X染色体与肿瘤的关系研究进展
X染色体与肿瘤的关系研究进展
河北省沧州市中心医院，沧州(061001)； 湖北医科大学肿瘤研究所
张俊峰 谷同晓(综述) 李雁(审校 )
关键词：X染色体 肿瘤 诊断
一、人类X染色体概述
人类有两条染色体，即X和Y。男性的核型是(46，xy)，有一条X染色体并显示全部活性。女性的核型是(46，xx)，有两条X染色体，但只一条有活性。根据Lyon假说[1，2]，在女性胚胎发育的早期(大约在第3周)，某一个细胞中有一条X染色体发生随机性、永久性失活。由这一细胞分裂出去的所有体细胞都是同一条X染色体失活。因此，在成年女性，一部分体细胞可能是来自母方的X染色体失活，来自父方的X染色体有活性；而另一部分体细胞中的情况则相反。从这个意义上讲，成年女性都是嵌合体。在分子水平上，X染色体失活的主要特征是胞嘧啶的甲基化[3，4]。
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附图 人类X染色体示意图
左侧为逃逸X失活机制的基因，右侧为可能与肿瘤有关的基因，方框内常用于LOH分析的位点，曲线代表癌症中重复断裂点。Xp短臂，Xq为长臂。
一条X染色体失活并不是完全的、绝对的“灭活”，不涉及整条染色体，而是一条X染色体上的多基因(而非人全部基因)发生顺式限制性失活(cis-limited inactivation，CLI)。在Xq13上有一个X失活中心(X-inactivation center，XIC)，此区域有一个独特的XIST基因(位于Xq13.2)，长度为17kb含有8个外显子。该基因仅在失活的X染色体中表达一种位于核内的结构RNA引起X染色体的CLI[5，6]。另外，很多基因则逃逸了X染色体失活机制，不但在有活性的X染色体中表达，而且在失活的X染色体中也表达(见附图)。
二、染色体的形态特征及鉴定。
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利用各种显带技术，可以确认出X染色体属于C组，是亚中央着丝粒染色体，体积较大。失活的X染色体具有异染色质的许多特点[4]；高度浓缩、高度甲基化、晚期复制、乙酰化组蛋白丢失等。这些特点可用于对失活X染色体的鉴定。例如，在细胞水平上，检测间期细胞的Barr小体；在染色体水平上，检测分裂细胞的晚期复制；在分子水平上，检测DNA甲基化Barr小体是失活的X染色质异固缩所形成的三角形、成半圆形小体，直径约1μm，紧靠核膜内缘。取口腔粘膜细胞、尿中脱落细胞、羊水中脱落细胞、外周血、盖皮片培养的单层细胞，处理后用石炭酸复红染色法、硫熏染色法或焦油紫染色法，可以鉴别出Barr小体。在染色体水平上检测失活X染色体是利用其晚期复制原理，将两条X染色体分化染色，晚期复制的X染色体在其短臂的中部和长臂的近侧1/3处有较长而着色暗淡的区段，藉此可与未失活的X染色体相区别。在分子水平上常用的检测失活X染色体的方法是鉴定DNA甲基化的区别。参与X染色体失活的基因启动子富含CpG岛，呈现高度甲基化，能抵抗对甲基化敏感的限制性内切酶(如HpaⅡ)的消化作用。这种甲基化的差异同多态性分析结合起来，可用于X染色体连锁疾病携带者的非随机性失活分析，和确定肿瘤的克隆性来源[7，8]。
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三、染色体在诊断肿瘤克隆性中的作用
肿瘤是单克隆还是多克隆性，一直是肿瘤发生学中长期争论的问题。有些肿瘤是由一个体细胞突变形成的单克隆性肿瘤，而另一部分肿瘤则是多克隆性的。目前判断肿瘤克隆性最好的方法是X染色体失活的多态性分析[7，9，10]。这种方法需要一个位于X染色体上的杂合性基因和两个限制性内切酶。第一个酶切割该基因产生限制性片断，根据其不同长度区别该染色体是来自父方还是来自母方。因克隆分析只能在女性组织上进行，该女性在某条X染色体的特定基因为杂合子。第二个限制性内切酶根据甲基化程度的差别，区别有活性或无活性的X染色体。如果肿瘤为单克隆性，那么来自母方的X染色体在所有的瘤细胞中或者都有活性或都都是失活的。