[发明专利]一种区分结直肠癌的癌组织及癌旁正常组织的结直肠癌判别模型及其构建方法

说明书

本发明公开了一种区分结直肠癌的癌组织及癌旁正常组织的结直肠癌判别模型的构建方法，该方法包括以下步骤：选出107个与结直肠癌相关的、在基因的启动子区存在甲基化差异的基因；利用TCGA数据库中包括同时具有甲基化和基因表达数据的患者，对107个基因的表达及启动子区的甲基化水平进行了验证，共36个基因验证成功，其中有371个CpG位点位于其启动子区上；利用TCGA数据库中的数据对371个CpG位点进行筛选；共筛选出78个CpG位点；对78个CpG位点，基于TCGA数据库中的数据，利用弹性网络算法，构建结直肠癌判别模型。本发明为日后血液筛查结直肠癌提供了理论基础和依据。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体地说，涉及一种区分结直肠癌的癌组织及癌旁正常组织的结直肠癌判别模型及其构建方法。

背景技术

结直肠癌是消化道常见的恶性肿瘤，据世界卫生组织国际癌症研究中心资料显示，2012年全世界约有136万结直肠癌新发病例，居恶性肿瘤第3位，位于肺癌、乳腺癌之后；死亡约69万例，位于肺癌、肝癌和胃癌之后，居恶性肿瘤第4位。我国居民随着饮食结构和生活方式的改变，结直肠癌的发病率和死亡率呈不断上升趋势，2013年结直肠癌的发病率居恶性肿瘤第三位，死亡率居于第四。结直肠癌已经严重威胁到我国民居的健康生活，并逐步成为我国的社会、卫生负担。结直肠癌起病隐匿，早期无特异症状结，因此早期有效的筛检技术的实施是提高结直肠癌患者生存率的关键。前肠镜仍是结直肠癌筛查最准确的方法，但是由于该检查操作程序较复杂及存在一定的并发症，患者依从性欠佳。尽管大便潜血检查价格便宜且操作简单，但灵敏性和特异性相对较低。而近年来，由于对遗传和表观遗传标志物研究的不断深入，通过筛选肿瘤组织高特异性的、多水平的肿瘤标志物，对于大规模人群的早期无创筛查成为可能。

表观遗传学是在不涉及DNA序列改变的情况下，基因的表达与功能发生改变并产生可遗传的表型。DNA甲基化则是表观遗传遗传学的主要的一部分，是指在DNA甲基转移酶的催化下，将作为甲基供体的S-腺苷甲硫氨酸结合到胞嘧啶5位碳原子上，生成5-甲基胞嘧啶的过程。DNA甲基化是最重要的表观遗传学修饰，人体中DNA的甲基化主要发生在CpG岛。CpG岛存在于40％～60％的肿瘤抑制基因的启动子区域，是一段长约200～2000bp，具有超过50％的GC含量的序列，可以参与基因表达的调节。在人类的正常基因组中，70％～90％的CpG是被甲基化修饰的，而CpG岛通常未甲基化。但是这一现象在肿瘤中则相反，大量研究发现在CRC中DNA甲基化异常，表现为全基因组或一些关键基因的异常低甲基化和抑癌基因及相关癌基因的CpG岛区域性的异常高甲基化。目前随着测序技术的日臻完善，越来越多的基于甲基化的CRC分子标志物被发现。

DNA的高甲基化可使得抑癌基因发生异常沉默，而全基因组的低甲基化可以引起基因组不稳定性，研究表明，与正常的结直肠黏膜相比，CRC的基因组DNA呈现低甲基化状态。LINE-1和短分散核酸元件(SINE)序列是目前为止研究最为透彻的在CRC中呈现异常低甲基化的基因。许多研究证明LINE-的低甲基化程度越高，患者存活率越低。但是，目前为止，低甲基化和基因表达的关系并不明确。因此，DNA低甲基化分子标志物的发现有待进一步的研究。

除了以上基于全基因组甲基化状态所发现的分子标志物外，越来越多的肿瘤相关基因的启动子异常甲基化被发现。研究显示，SLC5A8、SFRP1、SFRP2、CDH13、CRBP1和RUNX3存在于正常结肠上皮组织到异常肠隐窝病灶阶段；其他一些基因(p14、HLTF、ITGA4、CDKN2A/p16、CDH1和ESR1)常发现于从异常肠隐窝病灶到息肉或腺瘤的阶段；而TIMP3、CXCL12、ID4和IRF8基因可出现在息肉到癌变组织的阶段；DNA修复基因MGMT和hMLH1甲基化在从息肉到癌变的过程亦起着重要的作用。基质细胞中编码SPARC基因的甲基化与结直肠癌的淋巴管浸润转移相关。