【佳学基因检测】结直肠癌基因检测精准性工具：组织标记物
尾型同源盒2（CDX2）
尾型同源盒转录因子2（CDX2）是一种在肠上皮细胞核中表达的同源盒蛋白。佳学基因结直肠癌基因解码表明它在肠道的胚胎形成和分化中起着关键作用。CDX2被广泛用作结直肠癌（结直肠癌）的敏感和特异性免疫标志物。CDX2在结直肠癌中被视为肿瘤抑制基因，因为其表达在结直肠癌病例中缺失。CDX2的过表达减少了小鼠结肠癌的形成。这一过程与Ki-67的下调有关。使用缺氧诱导的人端粒酶逆转录酶（hTERT）启动子驱动的载体过表达CDX2，在体内和体外均抑制了结肠癌细胞的恶性进展。
CDX2的表达由直接由环磷酸腺苷（cAMP）激活的交换蛋白（即Epac途径）调节。
Wnt/β-连环蛋白通路是胚胎发育和组织稳态中的重要信号通路。β-连环蛋白的异常表达和Wnt信号的过度激活参与了结直肠癌的发生。CDX2以非转录方式抑制β-连环蛋白的转录活性。佳学基因解码表示，在结直肠癌的肝转移中，持续的核CDX2表达和细胞质β-连环蛋白之间通过Mucdhl存在统计学上显著的相关性。CDX2基因启动子区域有两个富含CpG的位点，-1570至-1200和-220至+880。上游富含CpG的位点在所有细胞系中均高度甲基化。下游富含CpG的位点仅在有限的结直肠癌细胞系中甲基化，并与CDX2的下调有关。
CDX2基因启动子区域的甲基化与结直肠癌的高风险相关。结直肠癌组织中CDX2基因启动子区域的甲基化率为78.5%。在右侧原发性粘液性肿瘤和分化不良的组织学特征的结直肠癌转移患者中，CDX2表达的缺失更为频繁，这在女性中尤为显著。
佳学基因肿瘤精准用药基因解码的观察发现，CDX2下调与高级别和伴有肝转移的晚期肿瘤之间存在正相关关系。此外，低CDX2表达与T4期结直肠癌（CRC）相结合，与较低的无病生存率和总生存率显著相关。Rajarajan等人指出，超过一半的CDX-2阳性结直肠癌（CRC）没有发生区域淋巴结转移。
Nishiuchi等人揭示，与CDX2阳性结直肠癌（CRC）患者相比，II/III期CDX2阴性结直肠癌（CRC）患者的五年总生存率和无复发生存率较低。miR-9-5p调节CDX2的表达。在II/III期结直肠癌（CRC）患者中，高miR-9-5p表达与不良预后呈正相关。
Dalebra等人观察到，与CDX2阳性结肠癌患者相比，CDX2阴性结肠癌患者的五年无病生存期（DFS）显著缩短。此外，在接受辅助化疗的个体中，与未接受辅助化疗的患者（56%）相比，II期CDX2阴性结肠癌患者的五年DFS（91%）显著增加。
在另一项研究中，作者表明，间质亚组（CMS4）（结直肠癌（CRC）共识分子亚组分类）中的CDX2阴性患者与总体和无复发生存的不良预后相关。CDX2阴性患者的中位总生存期为8个月，而CDX2阳性转移性结直肠癌（CRC）患者的中位生存期为39个月。疾病进展的中位数（即中位无进展生存期）对于CDX2阴性患者为3个月，而对于CDX2阳性患者为12个月。
CDX2的下调与结直肠癌（CRC）中的不良分化和错配修复（MMR）缺陷呈正相关。CDX2的缺失也与微卫星不稳定性有关。
炎症性肠病增加了发展为结肠炎相关性结直肠腺癌（CAC）的风险。在较年轻的CAC患者和更高阶段的CAC中，CDX2和YES相关蛋白-1（YAP1）的表达缺失。在炎症性肠病患者中，单独的CDX2或YAP1表达与结直肠癌（CRC）的更侵袭性组织病理学特征无关。
