Epigenetische processen in de maligne ontaarding: de rol van DNA-methylering in het ontstaan van kanker

capita selecta

Epigenetische processen in de maligne ontaarding: de rol van DNA-methylering in het ontstaan van kanker K.P.M.Suijkerbuijk, E.van der Wall, T.van Laar, M.Vooijs en P.J.van Diest

– Fouten in het DNA die leiden tot activatie van oncogenen of inactivatie van tumorsuppressorgenen gelden als een cruciale stap in de tumorontwikkeling. – Kennis van processen die de activiteit van genen moduleren, de zogenaamde epigenetische processen, nemen in belang toe in de zoektocht naar factoren die verantwoordelijk zijn voor ongeremde celgroei. – De epigenetische en de genetische processen bepalen samen de proliferatie van een cel. – Afwijkende methyleringspatronen zorgen samen met andere epigenetische processen zoals acetylering en nucleosoomformatie, en een compacte chromatinestructuur voor het onderdrukken van transcriptie, resulterend in inactivatie van tumorsuppressorgenen. – De methyleringsstatus is een veelbelovende biomarker voor maligniteiten, omdat methylering niet patiëntspecifiek is, in een vroeg stadium van de tumorgenese optreedt en mogelijk voorafgaat aan morfologische veranderingen. Ned Tijdschr Geneeskd. 2007;151:907-13

‘Foutjes in genen’, zoals mutaties, deleties en inserties, kunnen middels activatie van oncogenen of inactivatie van tumorsuppressorgenen leiden tot het ontstaan van maligniteiten.1 Als oncogenen actief zijn, bevorderen ze het ontstaan van een maligniteit, terwijl actieve tumorsuppressorgenen het ontstaan van een maligniteit helpen voorkómen. Echter, niet alleen fouten in het DNA zelf leiden tot ongebreidelde celgroei. Ook veranderingen in de structuur van het DNA, de zogenaamde epigenetische processen, beïnvloeden in belangrijke mate de activiteit van genen. Deze processen kunnen gezien worden als een soort schakelaar die de genen in cellen aan en uit zet en ze zo in toom houdt. Waar de genetica refereert aan de overerving van informatie door middel van veranderingen in de nucleotidesequentie, refereert epigenetica aan de leer van ‘mitotisch of meiotisch overerfbare veranderingen in genfunctie die niet verklaard worden door veranderingen in nucleotidesequentie’.2 DNA-methylering (hierna te noemen ‘methylering’) geldt als een van de belangrijkste epigenetische processen. De methyleringsstaat van het DNA wordt bij mitose overgedragen aan de dochtercellen door tussenkomst van het enzym ‘maintenance methyltransferase’. De afgelopen jaren heeft het bewijs voor een causale rol van epigenetische processen tijdens de carcinogenese zich

Universitair Medisch Centrum Utrecht, Postbus 85.500, 3508 GA Utrecht. Afd. Pathologie: mw.K.P.M.Suijkerbuijk, arts-onderzoeker; hr.dr.T.van Laar en hr.dr.M.Vooijs, moleculair biologen; hr.prof.dr.P.J.van Diest, patholoog. Afd. Interne Geneeskunde: mw.prof.dr.E.van der Wall, internist-oncoloog. Correspondentieadres: mw.K.P.M.Suijkerbuijk ([email protected]).

opgestapeld.3 Terwijl genetische processen veelal patiëntspecifiek zijn, vormen epigenetische processen zoals methylering een algemener kenmerk van tumorontwikkeling.4 Methylering blijkt zelfs een even frequent voorkomende oorzaak te zijn van inactivatie van tumorsuppressorgenen als mutaties.5 In dit artikel gaan wij in op de rol van methylering in het proces van tumorontwikkeling en -progressie. Om het belang van methylering in de praktijk te illustreren, zullen wij vervolgens in meer detail ingaan op de mogelijke toepassingen van methylering als biomarker voor maligniteiten. methylering van dna Het begrip ‘methylering’ beschrijft de toevoeging van een methylgroep aan een cytosine, waardoor een methylcytosine gevormd wordt (figuur 1a). In de regel gebeurt dit slechts als deze cytosine (C) gevolgd wordt door een guanine (G), de zogenaamde cytosinefosfaatguanine(CpG)-sequentie (de ‘p’ staat voor de fosfaatgroep die de C en de G aan elkaar verbindt; dit in tegenstelling tot een C en een G uit twee verschillende DNA-strengen die complementair zijn). In het genoom bevinden zich zogenaamde CpG-eilanden, CGrijke gebieden in de promotorregio van het gen, dat is de DNA-sequentie die ervoor zorgt dat de transcriptie van een gen kan plaatsvinden. Normaal gesproken zijn deze gebieden gehypomethyleerd (zie figuur 1b), waardoor het DNA toegankelijk is voor transcriptiefactoren en transcriptie kan plaatsvinden. Het niet-coderende deel van het genoom bestaat uit de DNA-sequenties die zich bevinden in de genen, maar die niet worden gebruikt om voor de eiwitten die door die

