易基因｜不同DNA甲基转移酶（DNMT）在癌症发病机制中的作用：

大家好，这里是专注表观组学十余年，领跑多组学科研服务的易基因。

DNA甲基化是调控基因表达最重要的表观遗传机制之一。DNA甲基转移酶（DNA methyltransferases，DNMT）在基因组DNA甲基化中起着至关重要的作用。在哺乳动物中，DNMT与某些元件一起调控胚胎和成体细胞的动态DNA甲基化模式。而DNMT异常功能通常是判断癌症的标志，包括抑癌基因（tumor suppressor genes，TSG）的整体低甲基化和部分高甲基化，这些异常会加快肿瘤的恶性程度、加重患者病情、并显著加剧癌症治疗难度。由于DNA甲基化是可逆的，目前DNMT被视为药物开发的重要表观遗传靶点。然而DNMT对癌症的作用仍有争议，靶向DNMT的治疗方法仍在探索中。本文主要综述了主要DNMT与癌症的关系以及DNMT在癌症中的调控机制和临床应用，并重点介绍了几种即将出现的靶向DNMT的策略。

关于DNA甲基转移酶（DNMT）

DNA甲基化是指以共价结合方式获得一个甲基（CH3）基团的过程，其是在DNA序列特定碱基的DNMT催化下作为CH3供体的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的化学修饰过程。在此过程中，胞嘧啶（C）是甲基化最常见碱基，且C位点甲基化主要发生在CpG序列上。在哺乳动物中，部分CpG二核苷酸分散在基因组中，而另一些则出现在CpG岛的密集簇中。CpG岛通常是未甲基化的，常位于调控转录起始和抑制的基因启动子区域中。增强子或启动子中CpG位点高甲基化通常导致转录沉默，而基因组中CpG位点低甲基化通常导致基因表达激活（图1），因此甲基化通常通过基因转录来调控基因表达。而DNA甲基化主要依赖于DNMT，DNMT家族中有五个成员：DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L。DNMT1参与细胞增殖过程中序列甲基化的维持，这是维持DNA甲基化模式以及癌细胞中TSG的异常沉默所必需的；DNMT2可以作为RNA甲基转移酶，修饰某些tRNA的反密码子环中的第38个胞嘧啶残基；DNMT3A和DNMT3B的主要作用是de novo甲基化；DNMT3L属于DNMT3家族，缺失甲基转移酶活性，但DNMT3L可以与DNMT3A/B相互作用以促进de novo DNA甲基化。DNMT3A有两种不同的亚型，而DNMT3B具有30多种亚型，其共同特征是都具有催化活性和结构保守的C-末端结构域，负责结合SAM辅因子并靶向胞嘧啶。这就是为什么它们可以催化CH3基团从SAM转移到胞嘧啶的C5位以形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。总之，DNMT1参与序列甲基化的维持，而DNMT3A和DNMT3B的主要作用是de novo甲基化，也可以参与甲基化的维持。

图1：DNMT导致基因沉默并促进肿瘤发生

另外，这三种DNMT经常在几种癌组织和细胞系中过表达。结合DNA甲基化的可逆性，DNMT被认为是药物开发的重要表观遗传靶标。越来越多的研究观察到肿瘤细胞中CpG位点的甲基化变化，这表示可能存在于癌症和许多非恶性疾病中的异常DNA甲基化。且这些变化与DNA甲基化在启动子、增强子、基因体和调控高阶染色质结构位点引起的分化一致。因此，DNA甲基化异常变化可能是癌症形成和肿瘤进展研究的突破。除癌症外，异常的DNA甲基化还与一些神经系统疾病、免疫疾病、动脉粥样硬化和骨质疏松症有关。因此，了解异常DNMT的分子作用将为临床研究和新药开发奠定理论基础。