有趣的是，CDX2缺失是转移性结直肠癌（CRC）患者的独立不良预后标志。与KRAS突变的转移性结直肠癌（CRC）相比，BRAF突变的结直肠癌（CRC）中CDX2表达的缺失更为频繁（53%对9%）。换句话说，BRAF突变病例中CDX2的表达与较好的预后相关，而KRAS突变病例中CDX2的缺失与较差的预后相关。CDX2缺失的患者更常发生远处淋巴结转移而非肝转移。与CDX2阳性的结直肠癌（CRC）肿瘤相比，CDX2阴性的患者组中一线联合化疗的立即进展更为常见。此外，观察到CDX2缺失的患者的总生存期和无进展生存期均较低。
特殊AT丰富序列结合蛋白2（SATB2）
特殊AT丰富序列结合蛋白2（SATB2）是基质附着区域结合转录因子家族的一部分，它调节骨发生（骨骼发育和成骨细胞分化）。SATB2上调成骨细胞特异性基因的表达。
SATB2通过增强转录因子Runx2和ATF4的活性来抑制Hoxa2的表达，并激活多种成骨细胞特异性基因，Runx2和ATF4调节成骨细胞分化。这表明SATB2在调节骨发生的转录网络中发挥作用。SATB2在鳃弓和成骨细胞系的细胞中表达。Satb2-/-小鼠表现出颅面异常，同样，在人类中，SATB2的易位或成骨细胞分化和功能缺陷也会导致相同的异常。Satb2/Runx2和Satb2/Atf4双杂合小鼠的骨骼形成缺陷从遗传学上证实了这种协同作用。最初，FitzPatrick等人报道SATB2是2q32–q33上的一个基因，与孤立的腭裂缺陷有关。在接下来的几年里，SATB2被公认为结直肠癌的生物标志物，并描述了与SATB2相关的多种遗传综合征。Zarate等人报道了一种表型，包括智力障碍、颅面异常（如腭裂）、牙齿畸形和伴有SATB2缺陷的骨量减少。此外，Magnusson等人通过筛选人类蛋白质图谱数据库，确定了SATB2是人类结直肠上皮异常的潜在免疫组织化学标志物。研究人员使用组织微阵列描述了SATB2在正常人体组织中的表达谱。SATB2在阑尾、结肠和直肠的上皮以及大脑皮层和海马、非生发中心淋巴样细胞以及导管上皮中高度表达。SATB2的表达谱相对较窄，主要在结直肠/阑尾腺癌中表达。其对于转移性胃肠道腺癌的特异性为91.2%。
SATB2与许多潜在的应用相关，包括确定未知原发灶的腺癌来源以及区分原发性卵巢黏液腺癌与结直肠转移癌。根据佳学基因组织特异性肿瘤的决定因子等的研究，仅使用SATB2作为单一标志物时，SATB2在III/IV期结直肠腺癌中的阳性率为83.7%，在II期中的阳性率为91.4%，在I期中的阳性率为92.4%。基于这些结果以及其他常见恶性病变的组织微阵列结果，研究人员提出，将SATB2与细胞角蛋白20（CK 20）结合使用，是结直肠腺癌的一个高度特异性标志物。
糖蛋白A33（GPA 33）
A33抗原是免疫球蛋白超家族的一种I型跨膜糖蛋白，表达于结肠和小肠隐窝底部增殖细胞的基底外侧膜上以及隐窝顶部分化细胞的基底外侧膜上，同时也在95%的结肠肿瘤中表达。它是一种高度持久、不移动、定位于表面的蛋白质。GPA 33在胃肠道组织的转录过程中受CDX1的调控。A33糖蛋白具有三个结构域：一个由213个氨基酸组成的细胞外区域，一个单一的疏水跨膜区域和一个高度极性的细胞内尾部。其基本细胞外结构由类似于IgG折叠的域和细胞内域组成，细胞内域包括一个四重半胱氨酸重复序列，后面是一个高度酸性的序列。其最接近的同源物包括Coxsackie腺病毒受体（CAR）、皮质胸腺细胞受体（CTX）、内皮细胞粘附分子（ESAM）、连接粘附分子1-3（JAM）和CEA相关细胞粘附分子（CEACAMs）。GPA33的假定功能是作为粘附分子。此外，GPA33在将蛋白质运输到囊泡的过程中也发挥作用。GPA 33的这种细胞内功能取决于细胞周期的特定阶段，在G2/M期达到峰值。在S期观察到最低的PGA 33水平，而mRNA水平在S期最高，但在G1期几乎不存在。
