胃癌分子流行病學研究進展*

胃癌是全球重大公共衛生問題，中國每年胃癌死亡病例占全球同期胃癌總死亡數的40%以上［1］。胃癌的發生是遺傳與環境等內外因素共同作用的結果。傳統流行病學僅局限于對外環境危險因素暴露的評估，但暴露因素測量的準確性通常受到質疑，機體相關內暴露和生物學有效暴露的研究也受到了極大限制。

分子流行病學結合分子生物學、遺傳學等學科理論及高通量技術，從分子水平上深入探討人群危險因素暴露、癌前病變、腫瘤形成等過程中的相關遺傳和宿主因素，發現有意義的生物標志物，探究腫瘤發生的機制，促進腫瘤的預防和控制。近年來，隨著各種組學檢測技術的不斷發展，國內外分子流行病學研究者對胃癌發生、發展及預后相關遺傳等宿主因素以及環境-遺傳交互作用進行了廣泛深入研究，為胃癌的精準預防和控制提供了重要的科學依據。

1 基于候選策略的血清和血漿標志物研究進展

血清胃蛋白酶原（pepsinogen，PG）和胃泌素均可反映胃黏膜功能狀態，是胃癌分子流行病學較早關注的潛在標志物。在中國，PG雖已長期作為胃癌篩查的重要指標，但由于血清PG水平受多種因素的影響，其預測胃黏膜異型增生和胃癌的靈敏度、特異度并不理想。于2012年前在山東省臨朐縣等胃癌高發現場開展的依賴PG初篩加高危人群胃鏡檢查的胃癌早診早治項目中，胃癌檢出率遠低于單純依賴胃鏡檢查的檢出率。近期美國國立癌癥研究所（NCI）基于芬蘭男性吸煙者前瞻性隊列（ATBC）的研究表明［2］，血清胃泌素水平與胃癌，尤其是胃非賁門癌的發生風險呈顯著正相關。然而，目前關于胃泌素能否作為預測胃癌生物標志物的研究結論仍存在不一致。

幽門螺桿菌是胃癌的主要危險因素，其感染誘發全身免疫反應，導致宿主血清中出現抗幽門螺桿菌抗體。研究表明血清中幽門螺桿菌毒力因子與胃黏膜病變和胃癌相關?；谏綎|省臨朐縣胃癌高發區的研究發現，血清CagA陽性與胃黏膜腸上皮化生和異型增生的發病風險相關；血清CagA和GroEL陽性是胃黏膜病變進展的獨立危險因素［3］?；诤幽鲜×挚h人群的研究［4］也表明，幽門螺桿菌多抗原陽性（15種抗原中至少4種陽性）與胃賁門癌的發病風險正相關。近期，一項中日韓聯合研究［5］也發現，10種血清幽門螺桿菌相關抗原陽性（Omp，CagA，VacA，HcpC，HP0305，GroEL，NapA，HyuA，Cad和HpaA）與胃癌的發生風險均顯著相關。最近，一項基于山東省臨朐縣人群的研究進一步驗證了2種血清幽門螺桿菌相關抗原陽性（Omp和HP0305）與胃癌癌前病變的發生顯著相關［6］。

生長激素釋放肽（Ghrelin）由胃內分泌細胞分泌，其血漿水平與胃黏膜萎縮程度呈負相關。NCI基于ATBC的研究發現，較低的基線血清Ghrelin水平可增加胃非賁門癌和胃食管交界處癌的發病風險［7］。Soleyman等［8］對81例胃切除術前和術后的胃癌患者進行3年的隨訪，發現血漿Ghrelin水平在術前和術后的降低均與胃癌患者的不良預后密切相關。

維生素B12、葉酸（維生素B9）、維生素B6和核黃素（維生素B2）等B族維生素以及同型半胱氨酸被合稱為一碳代謝營養素。膳食一碳代謝營養素攝入量與上消化道腫瘤發病風險有關，但目前關于血清一碳代謝營養素與胃癌關系的相關報道仍不一致?；跉W洲腫瘤與營養前瞻性隊列研究（EPIC）的分子流行病學研究表明［9］，血清維生素B2、B12和B6的水平與胃癌的發生風險呈負相關，但未觀察到血清葉酸水平與胃癌的關聯。NCI基于ATBC隊列的研究發現，基線血清維生素B12水平也可增加胃非賁門癌風險，但血清B2、B6、葉酸以及同型半胱氨酸水平與胃賁門癌或胃食管交界處癌無關［10］。NCI基于河南省林縣人群的研究也未發現血清B2、B12和葉酸與胃賁門癌的關系，但觀察到血清半胱胺酸水平與胃賁門癌的發生風險呈負相關［11］。

