夏夢 李軍政

摘要：鼻咽癌是我國南方地區(qū)高發(fā)的頭頸部惡性腫瘤，由于早期癥狀不典型，發(fā)病部位隱蔽，易發(fā)生轉移，患者的治療效果和生存質量均受到嚴重影響。探索、研究鼻咽癌發(fā)生、發(fā)展的分子機制，對尋找用于鼻咽癌早期診斷、靶向治療及預后評估的分子標記物有著極其重要的臨床指導意義。生物信息學技術已成為生命科學研究的一個重要手段，本文對近年來生物信息學技術在鼻咽癌早期診斷、分子機制研究和分子靶向治療等方面的研究進展進行綜述。

關鍵詞：鼻咽癌;生物信息學;腫瘤標志物

【中圖分類號】 R766.3 【文獻標識碼】 A? ? ? 【文章編號】2107-2306（2022）09--02

鼻咽癌（Nasopharyngeal Carcinoma， NPC）是一種起源于鼻咽上皮細胞的惡性腫瘤，具有極強的轉移能力，已成為我國南方地區(qū)惡性腫瘤中的主要癌種和病死因素之一[1]。鼻咽癌的發(fā)生發(fā)展是一個多步驟、多階段、多因素參與的復雜過程，這涉及到多個基因在時間和空間上的協(xié)調表達[2]。到目前為止，鼻咽癌進展的分子機制尚不清楚，限制了鼻咽癌臨床早期診斷和治療的能力。因此，探究鼻咽癌進展的分子機制，并發(fā)現(xiàn)其特異性生物標志物，對鼻咽癌的早期診斷和治療至關重要。生物信息學技術是隨著基因測序和計算機技術高速發(fā)展而誕生的分子生物學分析手段和技術，為鼻咽癌的早期診斷、分子機制研究和分子靶向治療提供了研究手段。根據(jù)近年的文獻檢索，分以下幾個方面對生物信息學技術在鼻咽癌研究中的應用與進展進行綜述。

1.生物信息學技術

生物信息學（Bioinformatics）是在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析的科學。它是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一，同時也將是21世紀自然科學的核心領域之一[3]。其研究重點主要體現(xiàn)在基因組學（Genomics）和蛋白質組學（Proteomics）兩方面，具體說就是從核酸和蛋白質序列出發(fā)，分析序列中表達的結構功能的生物信息，以計算機科學為主要研究手段，對生物學實驗數(shù)據(jù)進行獲取、加工、存儲、檢索與分析，從而達到揭示數(shù)據(jù)所蘊含的生物學意義的目的。

生物信息學的發(fā)展大致經(jīng)歷了前基因組時代、基因組時代和后基因組時代。目前，它的主要研究 內容已經(jīng)從對DNA和蛋白質序列比較、編碼區(qū)分析、分子進化轉移到大規(guī)模的數(shù)據(jù)整合，轉移到比較基因組學、代謝網(wǎng)絡分析、基因表達譜網(wǎng)絡分析、蛋白質技術數(shù)據(jù)分析處理、蛋白質結構與功能 分析以及藥物靶點篩選等。在后基因組時代的今天，生物信息學已經(jīng)成為目前非常熱門的系統(tǒng)生物學研究的重要手段。

生物信息學技術已成為生命科學研究的一個重要手段，利用各種功能的軟件系統(tǒng)平臺，通過序列比對與分析、功能基因組與基因表達數(shù)據(jù)的分析、蛋白質結構預測以及基于結構的藥物設計等方面應用于各個生命科學研究領域。生物信息學技術在腫瘤研究領域的應用主要有腫瘤的基因診斷、分子機制研究和分子靶向治療[4]。生物信息學技術通過單一的獨立的研究數(shù)據(jù)與國際前沿研究結果相結合，運用數(shù)學和計算機科學等手段對大數(shù)據(jù)的生物學意義進行整合、挖掘和分析，通過全面比較不同惡性程度的鼻咽癌組織和正常組織的基因表達情況，可以得到鼻咽癌惡性進程中DNA水平的遺傳變異，為篩選鼻咽癌分子標記物，研究發(fā)病及遺傳機制提供了重要生物信息。