关于癌症

癌症已成为主要的全球公共卫生问题，一些生物标记物构成了合理化肿瘤疾病复杂性的组织原则，包括维持促癌炎症、增殖信号、逃避生长抑制因子、避免免疫破坏、抵御细胞死亡、实现复制性永生、导致血管生成、诱导侵袭和转移、基因组不稳定、能量代谢重编程等特征。根据世卫组织的统计数据，癌症造成了全球最大的负担，高达2.446亿残疾调整生命年（disability-adjusted life years，DALY），其中男性和女性分别为1.374亿和1.071亿DALY。近年来，癌症的发病率和死亡率均呈上升趋势，并已成为中美两国的主要死亡原因。分析2020年中国的统计数据，中国最常见的癌症主要是肺癌（占17.9%，约82万新发病例）、结肠癌（占12.2%，约56万新发病例）和胃癌（占10.5%，约48万新发病例）。

癌症通常由进行性基因异常驱动的疾病，包括抑癌基因（TSG）突变、促癌基因突变和染色体异常。同时癌症也由表观遗传改变引起，表观遗传变化的可逆性允许通过在一定条件下敲除表观遗传变化来实现对生物学性状的影响。由此可以看出，表观遗传学的快速发展不仅在分子水平上揭示了复杂的遗传现象，而且为战胜疾病尤其是在癌症领域带来了希望。DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA的调控成为表观遗传治疗的候选。其中DNA甲基化异常被证明与多种类型的癌症密切相关，特别是与在肿瘤发展和进展中起重要作用的TSG有关。由于DNA甲基化发生在癌症的早期阶段，这些基因的转录状态可以通过抑制DNMT活性来调节。因此这些基因不仅能提供有价值的生物标志物，而且还可以提供潜在的治疗靶标。如DNA去甲基化剂核苷5-氮杂胞苷和地西他滨已成功用于低剂量治疗白血病和骨髓增生异常综合征（MDS）。总之，靶向特异性DNMT抑制剂在癌症治疗中的应用具有巨大潜力，但其在治疗实体瘤中的作用尚不明确。

不同类型DNMT在癌症中的功能作用

正常细胞促癌作用主要归因于促癌因子引起遗传物质的功能变化。许多研究人员在血液系统恶性肿瘤等各种类型的肿瘤中经常发现异常的甲基化模式，表明癌症发生和发展伴随着DNMT变化。最近一些研究表明，DNMT1表达的巨大差异是其可能作为去甲基化治疗的潜在生物标志物的基础之一。此外DNMT3A在急性髓系白血病（AML）中高比率突变且与不良预后相关。DNMT3B也在肿瘤细胞中过表达，例如在人黑色素瘤中起促癌作用。而DNMT3B缺失则显著抑制BRAF/同源性磷酸酶-张力蛋白（PTEN）小鼠黑色素瘤模型中的黑色素瘤形成。这些发现表明，不同DNMT在癌症发生中起着至关重要的作用。本文主要总结了DNMT1、DNMT3A和DNMT3B在癌症中的作用，希望能够为癌症的治疗提供新的思路（表1、表2）。

表1：DNMT及其在各种癌症中的表达 表2：癌症中DNMT的下游基因或蛋白

（1）DNMT1与癌症

DNMT1基因位于染色体19p13.2上，具有4851bp的全基因组蛋白编码区，编码约183kDa蛋白。此外，能够维持DNA甲基化模式的DNMT1对半甲基化DNA模板具有高亲和力，充分证据表明DNMT1是实体瘤和血液恶性肿瘤中的癌蛋白。DNMT1在多种癌症中发挥促癌作用，如乳腺癌（BC）、肺癌、结肠癌、骨肉瘤。因此研究人员一直在努力研究DNMT1在癌症中的作用机制，旨在提高综合治疗的有效性。