胃癌等上消化道腫瘤在男性中高發。NCI前瞻性研究探討血清中性激素與男性食管腺癌和胃賁門癌的關系，發現脫氫表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）、雌二醇和游離雌二醇的濃度與這兩種腫瘤的發生風險均呈負相關，部分解釋了兩種腫瘤發病風險的性別差異［12］。

miRNA是一種長約22個核苷酸的單鏈非編碼小分子RNA。由于循環miRNA具有高度的穩定性且含量豐富，可作為腫瘤篩檢中新型的生物標志物。例如，在山東省臨朐縣胃癌高發區的研究發現胃癌患者血清中miR-221、miR-376c和miR-744表達水平顯著上調［13］。

基于候選策略的主要血清和血漿標志物見表1。

2 遺傳易感性標志物相關研究進展

易感基因多態性是遺傳易感的重要物質基礎。自20世紀90年代起，基于候選基因策略的胃癌遺傳易感性研究取得了一系列研究成果，發現參與胃黏膜保護及反映胃黏膜功能狀態的基因（如MUC1）、參與機體免疫反應相關基因（如NOD1、TNFα、COX-2）、致癌物代謝基因（如CYP2E1、CYP2A6、GSTM1）、DNA損傷修復基因（如XRCC1）及參與細胞增殖、凋亡的基因（如p53）多態可能與遺傳易感性或胃癌發病風險有關。然而，基于候選基因策略的胃癌遺傳易感性研究總體來說結果可重復率較低。Dong等［14］系統評估了截至2008年3月前的候選基因關聯研究，關于上消化道腫瘤沒有發現令人完全信服的易感性位點。

2.1 全基因組關聯研究

與候選基因策略相比，全基因組關聯研究（ge?nome-wide association study，GWAS）對大樣本研究對象進行全基因組高密度遺傳標記分型，尋找與復雜性疾病相關的遺傳易感性，尤其是與疾病存在較低至中等關聯強度的單核苷酸多態性（SNPs），已廣泛應用于篩選胃癌易感基因。迄今為止，基于東亞人群的GWAS研究已發現染色體8q24（PSCA）、10q23（PLCE1）、20p13（C20orf54）、1q22（MUC1）、5p13.1（PRKAA1）、3q13.31（ZBTB20）、6p21.1和5q14.3等多個遺傳位點與胃癌的關系（表2）。

表1 基于候選策略的血清/血漿標志物

表2 全基因組關聯研究報道的胃癌相關遺傳位點

GWAS發現的第一個胃癌相關位點位于染色體8q24（PSCA）。日本學者率先發現PSCA內含子區rs2976392與胃癌尤其是彌散型胃癌的關系［15］。2010年，Wang等［16］和Abnet等［17］分別在中國人群中發現PLCE1（10q23）為食管癌和胃賁門癌的易感基因。前者的研究還發現C20orf54（20p13）與兩種癌的關系，但后者并未發現。Shi等［18］的GWAS研究發現rs13361707（5p13.1，PTGER4-PRKAA1基因內含子區）和rs9841504（3q13.31，ZBTB20基因內含子區）與中國人群胃非賁門癌發生風險相關。該研究還驗證了8q24（rs2294008，rs2976392）、1q22（rs4072037）和20p13（rs13042395）區域位點與胃非賁門癌的關系。NCI基于中韓人群的GWAS研究發現rs2294693（6p21.1，近UNC5CL）與胃非賁門癌發生風險顯著相關，但與胃賁門癌的關聯并未滿足全基因組顯著性。該研究還發現5p13.1（rs10074991，PRKAA1）位點與胃賁門癌和非賁門癌均相關，并進一步確證了1q22（MUC1，rs4072037）位點與胃賁門癌和非賁門癌均相關［19］。匯總兩項中國人群胃非賁門癌GWAS的Meta分析發現，rs7712641（5q14.3，長非編碼RNA lnc-POLR3G-4的內含子區）與胃非賁門癌相關［20］。另外，該研究還發現1q22新位點rs80142782與胃非賁門癌相關。

2.2 全外顯子組測序

全外顯子組測序（whole-exome sequencing study，WES）對基因組中幾乎全部的外顯子區域，同時還包括700多個miRNAs序列和300個非編碼RNAs序列進行測序，可以準確鑒定少見變異。