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

907

figuur 1. (a) Vorming van 5-methylcytosine onder invloed van het enzym DNA-methyltransferase (DNMT). DNMT katalyseert de methylering op de 5-positie van de cytosinering, waarbij S-adenosylmethionine donor is van de methylgroep (CH3); (b,c) methylering en samenhangende processen onder normale omstandigheden en bij neoplastische transformatie; (b) normaal gesproken is het cytosinefosfaatguanine(CpG)-eiland in de promotorregio (exon 1) van het tumorsuppressorgen ongemethyleerd en kan derhalve transcriptie daarvan plaatsvinden; de startplaats van de transcriptie is namelijk toegankelijk voor het zogenaamde transcriptiecomplex dat bestaat uit histonacetyltransferase (HAT), transcriptiefactoren (TF) en coactivatoren (CA); het ongemethyleerde DNA is daardoor beschermd tegen de activiteit van DNA-methyltransferasen (DNMT’s) en transcriptierepressiecomplexen die methylcytosinebindende proteïnen (MBP) en histondeacetylasen (HDAC) bevatten; buiten de promotorregio (exon 2 en 3) zijn de gemethyleerde CpG’s gemethyleerd gebonden aan repressieve MBP-HDAC-complexen; (c) tijdens carcinogenese worden steeds meer CpG-eilanden gemethyleerd, waardoor transcriptie wordt voorkomen en het tumorsuppressorgen wordt geïnactiveerd; in de tumorcel vindt door tussenkomst van DNMT’s hypermethylering van CpG’s in de promotorregio plaats; HDAC-MBP-repressiecomplexen binden aan de startplaats van de transcriptie ten koste van het transcriptiecomplex.

genen worden bepaald, te coderen. In de normale situatie zijn de niet-coderende delen van het DNA gehypermethyleerd, hetgeen bijdraagt aan chromosomale stabiliteit en inactivatie van zogenaamde transposons. (Een transposon is een mobiel genetisch element dat zich verplaatst binnen het genoom van een cel, en hierbij mutaties in het DNA en veranderingen in de hoeveelheid DNA veroorzaakt.) Hypermethylering van de DNA-sequenties die de informatie dragen voor mRNA-moleculen en die zo de aminozuursequentie van eiwitten (de zogenaamde ‘coderende

908

sequentie’) bepalen, speelt in gezonde cellen een essentiële rol bij X-chromosoominactivatie, weefselspecifieke expressie en ‘genomic imprinting’. Dat laatste zorgt voor modificatie in een deel van de genen, hetgeen resulteert in differentiële expressie van de twee ouderlijke allelen. In sommige van deze genen zorgt methylering voor expressie vanuit het moederlijke chromosoom, terwijl het vaderlijke chromosoom onderdrukt wordt en vice versa. Methyleringstoename in tumoren. Gedurende het leven ontstaan er steeds meer afwijkingen in de methylering. Deze

