第 612 期

研究發展
抽菸可藉由表觀基因變異而啟動口腔細胞癌變
Cigarette smoking might involve in oral neoplastic transformation through epigenetic aberrations

本院癌症研究所（簡稱癌研所）口腔癌團隊2013年的研究發現，本國有抽菸、喝酒及嚼檳榔習慣的口腔癌病患之腫瘤細胞，帶有嚴重的表觀基因體（epigenome）異常，許多抑癌基因可能因啟動子區域（promoter region）過度甲基化而靜默（silenced）1。據此，癌研所李家惠助研究員實驗室提出假說，認為口腔細胞表觀基因體可能因暴露於菸、酒、檳榔而引發變異，導致抑癌基因啟動子區域過度甲基化而靜默，因而促進口腔癌的發生。為驗證此假說，李博士實驗室將未癌化及半癌化的口腔細胞株2加以香菸濃縮物3（cigarette smoke condensate, CSC）（圖一）處理。

實驗結果顯示，香菸濃縮物確實會引發口腔細胞基因體的甲基含量，並且也使DNA甲基轉化酶（DNA methyltransferases, DNMTs，為細胞中負責基因體的甲基化修飾之主要酵素），DNMT1及DNMT3A大量聚積於細胞核。經由基因表達圖譜（gene expression profile）及基因體甲基化圖譜（methylation profile）交叉比對分析，以及後續的定量性甲基化聚合酶鏈鎖反應（methylation-specific PCR），實驗發現抑癌基因LDOC1啟動子區域的甲基化對香菸濃縮物異常敏感。當未癌化的口腔細胞株暴露於香菸濃縮物中3週，LDOC1啟動子區域已高度甲基化，並伴隨基因表達靜默。值得一提的是，LDOC1即是李博士實驗室在2013年於抽菸、喝酒及嚼檳榔相關聯的口腔癌腫瘤組織中所鑑別出，位在X染色體中的抑癌基因，有高達89%的抽菸喝酒嚼檳榔相關聯的口腔癌腫瘤組織中，LDOC1啟動子區域顯示過度甲基化。當未癌化的口腔細胞株剔除LDOC1基因表達後，增生速率顯著增加，並且在軟瓊脂上形成細胞群落，顯示可能開始走向癌化。免疫組織化學染色結果顯示，近七成的口腔組織中的LDOC1都有高度表達，但53.3%的口腔癌前病變組織、47.6%的1期及64.3%的2期口腔癌組織中則不表達或程低度表達 （圖二）。由於肺癌是與抽菸關聯性最強的癌症，研究團隊也好奇LDOC1在肺組織中，是否可能也因暴露於香菸而減少表現？初步搜尋臨床檢體的基因表現圖譜顯示：相較於從未抽菸者與戒菸者，LDOC1在抽菸者的肺組織中基因表達顯著減少；有抽菸（每年多於10包）的非小型肺細胞癌患者，則腫瘤組織的LDOC1表達也較正常人的肺組織顯著減少；此外，小型肺細胞癌（此為與抽菸關聯性最強的肺癌）的腫瘤組織中，LDOC1表達更較正常人的肺組織大幅減少（圖三）。這些數據暗示，抽菸也可能引起肺組織LDOC1基因表達缺失，至於LDOC1在肺癌中是否也扮演抑癌基因角色，尚須進一步探討。李博士實驗室的這項研究，證實了抽菸可藉由引發口腔細胞表觀基因體變異及抑癌基因LDOC1過度甲基化，而促進口腔癌發生，而香菸這樣的表觀基因體效應很可能也與肺癌的發生有關，為抽菸致癌的途徑提出新解。相關論文發表於國際期刊 Oncotarget (2015/7/10)。



1靜默（silenced）：基因靜默指基因沒有表現
2本研究採用之2株永生未癌化口腔細胞株CGHNK2及CGHNK6，是由長庚大學醫學生物技術暨檢驗學系鄭恩加老師提供。
3由本院國家環境醫學研究所林嬪嬪博士提供。
《文/圖：癌症研究所李家惠助研究員》