Belinsky等人使用含有DNMT1基因等位基因的小鼠模型以研究DNMT在癌症形成中的作用。在此过程中发现DNMT1敲低导致烟草促癌物引起的肺癌发生率下降，DNMT活性在诱导肺癌的肺细胞中也受到抑制，表明DNMT1和组蛋白去乙酰化酶活性降低可能会阻断表观遗传学介导的基因沉默，这可能为帮助预防肺癌提供了一种新的临床策略。此外证据表明，人类MutL同源基因1（hMLH1）和人类MutS同源基因2（hMSH2）与癌症发展和耐药性密切相关。在前人研究的基础上，Wu等人2020年发现DNMT1可通过促进其启动子甲基化来抑制hMLH1和hMSH2表达，从而促进表皮生长因子受体（EGFR）突变的非小细胞肺癌（NSCLC）中的细胞增殖。EGFR由于其频繁的过表达和过度活化而成为人类恶性肿瘤的治疗靶点，而微管相关肿瘤抑制因子1（MTUS1）已被鉴定为多种肿瘤中的抑癌基因（TSG）。在Parbin等人的先前研究中，DNMT抑制剂处理导致启动子甲基化降低，同时H3K9Ac富集和MTUS1表达上调，表明DNMT1表达水平在NSCLC细胞系A549中上调，且DNMT1和MTUS1功能之间存在负相关。

DNA甲基化异常在胰腺导管腺癌（PDAC）的促癌过程中发挥重要作用，约80%的癌症DNMT1蛋白过表达，如分析20个胰腺癌（PC）细胞系，发现其中16个细胞系的表达水平比对照组非肿瘤细胞系高约2-5倍。p53是一种重要的TSG，其失活与肿瘤发生高度相关，在此基础上Godfrey JD等人证明大部分PDAC携带TP53的特异性突变，如p53R172H促进转移。该研究显示，与正常对照组相比，PDAC模型中Kras p53R172H组织和Kras p53R172H细胞系的DNMT1表达水平均上调。在本实验中，RAS（rat sarcoma）是癌症中最常见的突变促癌基因，KRAS（Kirsten rat sarcoma）突变是最常见的突变RAS亚型，占人类癌症中观察到的RAS突变的80%以上。除上述研究外，Wong等人验证了DNMT1在抑制PDAC细胞分化，促进其增殖、侵袭和迁移以及通过TSG启动子高甲基化诱导PDAC癌症干细胞的自我更新能力方面发挥促癌作用。

Etoh等人表明DNMT1不能在正常上皮细胞中发现，但在大多数胃癌（GC）中被发现。此外DNMT1在GC组织中过表达与E-cadherin蛋白表达降低密切相关，表明DNMT1表达水平上调将提高癌细胞的迁移能力。lncRNA通过甲基化修饰来调控靶基因，如lncRNA SAMD12-AS1。在功能上，lncRNA SAMD12-AS1可以增强DNMT1与p53结合并加速对p53的降解，从而抑制GC发生和发展。而DNMT1表达水平增加受肿瘤相关巨噬细胞（TAM）调控，DNMT1上调通过肿瘤抑制因子凝溶胶蛋白（Gelsolin）加重GC，而后者介导表观遗传抑制。

先前研究表明，由MHC（major histocompatibility complex）介导的抗原呈递是抗肿瘤免疫和对PD-1/PD-L1靶向治疗反应的重要修饰因子之一。以此结论为背景，Luo等在2018年使用免疫组织化学发现经guadecitabine（DMTi，DNA甲基转移酶抑制剂）治疗后，CD8 T细胞浸润总量没有明显变化。与基质薄壁组织（stromal parenchyma）相比，CD8 T细胞浸润到肿瘤区域比例显著增加（p=0.024）。进一步实验发现EpCam（上皮细胞粘附分子）是一种I型跨膜糖蛋白，最初被鉴定为肿瘤相关抗原。EpCam肿瘤细胞上的MHC-I显示DMTi对肿瘤细胞上MHC-I的上调。这些数据表明DNMT1可能影响MHC-I启动子甲基化，并改变免疫微环境。鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（G蛋白）成员之一的G蛋白亚基αO1（GNAO1）是一种肿瘤抑制蛋白，其失调可促进癌发生。一项研究表明，DNMT1介导的高甲基化启动子沉默GNAO1基因导致HCC发展。总之，上述研究表明DNMT1具有促癌作用，并可作为癌症治疗的潜在靶点。

