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表观遗传学主要研究

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表观遗传学主要研究范文第1篇

关键词:表观遗传学 教学 研究生

中图分类号研究生教育是高等教育的重要组成部分,是培养高素质、高层次人才的重要手段。今天的社会对研究生的全面素质和创新能力提出更高的要求,而专业课教学是研究生教育的最基本部分,是提高研究生专业素质和创新能力的直接途径,因此,提高专业课教学水平对研究生的培养具有十分重要的意义[1]。随着生物技术和医学科学技术的迅速发展,知识更新速度加快,学科之间相互交叉、相互渗透,边缘学科和新兴学科不断涌现。表观遗传学是近几年来生命科学迅速发展的前沿学科之一,其理论与技术已经广泛渗透至生物学、基础医学、临床医学及预防医学的各个学科。表观遗传学是我们学院学术型硕士研究生专业课程和专业学位硕士研究生专业知识模块的主干课程。如何适应新形势下研究生培养的需要,笔者主要针对研究生表观遗传学教学谈一些自己的看法及建议。

1 教师业务素质的提高

生物医学模式的转变对教师的业务素质和能力提出了相应的更高要求。不仅要求教师有生命科学、基础医学和临床医学的专业知识,而且还要有生物医学理论方面的知识,同时要求教师的技术知识层次能跟上生物医学实验技术推广周期不断缩短的趋势。我们在研究生的表观遗传学教学中,随时进行文献调研,密切关注最新高水平期刊和学术会议的相关信息,不断补充传达的最新知识。引导学生关注当前研究活跃的肿瘤、衰老、心血管疾病、感染性疾病与表观遗传学的最新研究进展情况,着重介绍营养、环境、应激、细胞代谢在表观遗传变化中的重要作用机制。这些新知识非常受研究生的欢迎,引起他们浓厚的兴趣。通过这些新知识的学习,不仅开阔了研究生的学习视野,启发了他们的创新思维,同时使他们形成良好的文献调研和学术研讨的习惯,逐步形成和掌握正确的科研方法,为即将开展的课题研究工作奠定了坚实的基础。在教学过程中反过来能进一步促进教师知识结构的不断更新,达到教学相长的目的。

2 改革教学内容,形成完整的表观遗传学知识结构体系

与经典遗传学以研究基因序列决定生物学功能为核心相比,表观遗传学主要研究基于染色质事件对于这些“表观遗传密码”的建立和维持的机制,及其如何决定细胞的表型和个体的发育。在表观遗传学研究生课堂教学过程中必须具有一定的前瞻性,引导研究生关注表观遗传学学科的发展动态,密切注意学科的交叉和延伸,紧跟表观遗传学的发展方向和学科发展的突破点。课堂教学过程中把最主要的精力放在表观遗传学学科领域发展最活跃最富潜力的研究方向上,例如表观遗传机制在癌症等疾病中的作用机制,细胞代谢与表观遗传变化的关系等。表观遗传学是生命科学中一个普遍而又十分重要的新研究领域。它不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用,而且在肿瘤、免疫、病毒感染复制等许多疾病的发生和防治中亦具有十分重要的意义。在教学过程中主要内容包括:表观遗传学概论,DNA甲基化,组蛋白修饰,染色质重塑,基因组印记,X染色体失活,siRNA与miRNA介导的调控,表观遗传学与疾病,表观遗传学与癌症,天然产物及中草药的发展对表观遗传学的展望,表观遗传学的治疗进展。上述内容形成完整的表观遗传学知识结构体系。在教学过程中,通过有选择地插入一些小型专题讲座及相关的研究历史背景资料的方式,介绍和强调学习和掌握表观遗传学的重要性,既活跃了课堂,又把课程从枯燥的理论讲解中解放出来,同时激发了研究生的学习积极性,拓宽相关的知识面[2]。同时在教学过程中注重前沿进展内容的加入,如代谢、营养、环境等影响因素与表观遗传学的相关进展。

3 改革教学方法,培养研究生的创新能力

本课程所授课的对象是已具备一定自学能力和学习主动性的研究生,最重要的是培养他们科学地发现并解决问题的能力、准确表达个人思想见解的能力以及科研创新能力。本课堂选课人数一般在十人左右,因此课堂教学的特点在于小班授课。由于是小班教学,增加了教学的灵活性和增强了师生之间互动的可能性,师生之间的交流与沟通增多。因此在教学过程中采用教师课堂授课、学生参与研讨、学生讲授等多种教学方式,强调讲授、研论、文献调研、学术讲座、论文报告、文献综述等多种方式并重的原则。在教学过程中,合理安排时间,让研究生充分参与到教学的研讨,结合自己的研究方向发表自己独特的见解,阐述自己的学术观点,这种教学方式为研究生迅速进入科研工作的角色奠定了坚实的基础,增强了研究生创新能力的培养。发挥现代多媒体技术在教学中的重要作用,电子课件与板书相结合,同时采用图片、视频播放、动画等多种方式的应用。倡导启发式教育,摒弃灌输式教学方法,讲授基本理论知识的同时注意结合科研最新进展情况拓宽学生知识面,加强学生创新能力的培养,使学生的理论基础和实践应用能力同步得到提高,取得了较好的教学效果。对由于受学时限制而不能在课堂上详细介绍的前沿内容可使用讨论法,安排学生课后自学,启发学生提出问题,通过课堂讨论得到解决。还可以在部分单元结束后,要求研究生根据自己的专业方向,结合查阅最新的文献资料,撰写小专题报告,组织交流讨论,以便巩固学生所学知识,并进一步拓宽知识面。研究生不同于本科生,他们有强烈的求知欲孥,有较高的学习热情,有较强的自学能力,所以在教学中倡导自学,组织讨论,是因材施教、培养研究生创新能力的好方法。

4 多种考核方式结合,检验教学效果。

在研究生的考核方面,不仅仅局限于对课内授课内容的掌握程度,还可以采用综述、专题小报告、PPT汇报、模拟课题设计等综合考核方式,注重知识的活学活用和创新意识的培养,这样才有利于研究生即打好广博、坚实的理论基础,又能其重组知识框架,只有这样,研究生的创新意识才能够得到增强。

研究生创新能力培养是受多因素复杂交错影响的,要提升研究生的创新能力,既要保证培养研究生的客观条件充足,又要发挥研究生的主观能动性。研究生教育只有适应知识经济时代的要求,才能不断培养出符合社会需要的高层次创新型人才。表观遗传学既是目前迅速发展的学科和热点领域,在生物医学各种学科存在着千丝万缕的联系。它也是我们学院研究生重要的专业基础课,对于培养研究生的创新意识,培养研究生发现问题、解决问题的能力具有重要的作用。只有在教学实践中不断地提高教师自身素质,调整教学内容,改进教学方法,才能达到预期目的。

参考文献

表观遗传学主要研究范文第2篇

2012年,他的研究被《科技日报》列为一周(8月27日―9月2日)国际要闻报道(2012-09-03二版);2012年,他的研究发表在影响因子高达25.9的《细胞―干细胞》上;2012年,美国Yale大学干细胞中心的NataliaB.Ivanova教授在CelStemCel上为他的研究撰写的评论指出:“本研究极大地扩展了目前我们对于干细胞自我更新和分化的分子机制的知识,为深入理解染色质修饰机制及其在胚胎干细胞自我更新和分化中的调控机理提供了重要的线索,并为今后进行新的、令人激动的进一步研究铺平了道路。”

2012年,他是闪耀表观遗传学的新星,他是李相芝。

一项成果引来关注

表观遗传学(Epigenetics)指的是在不改变基因的核苷酸序列的基础上,可以通过基因修饰,蛋白质修饰及蛋白质与蛋白质、DNA和其他分子的相互作用而影响遗传基因的调节,并且通过细胞分裂和增殖周期而遗传的新兴学科。表观遗传修饰通过DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、以及非编码RNA等调控方式来实现对基因表达的控制,在正常的细胞增殖、分化、干细胞维持自我更新、定向分化、胚胎发育、肿瘤发生、发展、机体正常代谢调节等过程中,起着非常关键的作用。因此,深入研究表观遗传学,对于维持正常机体发育、肿瘤发生发展、治疗和预防都具有重要的指导和实践意义。

2012年,李相芝教授的一项研究成果受到人们的广泛关注,使这位在表观遗传学领域默默耕耘十几年的科学家从幕后实验室走了出来,成为世人瞩目的焦点,盛赞之下,他却依然默默无闻的进行着自己喜爱的科学研究,波澜不惊。

这一年,李相芝教授与美国密歇根大学窦亚丽教授合作,系统研究了组蛋白乙酰转移酶MOF对于胚胎干细胞核心转录网络调控的分子机制。研究表明MYST家族组蛋白乙酰基转移酶MOF是胚胎干细胞核心转录网络的关键调控因子。尽管以往的研究表明组蛋白乙酰化在维持胚胎干细胞多能性中起着重要作用,但其调控机制仍然知之甚少。研究表明MOF作为干细胞多能性的关键调控因子Nanog的共激活因子介导基因的转录激活功能,维持干细胞多能性相关基因以及主要的分化、发育调控基因的表达。MOF不仅具有维持胚胎干细胞的自我更新的能力,也就是自我复制更多胚胎干细胞的能力;同时还确保胚胎干细胞的多能性,即胚胎干细胞正确的分化为体内各种组织细胞的能力。

李相芝教授表示,本研究利用Mof,Pcls转基因小鼠,基因敲除小鼠阐明组蛋白修饰对基因表达调控的影响;明确组蛋白修饰调控在白血病,乳腺癌等肿瘤的发生发展及侵袭转移中的作用;并发现新的组蛋白修饰因子,探明组蛋白修饰与DNA甲基化之间相互作用的分子机制,鉴定一些具有潜在临床应用价值的肿瘤诊断及治疗的新的分子靶标;发现针对乳腺癌、白血病等肿瘤的有效治疗靶点。为乳腺癌和白血病等肿瘤的预防、诊断、治疗提供分子标志及药物靶标。

