基因啟動子區域的超甲基化會造成基因轉錄沉默，於是，基因功能戛然而止，超甲基化便有可能化身成為一枚足以改變人類命運的休止符。這是好事還是壞事呢？
——這得根據該基因的功能而定！如果是一個抑癌基因，顯然，這類基因發生超甲基化絕非好事。
事實上，基因啟動子區域的超甲基化就是腫瘤發生早期的一個里程碑事件，這並不是什麼新鮮事兒。尤其是全球第一大癌症，肺癌，有關肺癌與甲基化的研究層出不窮。
早在2005年，德國海涅大學的Schmiemann等人就已發現在肺癌患者中存在RASSF1A、APC、p16（INK4a）等基因的甲基化狀態異常，於是提出了利用甲基化檢測來進行肺癌早期診斷[1]。後來隨著甲基化特異性PCR（MS-PCR）等技術的開發，涉及到基於特定基因甲基化的肺癌早期診斷等研究日益增多，甲基化也成為肺癌診斷的新型分子標誌物。
現在隨便在PubMed上搜搜“methylation” & “lung cancer”，就能搜索出3100多篇文獻。目前已發現的與肺癌發生有關的甲基化異常基因不少，今天，我們就來說說其中的一個基因：SHOX2。
揭開SHOX2基因的面紗
在一系列與肺癌有關的甲基化異常基因中，SHOX2研究得較為深入。作為一個常見的轉錄調控因子，其甲基化水平的高低影響著腫瘤發生的進程。
SHOX2，全稱Short Stature Homeobox 2，譯為“矮小同源盒基因”，是同源盒基因家族的一員，其基因表達調控與器官發育密切相關。研究發現，SHOX2 基因在胚胎時期表達於中胚層和外胚層，對骨骼、心臟和神經系統的發育起到重要作用。另外，SHOX2基因甲基化與肺癌等腫瘤有關，其是否有望成為腫瘤的診斷監測指標備受關注[2]。
SHOX2基因啟動子區域甲基化與腫瘤
研究發現，SHOX2基因啟動子區域甲基化與一些腫瘤的發生有關。
張建東[3]採用甲基化特異性PCR（MS-PCR）方法對39例前列腺癌石蠟組織、15例前列腺增生石蠟組織和3例正常前列腺組織進行SHOX2的甲基化研究，結果發現SHOX2啟動子區域的CpG島低甲基化頻率在前列腺癌中顯著高於在前列腺增生中，提示在前列腺癌的發生和發展中，SHOX2可能扮演一種原癌基因的角色 ，通過低甲基化改變，導致染色體穩定性丟失，細胞增殖失控，從而促進腫瘤的形成和浸潤。
Zhang TA等[4]發現在神經膠質瘤中SHOX2基因的甲基化水平隨著腫瘤惡性程度的升高而上升。
Wei SH等[5]則發現在卵巢癌中SHOX2基因發生了超甲基化。
與其它腫瘤相比，作為全球發病率與死亡率排名第一的癌症，肺癌關於SHOX2基因甲基化的研究則更加豐富、詳實，且目前SHOX2基因甲基化已應用於臨床檢測，其在肺癌診斷、鑑別中的作用日漸明確。下面，將為大家做詳細介紹。
SHOX2基因啟動子區域甲基化與肺癌發生密切相關
Berend Schmidt等[6]通過差異性甲基化雜交技術對肺癌患者肺泡灌洗液中的癌細胞進行全基因組分析，並通過重甲基（HeavyMethyl）特異性甲基化實驗分析，表明SHOX2甲基化能幫助鑑別肺部的良性疾病和惡性腫瘤，其特異性可達95%，敏感性為68%。研究還發現，SHOX2甲基化對診斷肺鱗癌和小細胞肺癌 （SCLC） 更敏感，敏感性分別為82%和97%，但診斷Ⅰ期肺癌的敏感性相對較低（54%）。在62%的支氣管鏡檢查組織學和細胞學均陰性的肺癌患者，其SHOX2甲基化為陽性，這提示SHOX2甲基化可能成為肺癌的早期篩查指標。
Katja U Schneider等[7]進一步比較肺癌組織和癌旁正常組織SHOX2甲基化、SHOX2基因擴增和基因表達的關係，發現96%的肺癌患者SHOX2發生高度甲基化，並且與基因拷貝數擴增明顯相關（P＜0.0001) ，推測基因拷貝數的擴增可能與基因甲基化後導致染色體不穩定有關。但SHOX2的表達卻沒有變化，這不能排除SHOX2 mRNA受到背景干擾，建議採用激光顯微切割單個腫瘤細胞減少正常細胞的干擾。
為了尋找簡便易行、創傷較小的臨床指標，Christoph Kneip等[8]研究了血漿中SHOX2基因甲基化對肺癌的診斷和監測能力，研究表明，血漿中的SHOX2甲基化診斷肺癌的特異性較高，為90%，靈敏度為60%，低於支氣管肺泡灌洗液標本來源，可能與肺泡灌洗液比血液中含有的腫瘤細胞濃度高有關。
研究[6,7]還發現Ⅰ期肺癌SHOX2甲基化程度明顯低於其他各進展期，推測可能與腫瘤體積較小，釋放到血液或者支氣管肺泡液中的腫瘤特異性的DNA較少有關，
SCLC和鱗癌比腺癌細胞具有更高的SHOX2甲基化水平（P = 0.0006），但原因不清。以上研究表明，SHOX2甲基化在肺癌檢測方面具有較高的特異性及一定的敏感性。在選擇樣本類型方面，主要有血漿及支氣管吸出液兩種。選用血漿的優點是取材方便，可以作為廣泛篩查的工具，缺點是血漿中腫瘤細胞稀少，另外，其它部位的腫瘤細胞同樣可以釋放入血，器官特異性較差。選用支氣管吸出液的優點是取材特異，不易混入其它腫瘤細胞，且腫瘤細胞量相對較多；缺點是半侵入性操作，不太可能成為大規模篩查工具，而應定位為診斷手段。慄少飛等[9]選用胸腔積液作為標本，優點在於取材肺部特異性高，缺點是惡性胸腔積液患者已是IV期，所以SHOX2甲基化在胸腔積液中更重要的臨床意義是作為鑑別良惡性胸腔積液的工具。從結果上看，惡性胸腔積液組中10/28出現陽性，而非肺部惡性腫瘤組及良性胸腔積液組未見甲基化，肺癌導致的胸腔積液與良性胸腔積液具有統計學差異（P