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

toename valt echter in het niet bij de methyleringstoename die zich in tumoren voordoet. Mede vanwege het zogenaamde ‘field’-defect dat in veel tumoren een rol lijkt te spelen (hetgeen inhoudt dat niet alleen de tumor, maar ook het gebied eromheen aberrante methylering vertoont),6 wordt rekening gehouden met een effect van omgevingsfactoren op methylering. Samenhangen met dieetfactoren (foliumzuur, choline, methionine, vitamine B6/B12, zink),7 alcoholgebruik en roken,8 en virale factoren9 worden gesuggereerd, maar zijn niet bewezen. Feit blijft dat de determinanten van methylering in het proces van carcinogenese grotendeels onbekend en onverklaard zijn, een interessant gebied voor verder onderzoek. afwijkende methyleringspatronen bij tumorontwikkeling Er zijn 3 soorten afwijkende methyleringspatronen die een rol spelen in tumorontwikkeling: promotorhypermethylering, globale hypomethylering en ‘loss of imprinting’. Promotorhypermethylering. In tumorcellen wordt op grote schaal hypermethylering van coderende gebieden gevonden

(zie figuur 1c). Dit leidt tot transcriptionele inactivatie van tumorsuppressorgenen.10 Methylering vormt zo een alternatief voor mutaties op de weg naar neoplastische ontaarding als ‘first’ of ‘second hit’ in de ‘two-hit’-hypothese van Knudson.11 Er is een scala aan genen geïdentificeerd; promotorhypermethylering van deze genen speelt een belangrijke rol bij tumorgenese en -progressie (tabel). Promotorhypermethylering van tumorsuppressorgenen zorgt voor inactivatie van die beschermende genen en verleent de cel 6 biologische capaciteiten die een maligne ontaarding faciliteren:12 onbeperkte replicatie (dat geldt voor p16, cycline D2, glutathion-S-transferase-P(GSTP)-1, ‘breast cancer 1’ (BRCA1), retinoïnezuurreceptor (RAR)-β; zie de tabel), zelfvoorziening in groeisignalen (oestrogeenreceptor (ER), RASSF1A), ongevoeligheid voor groei-inhibitoren (HIN1), ontsnapping aan apoptose (TWIST, ‘death-associated’-proteïne(DAP)-kinase), ondersteuning van de angiogenese (p73) en weefselinvasie en metastasering (adenomateuze polyposis coli (APC), E-cadherine). Algemene hypomethylering. Naast hypermethylering van CpG-eilanden10 vindt in tumorcellen algemene hypomethylering plaats.13 Dat wil zeggen dat het niet-coderende deel

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

909

Genen die promotorhypermethylering ondergaan in verschillende maligniteiten gen*

chromosoom

locatie/maligniteit

functie van het gen

gevolg van inactivering door methylering

APC BRCA1 E-cadherine cycline D2 DAP-kinase ER GSTP1 hMLH1 MGMT p14 ARF p15 INK4b p16 INK4a RARβ RASSF1

5q21-q22 17q21 16q22.1 12p13 9q34.1 6q25.1 11q13 3p21.3 10q26 9p21 9p21 9p21 3p24 3p21.3

borst, tractus aerodigestivus borst, ovarium borst, maag, leukemie, schildklier borst, pancreas, maag, prostaat borst, long, lymfoom borst, colon, leukemie prostaat, borst, nier, lever colon, maag, endometrium hersenen, colon, long, lymfoom colon, maag, borst, nier leukemie solide tumoren, lymfoom colon, long, lymfoom, borst long, borst, ovarium

β-catenine-inhibitor DNA-herstel celadhesie celcyclus proapoptotisch oestrogeenreceptor DNA-herstel mismatchherstel DNA-herstel bindt/stabiliseert p53-eiwit celcyclus celcyclus retinoïnezuurreceptor raseffectorhomoloog

onbekend dubbele streng breekt metastasering proliferatie inhibitie van apoptose hormoonongevoeligheid accumulatie van DNA-adducten ‘frameshift’-mutaties mutaties/chemosensitiviteit p53-inactivatie proliferatie (geen veroudering; ‘senescence’) proliferatie (geen veroudering; ‘senescence’) geen respons op retinoïden onbekend

*APC

= adenomateuze polyposis coli; BRCA = ‘breast cancer’; DAP-kinase = ‘death-associated’-proteïnekinase; ER = oestrogeenreceptor; GSTP = glutathion-S-transferase-P; hMLH1 = humaan ‘mutL, E. coli, homolog of, 1’; MGMT = methylguanine-DNA-methyltransferase; ARF = ‘alternative reading frame’; INK = ‘inhibitor of cyclin-dependent kinase’; RAR = retinoïnezuurreceptor.