Wang等［21］對22對胃癌及正常對照組織樣本分析發現，ARID1A在胃癌各亞型中突變頻率不一，突變率與TP53基因突變呈負相關。Rokutan等［22］發現包括ARID1A在內的染色質修飾基因MLL2、MLL3和KDM6A在黏液性胃癌組織中突變頻率增加。Hu等［23］通過WES研究識別多個胃癌相關突變基因（KISS1R、AMH、MNX1、WNK2和PRKRIR），并在30%的胃癌組織中發現14個基因存在多發性染色體改變。

Kakiuchi等［24］對彌散型胃癌的WES研究發現彌散型胃癌中RHOA突變發生率達25.3%，提示該突變是彌散型胃癌進展中的重要驅動因子，可能作為胃癌治療的潛在靶點。Choi等［25］的研究進一步發現，彌散型胃癌的體細胞突變譜和DNA拷貝數與淋巴結轉移情況有關。CMTM2可預測彌散型胃癌的預后。

已知30%～40%的遺傳性彌漫型胃癌（heredi?tary diffuse gastric cancer，HDGC）可歸因于抑癌基因CDH1（E-cadherin）的胚系遺傳變異。多項已經發表的WES研究關注無CDH1突變的HDGC遺傳易感性。Fewings等［26］對22個家系的研究發現，5個DNA修復基因（PALB2、MSH2、ATR、NBN和RECQL5）可能與HDGC有關。Sahasrabudhe等［27］的研究也發現，調節同源DNA重組的PALB2、BRCA1和RAD51C與HDGC有關。此外，Majewski等［28］的研究發現，胚系CTNNA1突變可能與HDGC有關。

多項胃癌分子流行病學研究整合WES和其他組學數據。Liu等［29］匯總3項WES的研究結果，發現24個在微衛星穩定的胃癌組織中顯著突變的基因以及16個在微衛星不穩定的胃癌組織中顯著突變的基因。該研究還通過整合轉錄組測序數據，發現ZAK TV1在胃癌中表達優先上調。Park等［30］對103對胃癌及正常組織進行比較基因組雜交，并對其中的55對進行WES分析，在18.4%的胃癌病例中觀察到了抗凋亡基因BCL2L1的擴增且在10.9%病例中發現了DLC1突變。此外，Ishimoto等［31］對彌散型胃癌相關的成纖維細胞和非癌成纖維細胞進行WES和RNA測序，觀察到調節TGFB1信號的RHBDF2在彌散型胃癌分離的癌癥相關成纖維細胞中表達上調。

3 基于微陣列的mRNA和蛋白標志物的研究進展

mRNA參與細胞周期調控、細胞黏附機制、血管生成以及癌變等過程，其異常表達在胃癌的早期篩查及預后生存預測中扮演重要作用?；谖㈥嚵械难芯靠蓹z測全基因組或一系列基因的mRNA表達水平。一項基于中國人群的研究發現PLCE1 mRNA表達水平在胃賁門癌及非賁門癌組織中較癌旁組織顯著降低［32］。Kang等［33］通過分析GEO數據庫的3個數據集（GSE13861、GSE26899、GSE29272）中不同基因的mRNA表達水平發現ESRRG mRNA表達水平在胃癌組織中顯著降低。Chen等［34］基于cDNA芯片的研究檢測胃癌組織中不同基因的mRNA表達水平，并進一步通過半定量反轉錄PCR進行驗證，發現CD36、SLAM以及PIM-1的mRNA高表達與胃癌預后差顯著相關。此外，Cho等［35］檢測65例胃癌組織中不同基因的mRNA表達水平，發現CTNNBA1、EXOSC3、TOP2A、LBA1、LZTR1以及CCL5 mRNA高表達與胃癌復發顯著相關。

蛋白異常表達在胃癌的發生、進展及預后過程中也發揮著重要作用?；诮M織微陣列進行高通量、大樣本快速分析，已廣泛應用于分子流行病學研究。Zhou等［36］發現PrPc和MGr1-Ag/37LRP在胃癌組織中的表達均顯著高于癌旁組織，且高表達的胃癌患者預后較差。Wang等［37］基于組織芯片技術發現非腫瘤胃黏膜（對照組）中CLEC2蛋白的表達水平高于胃癌樣本，胃癌組織中則與腫瘤浸潤深度、淋巴結轉移、腫瘤分期及5年生存率相關。Qian等［38］基于組織芯片的研究發現SCNN1B蛋白高表達是胃癌尤其是胃癌晚期患者生存期的獨立預后因素。