2.鼻咽癌基因診斷的生物信息學研究

鼻咽癌因其發(fā)病部位隱蔽，早期癥狀缺乏或非特異性，顯著降低了診斷和預測鼻咽癌發(fā)展的準確性[5]，因此，篩查鼻咽癌腫瘤標記物，爭取早期發(fā)現(xiàn)、選擇最佳治療方案、預后、監(jiān)測復發(fā)或轉移對鼻咽癌診斷治療具有重要的臨床意義?；蛟\斷因其具有創(chuàng)傷小、重復性高、方便、有效等特性，在鼻咽癌早期診斷中發(fā)揮著積極作用?；蛐酒琜6]是隨著“人類基因組計劃”的實施和高通量測序技術的快速發(fā)展而形成的一項集成技術，具有微型化、平行化、多樣化和自動化等特點，廣泛應用于人類醫(yī)學研究領域。將疾病相關基因的互補DNA片段（基因探針）有序的集成于支持物上，形成微型DNA檢測芯片，然后通過核酸分子的堿基互補配對與樣品原位雜交產(chǎn)生檢測信號，從而實現(xiàn)對生物樣品的快速、平行、高通量地檢測或診斷。

研究表明在鼻咽癌（NPC）中可觀察到RAS相關結構域家族蛋白1A（RASSF1A）啟動子的甲基化。Ye等[7] 利用生物信息學技術對包括926名鼻咽癌患者和495名非腫瘤對照者的16項研究進行meta分析，發(fā)現(xiàn)與非腫瘤組織，刷洗物和血液樣品相比，NPC中RASSF1A啟動子甲基化顯著升高，且RASSF1A啟動子甲基化與NPC患者的臨床分期、淋巴結狀態(tài)、遠處轉移和T分型有關，但與年齡和性別無關。揭示RASSF1A啟動子甲基化可能與鼻咽癌的發(fā)生、發(fā)展和轉移有關，是一種可用于從組織和刷洗物樣品診斷鼻咽癌的有前途的無創(chuàng)生物標志物。SLIT2是一種候選腫瘤抑制基因，最近的研究表明SLIT2表達受到各種癌癥啟動子區(qū)域的高甲基化的抑制或降低。Li等[8]利用亞硫酸氫鈉焦磷酸測序技術（Bisulfite pyro sequencing technology）對來自61名NPC患者和38名正常志愿者的組織和血漿樣品中SLIT2啟動子的甲基化水平進行檢測，結果顯示鼻咽癌患者的組織和血漿樣品中SLIT2啟動子的甲基化水平顯著高于正常組，此外臨床晚期、T分型晚期以及淋巴結轉移患者中SLIT2啟動子甲基化的頻率顯著增加，揭示SLIT2啟動子甲基化升高導致鼻咽癌的風險，并參與其進展和轉移。因此，甲基化的SLIT2啟動子可以作為診斷NPC的潛在生物標志物。

3.鼻咽癌分子機制的生物信息學研究

鼻咽癌的發(fā)病與EB病毒感染、遺傳因素、飲食習慣以及環(huán)境因素等多種因素作用相關[9]。但迄今為止鼻咽癌發(fā)生和發(fā)展的分子機制尚不清楚，限制了鼻咽癌的早期診斷和治療。隨著放射治療和化療技術的進步，患者結局有明顯改善，然而遠處轉移是鼻咽癌（NPC）患者治療失敗的主要原因[10]。因此，通過進一步闡明鼻咽癌轉移的分子機制來尋找新的治療靶點顯得非常必要和迫切。張姝等[11]利用生物信息學技術對GEO數(shù)據(jù)庫中41例鼻咽癌樣本的全基因組芯片進行分析，篩選出21個蛋白激酶高表達，并利用數(shù)據(jù)庫和文獻挖掘方法獲得這些高表達激酶的分子功能，研究表明，這些激酶可能通過調控腫瘤細胞周期等生物學功能來發(fā)揮促鼻咽癌作用，為鼻咽癌的分子機制研究和分子靶向治療提供新的切入點。488D924A-01CC-47C0-BFEC-A41F31814ECA

在NPC中，來源于BamH1-A右向轉錄物的EBV編碼的miRNA的miR-BART大量表達并且通過靶向各種細胞和病毒基因而有助于癌癥發(fā)展。Lung等[12]通過small RNA測序在一組NPC患者衍生的異種移植物和EBV陽性的鼻咽癌細胞系中建立了EBV編碼的miRNA的全面轉錄譜，經(jīng)過挖掘分析發(fā)現(xiàn)，EBV使用miRNA機制作為控制NPC細胞中ATM信號傳導途徑的關鍵機制，通過抑制EBV陽性NPC細胞中的這些內源性miR-BART抑制Zta誘導的裂解性再激活。揭示四種病毒miRNA共同協(xié)同調節(jié)ATM活性以響應DNA損傷并維持病毒潛伏期，從而促進NPC的腫瘤發(fā)生。

大量研究表明，上皮-間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）在腫瘤侵襲和轉移中起著重要作用[13，14]。EMT的轉變可通過上皮標志物（包括E-鈣粘蛋白）的缺失以及新的間充質蛋白如Vimentin的獲得進行表征。ZEB1，ZEB2，Slug，Snail和Twist等關鍵調控因子是預防癌癥轉移的潛在靶標[15，16]。