PGA 33是结直肠癌（CRC）的免疫标志物，特异性为85.4%，敏感性为95.9%。这种生物标志物的敏感性类似于CDX2，但其特异性更高。
钙粘蛋白-17 (CDH17)
Cadherin-17 (CDH17) 是一种钙依赖性跨膜糖蛋白，是钙粘蛋白超家族的成员。 这种钙粘蛋白通过与胃肠道正常、化生和肿瘤组织中该基因 5' 侧翼区域的元件结合而受到 CDX2 的转录调节。 CDH17 在正常组织中肠上皮细胞和杯状细胞的基底外侧质膜中表达。 CDH17 存在于富含胆固醇的部分，负责组织完整性。 Cadherin-17 在正常、小肠和大肠、胰管上皮以及源自胃、胰腺和结直肠组织的腺癌中表达。 不到 1% 的消化系统以外的癌症 CDH17 呈阳性。 因此，这种糖蛋白的另一个名称是肝肠钙粘蛋白。 CDH17 通过与 α2β1 整合素相互作用参与肠上皮细胞间的粘附。 CDH17 调节整合素激活和信号传导，诱导特异性粘着斑激酶 FAK/蛋白酪氨酸激酶 2、桩蛋白、RhoA、Rac 和 Ras，其激活导致细胞外信号调节激酶和 Jun N 末端激酶的诱导，增加 cyclin D1 与肝转移中结肠癌细胞的增殖。 KM12细胞中CDH17沉默可抑制裸鼠皮下或脾内接种后的肿瘤生长和肝转移。 整合素是细胞粘附分子家族，是细胞外基质蛋白的受体。 α2β1 整合素使用两个不同的结合位点与两种不同的配体（胶原蛋白 IV 和 CDH17）相互作用。 CHD17 具有用于整合素结合以及一些其他配体（例如纤连蛋白或纤维蛋白原）的三肽 RGD 位点。 RGD 调节结肠癌转移细胞中 β1 整合素的激活以及粘着斑激酶和 ERK1/2 激活的增加。 换句话说，在 CDH17 阳性的 结直肠癌（CRC） 中，整合素 α2β1 与 CDH17 的结合受到抑制，从而防止整合素激活和转移，这可能具有治疗潜力。
CDH17 是一种有用的免疫组织化学标记物，可用于诊断原发性和转移性结直肠腺癌，其特异性在 50-83.8% 范围内，敏感性在 96-100% 范围内。 CDH17 在检测胃肠道腺癌方面似乎比 CDX2 稍微敏感一些。 在比较 CDH17 与 CDX2 在胃肠道癌免疫组织化学诊断中的有用性时，观察到几乎所有结肠腺癌 (99%) 都是 CDH17 阳性/CDX2 阳性 。 反过来，CDH17和SATB2的组合作为肺肠腺癌（PEAC）和转移性结直肠腺癌鉴别诊断的潜在最佳标志物，具有高敏感性（76.92％）和特异性（100％）。 PEAC 是一种罕见的非小细胞肺癌，其组织学和免疫组织化学形态与结直肠腺癌相似。 已观察到CDH17的高表达与结直肠癌（CRC）患者的肝转移和较差的生存率呈正相关。
细胞角蛋白
细胞骨架框架由三种细胞骨架丝组成，称为微丝、中间丝和微管。 中间丝（IF）负责组织内部三维细胞结构和张力，赋予细胞形状。 此外，IF 是化学上最稳定的细胞结构，可抵抗高温、高盐和洗涤剂溶解。 所有中间丝（IF）都有一个二聚体中心杆结构域，它是一种卷曲结构，由两个平行的 α 螺旋组成，两侧是头结构域和尾结构域。中间丝（IF）根据其杆结构域氨基酸序列分为五类。 1 型中间丝（IF）包括酸性角蛋白，存在于上皮细胞中。 2 型中间丝（IF）包括碱性角蛋白，也存在于上皮细胞中。 3 型中间丝（IF）包括波形蛋白、结蛋白和胶质纤维酸性蛋白。 4 型中间丝（IF）发生在神经丝中。 5 型中间丝（IF）是核纤层蛋白。