van het genoom buiten de CpG-eilanden dat van nature gemethyleerd is en dus ontoegankelijk is voor transcriptiefactoren, methylgroepen verliest. Het is onvoldoende helder wat de rol is van deze demethylering in de ontwikkeling van tumoren, maar er zijn aanwijzingen dat de demethylering leidt tot chromosomale instabiliteit14 en reactivatie van transposons.15 In bepaalde tumoren, zoals coloncarcinomen, lijkt demethylering zelfs een belangrijkere rol te spelen in het ontstaan van genomische schade dan de hypermethylering van CpG-eilanden.16 Loss of imprinting. Bij loss of imprinting wordt de regulatie van de ‘genomic imprinting’ verstoord door hyper- of hypomethylering. Een voorbeeld hiervan is loss of imprinting van het IGF2/H19-locus,17 dat codeert voor insulineachtige groeifactor II (IGF2). Expressie van IGF2 vindt normaal gesproken plaats vanaf het vaderlijke chromosoom. Loss of imprinting van het moederlijke chromosoom zorgt voor een toegenomen expressie van IGF2 dat een belangrijke bevorderende rol speelt in de ontwikkeling van colon-, long-, lever- en ovariumcarcinomen. samenhang met andere epigenetische processen Welke rol methylering exact speelt in het proces van inactivatie van tumorsuppressorgenen vormt een punt van discussie. Promotorhypermethylering onderdrukt de transcriptie van het betreffende gen direct door het voorkómen van de binding van de transcriptiefactoren die nodig zijn om de eiwitsynthese op gang te brengen. Daarnaast is in het indirecte effect van methylering op transcriptionele inactiviteit een belangrijke rol weggelegd voor histonmethylering,

910

-deacetylering, -fosforylering en -ubiquitinering, evenals voor methylbindende proteïnen, nucleosomen en de chromatinestructuur. Dat gaat als volgt. In de normale cel zijn de CpG’s in de promotorregio ongemethyleerd (zie figuur 1b). Dit zorgt ervoor dat de startplaats van de transcriptie toegankelijk is voor het zogenaamde transcriptiecomplex, dat bestaat uit de elementen histonacetyltransferase (HAT), transcriptiefactoren en coactivatoren. Tegelijkertijd is het ongemethyleerde DNA beschermd tegen de activiteit van DNA-methyltransferasen (DNMT’s) en transcriptierepressiecomplexen die methylcytosinebindende proteïnen (MBP) en histondeacetylasen (HDAC) bevatten. De nucleosomen in transcriptioneel actieve gebieden rondom de promotor liggen ver uit elkaar en bevatten veel geacetyleerde histonen. Het transcriptioneel inactieve DNA buiten de promotorregio wordt gekenmerkt door gemethyleerde CpG’s, waaraan repressieve MBP-HDAC-complexen gebonden zijn. Het DNA is compact, met regelmatig verdeelde nucleosomen met gedeacetyleerde histonen. In de tumorcel vindt door tussenkomst van DNMT’s methylering van CpG’s in de promotorregio plaats (zie figuur 1c). Dit zorgt ervoor dat het transcriptiecomplex niet kan binden, terwijl naast DNMT’s HDAC-MBP-bevattende repressiecomplexen wel toegang hebben tot de startplaats van de transcriptie. Compacte nucleosomen met gedeacetyleerde histonen en repressief chromatine (dat is chromatinevorming die de transcriptie onderdrukt) bezetten de promotor, die daardoor transcriptionele activiteit verliest. Uit experimenten met DNMT-inhibitoren, zoals 5-azacytidine, in combinatie met HDAC-inhibitoren zoals trichostatine A blijkt dat het effect van methylering sterker is

