膀胱癌是全球第十大最常见的恶性肿瘤，大约75%的病例为非肌性浸润性膀胱癌（NMIBC），其余25%为肌肉浸润性膀胱癌（MIBC）[1]。MIBC患者的标准治疗是根治性膀胱切除术。然而，MIBC预后较差，患者的5年生存率仅为20-40%[2]。以铂类药物为基础的联合化疗是目前尿路上皮癌的一线化疗方案，但治疗效果不甚理想，总体客观缓解率在50%左右，5年的总体生存期仅为13%-15%[3]。顺铂耐药是转移性膀胱癌患者预后不良的关键原因之一。因此，了解顺铂耐药的分子机制、寻找预测标记物以及开发更有效的药物来逆转顺铂耐药是至关重要的。随着甲基化检测技术的发展和表观遗传学研究的深入，学者们逐渐认识到DNA甲基化在肿瘤耐药过程中起着关键作用。
近年来，人们对顺铂耐药的生物学机制进行了深入研究。目前，公认的顺铂耐药机制包括药物转运和代谢的改变、DNA修复机制的增强、细胞周期调节的变化以及细胞凋亡的抑制[4]。此外，当癌细胞通过DNA、RNA或蛋白质的表观遗传修饰改变某些关键基因的表达，或调节其对药物反应的功能时，耐药性也可能产生。
DNA甲基化（DNA Methylation）是指DNA序列上特定的碱基在DNA甲基化转移酶（DNMT）的作用下，通过共价键结合的形式获得一个甲基基团的过程[4] (图1)。DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式，能够在不改变DNA序列的前提下，改变DNA片段的活性，从而改变遗传表现，是一种非常重要的表观遗传修饰[5]。
图1. DNA甲基化的过程[4]
DNA甲基化在许多正常细胞基因表达、胚胎发育、细胞增殖、细胞分化、维持基因组稳定和抵御外源DNA病毒入侵等生物学功能的调节过程中发挥着重要作用，而异常的DNA甲基化则与许多疾病的发生有关，尤其是癌症的发展。异常的DNA甲基化通常通过降低肿瘤抑制基因的转录活性，进而影响其表达，例如导致其表达降低或沉默，从而间接诱导肿瘤的发生和耐药性。在膀胱癌中，DNA甲基化的变化是一个重要的表观遗传标记，甲基化模式的改变可能是驱动膀胱癌顺铂耐药的潜在机制[6]。
研究表明，DNA的高甲基化状态与顺铂耐药性呈高度相关[7]。例如，在膀胱癌中，HOXA9启动子的甲基化状态与顺铂耐药性相关[8]。T细胞白血病家族基因3（TLX3）在对顺铂敏感的细胞中低甲基化，但在顺铂耐药的膀胱癌细胞中则高甲基化[9]。氨基酸和多胺代谢催化基因ASS1和SAT1的表达水平由于其高甲基化显著下调。先前的研究表明，ASS1的表达可能与膀胱癌的分期和复发相关。通过异常表达或人工激活SAT1可以在培养中逆转化疗的耐药性。通过外源添加精氨酸脱亚胺酶增加ASS1的表达，可以增强顺铂的凋亡效应[10]。
DNA甲基化与顺铂耐药的分子机制也有深入研究。GULP1是一种与KEAP1结合的蛋白质，在尿路上皮癌中调控KEAP1-NRF2信号通路。GULP1启动子的高度甲基化导致其自身的沉默。GULP1沉默后，NRF2在细胞核中的积累增加，导致NRF2信号的持续活化，从而赋予膀胱癌对铂类药物治疗的耐药性[11]。
DNA的高甲基化与膀胱癌对顺铂的耐药性相关，抑制DNA甲基化可以在一定程度上逆转这一效应。DNA甲基转移酶抑制剂地西他滨（DAC）可以通过促使DNA甲基转移酶的蛋白酶体降解并阻断其催化位点来实现这一目标。经典的化疗药物如顺铂和吉西他滨能消灭大多数癌细胞，但对癌干细胞（CSCs）的毒性效果较小。相比之下，低剂量的DAC治疗能抑制CSCs的自我更新能力，对其他癌细胞的细胞毒作用较小。DAC与顺铂或吉西他滨的联合应用表现出协同抗肿瘤作用。这些效果与DNA去甲基化和SOCS3的再激活相关，后者抑制了STAT3信号通路[12]。此外，地西他滨治疗还可以恢复RASSF1A的表达，减少其下游致癌靶标CTGF和CYR61的表达[13] (图2)。
图2. DNA甲基化与顺铂耐药
在检测技术快速发展的时代，DNA甲基化检测因其无创、方便和快捷的优势而受到广泛关注。在泌尿外科领域，尿液DNA甲基化检测作为一项新兴的诊断手段，在膀胱癌的早期诊断、复发监测和风险分层中具有广阔的应用前景[14]。DNA甲基化在膀胱癌顺铂耐药中的作用和机制日益明确，这也为逆转膀胱癌的顺铂耐药提供了更多的靶点和可能性。
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