（2）DNMT3A与癌症

DNMT3A基因位于2号染色体上，其蛋白质编码区为2172bp，编码约130 kDa蛋白。DNMT3A与DNA的结合主要由催化环（catalytic loop）目标识别结构域（TRD）和DNMT3A同型二聚体界面介导，共同构建连续的DNA结合表面。DNMT3A偏好未甲基化DNA，从而导致de

novo甲基化。多项研究数据表明，两种DNMT3A单体可以在一次DNA结合事件中甲基化两个相邻的CpG二核苷酸。在癌症中，DNMT最常见的突变为DNMT3A突变，DNMT3A过表达与外阴鳞状细胞癌、垂体腺瘤和结直肠癌（CRC）的高侵袭性和迁移性等恶性特征相关。

DNMT3A过表达和缺失都有利于促进肺癌发展。到目前为止，越来越多的证据表明包括miR-708-5P和miR-101在内的miRNA在癌症进展中发挥作用并参与癌症过程。Liu等人的实验表明DNMT3A蛋白翻译被作为保护因子的miR-708-5P抑制，降低了NSCLC细胞的致瘤性。而miR-101在人类癌症中经常沉默，但在过表达时表现出抗肿瘤特性。然而DNMT3A消除了miR-101对肺癌细胞侵袭性迁移的抑制作用，还破坏了miR-101活化的caspase-3（一种凋亡酶），这导致了对NSCLC增殖的抑制。此外，在几乎无创性肺腺癌中表现出DNMT3A的显著过表达，这些亚型的预后相对优于其他亚型。验证了DNMT3A在肺腺癌中的下调可能与预后不良有关。DNMT3A缺失促进了小鼠模型中肺癌进展，表明DNMT3A可能作为TSG来抑制可能导致肺癌的进展。在另一项研究中，CD147与化学耐药性和侵袭性密切相关，并刺激透明质酸合成，从而影响癌症微环境。最新研究Liao等人提出DNMT3A相关的靶向甲基化系统下调CD147表达水平并抑制NSCLC侵袭和转移。

除了在肺癌中的作用外，DNMT3A由于其在结直肠癌（CRC）组织中的过表达而引起了广泛关注。在一项关于胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）治疗CRC的分子机制的研究中，发现TDG可通过抑制CRC迁移和侵袭来结合并促进DNMT3A的泛素化和降解。同时，靶向DNMT3A mRNA的3'-UTR会降低DNMT3A的蛋白质水平并抑制CRC细胞的增殖、迁移和侵袭。

在关于DNMT3A在AML中促癌作用的重要分析和讨论中，Chen等人揭示了CEBPA与DNMT3A

N末端（DNMT3A1富集区域的正常发育和DNA甲基化所需的结构）相互作用，以阻止DNMT3A结合DNA并催化CpG甲基化。一旦CEBPA发生癌相关突变，就会解除DNMT3A抑制并促进AML。但DNMT3A在血液系统恶性肿瘤中也是一种肿瘤抑制因子，因为DNMT3A缺失模型在获得协同突变后可能会发展成致命的血液系统恶性肿瘤，DNMT3A对CpG岛的高甲基化可能代表限制增殖和/或异常自我更新失败的残余痕迹。

总体而言，DNMT3A可能既可以作为促癌基因，也可以作为抑癌基因。这种矛盾效应促使更多的研究人员专注于DNMT3A的探索，这有助于肿瘤靶向治疗的进一步发展。

（3）DNMT3B与癌症

DNMT3B基因位于20号染色体上，总蛋白编码区为2538 bp，编码约95 kDa蛋白。与DNMT3A相比，DNMT3B在间充质细胞的早期发育阶段的全能胚胎干细胞中过表达。在癌症中关于DNMT3B的报道很少，但先前的研究表明DNMT3B在各种类型的癌症（包括子宫内膜癌(EC)、肺癌和前列腺癌）中是一种促癌基因，而在淋巴瘤中则是抑癌基因（TSG）。