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

dan het effect van andere epigenetische processen zoals acetylering.18 DNMT’s hebben niet alleen een direct methylerend effect op het DNA, maar coördineren mogelijk het volledige proces van transcriptionele repressie door middel van het rekruteren van MBP’s en HDAC’s.19 Duidelijk is dat het geheel een wankel, maar evenzeer dynamisch evenwicht vormt. Dit dynamische karakter van epigenetische veranderingen vormt mogelijk een selectief voordeel voor de tumor ten opzichte van het minder dynamisch reagerende lichaam. Familiaire en sporadische kanker. Bijna 50% van de genen die familiaire kankersyndromen kunnen veroorzaken door een kiembaanmutatie wordt bij sporadische vormen van kanker geïnactiveerd door methylering.5 Methylering van de BRCA1-promotor, aanwezig in 10-15% van de sporadische mammacarcinomen, zorgt samen met verlies van heterozygositeit (‘loss of heterozygosity’) voor een verlaagde expressie van het BRCA1-eiwit. Sporadische mammatumoren die de functie van BRCA1 verloren hebben door methylering, vertonen een fenotype dat vergelijkbaar is met dat van draagsters van een kiembaanmutatie in het BRCA1.20 interactie tussen genetica en epigenetica Uit het voorgaande blijkt dat zowel de genetische als de epigenetische processen een essentiële rol spelen in de tumorontwikkeling.10 De hieruit voorvloeiende vraag is in hoeverre er interactie tussen beide processen plaatsvindt. In verschillende tumoren is aangetoond dat hypermethylering van DNA-herstelgenen (zoals hMLH1 in maag-darmtumo-

ren, BRCA1 in mammacarcinomen en GSTP1 in prostaatcarcinomen; zie de tabel) samengaat met een verhoogde gevoeligheid voor genetische veranderingen (figuur 2).3 Andersom is het niet onwaarschijnlijk dat mutaties in DNMT’s, MBP’s en chromatine-‘modifiers’ leiden tot een verhoogde frequentie van afwijkende methyleringspatronen.21 22 methylering als biomarker voor kanker Er zijn voldoende aanwijzingen voor een substantiële rol van methylering bij tumorontwikkeling.4 23 24 Als biomarker voor kanker is de methyleringsstatus wellicht geschikter dan bijvoorbeeld de opsporing van mutaties.25 Waar genetische processen veelal patiëntspecifiek zijn, vormen epigenetische processen zoals methylering een algemener kenmerk van carcinogenese.4 Daarbij is de detectie van een positief signaal tegen een negatieve achtergrond, zoals een gehypermethyleerde sequentie ten opzichte van het gehypomethyleerde genoom, technisch eenvoudiger dan bijvoorbeeld het vaststellen van verlies van heterozygositeit.25 Een ander interessant gegeven is dat methylering in veel gevallen in een vroeg stadium van tumorontwikkeling en -progressie optreedt.5 10 Mogelijk betekent dit dat methylering voorafgaat aan morfologische veranderingen en daarmee geschikter is dan cytologisch of histologisch onderzoek voor de vroege detectie van tumoren. Op het gebied van methyleringsdetectie zijn er twee benaderingen mogelijk: de genoombrede en de genspecifieke. De genoombrede analyse geeft een vollediger beeld en verschaft inzicht in veranderde patronen van afwijkende

methylering microsatellietinstabiliteit

hMLH1 GSTP1

gevoeligheid voor schade door oxidatieve stress

BRCA1 EPIGENETICA

genetische instabiliteit

defect DNA-herstel

GENETICA mutatie DNA-methyltransferase

epigenetische instabiliteit

methylbindend proteïne chromatine-‘modifier’

figuur 2. Schematische weergave van de interactie tussen genetische en epigenetische processen bij neoplastische transformatie. Inactivatie door hypermethylering van DNA-herstelgenen, zoals hMLH1, BRCA1 en GSTP1 leidt tot een verhoogde gevoeligheid voor genetische veranderingen door respectievelijk microsatellietinstabiliteit, verhoogde gevoeligheid voor oxidatieve stress en defecten in DNAherstel. Andersom leiden mutaties in DNA-methyltransferasen, methylbindende proteïnen en chromatine-‘modifiers’ tot een verhoogde frequentie van afwijkende methyleringspatronen.

