第一节　概　述

大肠癌/结直肠癌是美国第三大常见恶性肿瘤，每年有近150 000例新病例，约占美国所有恶性肿瘤的15%，是目前癌症第二位死亡原因。大肠癌/结直肠癌显示70～79岁的峰值发病率，70年来，约有50%的处于大肠癌/结直肠癌高危地区人口会有某种形式的结直肠肿瘤，从腺瘤性息肉到结直肠癌。在美国，个体结直肠癌平均风险是6%～20%（对于有一级亲属验证的个体）和80%～100%（对于有遗传性大肠癌/结直肠癌综合征的个体）。

在原发性和遗传性大肠癌/结直肠癌的诊断和治疗方面，大肠癌/结直肠癌的分子诊断检测变得越来越重要，这一趋势可能会继续。一些趋势已显而易见。

Murff等发现，只有17%符合早期乳腺癌检测标准的个体真正适合于基因检测。目前，许多将受益于分子检测的个体并未接受它。随着分子检测的临床应用变得更加普遍及测试成本的下降，这种诊断方式将越来越多地被采用。

虽然最初的研究表明UGT1A1基因型有可能用于确定最佳的伊立替康剂量，但UGT1A1基因型指导的伊立替康的使用并不常规应用。另外，Bedoya等发现，Dukes C和D期患者更可能（P=0.05）在大麻素受体-1发生1359位点G→A核苷酸的变化。他们的生存时间较短，淋巴结转移增加。虽然目前不是分子诊断的一部分，但增加对影响大肠癌/结直肠癌发生发展的其他基因突变/多态性的理解，如大麻受体-1，可能会成为这种恶性肿瘤分子诊断的重要部分。

一些分子技术，临床检测中并不常采用，已证明在分析大肠癌/结直肠癌方面是非常有用的，很有可能在不久的将来有助于大肠癌/结直肠癌的分子诊断。

基因芯片由一个固相支持构成，常为一个载玻片，其中已知序列的DNA探针按照一定顺序固定于其上。载玻片与标记的核酸（通常cDNAs来自RNA）在非常严格的条件下杂交，彻底的洗涤，通过标记检测探针结合的目标序列的相对数量。基因芯片可以同时测量从10万～100万基因/核酸序列。正常结肠黏膜和大肠癌/结直肠癌的比较显示与正常的结肠组织相比，大肠癌/结直肠癌有大量的基因增加或降低表达。基因芯片将发展成为特异的诊断基因表达谱（组织起源网络检测）或预测基因表达谱（Oncotype Dx^®）。对于大肠癌/结直肠癌，特定的基因产物已被用于预测其临床行为。例如，骨桥蛋白mRNA表达是一个证据充分的大肠癌/结直肠癌进展的生物标志物。

蛋白质组学是识别并分析正常和病理条件下的细胞蛋白质产物。通常这些分析检测蛋白质的修饰，如磷酸化和蛋白质-蛋白质相互作用。特异的技术包括基于抗体微阵列技术的蛋白芯片，识别蛋白质-蛋白质相互作用的酵母双杂交系统，结构分析的高通量晶体衍射检测技术，二维电泳和质谱等。这些技术在识别蛋白质表达的化疗反应性、转移潜能和临床侵袭程度相关性方面是非常有用的。随着时间的推移，将形成特异的蛋白质组学表达谱系并预测特异结直肠癌病例的临床行为。

代谢组学是研究特定的体液或组织所特有的化学印迹，并将这些化学印迹与其他疾病相关的方法进行比较。通常分析小分子，如脂类、糖和氨基酸。最近，采用高效液相色谱或磁共振波谱（NMR）等技术进行初始分离后，可应用多种形式质谱进行代谢组学分析。尽管已初步取得令人鼓舞的成果。例如，Bezabeh等使用磁共振分析稀释在磷酸盐缓冲生理盐水/D2O缓冲液中粪便样本的代谢谱系。412例无大肠癌/结直肠癌正常对照和111例大肠癌/结直肠癌患者被检测。大肠癌/结直肠癌患者的粪便样品表现出一种独特的NMR谱系，其敏感性和特异性为87%。这种分析的成本大约是50美元/样品，显著低于许多其他分子检测技术。虽然尚未应用于临床，代谢组学分析在检测大肠癌/结直肠癌形成和复发以及预测其临床行为等方面是有用的。

全基因组测序。自2005年以来“第二代”DNA测序平台的广泛应用。与标准的Sanger测序技术相比，许多新的测序平台降低了大约四倍的测序成本。随着时间的推移，快速的大序列低成本的DNA测序技术使个体全基因组和（或）肿瘤基因组的分子分析及诊断成为可能。显然，这样的技术将大大增加临床分析的分子数据量，是个性化医疗时代的一个重要工具。

一个有趣的新方法，目前用于“外显子测序”，也被称为“靶向外显子捕获”。在这项技术中基因组DNA随机剪切，富集由此产生的DNA片段，用于外显子DNA与其序列相对应的短（磁珠或生物素）标记的DNA或寡核苷酸RNA的水相杂交。标记的杂交捕获并洗涤，去除未结合的DNA，只保留基因组中外显子部分，其比例不到基因组的2%，但携带大约85%的致病突变。随后外显子DNA进行PCR扩增，用于大规模平行DNA测序。外显子测序的优点是它减少了用于分析的DNA用量的98%，仍然可分析大部分（85%）的DNA致病突变。目前，Agilent、Illumina和Nimblegen提供外显子捕获试剂盒。

MicroRNA（miRNA）谱系分析。miRNAs是小的（22个碱基的核苷酸）转录后调解者，通过结合于靶mRNA的3′端非编码区发挥功能，抑制其表达。在某种程度上，miRNAs代表着“基因组内的基因组”，每个miRNA通常调节多种靶mRNA，调控基因表达。生物信息学分析显示miRNAs调节30%的人类基因的表达。大肠癌/结直肠癌常表现出特定的增加或减少的miRNAs模式，尤其是那些调节已知细胞功能如转移、增殖、DNA修复、凋亡及上皮间质转化的miRNAs。虽然处于其分析应用的早期阶段，但miRNAs谱系分析最终有可能作为临床诊断与临床预后预测的标记物。

表观遗传学是对基因表达遗传变化的研究，其涉及DNA序列的变化及其机制。这些变化包括许多不同的生化变化，如异常DNA甲基化，失调的miRNA的表达，组蛋白修饰如乙酰化和异戊烯基等。在大肠癌/结直肠癌中分析基因甲基化模式显示几乎所有的大肠癌/结直肠癌均携带成千上万的异常甲基化基因。虽然非常复杂，但大肠癌/结直肠癌表观遗传学改变的分析越来越重要。此外，随着时间改变大肠癌/结直肠癌基因组的甲基化模式的药物治疗调整而恢复非恶性基因表达模式可能在不久的将来成为现实。