一种坚持令人佩服

然而,众所周知,科研工作是一项长期且艰苦的脑力劳动,没有人能够随随便便成功,每一个成功者的背后,都有着数不清的汗水和泪水。

在这项成果发表之前,李相芝教授从在日本千叶大学医学院/理化学研究所免疫与过敏研究中心(RIKEN・RCAI)跟随著名的表观遗传学、发育生物学家古关明彦攻读博士学位开始,取得博士学位之后在美国密歇根大学病理系跟随著名的表观遗传学家YaliDou教授做博士后研究,到现在十多年间,他一直从事着干细胞、个体发育、肿瘤发生发展的表观遗传学调控研究,在表观遗传学调控研究方面撒下了辛勤的汗水,积累着丰富经验的同时也取得了丰硕成果。

近5年来,李相芝教授已在国际权威期刊(CellStemCel,MolecularCel,Mol.CellBiol.,Development,RNA,Epigenetics,Blood等)上发表十余篇高学术水平SCI论文,被引用200余次,尤其分别发表在国际顶级期刊CellStemCel及MolecularCel上的论文受到了国内外的广泛关注和专家高度评价。

2011年8月,山东大学医学院从美国密歇根大学引进李相芝博士为齐鲁青年学者特聘教授。在谈到自己在山东大学工作的情况时,李相芝教授说在山大的一年多时间里,无论是学校领导还是医学院、细胞生物学研究所的领导都给了他很大的帮助和自由的学术空间。他们“不会过多地限制我该做什么,不会特别看重我是否能在短期内出成果,刚开始我主要是将大量精力放在建设实验室,培养研究生基本技能,和本科、研究生及留学生教学等方面;同时抽时间凭兴趣做一些实验,虽然取得的成果有限,但过得很充实、很有意义。”

正是这种宽松的环境令李相芝教授的科研工作有了突破性进展,也正是这种学术氛围,让李相芝教授能发现令干细胞保持“干性”的关键蛋白,也正是这一关键蛋白对干细胞治疗疾病的潜力的发挥至关重要。

表观遗传学主要研究范文第3篇

[关键词] 结直肠癌;DNA甲基化;表观遗传学;生物学标志

[中图分类号] R735.35 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2013)08(b)-0028-03

结直肠癌是全世界癌症死亡的主要原因之一,它的发生由一系列遗传学及表观遗传学方面的改变使正常的上皮组织发展为浸润性癌的过程。这个过程首次在Fearon和Vogelstein设计的典型的腺瘤癌症发展模型中被提出[1]。该模型的提出,使我们对结直肠癌分子发病机制的认识大幅提高,目前认为结直肠癌的发生涉及多种分子通路,包括基因突变和表观遗传学改变[2]。过去十年,关于肿瘤表观遗传学的研究已取得了重大的进步,特别是DNA异常甲基化方面。对结直肠癌表观遗传学进行研究,可进一步揭示结直肠癌的发病机制,为结直肠癌临床诊断、治疗和预后评价提供重要生物学标志。

1 表观遗传学简介

表观遗传学是指不涉及DNA序列改变的情况下,基因的表达与功能发生改变并产生可遗传的表型。基因表达的表观遗传学调控发生于正常的组织,在胚胎发育、基因印记和组织分化中发挥重要作用[3]。异常的表观遗传学改变最早于1982年在结直肠癌中发现,从此开启了对表观遗传学研究的热潮,包括调控正常组织和癌组织中基因表达的一系列复杂的表观遗传调节机制[4]。表观遗传学修饰很大程度上影响着核染色质凝固状态,决定了DNA能否正常表达蛋白质,调控着基因转录。“开放”的染色质状态可进行基因转录,相反,浓缩或者“关闭”的染色质状态阻止基因转录[3]。目前在肿瘤形成中发挥重要作用的表观遗传学机制有以下几方面:①CpG岛区域胞嘧啶的DNA甲基化;②组蛋白转录后修饰;③siRNA和miRNA;④核小体定位[3]。在这篇综述里将重点介绍DNA甲基化,因为它在结直肠癌表观遗传学调控机制中研究的最为广泛。

2 DNA甲基化及其在大肠癌发病机制中的作用

2.1 DNA甲基化

DNA甲基化是由DNA甲基转移酶(DNMT)催化S腺苷甲硫氨酸作为甲基供体,将胞嘧啶转化为5-甲基胞嘧啶的反应[5]。通常,最易被DNMT作用的是CG二核苷酸序列,即CpG。正常哺乳动物细胞的大多数CpG序列存在甲基化,非甲基化CpG序列仅存在DNA的CpG岛区域。CpG岛通常被定义为GC含量大于50%,长度大于200~500个碱基的一段序列,并且观测到的CpG比例较预测的比例高0.6[6]。60%~70%的基因启动子区域含有CpG岛,并且处于非甲基化状态,在肿瘤中,他们发生异常甲基化。启动子区域CpG岛的甲基化与转录沉默有关,发生在基因启动子区域以外CpG位点的甲基化称为基因体甲基化,与转录失活无关,而与转录活化相关[7]。

基因的甲基化模式对基因表达的调控至关重要。CpG甲基化可以通过多种机制导致转录失活,如直接抑制顺式作用原件AP-2、CREB、E2F等[8]。DNA甲基化的一个重要机制是通过与调节核染色质结构的酶合作交互调控基因表达。这种合作交互机制与一种甲基结合蛋白(PcG)有关,通过与高亲和力的甲基化DNA结合导致级联放大反应,招募蛋白质改变染色质结构来调控组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及染色质重塑,从而使染色质固缩并封闭转录因子到启动子区域的通道[9]。DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑之间的相互作用错综复杂,存在各种各样的串话。异常的DNA甲基化有可能改变染色质重塑和基因表达,组蛋白及其修饰蛋白的调节异常可能导致异常的DNA甲基化。研究表明PcG蛋白复合体PRC2的异常活化可能是诱导肿瘤中DNA异常甲基化的机制之一[10]。

2.2 DNA甲基化与年龄因素

年龄是结直肠癌发生的一个重要危险因素,老化的肠黏膜表现为年龄相关的整个基因组的低甲基化和某些特定区域的高甲基化。起初认为组织结构正常的肠上皮细胞上的ESR1、IGF2和TUSC3基因的异常甲基化与年龄相关,随后发现另外一些基因也存在年龄相关性甲基化[11]。约50%年龄相关性甲基化基因与结直肠癌发病机制相关的基因是相同的,这表明年龄相关性基因在增加肿瘤易感性上起到一定的作用。有研究表明年龄相关性DNA甲基化和肿瘤相关性DNA甲基化机制可能是相同的,然而年龄相关性异常甲基化的机制仍不清楚[12]。在老年人正常组织中检测到异常DNA甲基化提示高龄肠癌患者比低龄者存在更多的表观遗传学驱动事件[13]。

2.3 DNA甲基化与结直肠癌的发生、发展

目前认为在多数结直肠癌基因组中存在成百上千个异常甲基化基因,且只有一部分可能与这些肿瘤的发生有重要关系。在正常黏膜向腺瘤,息肉向肿瘤的进展过程中,可以显而易见地看到发生甲基化的基因大幅增加,比较正常黏膜和早期腺瘤,早期腺瘤和进展期腺瘤,甲基化基因在不段大幅增加[14]。Esteller[15]研究发现结直肠腺瘤中MGMT、MLH1等DNA修复基因的异常甲基化可能促进腺瘤发生恶变。

Toyota等[16]于1999年提出了这些肿瘤中有一个独特的分子发病机制,称为CpG岛甲基化表现型(CIMP),且接近20%的结直肠癌是CIMP肿瘤。CIMP可在进展期管状腺瘤中检测到,但是在管状腺瘤早期却不是普遍能检测到的[15]。目前尚不清楚在息肉形成结直肠癌的晚期能否检测到CIMP。另外,CIMP肿瘤中存在高突变率的BRAF基因,并且常发生在女性的右半结肠[17-18]。有研究对125例结直肠癌标本进行了全基因组DNA甲基化性能分析,将CIMP肿瘤分为CIMP-H和CIMP-L,前者表现为异常高频的肿瘤特异性DNA甲基化,与MLH1甲基化和BRAF突变密切相关[19]。目前CIMP肿瘤发生的潜在原因还不清楚,但已表明与吸烟有关,同时有证据表明与营养状态、体型、身体活动情况等也有一定关联[20]。然而,总体来看,DNA的异常甲基化主要涉及结直肠癌形成的早期事件,较少涉及进展期事件。

3 DNA甲基化在结直肠癌临床应用中的价值

3.1 DNA甲基化与结直肠癌的早期诊断

对于将甲基化基因作为结直肠癌特异性生物学标志物,目前最先进的用途是基于DNA水平的结直肠癌的筛查。虽然目前肠镜仍是结直肠癌筛查最准确的方法,但是由于该检查操作程序较复杂及存在一定的并发症,患者依从性欠佳。尽管大便潜血检查价格便宜且操作简单,但灵敏性和特异性相对较低。笔者对结直肠癌分子病理学方面的研究进展,已将这些有应用前景的早期检测分子标记用于结直肠癌的非侵袭性筛查。启动子区域的一些基因在早期结直肠癌中存在高甲基化,可作为早期检测标志物。粪便中的甲基化波形蛋白是已得到验证的结直肠癌早期检测标记,人波形蛋白基因(VIM)在53%~84%的结直肠癌患者中存在异常甲基化,有报道提出灵敏度达到83%,特异性达到82%[21]。另外,在欧洲和中东已将检测外周血中甲基化SEPT9基因的检测用于结直肠癌筛查,目前正不断地在提高用粪便、血浆进行甲基化分析达到临床用途的可行性[21]。