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

911

methylering. Een probleem bij genoombrede assays is dat de betekenis van methyleringsafwijkingen afhangt van de regio van het genoom en dat de functies van CpG-eilanden op specifieke locaties nog niet volledig opgehelderd zijn.26 Storende elementen hierbij zijn de zwaar gemethyleerde gebieden van bijvoorbeeld transposons. Bij de genspecifieke benadering focust men op methylering in een bepaald CpG-eiland dat samenvalt met de promotorregio van een bepaald gen of tumorsuppressorgen. Wanneer genspecifiek gekeken wordt, is de significantie van de methylering duidelijker: de stroomafwaarts gelegen genen worden consistent geïnactiveerd als het CpG-eiland gemethyleerd wordt. Het nadeel van deze benadering is dat men naar een zeer beperkt deel van het genoom, namelijk één van duizenden CpG-eilanden, kijkt en nieuwe aangrijpingspunten niet gevonden worden. Wat de geschiktste methode is, hangt af van het doel van de analyse. Als het doel is om genen te identificeren die geïnactiveerd worden door hypermethylering, dan is de genoombrede analyse de compleetste en meest onbevooroordeelde aanpak. Wanneer men markers voor een ziekte zoekt, is men niet geïnteresseerd in het effect van methylering op transcriptie, maar in het vinden van een nauw verband tussen methylering in een bepaald CpG-gebied en een bepaalde aandoening. Al met al is de methyleringsstatus een veelbelovende biomarker,27 geschikt voor een grote diversiteit aan praktische toepassingen. Hierbij kan gedacht worden aan het bepalen van methyleringsprofielen in DNA verkregen uit pancreassap,28 bronchoalveolaire lavagevloeistof,29 prostaatsecreet,30 urine31-33 en feces.34 Een ander interessant voorbeeld is het gebruik van de methyleringsstatus in DNA verkregen uit tepelvocht als screeningsmethode voor borstkanker.35-38 Het feit dat het proces van methylering farmacologisch reversibel is, maakt het, naast een waardevolle biomarker, ook een interessant doelwit voor therapie. Fase II-studies met methyltransferase-inhibitoren, zoals 5-azacytidine en 5-aza-2'-deoxycytidine, bij patiënten met hematologische maligniteiten zijn veelbelovend.39 40 Verder kan de methyleringsstatus van bijvoorbeeld DAP-kinase41 en p1642 43 in de toekomst mogelijk dienstdoen als prognostische marker.

Belangenconflict: geen gemeld. Financiële ondersteuning: het door ons uitgevoerde onderzoek naar methylering in tepelvocht dat in dit artikel genoemd wordt,38 wordt ondersteund door het Integraal Kankercentrum Midden-Nederland, de Ate Visser stichting, KWF-kankerbestrijding (onderzoeksjaar voor arts-assistenten) en The American Women’s Club of the Hague.

Aanvaard op 12 december 2006

Literatuur 1 2 3

4 5 6

7 8 9

10 11 12 13 14

conclusie Fouten in het DNA spelen een cruciale rol in het ontstaan van maligniteiten. Minstens zo belangrijk zijn echter de epigenetische processen, zoals methylering, die rondom het genoom de functie van genen aansturen. De epigenetica verovert terrein in de zoektocht naar processen die verantwoordelijk zijn voor ongeremde celgroei. Methylering speelt een substantiële rol in de vroege fase van tumorontwikkeling en gaat mogelijk vooraf aan morfologische veranderingen. Dit maakt methylering een interessante biomarker voor de screening van verschillende maligniteiten. Tot slot

912

lijkt methylering als doelwit voor antikankerbehandeling veelbelovend.