该肿瘤的DNA经上述处理，其电泳带显影后与正常对照相比则产生杂合性丢失(lossofhet-erozygosity，LOH)。如果肿瘤为多克隆性，同样处理则不显示此现象[4，7，9]。目前常用于肿瘤克隆性研究的X染色体上的基因位点在Kallman(Xp22.3)、DMD(Xp21.3)、OTC(Xp21.1)、DXS538(Xp11.21)、TFM(Xp11-q13)、AR(Xp11-q21)、XCE(Xp11.2-q21.1)、PGK(Xp13)、CID(Xp13-q22)、GLA(Xp21-q24)、Alport(Xp22)和HPRT(Xp26)。常用的限制性内切酶有HpaⅡ、HhaⅠ、BgⅠ等[3，4，7，11，12]。用这些方法研究证明急性非淋巴细胞白血病[13]、急性髓细胞白血病、子宫平滑肌瘤、肾母细胞瘤[9]和卵巢上皮性肿瘤[3，10]都是单克隆性肿瘤。
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四、X染色体畸变与肿瘤发生
肿瘤发生的基因改变是癌基因的激活和(或)抑癌基因的失活。这种变化表现在染色体上则是其结构异常或数目异常。X染色体畸变在多种肿瘤的发生演讲过程中都扮演着重要的角色。
在多种肿瘤中可见到X染色体易位。X染色体上的断裂部位常在Xp22、Xp11.22、Xq22、Xq28附近[14]。在骨膜肉瘤(synovialsarcoma，SS)中恒定出现t(x；18)(p11.2；q11.2)，这是目前研究得最深入的一种与肿瘤相关的X染色体易位。Sreekanta-iah等[15]报道42例SS中38例(90%)有这种易位，另2例误诊为其他肿瘤，通过染色体分析发现在恶性纤维组织细胞瘤中有此种易位而确诊为SS。TureCarel等[14]也发现在恶性纤维组织细胞瘤中有此种异位，在SS中还发现t(x；18；21)(p11.2；q11.2；p13)和t(x；15；18)(p11.2；q23；q11.2)复杂易位。X染色体断裂点均在xp11.2处。因此，多数学者[14～17]主张将X(X；18)(p11.2；p11.2)列为SS的诊断标准之一。DeeLeeuw等[17]还发现XP11.2断裂处有两个断裂点。一个断裂点在鸟酸转氨酶样基因1(ornithineaminotransferaselike1，OATL1)附近，向分化型SS相关；另一个断裂点在Xp21-Xq11处有hA-rafl[11]，它是raf癌基因家庭中的成员之一。其转录产物具有丝氨酸/酪氨酸激酶的活性。此基因在人细胞、E台上细胞和HL-60细胞中转录活跃。由于该基因正好在SS中X染色体断裂部位附近，在t(X；18)(p11.2；q11.2)易位，此基因可能激活而参与SS的发生。
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其他比较常见的易位有：眶部骨化性纤维瘤中t(x；2)(q26；q33)[18]；良性T淋巴细胞增生性疾病及T淋巴细胞白血病中t(x；14)，X染色体断裂点在Xq28，在其附近有成熟T细胞增生基因-1(mat-uerTcellproliferation-1，MTCP-1)，该基因与细胞转化有关[19]；在乳头状肾细胞癌中t(x；1)(p11.2；q21)；t(x；6)(p11.21；q23)(20，21)；巨核细胞白血病中t(x；6)(p11.21；q23)[21]。
除了X染色体结构异常外，其数目异常在肿瘤中的作用也有研究。Visakorpi等[22]有原位杂交法和免疫荧光法研究23例前列腺癌染色体数目异常，发现43%的患者X染色体数目增多为两条。在非霍奇金淋巴瘤失活性的X染色体上也可能有这些肿瘤所相关的基因[23]。
由于女性两条染色体有一条是失活的，有些肿瘤中出现的异常X染色体究竟是失活的还是有活性的那一条？在这方面的研究目前还不多。Cheng等[3]研究卵巢低度恶性肿瘤X染色体，并推测此失活的X染色体上有逃逸X失活机制的抑癌基因存在，其缺失可能与该肿瘤的发生有关。
参考文献略, 百拇医药