3.2 DNA甲基化与结直肠癌疗效及预后评价

由于CpG岛高甲基化和整体DNA的低甲基化之间的相反关系,对关于结直肠癌临床应用的表观遗传学标志的研究主要集中在基因的甲基化,本课题组研究发现TIP30启动子在高转移性、低分化的大肠癌细胞株HCT116和非高转移性的大肠癌细胞株HT29中存在CpG岛高甲基化,这可能是抑癌基因TIP30表达降低或缺失的机制之一[22],与笔者前期关于大肠癌组织中TIP30蛋白表达情况[23]及TIP30过表达能抑制大肠癌细胞生长,降低其侵袭、迁移能力[24]等研究结果相一致。另外,还发现结直肠癌TIP30启动子甲基化状态与患者淋巴结转移、临床分期及对5-FU、奥沙利铂化疗药物的敏感性相关[22,25]。

Ide等[26]研究发现,肿瘤CIMP状态可作为5-FU反应性的预测标记,然而目前关于CIMP状态与5-FU辅助治疗反应性之间的尚存在相互矛盾的数据。低甲基化的LINE-1作为一种生物学标志已在研究,近来Ahn等[27]研究表明,甲基化的LINE-1有望成为近端结直肠癌无病生存期较短的预后指标,且肿瘤复发患者LINE-1的甲基化水平较无复发者低。然而,迄今为止的数据还不足以支持将基因甲基化作为预测性生物指标。

4 结论

在过去十年里,表观遗传学对肿瘤发病机制作用的研究取得了飞速发展,现已明确表观遗传学事件是结直肠癌发病机制的驱动事件,表观遗传学事件与基因突变共同参与正常肠黏膜向结直肠癌进展的过程,而且结直肠癌基因组中受异常DNA甲基化影响的基因较受基因突变影响的基因多。异常DNA甲基化的研究为结直肠癌的早期诊断、预后判断和干预治疗提供了新的思路,并且已经展现了良好的前景。

[参考文献]

[1] Fearon ER,Vogelstein B. A genetic model for colorectal tumorigenesis [J]. Cell,1990,61:759-767.

[2] Fearon ER. Molecular genetics of colorectal cancer [J]. Annu Rev Pathol,2011,6:479-507.

[3] Sharma S,Kelly TK,Jones PA. Epigenetics in cancer [J].Carcinogenesis,2010,31:27-36.

[4] Suzuki MM,Bird A. DNA methylation landscapes:provocative insights from epigenomics [J]. Nat Rev Genet,2008,9:465-476.

[5] Bestor TH. The DNA methyltransferases of mammals [J]. Hum Mol Genet,2000,9:2395-2402.

[6] Gardiner-Garden M,Frommer M. CpG islands in vertebrate genomes [J]. J Mol Biol,1987,196:261-282.

[7] Hellman A,Chess A. Gene body-specific methylation on the active X chromosome [J]. Science,2007,315:1141-1143.

[8] Comb M,Goodman HM. CpG methylation inhibits proenkephalin gene expression and binding of the transcription factor AP-2 [J]. Nucleic Acids Res,1990,18:3975-3982.

[9] Hinoue T,Weisenberger DJ,Lange CP,et al. Genome-scale analysis of aberrant DNA methylation in colorectal cancer [J]. Genome Res,2012,22(2):271-282.

[10] McCabe MT,Lee EK,Vertino PM. A multifactorial signature of DNA sequence and polycomb binding predicts aberrant CpG island methylation [J]. Cancer Res,2009,69:282-291.

[11] Toyota M,Issa JP. CpG island methylator phenotypes in aging and cancer [J]. Semin Cancer Biol,1999,9:349-357.

[12] Fraga MF,Esteller M. Epigenetics and aging:the targets and the marks [J]. Trends Genet,2007,23:413-418.

[13] Alemayehu A,Sebova K,Fridrichova I. Redundant DNA methylation in colorectal cancers of Lynch-syndrome patients [J]. Genes Chromosomes Cancer,2008,47:906-914.

[14] Kim YH,Petko Z,Dzieciatkowski S,et al. CpG island methylation of genes accumulates during the adenoma progression step of the multistep pathogenesis of colorectal cancer [J]. Genes Chromosomes Cancer,2006,45(8):781-789.

[15] Esteller M. Inactivation of the DNA-repair gene MGMT and the clinical response of gliomas to alkylating agents [J]. N Engl J Med,2000,343:1350-1354.

[16] Toyota M,Ahuja N,Ohe-Toyota M,et al. CpG island methylator phenotype in colorectal cancer [J]. Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:8681-8686.

[17] Weisenberger DJ,Trinh BN,Campan M,et al. DNA methylation analysis by digital bisulfite genomic sequencing and digital methylight [J]. Nucleic Acids Res,2008,36:4689-4698.

[18] Curtin K,Slattery ML,Samowitz WS. CpG island methylation in colorectal cancer:past,present and future [J]. Patholog Res Int,2011,2011:902674.

[19] Yagi K,Akagi K,Hayashi H,et al. Three DNA methylation epigenotypes in human colorectal cancer [J]. Clin Cancer Res,2010,16:21-33.

[20] Limsui D,Vierkant RA,Tillmans LS,et al. Cigarette smoking and colorectal cancer risk by molecularly defined subtypes [J]. J Natl Cancer Inst,2010,102:1012-1022.

[21] Li M,Chen WD,Papadopoulos N,et al. Sensitive digital quantification of DNA methylation in clinical samples [J]. Nat Biotechnol,2009,27:858-863.

[22] 陈小兵,吕慧芳,曹新广,等.TIP30基因启动子甲基化与大肠癌细胞5-氟尿嘧啶化疗敏感性的关系[J].胃肠病学和肝病学杂志,2012,21(2):133-136.

[23] Chen X,Cao X,Dong W,et al. Expression of TIP30 tumor suppressor gene is down-regulated in human colorectal carcinoma [J]. Dig Dis Sci,2010,55(8):2219-2226.

[24] 吕慧芳,刘红亮,陈小兵.TIP30基因对大肠癌细胞HCT116生物学特性的影响[J].肿瘤防治研究,2012,39(1):13-17.

[25] 陈小兵,马一杰,陈贝贝,等.TIP30基因启动子甲基化与大肠癌细胞奥沙利铂化疗敏感性关系的研究[J].中国医药科学,2012,24(4):14-16.

[26] Ide T,Kitajima Y,Ohtaka K,et al. Expression of the hMLH1 gene is a possible predictor for the clinical response to 5-fluorouracil after a surgical resection in colorectal cancer [J]. Oncol Rep,2008,19:1571-1576.

表观遗传学主要研究范文第4篇

表观遗传修饰(epigenetic modification),如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化、RNA相关性沉默与细胞生长、分化、凋亡、转化及肿瘤进展相关基因的转录密切相关。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常直接相关。本文综述细胞周期调节基因甲基化,组蛋白翻译后修饰异常及siRNA对白血病细胞的作用,为白血病治疗提供新策略。

【关键词】 表观遗传修饰; 白血病; 表观遗传学

Epigenetic Modification in Human Leukemia ——Editorial

Abstract Epigenetic modification,which involve DNA methylation,RNA-associated silencing and histone modification,is implicated in cell proliferation,differentiation,survival,apoptosis and malignant transformation. Some leukemogenesis has been shown to be aberrance of epigenetic modification. This paper discussed the potential causes of some of leukemias correlating with the methylation of cell cycle regulation genes,small interference RNA and modification abnormality of histone after translation. The study on epigenetic modification abnormality of leukemia cells provides a new strategy for treatment of leukemia.

Key words epigenetic modification; leukemia; epigenetics

表观遗传学(epigenetics)是指非基因序列改变所致基因表达水平的变化。表观遗传学研究基因表达变化,这种变化可通过减数分裂或/和有丝分裂遗传,不涉及编码的DNA序列改变,却能引起基因表达水平的异常[1]。表观遗传修饰(epigenetics modification)包括三种调节性机制:DNA甲基化,RNA相关性沉寂和组蛋白翻译后修饰,这些机制常与启动和维持表观遗传沉寂有关[2],三者不是孤立而是相互作用的。研究表明,表观遗传修饰,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等影响细胞生长调节、分化、凋亡、转化以及肿瘤发展相关基因的转录等。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常密切相关。

目前认为白血病的发生是复杂的多步骤的,涉及与细胞增殖、分化、存活、基因组整合有关的原癌基因、肿瘤抑制基因和其他细胞内的重要基因。在器官和细胞水平,机体对细胞的转化有内在的抵抗或保护作用,所以肿瘤的发生是多因素积累的结果。白血病是一组异质性疾病,除了细胞遗传学变化外,还发现它们都存在一种或多种基因的失活,肿瘤抑制基因不能表达。因此,白血病的发生是细胞遗传和表观遗传改变的结果。

DNA甲基化与白血病

DNA甲基化是表观遗传学上研究最深入的一种机制,是一种酶介导的化学修饰过程。在人类和大多数哺乳动物,DNA甲基化转移酶(DNMT)以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基转移到DNA上胞嘧啶5碳位置,形成CpG位点,富含CpG区域称为CpG岛。在大约40%的哺乳动物这些CpG岛延伸到DNA的启动子区域,导致稳定的可遗传的转录沉寂,对基因表达有明显抑制作用[3]。启动子区域的CpG岛甲基化能沉寂基因转录,在正常细胞中是一种调节基因表达的手段。然而抑制肿瘤生长的基因发生异常甲基化是在肿瘤早期就发生而且一直进行的,导致恶性肿瘤表型的表达。抑癌基因能被这种表观遗传机制沉寂。98种不同原发性人类肿瘤的基因组筛查揭示,在每种肿瘤平均存在600个异常CpG岛甲基化位点[4],很多甲基化CpG岛存在于尚未确定的基因组区域,也许在肿瘤发生中扮演重要角色。