15

16

17

18

Haber DA, Fearon ER. The promise of cancer genetics. Lancet. 1998; 351(Suppl 2):SII1-8. Bird A. DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev. 2002;16:6-21. Esteller M. Epigenetic lesions causing genetic lesions in human cancer: promoter hypermethylation of DNA repair genes. Eur J Cancer. 2000;36:2294-300. Esteller M. Aberrant DNA methylation as a cancer-inducing mechanism. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005;45:629-56. Jones PA, Baylin SB. The fundamental role of epigenetic events in cancer. Nat Rev Genet. 2002;3:415-28. Guo M, House MG, Hooker C, Han Y, Heath E, Gabrielson E, et al. Promoter hypermethylation of resected bronchial margins: a field defect of changes? Clin Cancer Res. 2004;10:5131-6. Oommen AM, Griffin JB, Sarath G, Zempleni J. Roles for nutrients in epigenetic events. J Nutr Biochem. 2005;16:74-7. Shukla SD, Aroor AR. Epigenetic effects of ethanol on liver and gastrointestinal injury. World J Gastroenterol. 2006;12:5265-71. Burgers WA, Blanchon L, Pradhan S, de Launoit Y, Kouzarides T, Fuks F. Viral oncoproteins target the DNA methyltransferases. Oncogene. 2007;26:1650-5. Baylin SB, Herman JG. DNA hypermethylation in tumorigenesis: epigenetics joins genetics. Trends Genet. 2000;16:168-74. Knudson AG. Two genetic hits (more or less) to cancer. Nat Rev Cancer. 2001;1:157-62. Widschwendter M, Jones PA. DNA methylation and breast carcinogenesis. Oncogene. 2002;21:5462-82. Ehrlich M. DNA methylation in cancer: too much, but also too little. Oncogene. 2002;21:5400-13. Narayan A, Ji W, Zhang XY, Marrogi A, Graff JR, Baylin SB, et al. Hypomethylation of pericentromeric DNA in breast adenocarcinomas. Int J Cancer. 1998;77:833-8. Walsh CP, Chaillet JR, Bestor TH. Transcription of IAP endogenous retroviruses is constrained by cytosine methylation. Nat Genet. 1998; 20:116-7. Suzuki K, Suzuki I, Leodolter A, Alonso S, Horiuchi S, Yamashita K, et al. Global DNA demethylation in gastrointestinal cancer is age dependent and precedes genomic damage. Cancer Cell. 2006;9: 199-207. Steenman MJ, Rainier S, Dobry CJ, Grundy P, Horon IL, Feinberg AP. Loss of imprinting of IGF2 is linked to reduced expression and abnormal methylation of H19 in Wilms’ tumour. Nat Genet. 1994;7:433-9. Cameron EE, Bachman KE, Myohanen S, Herman JG, Baylin SB. Synergy of demethylation and histone deacetylase inhibition in the re-expression of genes silenced in cancer. Nat Genet. 1999;21:103-7.

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

19 Fuks F, Burgers WA, Brehm A, Hughes-Davies L, Kouzarides T. DNA methyltransferase Dnmt1 associates with histone deacetylase activity. Nat Genet. 2000;24:88-91. 20 Birgisdottir V, Stefansson OA, Bodvarsdottir SK, Hilmarsdottir H, Jonasson JG, Eyfjord JE. Epigenetic silencing and deletion of the BRCA1 gene in sporadic breast cancer. Breast Cancer Res. 2006;8:R38. 21 Esteller M. Epigenetics provides a new generation of oncogenes and tumour-suppressor genes. Br J Cancer. 2006;94:179-83. 22 Paz MF, Avila S, Fraga MF, Pollan M, Capella G, Peinado MA, et al. Germ-line variants in methyl-group metabolism genes and susceptibility to DNA methylation in normal tissues and human primary tumors. Cancer Res. 2002;62:4519-24. 23 Bird AP. The relationship of DNA methylation to cancer. Cancer Surv. 1996;28:87-101. 24 Lehmann U, Langer F, Feist H, Glockner S, Hasemeier B, Kreipe H. Quantitative assessment of promoter hypermethylation during breast cancer development. Am J Pathol. 2002;160:605-12. 25 Herman JG, Baylin SB. Gene silencing in cancer in association with promoter hypermethylation. N Engl J Med. 2003;349:2042-54. 26 Ushijima T. Detection and interpretation of altered methylation patterns in cancer cells. Nat Rev Cancer. 2005;5:223-31. 27 Esteller M. Relevance of DNA methylation in the management of cancer. Lancet Oncol. 2003;4:351-8. 28 Matsubayashi H, Canto M, Sato N, Klein A, Abe T, Yamashita K, et al. DNA methylation alterations in the pancreatic juice of patients with suspected pancreatic disease. Cancer Res. 2006;66:1208-17. 29 Topaloglu O, Hoque MO, Tokumaru Y, Lee J, Ratovitski E, Sidransky D, et al. Detection of promoter hypermethylation of multiple genes in the tumor and bronchoalveolar lavage of patients with lung cancer. Clin Cancer Res. 2004;10:2284-8. 30 Gonzalgo ML, Nakayama M, Lee SM, De Marzo AM, Nelson WG. Detection of GSTP1 methylation in prostatic secretions using combinatorial MSP analysis. Urology. 2004;63:414-8. 31 Cairns P. Detection of promoter hypermethylation of tumor suppressor genes in urine from kidney cancer patients. Ann N Y Acad Sci. 2004;1022:40-3. 32 Dulaimi E, Uzzo RG, Greenberg RE, Al-Saleem T, Cairns P. Detection of bladder cancer in urine by a tumor suppressor gene hypermethylation panel. Clin Cancer Res. 2004;10:1887-93. 33 Battagli C, Uzzo RG, Dulaimi E, Ibanez de Caceres I, Krassenstein R, Al-Saleem T, et al. Promoter hypermethylation of tumor suppressor genes in urine from kidney cancer patients. Cancer Res. 2003;63: 8695-9. 34 Muller HM, Oberwalder M, Fiegl H, Morandell M, Goebel G, Zitt M, et al. Methylation changes in faecal DNA: a marker for colorectal cancer screening? Lancet. 2004;363:1283-5. 35 Evron E, Dooley WC, Umbricht CB, Rosenthal D, Sacchi N, Gabrielson E, et al. Detection of breast cancer cells in ductal lavage fluid by methylation-specific PCR. Lancet. 2001;357:1335-6. 36 Fackler MJ, McVeigh M, Mehrotra J, Blum MA, Lange J, Lapides A, et al. Quantitative multiplex methylation-specific PCR assay for the detection of promoter hypermethylation in multiple genes in breast cancer. Cancer Res. 2004;64:4442-52.