通过使用细胞活力、细胞周期和集落形成分析鉴定出DNMT3B在EC样品中上调，并促进EC细胞增殖。DNMT3B在结肠癌中过表达，是慢性炎症与癌症之间的关键环节。此外研究发现DNMT3B介导转移中的表观遗传重编程，创新地将转移微环境与转移中发生的表观遗传学变化联系起来，这表明DNMT3B可能是治疗转移性癌症的潜在靶标。BC细胞系中DNMT3B表达水平与甲基化水平之间的关系研究表明DNMT3B在高甲基化细胞系中显著升高。DNMT3B通过诱导其启动子高甲基化介导了plakoglobin基因的转录抑制，进而引起BC细胞的表型转化。尽管有充分的证据表明DNMT3B具有促癌作用，但对其在淋巴瘤中作用的研究却提出了不同的观点。Hlady等人在MYC诱导的淋巴血管生成的小鼠模型中故意使T细胞中的DNMT3B失活，导致细胞增殖增加和淋巴瘤发展加速。在研究过程中，他们发现许多基因启动子在DNMT3B-/-肿瘤前胸腺细胞中没有甲基化，这意味着DNMT3B在淋巴瘤中维持胞嘧啶甲基化。简而言之，研究结果鉴定出DNMT3B是一种淋巴细胞生成增强剂，有助于抗癌治疗的潜在靶点。

如DNMT3B，某些基因在癌症中具有双重作用，因此值得探索DNMT3B在癌症中作用的进一步机制。

（4）DNMT中间体与癌症

从机制上讲，DNMT各种亚型不仅独立发挥作用，而且还密切相关，共同影响癌症进展。如DNMT3B可以作为一种重要的辅因子，通常与其他DNMT结合。Rhee等人证明DNMT1和DNMT3B共同维持HCT116细胞（来自CRC细胞）中的几乎所有甲基化，包括重复序列的正常甲基化和沉默相关的甲基化基因，如胰岛素样生长因子2（IGF2）、TIMP金属肽酶抑制剂3（TIMP3）和p16。此外结果还表明与单个DNMT1和DNMT3B突变体相比，双突变体克隆的去甲基化作用更显著。最近的研究还表明，C-X-C Motif趋化因子配体11（CXCL11）的多种功能包括抑制血管生成、破坏不同细胞类型增殖、在癌症侵袭中发挥作用以及上调粘附特性。基于此，一项研究表明DNMT3B可以用DNMT1诱导CXCL11抑制BC恶性表型。在DU145细胞（PCa细胞系）中，相关基因通过靶向高甲基化由DNMT1和DNMT3B表观遗传调控，随后的基因过表达促进前列腺癌发生。另一项研究结果表明，DNMT1和DNMT3A在DNA的de novo甲基化过程中协同作用，原因是如果两种酶都存在，甲基化活性会受到五倍刺激。此外，BC相关成纤维细胞（肿瘤微环境的主要组分）的活性特征可以通过DNMT1/DNMT3A的药物靶向和随后的基因甲基化调控来正常化。而在多变量逻辑回归中，在调整临床病理学特征后，DNMT1/DNMT3A与高甲基化水平之间的显著关联仍然存在。因此可以得出结论，DNMT1和DNMT3A在癌症中的过表达与垂体腺瘤的侵袭行为和高甲基化水平状态有关。