上皮嗜中性粒細胞激活肽-78（CXCL5）是CXC趨化因子家族的成員，其過表達與晚期腫瘤分期、局部浸潤和轉移潛能相關。研究發(fā)現(xiàn)，CXCL5 / CXCR2軸可以促進EMT通過PI3K / Akt / GSK-3β/ Snail信號通路的激活來激活HCC細胞[17]。此外，還發(fā)現(xiàn)CXCL5 / CXCR2軸通過激活ERK / Elk-1 / Snail和AKT /GSK3β/β-連環(huán)蛋白途徑來增強人類結腸直腸癌轉移[18]。在鼻咽癌研究方面，Qiu等[19]研究顯示，CXCL5/CXCR2軸通過激活ERK / GSK-3β/ Snail信號通路參與NPC細胞的EMT，該軸可能成為鼻咽癌患者的潛在診斷標志物和治療靶點。

4.鼻咽癌分子靶向治療的生物信息學研究

分子靶向治療惡性腫瘤是繼手術、放療、化療之后發(fā)展起來的新手段，是基于腫瘤分子靶點的新型治療，已成為近十年來研究和發(fā)展的重點。對于分子靶向治療等新治療策略的發(fā)展來說，了解惡性腫瘤的分子機制是非常關鍵的。目前腫瘤分子靶向治療仍處于初步探索階段，國內外研究運用基因芯片技術對不同發(fā)病階段的鼻咽癌樣品做了大規(guī)模篩選，構建了相關分子靶標系統(tǒng)。

近幾年來，許多研究表明stathmin在多種人類惡性腫瘤中過度表達，并可能促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。相反，stathmin的下調可以減少細胞增殖，運動和轉移并誘導惡性腫瘤的凋亡。因此，stathmin拮抗劑（如特異性抑制劑（抗體，小分子化合物，肽或siRNA））可能是分子靶向治療的新策略。Hsu等[20]對GEO數(shù)據(jù)庫中鼻咽癌相關的數(shù)據(jù)進行挖掘，發(fā)現(xiàn)stathmin 1（STMN1）轉錄在鼻咽癌（NPC）中顯著高表達，在調節(jié)細胞狀態(tài)的細胞骨架快速微管重塑中發(fā)揮重要作用?；仡櫺悦庖弑磉_評估表明：高STMN1蛋白水平通常與不良預后相關，并賦予NPC患者腫瘤侵襲性，其上調可能歸因于E2F1和/或TFDP1反式激活，高表達STMN1可作為獨立的鼻咽癌預后指標。此外，由于NPC與Epstein-Barr病毒（EBV）感染密切相關，腫瘤相關病毒抗原在NPC中的作用使其成為細胞免疫治療中最具吸引力的候選者。Zuo等[21]通過使用產(chǎn)生用于EB病毒（EBV）陽性鼻咽癌（NPC）的新微環(huán)（MC）質粒來構建新的非病毒靶向基因治療系統(tǒng)，研究表明該載體可攜帶EBV陽性NPC的多種治療基因，為MC治療提供了新途徑。

綜上所述，高通量的基因芯片等檢測手段對腫瘤進行從基因組水平到蛋白質組水平的研究，并運用生物信息學方法進行數(shù)據(jù)挖掘，已經(jīng)廣泛滲透到腫瘤的基因診斷、分子機制研究和分子靶向治療。然而，生物信息學技術在臨床腫瘤研究中仍處于起步階段，篩選鼻咽癌早期診斷的生物標記物，揭示鼻咽癌發(fā)生發(fā)展的分子機制仍是醫(yī)學研究中面臨的主要挑戰(zhàn)?；谏镄畔W分析平臺獲取鼻咽癌相關的生物標記物和作用靶點，仍需要通過設計分子生物學實驗研究來驗證其功能及其在鼻咽癌發(fā)生發(fā)展分子機制中的作用。我們相信，隨著研究的不斷深入和基因芯片技術的不斷完善，大數(shù)據(jù)生物信息學分析技術一定會在鼻咽癌早期診斷、分子機制研究和分子靶向治療等方面取得重大突破。

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作者簡介：夏夢，女，碩士研究生，研究方向：頭頸腫瘤的基礎與臨床 Email：1358164223@qq.com

通訊作者：李軍政，主任醫(yī)師，碩士研究生導師，研究方向：頭頸腫瘤的基礎與臨床 Email：jzli2002@163.com

基金資助：廣州市科技計劃（市校聯(lián)合）項目 項目編號：202102010041488D924A-01CC-47C0-BFEC-A41F31814ECA