肿瘤抑制基因启动子区域过甲基化常常是白血病/淋巴瘤发生的一种重要机制。白血病细胞周期异常、增殖失控与细胞周期蛋白异常表达或缺失相关。有学者研究发现,在78%的急性髓系白血病(AML)、67%的浆细胞疾病、46%的骨髓增生异常综合征(MDS)、40%的急性淋巴细胞白血病(ALL)、13%的非霍奇金氏淋巴瘤(NHL)存在p15INK4B(p15)基因高甲基化,在B细胞NHL存在p16INK4A(p16)的高甲基化。追踪MDS进展发现,7例p15基因正常的早期患者随疾病进展有5例发生了甲基化[5]。另一项研究显示,7例p15基因正常的MDS转化为白血病后5例发生了甲基化[6]。还有学者报道,153例NHL中低恶性的41例p16表达正常,71例高恶性者中41例全部或部分丧失p16的表达,而发生由低恶性向高恶性转化的41例在转化前p16表达正常,转化后35例全部或部分丧失p16的表达[7]。Reddy等[8]研究蛋白酪氨酸磷酸酶基因SHP1、蛋白激酶基因SYK、细胞因子信号抑制因子基因SOCS1发现,在93%(119/130)的白血病/淋巴瘤和多发性骨髓瘤至少存在一种基因的甲基化,在100%的NHL和94%的白血病细胞株存在SHP1甲基化,SOCS1甲基化率达30%。应用去甲基化处理后可见到SHP1重新表达,STAT3磷酸化水平降低,结果提示细胞因子信号紊乱与这些基因甲基化沉默有关。细胞周期蛋白基因甲基化与细胞因子信号抑制因子基因甲基化导致其表达异常,白血病/淋巴瘤细胞增殖失控,MDS细胞恶性转化,导致血液恶性肿瘤的发生。

不仅细胞周期蛋白和细胞因子信号抑制因子基因发生甲基化,白血病/淋巴瘤细胞促凋亡基因同样也存在过甲基化,而在抗凋亡基因有低甲基化现象。Murai等[7]发现,在15%的急性淋巴细胞白血病、17%的急性髓细胞白血病、21%的多发性骨髓瘤病人存在促凋亡基因BNIP3基因位点的高甲基化,并且使该区域组蛋白乙酰化时也能直接促使该基因表达,因此作者认为,BNIP3基因的沉寂是该基因组DNA异常甲基化和组蛋白去乙酰化作用的结果。van Doorn等[9]在T细胞淋巴瘤中发现肿瘤抑制基因P73和凋亡相关基因BCL7a启动子区域过甲基化,与DNA修复有关的肿瘤抑制基因失活,凋亡信号传导异常而使细胞增殖失控。Nakatsuka等[10]在对白血病/淋巴瘤的研究中发现,促凋亡蛋白激酶DAP(death-associated protein)启动子基因在B细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为79.4%(27/34例),在T细胞和NK细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为47.4%(9/19例)和62.5%(15/24例),并发现DNA甲基化程度高的白血病/淋巴瘤细胞均耐受凋亡诱导作用,联合应用去甲基化处理则恢复对凋亡诱导的敏感性。Chen等[11]应用DMBA诱导小鼠口腔鳞状细胞癌的实验中发现,DMBA处理组抗凋亡蛋白survivin明显表达,mRNA合成增加,在药物未处理组则未测到。同时发现在DMBA未处理组,survivin基因高甲基化,而DMBA处理组未发现survuvin基因甲基化,表明survivin的表达是通过表观遗传机制控制的。这些研究说明表观遗传修饰异常是白血病发生发展的一种重要机制。

组蛋白乙酰化转移酶和去乙酰化酶与

白血病

一些证据表明组蛋白乙酰化转移酶(HAT)具有肿瘤抑制功能。如果HAT活性缺失或失调可能导致癌症的发生。在许多类型的癌症中,编码HAT的基因发生易位、扩增、过表达和突变。在已知的HAT中,P300和CBP认为是肿瘤抑制因子。P300和CBP基因分别位于16p13和22q13,在白血病或治疗相关性MDS中表现染色体移位、重排。在80%的恶性角质瘤和急性白血病中发现P300的杂合性缺失。在急性髓细胞白血病(AML),因t(8;16)(p11;p13)染色体异常使CBP移位,并和乙酰化酶基因MOZ或同源盒基因MLL融合,在此两种融合蛋白中,CBP的HAT结构域保持完整。在另一种AML中,t(11;22)(q23;q13)异常导致P300基因重排。MLL基因位于11q23,分别和P300、CBP形成t(11;22)(q23;q13)、t(11;16)(q23;p13)移位融合基因,产生MLL-P300和MLL-CBP融合蛋白。这些染色体异常证明,HAT错误靶向的乙酰化在白血病发生的原因方面起重要作用。在小鼠中发现MLL-CBP融合蛋白能形成MDS综合征,并进展为髓性白血病[12]。CBP的嗅结构和乙酰化酶活性区域是致白血病必须的,认为MLL的N端部分直接被CBP乙酰化导致白血病的发生。MLL-CBP的潜在靶点是HOX基因家族,可能导致这些基因异常表达,引起白血病[13]。

组蛋白去乙酰化酶(HDAC)参与癌症发展的证据来源于急性早幼粒细胞性白血病中的融合蛋白PML-RARα和PLZF-RARα,利用融合蛋白中的RARα部分,PML和PLZF募集组蛋白去乙酰化酶复合物至维甲酸(RA)受体α的靶基因阻抑转录和细胞分化。在t(8;21)M2b白血病中,AML1-ETO失去了AML1作为调控造血和细胞周期转录因子的功能,它们招募组蛋白去乙酰化酶复合体作用于AML1靶基因,抑制AML1介导的转录活性。AML1-ETO融合蛋白中ETO的CRD功能域介导的转录抑制活性占到50%左右,主要通过与mSin3A结合而起作用 [14]。因此,AML1-ETO致髓系细胞分化受阻和白血病转化作用可能是通过如下模式实现的:AML1-ETO仍与DNA上的AML1特异序列结合,但与野生型AML1不同,融合蛋白AML1-ETO不能启动P300/CBP引导的组蛋白乙酰化和转录激活。相反,通过融合蛋白中ETO的锌指结构域,AML1-ETO募集N-CoR和HDAC,使该复合物持久地固定于AML1反应基因的启动子区,维持该区的组蛋白去乙酰化构象,DNA和转录复合体不能接近,主动阻抑分化基因转录[15]。

组蛋白修饰与白血病

组蛋白修饰是表观遗传学修饰的另一机制,包括组蛋白乙酰化修饰和甲基化修饰。组蛋白赖氨酸的N端乙酰化或去乙酰化修饰改变着核小体的结构,组蛋白中去乙酰化的赖氨酰带正电荷,被吸引到带负电荷的DNA中,产生一种紧密的染色质结构,抑制转录。另一方面,组蛋白乙酰化酶使赖氨酰乙酸化移走它们的正电荷,从而导致开放的染色质结构,加速基因转录。HDAC从赖氨酸移走乙酰基,可以逆转这一过程从而抑制转录。核小体中组蛋白的异常去乙酰化可能与HDAC专一性的错误调节有关,也与肿瘤转化相关。组蛋白中赖氨酸被特异性组蛋白甲基化转移酶甲基化,一方面核小体中组蛋白 H3的赖氨酸 4甲基化与染色质开放构象和基因表达相关;另一方面,组蛋白 H3中赖氨酸 9的甲基化与染色质的浓缩和转录抑制相关。这种组蛋白甲基化修饰和组蛋白乙酰化及去乙酰化对基因表达的影响称作组蛋白密码[16],与基因转录表达相关,异常时与肿瘤发生有关。

人类hDoT1L基因和AF10(一种与MLL和AML有关的融合蛋白)结合,通过AF10的OM-LZ区域介导MLL白血病的发生,MLL-hDoT1L和MLL-AF10介导的白血病细胞转化,导致一系列白血病相关基因的上调,并伴有组蛋白H3 K79的高甲基化[17]。MLL蛋白具有组蛋白H3甲基化转移酶活性,可以通过直接结合或使Hox基因甲基化而调节Hox表达,在白血病细胞转化和发生中有重要作用[18]。Lukasova等[19]研究CML的表观遗传学发现,CML患者的粒细胞存在不同程度的组蛋白H3甲基化现象,在CML加速期和白血病期,组蛋白H3甲基化作用明显增强。在CML慢性期,组蛋白甲基化水平、疾病进展和用药方式没有明显相关性,甚至在“治愈”的患者仍可见到组蛋白H3甲基化现象,提示在这些患者粒细胞的染色质变构调节是不完全的。白血病细胞组蛋白H3甲基化现象提示其染色质浓缩的不完整性,可能与白血病细胞增殖、疾病预后和复发有重要相关性。