所有的研究证据表明DNMT彼此密不可分，且在癌症中彼此充当辅因子。因此，未来针对DNMT网络的多点靶向将成为抗癌治疗的新思路。

DNMT在癌症发病机制中的调控机制

探索基因的功能和信号通路通常是探索疾病分子机制的一种实用方法。癌症肿瘤的发生、发展、转移、侵袭等过程涉及复杂的分子机制，而目前对它们的理解是不完整的，这导致癌症的治愈率较低。因此研究人员将重点放在DNMT在分子水平上对癌症的作用上，发现丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、普遍存在的生长因子调节的磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT信号通路以及Wnt/β-catenin信号通路在癌症的发展中被激活。

MAPK信号通路是真核细胞中的关键信号系统，介导细胞内对细胞外信号的反应，并通过三级激酶级联转导细胞外信号。研究表明其可以调控参与癌症进展的多种细胞活动，包括增殖、凋亡和免疫逃逸。锌指蛋白263（ZNF263）作为功能性内质网应激（ERS）相关的肿瘤激活剂，通过激活ERS相关的自噬增加癌症的化疗耐药性。另外MAPK信号通路可以被EGFR激活，随后抑制ZNF263泛素化。当ZNF263蛋白富集时，它继续招募DNMT1/DNMT3A/HMT，诱导SIX同源盒3（SIX3）启动子的转录沉默，并触发或增强胶质母细胞瘤的致癌活性（图2）。对胰腺癌（PC）的研究还表明，胰腺上皮细胞中MAPK信号通路的激活介导DNMT3A和DNMT3B上调，进一步诱导TSG的异常甲基化，从而导致PC发展。神经肽Y1受体（NPY1R）促进前列腺癌（PCa）的增殖、血管生成和刺激迁移，而DNMT1/DNMT3（a/B）可以促进NPY1R启动子的甲基化，NPY1R启动子下调NPY1R表达以激活MAPK信号通路并使PCa恶化。

图2：MAPK/ZNF363/DNMT/SIX3信号通路。MAPK信号通路通过调控细胞核中SIX3的抑制基因ZNF263来抑制SIX3转录

PI3K/AKT信号通路是癌症中最常被激活的通路，可用于分离外源性生长刺激对细胞生长，存活和代谢的调控。组成这条通路的基因已被广泛研究并发现通常在人类癌症中被激活。硫氧还蛋白互作蛋白（TXNIP）属于硫氧还蛋白（TRX）结合蛋白的一种，通过抑制硫氧还蛋白系统的功能而发挥介导氧化应激、抑制细胞增殖及诱导细胞凋亡等作用。基于此结论，功能实验表明DNMT1和DNMT3A上调参与高糖刺激的RSC96细胞中的TXNIP过表达。在此过程中，PI3K/AKT信号通路的抑制介导了DNMT1和DNMT3A的过表达，导致糖尿病周围神经病变（DPN）Shewan细胞的细胞自噬和凋亡。PTEN是一种典型的抑癌基因（TSG），下调PI3K/AKT信号通路，从而负调控信号通路并抑制癌症发展。研究表明DNMT3A通过PTEN/PI3K/AKT信号通路影响肺癌细胞（A549细胞）的发育。血管生成是恶性肿瘤发展的主要特征，会导致灌注不良的癌症并促进其侵袭性。最近对BC的研究结果表明DNMT1的过表达激活了PI3K/AKT信号通路，从而增加了BC血管生成（图3）。

图3：DNMT可能参与PTEN/PI3K/AKT通路。PTEN/PI3K/AKT信号通路参与细胞凋亡的调控。DNMT过表达导致PTEN表达下调。因此，DNMT可能通过这一通路进一步抑制细胞凋亡。

Wnt/β-catenin信号通路是癌症中常见的一类信号通路，其激活赋予癌症细胞持续的自我更新生长特性，并与治疗耐药性相关。在Carbajo–García MC等人的一项实验研究结果表明，在人子宫平滑肌瘤原代（HULP）细胞中，DNMT1过表达诱导异常DNA甲基化，随后激活Wnt/β-catenin信号通路，促进了细胞增殖和细胞外基质（ECM）形成。此外对套细胞淋巴瘤（MCL）治疗机制的一项重要研究表明，Wnt/β-catenin信号通路失活和DNMT1下调协同抑制MCL，这些结果可以指导MCL的临床治疗种的给药剂量。

