合现象的 丢火等卜j原发灶的改变相一致,为应用血清中DNA甲基化作 为肿瘤标记检测和监测肿瘤的发牛、发展提供了令人鼓舞的口『 能。有科学家发现,血清异常甲基化总是与肿瘤组织甲基化同 时…现 ]。Esteller等[1 采用甲基化特异性PeR法检测22 例NSCI C肿瘤抑制基I大1 P1 6(CDKN2)启动子甲基化、死亡相 关蛋门激酶(DAP酶)、谷胱 肽s转移酶P1和06甲基鸟嘌 呤DNA甲基化转移酶(MGMT),发现68 (1 5/22)NSCI C肿 瘤组织中至少有1种以上 发生甲基化异常,而健康对照组 常肺组织尢类似变化,1 5例有甲基化的原发肿瘤中11例 (73 )m清 也发现魑陶不正常 基化,所以,检测DNA甲 基化的改变町以反映肿瘤巾特异性的核酸改变,冈此,建立一 种快速、简便的方法对m清lf1 DNA甲荩化定帚[1 ],将有助 于提高原发 肝癌0 期检测的HI 性率。 GSTP1基因是一晕要的I)NA损伤修复基 ,属抑癌基 ,其编码的蛋门GS FTr类酶属于体内Ⅱ相代谢解毒酶同_r 酶 家族, 保护机体细胞不受毒物和致癌物丛团的损害方面起着 重要作用。研究报道彳F人原发性肝痛L卜I具有高频牢的GSTP1 蛋广I表达缺失或降低,n同时检测剑GSTPI 【大j启动子区 CpG岛的高f『 1化, 日Jj町能足由于其高 基化而表达下调, 进 促进r 痛的发 发展。有研究 日』J_5 ,88 的原发性月『 癌组织表l达GS"/ P1堪冈CpG岛异常甲基化,少数健康组织rrl 也可}{{现异常【}]丛化,但血清DNA的高甲基化却只存在于纯 恶性疾病ifi,闪此其特异性诊断价值受到 视。本研究通过 SYBR Green T荧光定量法对肝痈、肝硬化及健康对照者血清 中GSTP1基 甲堆化水平进行定景,发现JJ十癌组和健康对照 组的叶{ 化水平比较差异有统汁学意义(P%0.05),由健康对 照组、肝硬化组到肝癌组GSJ、P1基凶的甲慕化定量水平总休 卜升趋势,进一步证实了GSTP1基因甲皋化参与HCC的 发生发展过程,足HCC形成巾的早期事件,可以作为HCC早 期诊断的一项敏感指标。本研究通过Roe曲线评估了 GS7、P1 [{{基化水平 肝癌诊断卜的可行性,当以 化 率2 作为诊断HCC的临界值时,其特异度为87.5 ,诊断敏 感度达69.6 ,具有…定的诊断价值。同前临床上原发性 癌常用的辅助诊断和监测的血清学指标是AFP,然而AFP的 灵敏度有限,AFP诊断原发性肝癌的敏感度为48 ~62 ,特 异度为81 ~98 …。本实验在血清AFP≥400 g/i 的22 例患者【fJ,其GS P1基因甲皋化均阳性,在AFP水平低于临 床诊断闽值(400 g/l )的18例患者中有8例为 基化阳性, 可以看出血清DNA甲 化检测比传统的m清蛋白肿瘤标志 物的榆测更灵敏,更有利于肿瘤的早期诊断。冈此通过甲摹化 荧光定量法榆测肝癌患者血清中甲丛化水平具有提高HCC 检出率的重要作用。 总之,F}I 化荧光定量法操作简便,利于临床检测推广,可 对血清巾GSTP1荩冈的甲基化水平定量检测,对HCC的早 期诊断、早期治疗和预后削断有一定价值,由于入组病例不多, 尚需扩大病例,开展前瞻性的研究,以伞 评估血清DNA的 甲基化检测用于HCC早期诊断、预后判断的价值。 参考文献 [1]Papadopoulou E,Davilas E,Sotiriou V,et a1.Cell free DNA and RNA in plasma as a new molecular marker for prostate cancer [J].Oncol Res,2004,14(9):439 445. 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