细胞角蛋白是位于细胞质细胞骨架中的中间丝形成蛋白。 它们仅是上皮细胞的特征。 细胞角蛋白调节许多细胞功能，例如细胞大小决定、顶端-基底极化、蛋白质翻译控制、细胞器定位和膜蛋白靶向。根据人体组成成分的基因序列及其结构功能基因解码 ，角蛋白被分为两类。 I 型包括 28 个（20 个上皮细胞和 11 个毛发）角蛋白，II 型包括 26 个角蛋白（20 个上皮细胞和 6 个毛发）。 与其他中间丝（IF）类似，角蛋白含有约 310 个氨基酸的中央卷曲 α-螺旋杆结构域，该结构域又分为子结构域（螺旋 1A、1B、2A 和 2B）。 子结构域通过三个接头 L1、L12 和 L2 连接。 非螺旋头结构域由子结构域 V1 和 H2 组成。 非螺旋的尾部结构域也有子结构域 H2 和 V2 [254]。 细胞角蛋白已广泛用作结直肠癌诊断中的免疫组织化学标记物。
细胞角蛋白 7 (CK7)
细胞角蛋白 7 (CK7) 是角蛋白超家族的 II 型成员。 尽管在上皮细胞中广泛表达，但其作用仍不清楚。 CK7表达与肿瘤分化差和肿瘤出芽程度显着相关。 CK7 阳性癌症患者比 CK7 阴性患者更容易观察到疾病进展（52% 比 41%）。
CK7 在转移淋巴结中表达，与较短的总生存期和诊断时存在远处转移相关。 有趣的是，在原发肿瘤中 CK7 表达与总生存率之间没有观察到这种相关性。 结直肠癌（CRC） 患者转移淋巴结中的 CK7 表达似乎是一个不良预后因素。
细胞角蛋白 20 (CK20)
与 CK20 阳性相比，细胞角蛋白 20 (CK20) 的缺失与年龄较大（56 岁以上）、右侧肿瘤、较高级别和粘液性组织学、晚期、肿瘤间淋巴细胞浸润增加（产生克罗恩病样浸润）相关 肿瘤。 因此，CK20 的缺失与较低的无病生存率和总生存率相关。 反过来，CK20 缺乏染色或低表达与分化差、肿瘤体积大和错配修复缺陷显着相关，但未发现对预后有显着影响。 已检测到低 CK20 水平与高微卫星不稳定性相关。
CK20+/CK7−
CK20 对结肠癌、尿路上皮癌和默克尔细胞癌具有特异性。 CK7 是起源于乳腺、呼吸道、胆道和苗勒管上皮的腺体恶性肿瘤的特征。 约 75-95% 的 结直肠癌（CRC） 病例中有 CK20+/CK7− 表达。 因此，CK20+/CK7−谱是结肠癌的特征，并且是广泛使用的诊断工具，用于确定转移性癌的起源部位。 根据 Al-Maghrabi 等人的说法，最常见的特征是 CK20+/CK7−，在 60.4% 的 结直肠癌（CRC） 病例中观察到，以及 CK20−/CK7−，在 35.4% 的病例中观察到。 据报道，混合 CK20+/CK7+ 和 CK20−/CK7+ 谱的比例为 2.1%。没有注意到CK20/CK7免疫组化特征与临床病理特征（如年龄、性别、肿瘤大小和位置、淋巴结状态等）、预后和生存之间的统计学显着相关性。 其他研究人员揭示了 CK20+/CK7+ 谱与 结直肠癌（CRC） 晚期之间的正相关性。 在另一项研究中，CK20−/CK7+ 谱是右侧和高级别结肠癌的特征。
细胞角蛋白 15 (CK15)
细胞角蛋白 15 (CK15) 是一种缺乏明确的 II 型伴侣的 I 型角蛋白，参与维持细胞质稳定性 [275,276,277]。 CK15存在于复层上皮的基底角质形成细胞中，而CK15的异常表达参与肿瘤发生和癌症进展。
CK15被发现在结直肠癌组织中高表达并且与较差的预后相关。 与CK15低表达的患者相比，CK15高表达的结直肠癌（CRC）患者的总生存期显着较低。 CK15的高表达与结直肠癌（CRC）的分化和分期呈正相关。 CK15 可能被视为 结直肠癌（CRC） 的独立预后因素。