人类端粒酶逆转录酶(hTERT)基因在正常分化细胞是失活的,而在肿瘤细胞被再激活。研究在细胞分化过程中hTERT启动子活性减低的机制,发现是由于hTERT启动子基因进行性的组蛋白低乙酰化和甲基化积累的结果[20],说明细胞进化过程中表观遗产修饰的复杂性,低乙酰化和高甲基化对维持细胞正常功能也是必须的。在急性早幼粒细胞白血病细胞,PML-RARα移位基因产生的融合蛋白募集DNA甲基化转移酶到分化基因启动子靶点诱导该基因高甲基化和沉默。这种高甲基化作用与白血病发生直接相关,维甲酸处理后显示启动子基因去甲基化,分化基因在表达,白血病表型逆转[21]。这个研究结果提示在白血病细胞转化过程中,遗传学异常和表观遗传学异常是互相联系的,而表观遗传学的积累对白血病发生的早期阶段是至关重要的。

RNA相关性沉默与白血病

RNA沉默(RNA silencing)是一种在真核生物体内普遍存在的、发生在RNA水平的、基于核酸序列特异性的相互作用来抑制基因表达的调控机制,在动物中称为RNA干扰(RNA interference,RNAi)。双链(ds)RNA是RNA沉默起始的关键分子,dsRNA首先被降解为不同长度的小RNA,其中具有21-26个碱基的双链小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)在介导对病毒、转基因和转座子等外来入侵核酸序列特异性的RNA降解,在防御病毒感染和监视外来核酸中起重要作用[22]。RNAi是转录后水平的基因沉默机制,高效抑制基因表达,能封闭病毒生存和繁殖所必需的基因,产生抗病毒效应。RNAi与白血病发病关系的研究未见报道,推测在与病毒密切相关的白血病/淋巴瘤的发病中应存在RNAi机制缺陷,未能对入侵的核酸分子(如HTLV,EBV,C型病毒等)起到应有的作用,而使这些外来核酸分子复制整合导致恶性血液病的发生。

RNAi对白血病实验性治疗已有报道。Wohlbold等[23]应用bcr/abl断裂融合点基因设计的siRNA能明显减少bcr/abl蛋白表达,对抗bcr/abl蛋白的生化特性,能选择性抑制依赖bcr/abl的细胞的生长,而且bcr/abl同源的siRNA能增加伊马替尼对bcr/abl阳性细胞的敏感性。Cioca等[24]应用C-raf 和bcl-2基因设计的dsRNA转染入HL-60,U937,THP-1和K562细胞,结果均可以降低C-raf 和Bcl-2蛋白表达,诱导这些细胞的凋亡和增加其对伊托泊甙及柔红霉素化疗的敏感性。Heidenreich等[25]应用靶向AML1-MTG8位点的siRNA,能明显减低AML1-MTG8蛋白水平而不影响野生型AML1的活性。McCarthy等[26]设计IL-10的siRNA作用于CLL 的B-1细胞株LNC,显示降低IL-10的表达,使LNC细胞阻滞在G2/M期,有效地诱导LNC细胞凋亡。siRNA作为一种使异常基因沉默的理想靶点,其有效性得到公认,但还需进一步深入研究。

尽管多数肿瘤是克隆性起源,但同种或同类肿瘤间巨大的异质性提示肿瘤的发生是遗传因素、表观遗传因素和微环境的选择性压力联合作用的结果。表观遗传修饰在肿瘤相关基因表达中的重要性逐渐被重视,对白血病细胞表观遗传学异常的研究将为白血病的治疗提供新的策略。

【参考文献】

Epigenetic Modification in Human Leukemia ——Editorial

CHEN Yan,LI Xin-Gang

Institute of Hematology,Union Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430022,China

Abstract Epigenetic modification,which involve DNA methylation,RNA-associated silencing and histone modification,is implicated in cell proliferation,differentiation,survival,apoptosis and malignant transformation. Some leukemogenesis has been shown to be aberrance of epigenetic modification. This paper discussed the potential causes of some of leukemias correlating with the methylation of cell cycle regulation genes,small interference RNA and modification abnormality of histone after translation. The study on epigenetic modification abnormality of leukemia cells provides a new strategy for treatment of leukemia.

Key words epigenetic modification; leukemia; epigenetics

表观遗传学(epigenetics)是指非基因序列改变所致基因表达水平的变化。表观遗传学研究基因表达变化,这种变化可通过减数分裂或/和有丝分裂遗传,不涉及编码的DNA序列改变,却能引起基因表达水平的异常[1]。表观遗传修饰(epigenetics modification)包括三种调节性机制:DNA甲基化,RNA相关性沉寂和组蛋白翻译后修饰,这些机制常与启动和维持表观遗传沉寂有关[2],三者不是孤立而是相互作用的。研究表明,表观遗传修饰,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等影响细胞生长调节、分化、凋亡、转化以及肿瘤发展相关基因的转录等。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常密切相关。

目前认为白血病的发生是复杂的多步骤的,涉及与细胞增殖、分化、存活、基因组整合有关的原癌基因、肿瘤抑制基因和其他细胞内的重要基因。在器官和细胞水平,机体对细胞的转化有内在的抵抗或保护作用,所以肿瘤的发生是多因素积累的结果。白血病是一组异质性疾病,除了细胞遗传学变化外,还发现它们都存在一种或多种基因的失活,肿瘤抑制基因不能表达。因此,白血病的发生是细胞遗传和表观遗传改变的结果。

DNA甲基化与白血病

DNA甲基化是表观遗传学上研究最深入的一种机制,是一种酶介导的化学修饰过程。在人类和大多数哺乳动物,DNA甲基化转移酶(DNMT)以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体,将甲基转移到DNA上胞嘧啶5碳位置,形成CpG位点,富含CpG区域称为CpG岛。在大约40%的哺乳动物这些CpG岛延伸到DNA的启动子区域,导致稳定的可遗传的转录沉寂,对基因表达有明显抑制作用[3]。启动子区域的CpG岛甲基化能沉寂基因转录,在正常细胞中是一种调节基因表达的手段。然而抑制肿瘤生长的基因发生异常甲基化是在肿瘤早期就发生而且一直进行的,导致恶性肿瘤表型的表达。抑癌基因能被这种表观遗传机制沉寂。98种不同原发性人类肿瘤的基因组筛查揭示,在每种肿瘤平均存在600个异常CpG岛甲基化位点[4],很多甲基化CpG岛存在于尚未确定的基因组区域,也许在肿瘤发生中扮演重要角色。

肿瘤抑制基因启动子区域过甲基化常常是白血病/淋巴瘤发生的一种重要机制。白血病细胞周期异常、增殖失控与细胞周期蛋白异常表达或缺失相关。有学者研究发现,在78%的急性髓系白血病(AML)、67%的浆细胞疾病、46%的骨髓增生异常综合征(MDS)、40%的急性淋巴细胞白血病(ALL)、13%的非霍奇金氏淋巴瘤(NHL)存在p15INK4B(p15)基因高甲基化,在B细胞NHL存在p16INK4A(p16)的高甲基化。追踪MDS进展发现,7例p15基因正常的早期患者随疾病进展有5例发生了甲基化[5]。另一项研究显示,7例p15基因正常的MDS转化为白血病后5例发生了甲基化[6]。还有学者报道,153例NHL中低恶性的41例p16表达正常,71例高恶性者中41例全部或部分丧失p16的表达,而发生由低恶性向高恶性转化的41例在转化前p16表达正常,转化后35例全部或部分丧失p16的表达[7]。Reddy等[8]研究蛋白酪氨酸磷酸酶基因SHP1、蛋白激酶基因SYK、细胞因子信号抑制因子基因SOCS1发现,在93%(119/130)的白血病/淋巴瘤和多发性骨髓瘤至少存在一种基因的甲基化,在100%的NHL和94%的白血病细胞株存在SHP1甲基化,SOCS1甲基化率达30%。应用去甲基化处理后可见到SHP1重新表达,STAT3磷酸化水平降低,结果提示细胞因子信号紊乱与这些基因甲基化沉默有关。细胞周期蛋白基因甲基化与细胞因子信号抑制因子基因甲基化导致其表达异常,白血病/淋巴瘤细胞增殖失控,MDS细胞恶性转化,导致血液恶性肿瘤的发生。

不仅细胞周期蛋白和细胞因子信号抑制因子基因发生甲基化,白血病/淋巴瘤细胞促凋亡基因同样也存在过甲基化,而在抗凋亡基因有低甲基化现象。Murai等[7]发现,在15%的急性淋巴细胞白血病、17%的急性髓细胞白血病、21%的多发性骨髓瘤病人存在促凋亡基因BNIP3基因位点的高甲基化,并且使该区域组蛋白乙酰化时也能直接促使该基因表达,因此作者认为,BNIP3基因的沉寂是该基因组DNA异常甲基化和组蛋白去乙酰化作用的结果。van Doorn等[9]在T细胞淋巴瘤中发现肿瘤抑制基因P73和凋亡相关基因BCL7a启动子区域过甲基化,与DNA修复有关的肿瘤抑制基因失活,凋亡信号传导异常而使细胞增殖失控。Nakatsuka等[10]在对白血病/淋巴瘤的研究中发现,促凋亡蛋白激酶DAP(death-associated protein)启动子基因在B细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为79.4%(27/34例),在T细胞和NK细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为47.4%(9/19例)和62.5%(15/24例),并发现DNA甲基化程度高的白血病/淋巴瘤细胞均耐受凋亡诱导作用,联合应用去甲基化处理则恢复对凋亡诱导的敏感性。Chen等[11]应用DMBA诱导小鼠口腔鳞状细胞癌的实验中发现,DMBA处理组抗凋亡蛋白survivin明显表达,mRNA合成增加,在药物未处理组则未测到。同时发现在DMBA未处理组,survivin基因高甲基化,而DMBA处理组未发现survuvin基因甲基化,表明survivin的表达是通过表观遗传机制控制的。这些研究说明表观遗传修饰异常是白血病发生发展的一种重要机制。

