檢定因DNA甲基化變異而造成台灣大腸癌發生及惡化之新穎抑癌基因及致癌基因以及應用於抗癌藥物之研發(1/3)

背景及重要性： 大腸癌是位居國人癌症死亡原因的第三位，根據民國103年衛生署公佈，大腸癌發生率居所有癌 症首位，成為國人最常見的癌症疾病。癌症是累積了基因序列（Genetic)及外顯基因（Epigenetic)兩 者的變異所導致的結果。CpG島群上的過度曱基化被認為是癌症中最主要的外顯基因變異。在癌症組 織中，過去研究已發現過度的DNA曱基化發生在啟動子(promoter)常導致抑癌基因不表現，若發生在 基因座上則反而可能造成致癌基因活化，使表現量上升。在過去大腸癌研究已經可成功透過病人血液 分析到異常曱基化基因做為有潛力之生物指標。由於目前大腸癌之早期偵測大多是透過大腸鏡。多數 國人並未每年定期檢查。若能透過血液檢測將有助於大腸癌之早期偵測、疾病進程與用藥療效預測之 應用。 為了瞭解國人大腸癌的發生是否與異常基因體高度曱基化程度之間有關，本研究使用Illumina Methylation 450K array-based之晶片比較分析同一病人之周邊正常及癌組織其基因體曱基化情形。同 時也下載美國國家衛生研究院癌症中心Cancer Genome Atlas (TCGA)資料庫來分析美國大腸癌病人基 因體曱基化程度之資料，同時分析與比較二十六位台灣人與十位美國大腸直腸癌之病人其腫瘤組織全 基因體異常曱基化情形，相較於成對的正常大腸組織，會發現台灣大腸直腸腫瘤組織的異常基因高曱 基化程度很有眾多差異。其中已進行深入研究的BEND5基因，其啟動子區位在台灣的病人有53.8% (14/26)的較高度曱基化，但在美國的病人30% (3/10)。再加上飲食是大腸癌的高危險因子，台灣的飲 食文化與安全是否造就國人有自己獨特的基因體曱基化模式是非常需要被仔細研究的。此外，造成基 因曱基化的曱基轉移酵素(DNA methylatransferases, DNMTs)及2012年才剛證實與去曱基作用有關之 (ten-eleven translocation, Tet)蛋白其與台灣大腸癌的發生的關連性也非常值得一起分析。 初步已挑出BEND5基因進行深入研究，發現有82.35% (70/85位）BEND5 promoter上具高度曱基 化的情形，特別是在有局部淋巴結轉移的病人癌組織中95.2% (20/21) (p= 0.030)。再利用Real-time PCR 分析，相較於正常組織71% (24/34位）病人的病灶BEND5 mRNA都是低表達。BEND5之蛋白質若表 現量低時，則病人的存活率是較差的(p= 0.018)。為了瞭解BEND5在癌細胞中所具有的功能，藉由大 腸癌細胞株實驗將BEND5大量表現於大腸癌細胞中，可以看到細胞增殖的數目相對的比控制組少。 若同時將大量表現BEND5的細胞knockdown(中文）BEND5 mRNA於細胞中，其細胞增殖的數目回復 到正常狀態。本研究推測BEND5在大腸癌形成可能扮演抑癌基因的角色。 研究目標及策略： 目標一：研究設計是在50位大腸癌病人的正常及癌組織，藉由Illumina Methylation 450K array-based 之晶片比較分析同一病人之周邊正常及癌組織間，找出五十位共同曱基化異常之新穎且重要的抑癌基 因或致癌基因。並比較東西方差異。 目標二 ：在另外150位大腸癌病人癌組織及血漿做驗證其DNA曱基化情形、mRNA及蛋白質變異， 檢測是否在正常組織及正常人的血液的確偵測不到，同時分析與病人之預後、治療反應、存活率及復 發率的關聯。 目標三：更進一步分析其曱基化異常之因素是否與曱基轉移酵素(DNA methylatransferases, DNMTs)及 去曱基作用有關之(ten-eleven translocation, Tet)蛋白TET家族之變異有關，並分析不正常曱基化與腸癌 危險因子飲食、運動、吸菸及飲酒的關聯。 目標四：並利用siRNA、sh-RNA或外送基因進細胞來確認其新穎的抑癌基因及致癌基因是否對於大 腸癌之發生及惡化扮演重要角色。以細胞模式測試其對細胞培養之癌細胞生長抑制作用、細胞凋亡之 促進、降低爬行能力來減少轉移之潛力，期望能找到更具有潛力之大腸癌之藥物標靶。 預期結果：希望能透過偵測癌症發生伴隨的曱基化變異來鑑定出台灣大腸癌發生有重要相關的新穎之 抑癌基因及致癌基因，來做為新穎大腸癌藥物標靶標的之開發，期待能有助於找到更具大腸癌專一性 之標靶。此外，同時期待這些與台灣大腸癌發生有重要相關的新穎之抑癌基因及致癌基因之異常曱基 化偵測也有機會可做為臨床大腸癌早期偵測、疾病進程與用藥療效預測之應用。