细胞角蛋白 18 (CK18)
细胞角蛋白 18 (CK18) 在许多类型的人类癌症（例如肝细胞癌、宫颈癌）中表达上调，并且与临床进展和较差的预后相关。 CK18 参与多种正常细胞过程，例如细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡、运动和细胞信号传导。
与邻近的正常结直肠组织相比，结直肠癌（CRC） 癌组织中 CK18 的表达增加。 此外，CK18的高表达与临床分期晚期、淋巴结或其他实体器官转移以及分化不良呈正相关。 CK18 过表达是肿瘤组织中 CK18 表达上调的 结直肠癌（CRC） 患者总生存期的独立预测因子。 在一项体外研究中，CK18 表达下调会抑制 结直肠癌（CRC） 细胞的活力、迁移和侵袭。
端粒酶
端粒是保护染色体末端的区域，包含独特的六聚重复序列 (TTAGGG)n。 它们调节染色体完整性和细胞寿命。 当达到临界缩短长度时，细胞开始经历复制衰老。 端粒酶是一种核糖核蛋白酶复合物，其活性有助于细胞避免衰老。 端粒酶含有端粒特异性逆转录酶 (hTERT)，其结构和功能与病毒转录酶相似。 第二个组成部分是内部 RNA（端粒酶 RNA-hTR）模板序列，在其上合成端粒重复序列。
端粒酶存在于永生化细胞中，例如生殖系细胞和 80-90% 的人类癌细胞。
hTERT 的过度表达增加了 结直肠癌（CRC） 的复制潜力和复发风险。 研究发现，与 hTERT 低表达的肿瘤患者相比，hTERT 表达升高的 结直肠癌（CRC） 患者的中位总生存期显着较差（37 个月与未达到），无论分期或给予的全身治疗如何。 hTERT 升高的转移性疾病患者的死亡风险比 hTERT 表达低的患者高 15 倍。
在其他研究中，观察到 hTERT 表达升高与更晚期和更差的预后相关，结直肠癌患者的无病生存期 (DFS) 和总生存期 (OS) 较低。
hTERT 似乎是复发的生物标志物，可用于监测对全身治疗的反应。
端粒长度是结直肠癌（CRC）的独立预后因素。 平均端粒长度小于 6.35 Kb 的癌症预后较好。 含有非编码端粒重复的 RNA (TERRA) 调节端粒酶，影响端粒长度。佳学基因解码结果表明，18p TERRA 表达与端粒长度显着相关。 多变量分析表明，18p TERRA 表达是 结直肠癌（CRC） 患者无病生存的重要独立预后因素。 肿瘤风险的精准分析基因解码称，结肠癌组织（尤其是右侧肿瘤与左侧肿瘤）中的端粒酶活性水平显着高于直肠癌组织。 与直肠癌患者相比，在结肠癌患者的正常邻近组织中观察到端粒酶活性同样增加。 结肠癌的 hTERT 活性高于直肠癌。 在另一项研究中观察到，与显示中度或低端粒酶活性的癌症相比，高端粒酶活性与较差的预后显着相关。 癌性结肠组织中的端粒长度和 hTERT 表达与组织病理学特征和总生存率显着相关。 癌组织的端粒明显短于周围正常粘膜。 与 I 期肿瘤相比，晚期 结直肠癌（CRC）（II-IV 期）的端粒更长。 与邻近正常粘膜相比，结直肠癌（CRC） 组织中的 hTERT 表达水平显着降低。
然而，端粒酶活性并不总是与结肠癌中的 hTERT 表达相关，可能是因为正常粘膜的浸润淋巴细胞中存在 hTERT。 因此，单独测量 hTERT 可能会高估正常和癌性肠上皮细胞中端粒酶的实际存在情况。
端粒酶活性和 hTERT 的特异性非常好，但敏感性相对较低。
由于最近的医学进步，端粒长度测量和端粒酶表达分析已显示出作为早期 结直肠癌（CRC） 癌症检测和监测以及识别预后不良患者的有用分子生物标志物的前景。