37 Krassenstein R, Sauter E, Dulaimi E, Battagli C, Ehya H, Klein-Szanto A, et al. Detection of breast cancer in nipple aspirate fluid by CpG island hypermethylation. Clin Cancer Res. 2004;10(1 Pt 1):28-32. 38 Suijkerbuijk KP, Wall E van der, Laar T van, Luijt RB van der, Nesselrooij BP van, Diest PJ van. Moleculaire analyse van tepelvocht voor het monitoren van patiënten met een hoog risico op mammacarcinoom. Nederlands Tijdschrift voor Oncologie. 2007;4:11-9. 39 Gore SD. Combination therapy with DNA methyltransferase inhibitors in hematologic malignancies. Nat Clin Pract Oncol. 2005;2 Suppl 1:S30-5. 40 Issa JP, Garcia-Manero G, Giles FJ, Mannari R, Thomas D, Faderl S, et al. Phase 1 study of low-dose prolonged exposure schedules of the hypomethylating agent 5-aza-2'-deoxycytidine (decitabine) in hematopoietic malignancies. Blood. 2004;103:1635-40. 41 Tang X, Khuri FR, Lee JJ, Kemp BL, Liu D, Hong WK, et al. Hypermethylation of the death-associated protein (DAP) kinase promoter and aggressiveness in stage I non-small-cell lung cancer. J Natl Cancer Inst. 2000;92:1511-6. 42 Esteller M, Gonzalez S, Risques RA, Marcuello E, Mangues R, Germa JR, et al. K-ras and p16 aberrations confer poor prognosis in human colorectal cancer. J Clin Oncol. 2001;19:299-304. 43 Shiozawa E, Takimoto M, Makino R, Adachi D, Saito B, YamochiOnizuka T, et al. Hypermethylation of CpG islands in p16 as a prognostic factor for diffuse large B-cell lymphoma in a high-risk group. Leuk Res. 2006;30:859-67.

Abstract Epigenetic processes in malignant transformation: the role of DNA methylation in cancer development – Defects in DNA that activate oncogenes or inactivate tumour-suppressor genes are regarded as a crucial step in tumour development. – Understanding the processes that modulate gene activity, the socalled epigenetic processes, is gaining importance in the search for factors responsible for uncontrolled cell growth. – Cell proliferation is determined by epigenetic and genetic processes. – Abnormal patterns of methylation and other epigenetic processes, such as acetylation, nucleosome formation and compact chromatin structure, can suppress transcription and inactivate tumour-suppressor genes. – Methylation status is a promising biomarker for malignancy because the process is not patient-specific, it occurs at an early stage of tumour development and may precede morphological changes. Ned Tijdschr Geneeskd. 2007;151:907-13

Ned Tijdschr Geneeskd. 2007 21 april;151(16)

913