河北省沧州市中心医院，沧州(061001)； 湖北医科大学肿瘤研究所
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关键词：X染色体 肿瘤 诊断
一、人类X染色体概述
人类有两条染色体，即X和Y。男性的核型是(46，xy)，有一条X染色体并显示全部活性。女性的核型是(46，xx)，有两条X染色体，但只一条有活性。根据Lyon假说[1，2]，在女性胚胎发育的早期(大约在第3周)，某一个细胞中有一条X染色体发生随机性、永久性失活。由这一细胞分裂出去的所有体细胞都是同一条X染色体失活。因此，在成年女性，一部分体细胞可能是来自母方的X染色体失活，来自父方的X染色体有活性；而另一部分体细胞中的情况则相反。从这个意义上讲，成年女性都是嵌合体。在分子水平上，X染色体失活的主要特征是胞嘧啶的甲基化[3，4]。
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附图 人类X染色体示意图
左侧为逃逸X失活机制的基因，右侧为可能与肿瘤有关的基因，方框内常用于LOH分析的位点，曲线代表癌症中重复断裂点。Xp短臂，Xq为长臂。
一条X染色体失活并不是完全的、绝对的“灭活”，不涉及整条染色体，而是一条X染色体上的多基因(而非人全部基因)发生顺式限制性失活(cis-limited inactivation，CLI)。在Xq13上有一个X失活中心(X-inactivation center，XIC)，此区域有一个独特的XIST基因(位于Xq13.2)，长度为17kb含有8个外显子。该基因仅在失活的X染色体中表达一种位于核内的结构RNA引起X染色体的CLI[5，6]。另外，很多基因则逃逸了X染色体失活机制，不但在有活性的X染色体中表达，而且在失活的X染色体中也表达(见附图)。
二、染色体的形态特征及鉴定。
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利用各种显带技术，可以确认出X染色体属于C组，是亚中央着丝粒染色体，体积较大。失活的X染色体具有异染色质的许多特点[4]；高度浓缩、高度甲基化、晚期复制、乙酰化组蛋白丢失等。这些特点可用于对失活X染色体的鉴定。例如，在细胞水平上，检测间期细胞的Barr小体；在染色体水平上，检测分裂细胞的晚期复制；在分子水平上，检测DNA甲基化Barr小体是失活的X染色质异固缩所形成的三角形、成半圆形小体，直径约1μm，紧靠核膜内缘。取口腔粘膜细胞、尿中脱落细胞、羊水中脱落细胞、外周血、盖皮片培养的单层细胞，处理后用石炭酸复红染色法、硫熏染色法或焦油紫染色法，可以鉴别出Barr小体。在染色体水平上检测失活X染色体是利用其晚期复制原理，将两条X染色体分化染色，晚期复制的X染色体在其短臂的中部和长臂的近侧1/3处有较长而着色暗淡的区段，藉此可与未失活的X染色体相区别。在分子水平上常用的检测失活X染色体的方法是鉴定DNA甲基化的区别。参与X染色体失活的基因启动子富含CpG岛，呈现高度甲基化，能抵抗对甲基化敏感的限制性内切酶(如HpaⅡ)的消化作用。这种甲基化的差异同多态性分析结合起来，可用于X染色体连锁疾病携带者的非随机性失活分析，和确定肿瘤的克隆性来源[7，8]。
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三、染色体在诊断肿瘤克隆性中的作用
肿瘤是单克隆还是多克隆性，一直是肿瘤发生学中长期争论的问题。有些肿瘤是由一个体细胞突变形成的单克隆性肿瘤，而另一部分肿瘤则是多克隆性的。目前判断肿瘤克隆性最好的方法是X染色体失活的多态性分析[7，9，10]。这种方法需要一个位于X染色体上的杂合性基因和两个限制性内切酶。第一个酶切割该基因产生限制性片断，根据其不同长度区别该染色体是来自父方还是来自母方。因克隆分析只能在女性组织上进行，该女性在某条X染色体的特定基因为杂合子。第二个限制性内切酶根据甲基化程度的差别，区别有活性或无活性的X染色体。如果肿瘤为单克隆性，那么来自母方的X染色体在所有的瘤细胞中或者都有活性或都都是失活的。