组蛋白乙酰化转移酶和去乙酰化酶与

白血病

一些证据表明组蛋白乙酰化转移酶(HAT)具有肿瘤抑制功能。如果HAT活性缺失或失调可能导致癌症的发生。在许多类型的癌症中,编码HAT的基因发生易位、扩增、过表达和突变。在已知的HAT中,P300和CBP认为是肿瘤抑制因子。P300和CBP基因分别位于16p13和22q13,在白血病或治疗相关性MDS中表现染色体移位、重排。在80%的恶性角质瘤和急性白血病中发现P300的杂合性缺失。在急性髓细胞白血病(AML),因t(8;16)(p11;p13)染色体异常使CBP移位,并和乙酰化酶基因MOZ或同源盒基因MLL融合,在此两种融合蛋白中,CBP的HAT结构域保持完整。在另一种AML中,t(11;22)(q23;q13)异常导致P300基因重排。MLL基因位于11q23,分别和P300、CBP形成t(11;22)(q23;q13)、t(11;16)(q23;p13)移位融合基因,产生MLL-P300和MLL-CBP融合蛋白。这些染色体异常证明,HAT错误靶向的乙酰化在白血病发生的原因方面起重要作用。在小鼠中发现MLL-CBP融合蛋白能形成MDS综合征,并进展为髓性白血病[12]。CBP的嗅结构和乙酰化酶活性区域是致白血病必须的,认为MLL的N端部分直接被CBP乙酰化导致白血病的发生。MLL-CBP的潜在靶点是HOX基因家族,可能导致这些基因异常表达,引起白血病[13]。

组蛋白去乙酰化酶(HDAC)参与癌症发展的证据来源于急性早幼粒细胞性白血病中的融合蛋白PML-RARα和PLZF-RARα,利用融合蛋白中的RARα部分,PML和PLZF募集组蛋白去乙酰化酶复合物至维甲酸(RA)受体α的靶基因阻抑转录和细胞分化。在t(8;21)M2b白血病中,AML1-ETO失去了AML1作为调控造血和细胞周期转录因子的功能,它们招募组蛋白去乙酰化酶复合体作用于AML1靶基因,抑制AML1介导的转录活性。AML1-ETO融合蛋白中ETO的CRD功能域介导的转录抑制活性占到50%左右,主要通过与mSin3A结合而起作用 [14]。因此,AML1-ETO致髓系细胞分化受阻和白血病转化作用可能是通过如下模式实现的:AML1-ETO仍与DNA上的AML1特异序列结合,但与野生型AML1不同,融合蛋白AML1-ETO不能启动P300/CBP引导的组蛋白乙酰化和转录激活。相反,通过融合蛋白中ETO的锌指结构域,AML1-ETO募集N-CoR和HDAC,使该复合物持久地固定于AML1反应基因的启动子区,维持该区的组蛋白去乙酰化构象,DNA和转录复合体不能接近,主动阻抑分化基因转录[15]。

组蛋白修饰与白血病

组蛋白修饰是表观遗传学修饰的另一机制,包括组蛋白乙酰化修饰和甲基化修饰。组蛋白赖氨酸的N端乙酰化或去乙酰化修饰改变着核小体的结构,组蛋白中去乙酰化的赖氨酰带正电荷,被吸引到带负电荷的DNA中,产生一种紧密的染色质结构,抑制转录。另一方面,组蛋白乙酰化酶使赖氨酰乙酸化移走它们的正电荷,从而导致开放的染色质结构,加速基因转录。HDAC从赖氨酸移走乙酰基,可以逆转这一过程从而抑制转录。核小体中组蛋白的异常去乙酰化可能与HDAC专一性的错误调节有关,也与肿瘤转化相关。组蛋白中赖氨酸被特异性组蛋白甲基化转移酶甲基化,一方面核小体中组蛋白 H3的赖氨酸 4甲基化与染色质开放构象和基因表达相关;另一方面,组蛋白 H3中赖氨酸 9的甲基化与染色质的浓缩和转录抑制相关。这种组蛋白甲基化修饰和组蛋白乙酰化及去乙酰化对基因表达的影响称作组蛋白密码[16],与基因转录表达相关,异常时与肿瘤发生有关。

人类hDoT1L基因和AF10(一种与MLL和AML有关的融合蛋白)结合,通过AF10的OM-LZ区域介导MLL白血病的发生,MLL-hDoT1L和MLL-AF10介导的白血病细胞转化,导致一系列白血病相关基因的上调,并伴有组蛋白H3 K79的高甲基化[17]。MLL蛋白具有组蛋白H3甲基化转移酶活性,可以通过直接结合或使Hox基因甲基化而调节Hox表达,在白血病细胞转化和发生中有重要作用[18]。Lukasova等[19]研究CML的表观遗传学发现,CML患者的粒细胞存在不同程度的组蛋白H3甲基化现象,在CML加速期和白血病期,组蛋白H3甲基化作用明显增强。在CML慢性期,组蛋白甲基化水平、疾病进展和用药方式没有明显相关性,甚至在“治愈”的患者仍可见到组蛋白H3甲基化现象,提示在这些患者粒细胞的染色质变构调节是不完全的。白血病细胞组蛋白H3甲基化现象提示其染色质浓缩的不完整性,可能与白血病细胞增殖、疾病预后和复发有重要相关性。

人类端粒酶逆转录酶(hTERT)基因在正常分化细胞是失活的,而在肿瘤细胞被再激活。研究在细胞分化过程中hTERT启动子活性减低的机制,发现是由于hTERT启动子基因进行性的组蛋白低乙酰化和甲基化积累的结果[20],说明细胞进化过程中表观遗产修饰的复杂性,低乙酰化和高甲基化对维持细胞正常功能也是必须的。在急性早幼粒细胞白血病细胞,PML-RARα移位基因产生的融合蛋白募集DNA甲基化转移酶到分化基因启动子靶点诱导该基因高甲基化和沉默。这种高甲基化作用与白血病发生直接相关,维甲酸处理后显示启动子基因去甲基化,分化基因在表达,白血病表型逆转[21]。这个研究结果提示在白血病细胞转化过程中,遗传学异常和表观遗传学异常是互相联系的,而表观遗传学的积累对白血病发生的早期阶段是至关重要的。

RNA相关性沉默与白血病

RNA沉默(RNA silencing)是一种在真核生物体内普遍存在的、发生在RNA水平的、基于核酸序列特异性的相互作用来抑制基因表达的调控机制,在动物中称为RNA干扰(RNA interference,RNAi)。双链(ds)RNA是RNA沉默起始的关键分子,dsRNA首先被降解为不同长度的小RNA,其中具有21-26个碱基的双链小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)在介导对病毒、转基因和转座子等外来入侵核酸序列特异性的RNA降解,在防御病毒感染和监视外来核酸中起重要作用[22]。RNAi是转录后水平的基因沉默机制,高效抑制基因表达,能封闭病毒生存和繁殖所必需的基因,产生抗病毒效应。RNAi与白血病发病关系的研究未见报道,推测在与病毒密切相关的白血病/淋巴瘤的发病中应存在RNAi机制缺陷,未能对入侵的核酸分子(如HTLV,EBV,C型病毒等)起到应有的作用,而使这些外来核酸分子复制整合导致恶性血液病的发生。

表观遗传学主要研究范文第5篇

摘要:乳腺癌是女性常见肿瘤,近年来发病率逐年上升,乳腺癌易感基因1(BRCA1)已经证实与乳腺癌的发生发展有密切关联。新辅助化疗在乳腺癌综合治疗中的作用已得到广泛证实,是对非转移性的肿瘤在局部治疗前进行的全身性的、系统性的细胞毒性药物治疗。可以显著降低乳腺癌患者临床分期,提高患者生存率和生存期限,最常适应于乳腺肿瘤较大或有大量淋巴结转移者,近来新辅助化疗逐渐应用于早期乳腺癌患者。有研究报道乳腺癌患者BRCA1 基因表达水平高低与新辅助化疗敏感性有关,可以解释乳腺癌患者接受新辅助化疗后有无缓解。