4 基于代謝組學的生物標志物研究進展

代謝組學對生物體內所有代謝物進行定量分析并探尋其變化規律，既往基于尿液、組織、血漿等的研究已廣泛應用于腫瘤標志物的篩選，提示差異性代謝物對胃癌具有潛在的公共衛生和臨床意義。

既往代謝組學研究已關注Correa腸型胃癌發病進程中的不同病變與胃癌間代謝譜的差異。Kuli?gowski等［39］對非活動性胃炎、慢性活動性胃炎、癌前病變與胃癌患者的血漿代謝物進行分析，發現血漿色氨酸、犬尿氨酸和苯乙酰谷氨酰胺可作為胃癌潛在的生物標志物。Lario等［40］發現血漿中組氨酸和苯乙酰谷氨酰胺等在胃癌與其他胃黏膜病變組之間存在顯著差別。此外，Chan等［41］觀察到胃癌患者與良性胃病/健康者之間的尿液代謝譜顯著不同，其中3種代謝物（2-羥基異丁酸酯，3-吲哚基硫酸酯和丙氨酸）在胃癌和健康對照間具有最佳的區分度。這些研究提示代謝組學分析可能對胃癌的早期診斷具有重要意義。

既往研究還探討具有不同臨床特征胃癌的代謝組學。Jung等［42］發現胃癌患者尿液與組織中的氨基酸和脂質代謝與健康者相比出現顯著改變。Wang等［43］發現48種代謝物在胃癌患者組織和正常對照之間有顯著差異且13種代謝物隨著胃癌的臨床進展而發生變化。近期，Zhang等［44］篩選出33種在胃癌與健康對照間的差異代謝物，以及8種在淋巴結轉移陽性與陰性的胃癌組織間存在顯著差異的代謝物。

5 基于微生物組學的生物標志物研究進展

隨著生物信息學的發展和二代測序技術在微生物研究領域的廣泛應用，近年來胃癌與胃內菌群關系的研究成為熱點之一。幽門螺桿菌感染是胃癌發生明確的危險因素，幽門螺桿菌感染陽性與陰性者胃內菌群構成明顯不同。與陰性者相比，陽性者胃內主要優勢菌為幽門螺桿菌，菌群多樣性程度下降［45-46］，且多個特定菌群相對豐度發生顯著改變，如放線菌門和厚壁菌門顯著降低，而酸桿菌門和變形菌門則顯著上升［45］。除幽門螺桿菌外，胃癌的發生也可能與胃內其他共生菌群相關。動物實驗研究表明，聯合其他菌群感染的小鼠比單獨感染幽門螺桿菌的小鼠更容易發生上皮內瘤變［47］，提示胃內其他共生菌群可能促進幽門螺桿菌誘導胃癌發生的過程。

由于研究人群來源、幽門螺桿菌感染者比例、菌群檢測技術、樣本量等差異，胃癌與胃內菌群關系的研究尚無一致結論。但多項采用測序技術的研究表明［48-49］，胃癌患者胃內特定菌群發生變化。近期兩項較大樣本研究發現，與慢性胃炎患者相比，胃癌患者的胃內菌群多樣性顯著下降，且菌群結構也發生明顯改變［49-50］；也有研究發現胃癌患者與消化不良患者的胃內菌群無顯著差異［48］。Coker等［50］的研究還表明，胃內菌群中Peptostreptococcus stomatis、Dialister pneumosintes、Slackia exigua、Parvimonas micra和Streptococcus anginosus等口腔微生物可作為生物標志物區分胃癌患者與淺表性胃炎患者（AUC為0.82）。然而，現階段胃內菌群與胃癌及癌前病變關系的人群研究樣本量較小且多為病例-對照研究，研究結果有待大規模前瞻性人群隨訪隊列驗證。

6 結語

近年來，分子生物學等學科的不斷發展和各種組學新技術的不斷涌現為更全面更精確地測量胃癌環境危險因素的內暴露與外暴露水平、評價宿主和遺傳相關因素提供了無限可能，也為胃癌分子流行病學研究不斷提供新的發展契機。將胃癌分子流行病學的研究結論轉化到胃癌預防、診斷、治療和預后實踐中去，是胃癌分子流行病學研究的目標。然而，目前相應的研究結論仍存在較大的不一致性，相關腫瘤標志物的靈敏度和特異度較低。通過對胃癌相關的環境、遺傳和宿主因素進行全面綜合評價，建立胃癌發生、進展和預后的風險預測模型，才能實現胃癌的精準預防和臨床轉化，最終有效控制胃癌這一困擾中國國民的重大公共衛生問題。