该肿瘤的DNA经上述处理，其电泳带显影后与正常对照相比则产生杂合性丢失(lossofhet-erozygosity，LOH)。如果肿瘤为多克隆性，同样处理则不显示此现象[4，7，9]。目前常用于肿瘤克隆性研究的X染色体上的基因位点在Kallman(Xp22.3)、DMD(Xp21.3)、OTC(Xp21.1)、DXS538(Xp11.21)、TFM(Xp11-q13)、AR(Xp11-q21)、XCE(Xp11.2-q21.1)、PGK(Xp13)、CID(Xp13-q22)、GLA(Xp21-q24)、Alport(Xp22)和HPRT(Xp26)。常用的限制性内切酶有HpaⅡ、HhaⅠ、BgⅠ等[3，4，7，11，12]。用这些方法研究证明急性非淋巴细胞白血病[13]、急性髓细胞白血病、子宫平滑肌瘤、肾母细胞瘤[9]和卵巢上皮性肿瘤[3，10]都是单克隆性肿瘤。
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四、X染色体畸变与肿瘤发生
肿瘤发生的基因改变是癌基因的激活和(或)抑癌基因的失活。这种变化表现在染色体上则是其结构异常或数目异常。X染色体畸变在多种肿瘤的发生演讲过程中都扮演着重要的角色。
在多种肿瘤中可见到X染色体易位。X染色体上的断裂部位常在Xp22、Xp11.22、Xq22、Xq28附近[14]。在骨膜肉瘤(synovialsarcoma，SS)中恒定出现t(x；18)(p11.2；q11.2)，这是目前研究得最深入的一种与肿瘤相关的X染色体易位。Sreekanta-iah等[15]报道42例SS中38例(90%)有这种易位，另2例误诊为其他肿瘤，通过染色体分析发现在恶性纤维组织细胞瘤中有此种易位而确诊为SS。TureCarel等[14]也发现在恶性纤维组织细胞瘤中有此种异位，在SS中还发现t(x；18；21)(p11.2；q11.2；p13)和t(x；15；18)(p11.2；q23；q11.2)复杂易位。X染色体断裂点均在xp11.2处。因此，多数学者[14～17]主张将X(X；18)(p11.2；p11.2)列为SS的诊断标准之一。DeeLeeuw等[17]还发现XP11.2断裂处有两个断裂点。一个断裂点在鸟酸转氨酶样基因1(ornithineaminotransferaselike1，OATL1)附近，向分化型SS相关；另一个断裂点在Xp21-Xq11处有hA-rafl[11]，它是raf癌基因家庭中的成员之一。其转录产物具有丝氨酸/酪氨酸激酶的活性。此基因在人细胞、E台上细胞和HL-60细胞中转录活跃。由于该基因正好在SS中X染色体断裂部位附近，在t(X；18)(p11.2；q11.2)易位，此基因可能激活而参与SS的发生。
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其他比较常见的易位有：眶部骨化性纤维瘤中t(x；2)(q26；q33)[18]；良性T淋巴细胞增生性疾病及T淋巴细胞白血病中t(x；14)，X染色体断裂点在Xq28，在其附近有成熟T细胞增生基因-1(mat-uerTcellproliferation-1，MTCP-1)，该基因与细胞转化有关[19]；在乳头状肾细胞癌中t(x；1)(p11.2；q21)；t(x；6)(p11.21；q23)(20，21)；巨核细胞白血病中t(x；6)(p11.21；q23)[21]。
除了X染色体结构异常外，其数目异常在肿瘤中的作用也有研究。Visakorpi等[22]有原位杂交法和免疫荧光法研究23例前列腺癌染色体数目异常，发现43%的患者X染色体数目增多为两条。在非霍奇金淋巴瘤失活性的X染色体上也可能有这些肿瘤所相关的基因[23]。
由于女性两条染色体有一条是失活的，有些肿瘤中出现的异常X染色体究竟是失活的还是有活性的那一条？在这方面的研究目前还不多。Cheng等[3]研究卵巢低度恶性肿瘤X染色体，并推测此失活的X染色体上有逃逸X失活机制的抑癌基因存在，其缺失可能与该肿瘤的发生有关。
参考文献略, 百拇医药