关键词:乳腺癌;新辅助化疗;BRCA1 基因

乳腺癌在全世界范围内是最常见的女性肿瘤之一,占所有肿瘤的23%。每年约有1百万新增病例。美国癌症社会(American Cancer Society)发现,乳腺癌死亡率从1990年来一直在稳定下降,这得益于早期诊断的出现和越来越规范的治疗体系。乳腺癌在中国大陆地区女性常见死亡原因中排名第四。随着乳腺癌的发病率的提高,年轻女性患者也越来越常见,这可能主要与饮食逐渐西化,久坐的生活方式,生育的延迟以及外界环境中化学物质的污染有关。 1新辅助化疗与乳腺癌BRCA1基因甲基化 乳腺癌易感基因(BRCA1)是1990年Hall等发现,与乳腺癌发生有紧密联系的一组基因[1],是主要的乳腺肿瘤易感基因。BRCAl基因定位于17q2l,长约81 Kb。共有24个外显子,其中第1、4号外显子不编码氨基酸,第11号外显子最长,约3.4 Kb,占整个编码区的61%[2]。BRCA1基因突变的乳腺癌患者有独特的病理学特征和基因表达方式。现在相关研究人员正在对不同人群中乳腺癌患者BRCA1基因突变的范围进行调查,我国台湾地区的调查提示BRCA1基因突变与乳腺癌的发生关联不大[3]。BRCA1基因启动子甲基化被认为是基因表达缺失的机制之一,并且在9~32%的散发性乳腺癌中有表达。Hsu[4]等发现BRCA1基因启动子甲基化在56%的早期散发性乳腺癌患者中存在。大多数BRCA1基因甲基化的肿瘤中BRCA1蛋白表达缺失或明显减少,表明在这些肿瘤中存在表观遗传基因沉默。BRCA1基因启动子甲基化的乳腺癌患者的雌激素受体和基底细胞表型表达下降[5]。 散发性乳腺癌患者虽然未发现体细胞BRCA1基因突变,但也存在其他机制导致BRCA1基因的失活[6]。表观遗传学修饰所致的基因沉默被认为是肿瘤抑制基因失活的重要机制。启动子CpG岛高度甲基化可致BRCA1表达缺失。表观遗传学上BRCA1基因失活和源于BRCA1基因突变者肿瘤中普遍的病理学特征有关。之前有统计证实大约10%的散发性乳腺癌患者中存在BRCA1基因CpG岛区高度甲基化[7]。表观遗传学中BRCA1基因沉默所致的基因变化与BRCA1基因突变肿瘤中观察到的变化相似。这些发现证实了表观遗传学中BRCA1基因失活在散发性乳腺癌发生发展中起到了重要的作用。目前还不是很明确表观遗传学的失活和BRCA1基因转录沉默是否与散发性乳腺癌中的三阴性乳腺癌或基底细胞样乳腺癌特异性相关,一些研究报道的数据提示BRCA1基因表达缺失和三阴性乳腺癌相关,其他亚型则无[8]。 2新辅助化疗与乳腺癌BRCA1基因表达 乳腺癌易感基因1(BRCA1)通过转录伴随核苷酸切除修复在DNA修复中起着重要的作用。有报道散发性乳腺癌患者同时存在BRCA1甲基化和BRCA1的mRNA的表达缺失的情况。散发性乳腺癌患者中躯体BRCA1突变较为少见。然而大约30%的散发性乳腺癌和70%的卵巢癌患者中BRCA1基因存在表观遗传学调控下降的现象[9]。BRCA1表达能调节对化疗的细胞应答。临床乳腺癌研究提示BRCA1在预测对DNA损伤媒介和紫衫类为基础的化疗的应答中起到一定作用。 BRCA1 mRNA表达水平可以作为生存率的最强的预测指标。BRCA1基因在DNA修复中起着至关重要的作用。散发性乳腺癌BRCA1表达降低与基因突变无关,与BRCA1基因启动子获得甲基化及调控BRCA1基因表达的上游通路异常有关[10]。 BRCA1基因编码在S期和G2期表达的细胞周期调控蛋白。在非小细胞肺癌中,患者生存率较低可能与BRCA1基因过度表达相关。在散发性乳腺癌中,BRCA1基因表达下降或缺失与肿瘤等级高,淋巴结分期高,肿瘤较大,侵袭血管,雌激素受体阴性,孕激素受体阴性及结局不好相关。BRCA1基因起着多功能的作用,在很多正常细胞功能中都有涉及。因此,功能性BRCA1基因表达缺失可能对化疗的细胞应答有重要影响,尤其对用DNA损伤介质处理的患者可能有预测价值。 3展望 乳腺癌对新辅助化疗的应答与生存率息息相关。从新辅助化疗获得最大生存获益的患者即对新辅助化疗完全应答。我们使用蒽环类药物治疗后BRCA1 表达水平作为疾病进展时间和总生存率的标记物,研究提示BRCA1 mRNA表达水平较低的散发性乳腺癌患者可能从蒽环类药物为基础的化疗中得到最大获益。一部分散发性乳腺癌患者BRCA1表达较低下,使用以DNA损伤为基础的化疗药物后,BRCA1基因突变携带者与BRCA1基因未突变携带者相比更可能达到病理完全缓解。使用以铂类为基础的化疗药物后,BRCA1 mRNA表达较低的散发性卵巢癌患者较BRCA1 mRNA表达较高患者有更长的生存期。 参考文献: [1]Watanabe Y,Maeda I,Oikawa R,et al.Aberrant DNA methylation status of DNA repair genes in breast cancer treated with neoadjuvant chemotherapy[J].Genes Cells,2013,45(4):89-95. [2]Alili C,Pages E,Curros Doyon F,et al.Correlation between MR imaging-prognosis factors and molecular classification of breast cancers[J].Diagn Interv Imaging,2014,95(2):235-242. [3] Raphael J,Mazouni C,Caron O,et al.Should BRCA2 mutation carriers avoid neoadjuvant chemotherapy[J].Med Oncol,2014,31(3):850-855. [4] Mulligan JM,Hill LA,Deharo S,et al.Identification and validation of an anthracycline/cyclophosphamide-based chemotherapy response assay in breast cancer[J].J Natl Cancer Inst,2014,106(1):335-342. [5]Rovera F,Chiappa C,Coglitore A,et al.Management of breast cancer during pregnancy[J].Int J Surg,2013,11(4):64-68. [6]Badora A,Kaleta B,Nowara E,et al.Multiple primary malignancies in BRCA1 mutation carriers--two clinical cases[J].Ginekol Pol,2013,84(10):892-896. [7] Huszno J,Budryk M,Ko?osza Z,et al.The influence of BRCA1/BRCA2 mutations on toxicity related to chemotherapy and radiotherapy in early breast cancer patients[J].Oncology,2013,85(5):278-282. [8] Ratanaphan A.A DNA Repair BRCA1 Estrogen Receptor and Targeted Therapy in Breast Cancer[J].Int J Mol Sci,2012,13(11):14898-14916. [9] von Minckwitz G, Martin M. Neoadjuvant treatments for triple-negative breast cancer(TNBC)[J].Ann Oncol,2012,32(5):35-39. [10]Sousa B,Cardoso F.Neoadjuvant treatment for HER-2-positive and triple-negative breast cancers[J].Ann Oncol,2012,23(4):237-242.编辑/许言

表观遗传学主要研究范文第6篇

关键词:分子生物学;课程设计;教学评价;探索

分子生物学是在分子水平上研究生命现象与生命本质的科学。作为生命科学的共同语言,主要阐明生物大分子的结构、代谢途径、调控机制以及人体各种生理和病理状态的分子机制,是推动新的诊断、治疗和预防方法。对于中西医结合医学生而言,学习医学分子生物学,不仅是为未来的专业课的学习打下基础,也为将来的工作和继续深造学习提供知识储备。学生在学习时靠死记硬背,缺乏对知识的思考,不能将分子生物学的知识和临床学科的内容进行横向联系,导致基础理论知识和临床实际应用严重脱节。这无疑更不利于优秀的中西医结合人才的培养。因此,针对目前社会对高素质中西医结合人才的要求,必然需要我们针对中西医结合专业的特点,优化分子生物学的教学内容,探索有效的教学方法,以激发学生的学习兴趣,强化学生对知识的记忆,培养学生将理论知识应用到其他课程学习及今后临床工作中的能力,真正发挥分子生物学在医学研究领域的重要作用。

一分子生物学课程教学的总体设计

分子生物学作为医学临床和科学研究的基本工具,发展速度快、应用广泛。根据中西医结合人才培养的目标与要求,以“理论适度,突出应用”为原则,优化教学内容,对教材内容进行更新、精简和重组。同时对教学学时加以调整,做到重点主要讲,拓展自学为主,并且改变教学模式,采用多种教学方法。

(一)教学内容整合和优化

分子生物学内容改革主要是以基础知识为主体,积极反映本学科发展的新动向、新进展,力求做到“少而精”,由浅入深,循序渐进,既注意层次分明,又注意知识的连贯性及实用性。拟对教学内容包括以下几点更新和优化。目前我校采用的《分子生物学》教材是第八版《生物化学与分子生物学》,之前采用过新世界中医药院校创新教材《分子生物学》第一版。中西医结合专业分子生物学大纲要求授课内容包括绪论、基因与基因组、DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白质的生物合成、基因表达与调控、基因工程与癌基因。在培养设计中,《分子生物学》一般在《生物化学》之后学习。为了增强知识的连贯性和整体性将原来基因与基因组这章的内容与基因表达调控内容进行整合,重点介绍基因的结构,病毒、原核和真核生物基因组的特点。原癌基因和癌基因这章的内容,适度减少,原因是为了适应当前知识的更新,在此处只做基本概念的介绍,同时,提醒学生要紧跟科学发展,追踪相关知识的更新。其他章节适度增加科学研究的新进展,而教学内容基本不变。除此之外,需要对一些章节的知识进行更新。例如基因表达牵涉到遗传学和表观遗传学的内容,尤其是表观遗传学是近几年生命科学研究的热点,其对基因表达的调控涉及生殖发育、环境适应和疾病的产生。而目前《分子生物学》的“基因表达调控”一章只介绍了“原核生物的表达调控”和“真核生物表达的调控”两节内容,没有表观遗传学的内容,应予以适当添加,考虑到学时的限制,我们拟在表观遗传学的基本概念、调控方式和研究策略上做简单的概括性的介绍。另外,在目前的分子生物学研究中,常常牵涉到基因组学的研究,其内容涉及海量的生物学信息的推导和计算。例如引物设计、测序比对、同源分析、表观遗传位点分析和组学研究分析等等。这就牵涉到一个重要的工具学科—生物信息学的学习。但是目前许多中医类院校忽视对此内容的学习。考虑到此学科的难度,我们拟简单介绍生物信息学的基本内容和常用的生物软件的用途及使用方法,为他们在以后的工作和研究中打下基础。再而,细胞通讯和信号转导是目前中医药科学研究重点强调的内容,但目前本章的学习内容主要在强调基础知识,忽视了与科研和临床实际问题相结合。因此在本章中,我们拟整合和提炼基础知识,重点讲授与常见生理病理(例如糖尿病、细胞凋亡等)密切相关的信号转导通路。