总的来说，DNMT参与了许多细胞信号通路的调控，并在各种癌症发生、发展和临床表现中发挥了重要作用，表明DNMT是癌症治疗的潜在靶点。

DNMT在炎症和癌症中的潜在临床意义

癌症很难在早期被发现，这导致几乎所有癌症患者在被诊断时都错过了手术治疗的最佳时间，导致生存率较低。近年来越来越多的新兴标记物为癌症的诊断和治疗提供了更好的参考，敏感的分子生物标记物可以帮助鉴定癌症起源、区分癌前病变和癌症并定义肿瘤恶性程度，有助于癌症的早期诊断和治疗。理想的生物标志物应满足各种标准，如易获得性、高灵敏度（允许早期诊断）以及对治疗和疾病进展的及时响应。重要的是，其检测值应与癌症的病理特征和临床参数有相当高的相关性，如高Gleason评分、晚期癌症分期、阳性淋巴结状态和不完全肿瘤切除。相关研究表明DNMT表达水平与癌症的浸润深度、转移、预后和耐药性显著相关。

一项关于AML中吉西他滨耐药的试验表明，在I期和II期联合队列的122例患者中，以DNMT1下调和DNMT3A/DNMT3B上调为特征的R组（耐药）患者对吉西他宾耐药，在0/27（0%）患者和28/95（29%）患者中观察到复合完全缓解（CRc）（敏感）（p=0.0005），使用单变量Cox回归的进一步分析表明，DNMT3B的过表达与较低的总生存期（OS）相关（风险比HR=1.26，95%CI

1.07–1.49，p=0.005）。除AML外，在PCa中也发现了类似的结果。在服用药物或未服用药物的PCa患者样本之间的比较显示，DNMT3B[9/39（23.0%）vs.24/51（47.1%）（p=0.034）]和DNMT3A[21/39（53.9%）vs.41/51（80.4%）（p=0.014）]在治疗组中上调，而DNMT1表达没有变化[25/39（64.1%）vs.37/51（72.5%）（p=0.030）]。此外，DNMT的表达水平也随肿瘤分化程度的变化而变化，当Gleason评分从≤6变化到 7时，DNMT1表达水平从52.9%变化到68.4%（p=0.543），DNMT3A表达水平从29.4%变化到68.4%（p=0.045），DNMT3B表达水平从5.9%变化到31.6%（p=0.128），其中只有DNMT3A表达差异显著。Gleason评分为8ー10时，DNMT1（p=0.252）和DNMT3A（p=0.016）表达为100%，DNMT3B表达为66.7%（p=0.033）。这些研究从统计学上证明了DNMT作为诊断生物标志物的潜力。

除了统计数据分析之外，一些研究还通过体内试验验证了DNMT对肿瘤的作用。Pathania R等人构建了乳腺特异性条件Dnmt1敲除小鼠以鉴定Dnmt1在调节乳腺干/祖细胞中的作用，研究人员将Dnmt1Δ/Δ小鼠与模拟人管腔祖细胞（LP）起源的MMTV-Neu-Tg小鼠和模拟人基底三阴性BC的C3（1）-SV40-Tg小鼠杂交后，结果显示Dnmt1敲除显著抑制癌症发生率、肿瘤大小和肿瘤球形成能力。另一项研究也支持这一结果，使用皮下注射用HSV1tk-GFP-荧光素酶（SFG-nTGL）报告基因表达载体转染的小鼠PCa细胞至C57BL/6小鼠的右侧区域以启动该结果。随后，腹腔注射特异性抗TGF-β中和抗体1D11或对照抗体13C4后，将小鼠随机分成三组。结果表明定期注射1D11抗体的小鼠DNMT显著低于其他组，肿瘤生长受到显著抑制。