SHOX2同其它基因甲基化聯合檢測在肺癌診斷中的應用
從以上研究可以看出，SHOX2單基因甲基化檢測對肺癌的診斷效力並未給人耳目一新的感覺。除了肺泡灌洗液中肺鱗癌和小細胞肺癌（SCLC）的檢測靈敏度達到80%以上外，其它方面，如腺癌、Ⅰ期肺癌、胸腔積液中的靈敏度都還有待改進。現在，已有成熟產品（人SHOX2、RASSF1A基因甲基化DNA檢測，CFDA20173403354，透景生命）將SHOX2同另一個與肺癌發生相關的基因RASSF1A結合起來進行雙基因甲基化聯合檢測。結果表明，與傳統細胞學相比，SHOX2、RASSF1A雙基因甲基化聯合檢測對不同時期、不同類型肺癌的診斷效力均帶來了大幅提升，在肺泡灌洗液中的檢測靈敏度達到71.5-83.2%，特異性達到90.0-97.4%[10-12]。
那麼，關於RASSF1A這個基因及其甲基化的故事，以及SHOX2、RASSF1A雙基因甲基化聯合檢測肺癌的詳細內容，2019年將陸續為大家介紹……
參考文獻
[1] Heichman KA, Warren JD. DNA methylation biomarkers and their utility for solid cancer diagnostics. Clin Chem Lab Med, 2012, 50(10): 1707-1721.
[2] Semina EV，Reiter RS，Murray JC，et al． A new human homeobox gene OGI2X is a member of the most conserved homeobox gene family and is expressed during heart development in mouse［J］.Human Molecular Genetics，1998，7( 3) : 415-422．
[3] 張建東. SHOX2甲基化在前列腺癌診斷中的意義[D]. 太原: 山西醫科大學, 2013.
[4] Zhang YA, Zhou Y, et al. SHOX2 is a Potent Independent Biomarker to Predict Survival of WHO Grade II-III Diffuse Gliomas. EBioMedicine. 2016 Nov;13:80-89.
[5] Wei SH, Balch C, et al. Prognostic DNA methylation biomarkers in ovarian cancer. Clin Cancer Res. 2006 May 1;12(9):2788-94.
[6] Schmidt B，Liebenberg V，Dietrich D，et al． SHOX2 DNA methylation is a biomarker for the diagnosis of lung cancer based on bronchial aspirates［J］． BMC Cancer，2010，( 10) : 600-608．
[7] Schneider KU，Dietrich D，Fleischhacker M，et al． Correlation of SHOX2 gene amplification and DNA methylation in lung cancer tumors［J］． BMC Cancer，2011，( 11) : 102-110．
[8] Kneip C，Schmidt B，Seegebarth A，et al． SHOX2 DNA methylation is a biomarker for the diagnosis of lung cancer in plasma［J］． Journal of Thoracic Oncology，2011，6( 10) : 1732-1638．
[9] 慄少飛, 聶立功. 胸水中SHOX2基因甲基化程度與肺癌的關係. 醫藥與保健. 2014,22(2): 3-5.
[10] 張毅敏,王明麗,吳傑等. 肺泡灌洗液中SHOX2 和RASSF1A 基因甲基化聯合檢測對肺癌的診斷價值. Journal of Chinese Oncology,2016,22(12):1032-1036.
[11] Ren M.P., et al. Methylation analysis of SHOX2 and RASSF1A in bronchoalveolar lavage fluid for early lung cancer diagnosis. Annals of Diagnostic Pathology 27(2017): 57-61.
[12] Zhang C.Z., et al. DNA Methylation Analysis of the SHOX2 and RASSF1A Panel in Bronchoalveolar Lavage Fluid for Lung Cancer Diagnosis. Journal of Cancer 8(2017) 17:3585-3591.
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