总之，DNMT在癌症诊断中具有临床重要性。尽管如此，所涉及的机制仍不清楚，需要更深入的探索和更完整的试验来阐明DNMT在癌症中的作用。

未来展望

随着越来越深入的研究，DNMT在癌症中的重要作用正在受到关注和理解。最近的研究表明，DNMT表达水平在乳腺癌（BC）、子宫内膜癌（EC）、和胃癌（GC）中异常上调，从而促进了促癌过程和随后的转移和侵袭。因此靶向DNMT以改善疾病进展是治疗癌症的一种新颖有效的策略。

手术、放疗和化疗技术在癌症治疗方面取得了重大突破。然而，上述治疗带来的副作用和抗癌药物的耐药性并未改善预期寿命和生存率。众所周知，癌症的发生是由于基因组和表观基因组的变化，主要表现在促癌基因激活或抑癌基因失活。因此研究人员希望从癌症发病机制的基本机制角度，提高癌症的治疗效果和预后。研究人员此前已诱导RNA干扰的内源性siRNA过程通路以触发转录后基因沉默，或使用DNA靶向的同源重组来实现基因靶向（包括基因敲除或敲入）。作为RNA引导的基因组编辑工具CRISPR/Cas9系统出现后，治疗性基因编辑正在成为一种可行的生物医学工具，作为表观遗传修饰因子的DNMT有望应用于表观基因组编辑疗法。CRISPR/Cas9通过DNMT解决或纠正表观遗传学变化将为未来的癌症治疗开辟新的领域。

最近，癌症表观遗传机制之间的相互联系引起了广泛关注，尤其是DNA甲基化和组蛋白去乙酰化。Nan等人报道了表观遗传机制DNA甲基化和组蛋白去乙酰化之间的显著相关性，表明两个研究最多的表观遗传机制（DNA甲基化和组蛋白修饰）可以通过甲基-CpG结合蛋白2（MeCP2）连接。此外，越来越多的证据表明，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）与DNA高甲基化基因的启动和/或维持抑制有关，研究表明，同时靶向DNA甲基化和组蛋白去乙酰化会导致加性或协同效应，从而重新激活异常沉默的基因，同时在组蛋白甲基化的情况下，组蛋白H3和H4的甲基化是癌细胞非常常见的特征，DNMT去甲基化剂和组蛋白脱乙酰酶抑制剂可以组合以发挥抗肿瘤作用。假设DNMT甲基化与组蛋白乙酰化之间存在关联，两者对癌症的影响值得进一步研究。

总之，DNMT不仅是基础生命科学与临床医学研究的新颖连接点，还可以与许多其他前沿研究成果结合应用，代表了一个有前途的研究方向，为临床癌症治疗提供了新思路。

结论

最近的证据表明DNMT与肿瘤的发病机制密切相关，贯穿肿瘤的侵袭、增殖、转移、诊断和预后全过程。已经发现DNMT在多种恶性肿瘤中异常表达，包括乳腺癌（BC）、前列腺癌（PCa）和结直肠癌（CRC）等，其中淋巴瘤的调控表现出双重机制。研究还表明DNMT在体内和体外调控肿瘤并与总生存期（OS）和癌症远处转移相关。DNMT参与癌细胞中多种信号通路调控，如α7烟碱乙酰胆碱受体（α7nAChR）和MAPK信号通路通过调控胰腺上皮细胞的DNMT诱导TSG异常高甲基化。然而到目前为止，报道的研究只是DNMT探索的冰山一角，更多高质量的临床试验和机制的深入探索将成为DNMT未来的研究重点和方向。

以上就是关于不同DNA甲基转移酶（DNMT）在癌症发病机制中的作用综述。 

参考文献：Liu P, et al. Emerging role of different DNA methyltransferases inthe pathogenesis of cancer. Front Pharmacol. 2022;13:958146.