(二)课时的合理分配

分子生物学是从分子水平探索生命现象、生命活动的规律和本质的一门学科。因此,学习的内容牵涉到蛋白质、核酸等分子。本科阶段的教学目标是通过本课程的学习,使学生掌握分子生物学的基本理论、基本技能和最新进展,并特别注重与基础医学和临床医学的结合,从而为学生进一步学习其他专业课程和开展医学研究工作奠定医学分子生物学基础。因而,在课时分配上注重对基本理论和基本技能的侧重。安徽中医药大学中西医结合专业分子生物学的总学时是36学时,其中理论27学时,实验时。理论学时中,绪论1学时,基因与基因组2学时,DNA的生物合成•4学时,RNA的生物合成4学时,蛋白质的生物合成4学时,基因表达与调控4学时,基因工程6学时和癌基因2学时将原来的DNA生物合成的4学时变为5学时,原癌基因与抑癌基因由2学时变为1学时。原来的基因表达调控由4学时变为6学时(将基因与基因组的内容整合到基因表达调控章节之前)。实验学时的分配没有变化,PCR技术应用3学时,核酸的制备和测定6学时。

二教学方法的革新

在教学过程中我们要根据教学内容采用一定的教学方法,这主要是由于不同的教学方法都有其适用性,而教学方法本身不存在绝对的优劣。《分子生物学》各章内容都有其关键知识点,而每一知识点都有其特点,任何单一的教学方法对每一关键知识点而言并不总是最适合的。学生有了实际的参考的物质加以想象后就很容易理解这些抽象的知识要点,再进行理解记忆就变得相对简单了。且有了这样的类比经验可以启发学生产生更多的想象,让这个分子生物学的某些知识变得简单易懂。归纳和总结一直是医学基础课学习的重要方法。分子生物学的许多概念、分子结构特点和反应过程比较相近,学生易于混淆。例如,重叠基因与重复序列、启动子与增强子等。诸如这类概念或化学过程相近的知识点,关键是使学生掌握两者的相同和不同点,因此对比归纳式教学方法就有其优越性。教师通过对有联系的知识点的对照归纳分析,有助于突出重点、易化难点,有助于将知识条理化、系统化,使学生把握住知识点内在的联系和区别,达到认识其本质的目的。基于上述原因,对优化后的各章关键知识点,采用不同教学方法如类比联想、归纳比较、引导启发和理论联系实际等方法进行讲授,比较各教学方法在此知识点的适用性和优劣性,最终优化出一套适合中西医结合临床专业多元教学方法体系。

三紧密联系临床实际应用

分子生物学学习的目的是为临床服务的,因此在教学上需要多联系实际的医学问题,即理论联系实际的教学方法。例如,在讲授DNA是遗传信息载体的时候,可以将DNA指纹联系到实际医学的基因诊断和基因治疗;在基因表达调控中,将遗传学(单基因与多基因遗传病)和表观遗传学调控,如DNA甲基化(组蛋白修饰)的表观遗传调控与心血管等疾病联系在一起;在癌基因与抑癌基因内容时,可以将临床实际遇到的癌症的遗传特点和检测方式中加以引入。通过这种和实际的医学诊断和治疗相结合的方法使学生认识到学习内容可以直接解决实际的健康问题,将极大地调动学习热情和兴趣,提高学习效果。四建立科学合理的评价体系为了提高学生的质量,使其更能适应社会需求,安徽中医药大学积极进行教学改革,要求转变教育思想,改变以前课堂教学的形式和对学生的评价体系。为此,在中西医结合专业分子生物学的评价体系中,初步建立形成性评价。评价体系主要包括考勤(10%)、课堂问题(20%)、每章科学问题讨论(20%)和试卷成绩(50%)课堂提问主要是每次课教师准备三个问题,让学生回答,根据回答情况,进行评分。每章科学问题讨论采用PBL形式,分组完成,最后给于评价。这种方式实施极大的调动学生的积极性,根本上改变之前仅依靠期末试卷带来的学生惰性式学习习惯,培养了学生的学习兴趣,课堂气氛活跃,学生课下投入的时间大大提高,学习的自主性和能动性都得到大大增强。和一些形成性评价相似,课时、场地的限制和教师与学生比例失调限制了这种评价体系的实施。五结语分子生物学是生命科学的分支,是中西医结合临床医学生必须熟练的基本知识和基本技能。在分子生物学的教学过程中,要密切联系临床的实际应用,及时联系科学研究动态,才能激发学生的学习兴趣,培养学习的积极性和调动学生自主学习的能力,使他们不仅能现在掌握分子生物学的基本知识,还能在未来工作中继续跟踪医学分子生物学的发展,适应社会对新型中西医结合专门医疗人才的要求。

参考文献:

[1] •秦崇涛,张捷平,王一铮等.医学分子生物学实验教学改革的探索[J].广西中医药大学学报,2012,15(4):102-104.

[2] 马•克龙,汪远金,黄金铃等.中西医结合专业分子生物学教学改革探索[J].中医教育,2013,30(1):50-52.

[3] 程•玉鹏,李慧玲,高宁等.《药学分子生物学》在中医院校的课程设计与教学评价[J].林区教学,2011(5):7-8.

[4] •聂晶,韩为东.•医学分子生物学教学个体化改革探讨[J].基础医学教育,2014,16(5):351-353.

表观遗传学主要研究范文第7篇

将肿瘤生物学从实验室研究转化至临床应用

第29届美国圣安东尼奥乳腺癌年会上,许多报告表明,对肿瘤发生日益深入的了解促进了肿瘤治疗的进步,这也成为本届年会的一大亮点。

乳腺癌的表观遗传学

来自西班牙国立癌症中心的Esteller博士做了首场大会报告。Esteller博士是肿瘤表观遗传学领域的研究权威。表观遗传学主要研究基因功能和其他细胞表型的可逆性改变,这种改变不涉及DNA序列的变化。他的研究兴趣是CpG岛启动子超甲基化与肿瘤发生之间的关系,其研究成果开辟了临床干预、肿瘤诊断和预后判断的新途径。由于Esteller博士卓越的研究工作,他获得了2006度Francisco Cobos生物医学奖,这是西班牙生物医学方面的最高奖项。

DNA修复缺陷:乳腺癌治疗的新途径

来自伦敦Breakthrough乳腺癌研究中心的Ashworth教授在会议次日做了第二场大会报告。他主要研究BRCA1和BRCA2乳腺癌易感基因与DNA修复和调节的关系,这些基因似通过同源重组而影响DNA双链断裂的修复。意想不到的是,Ashworth教授等也发现BRCA1和BRCA2异常能增加细胞对多聚(ADP-核糖)聚合酶活性抑制的敏感性,该酶在通常情况下是DNA单链断裂修复的关键酶。该发现提示,对特定DNA修复通路的抑制可能是乳腺癌的一种有效治疗策略。

前硝淋巴结微转移的重要性

新西兰肿瘤研究所的Rutgers博士在报告中主要讨论了前哨淋巴结微转移的治疗选择。Rutgers博士是EORTC乳腺癌组主席,也是EOKTC 10981-22023 AMAROS试验的主要研究者,他在大会报告中对目前前哨淋巴结微转移的研究现状进行了回顾。

Rutgers博士认为,较之标准的H&E染色,使用逐层切片和(或)用细胞角蛋白抗体免疫组化(ICH)能够显著提高隐性转移数。然而,对于仅有前哨淋巴结微转移,多数医生并不推荐辅助治疗。目前仅有少数有关孤立瘤细胞和微转移预后意义的前瞻性研究,一般认为,仅囗CH染色存在小病变对乳腺癌复发或死亡无显著影响。

Rutgers博士的研究结果还提示,大约19%的微转移患者将发生其他淋巴结转移。

William L.McGuire纪念演讲

2006年McGuire纪念演讲者是弗吉尼亚大学医学院的临床研究(肿瘤中心)部副主任、内科教授Santen博士,演讲题目是:芳香化酶抑制剂的未来。Santen博士业已发表了300余篇乳腺癌和前列腺癌方面的论文,多数论文涉及激素的作用,他在确立芳香化酶抑制剂(A1)可作为激素反应性乳腺癌的标准激素治疗方面起到了关键作用。

在本次演讲中,他对A1发展史、目前研究现状以及未来10年的可能研究方向进行了系统回顾。Santen教授的研究结果表明,通过抑制生长因子途径可预防和延迟肿瘤细胞对A1和他莫昔芬产生耐药。另外,雌激素除了可以诱导细胞生长以外,本身可以代谢成为有毒的致癌物。他莫昔芬仅能阻断细胞生长途径,而A1则有可能阻断上述两种途径,这提示AI预防乳腺癌的作用有可能比他莫昔芬更为有效。

Komen基金Brinker奖

1992年Susan G.Komen乳腺癌基金会设立Komen基金Brinker奖,以表彰在乳腺癌基础研究、筛查和治疗领域作出突出贡献的科学家。

2006年Brinker基础科学奖获得者是澳大利亚的Simp-son教授,他是雌激素生物合成方面享有全球声誉的科学家;对绝经后妇女乳腺、脑和骨中雌激素产生的研究极大地影响了乳腺癌新药的开发。

2006年Brinker临床研究奖获得者是美国的George W.S1edge教授。S1edge教授是最早认识到乳腺癌局部侵袭和血管生成重要性的学者之一。他也是肿瘤抗血管生成治疗的领导者之一。最近,S1edge教授主要集中研究乳腺癌新的生物学治疗,主持了一项抗VEGF单克隆抗体治疗转移性乳腺癌的临床试验。

表观遗传学主要研究范文第8篇

【关键词】胃癌;分型;进展

胃癌是消化系统的常见恶性肿瘤,为全世界范围内发病率最高的癌症之一,根据世界卫生组织癌症研究中心2002年的统计,我国胃癌发病率仅次于日本,位于全球第2位。2007年中国肿瘤登记提示:我国胃癌的发病居第二位,仅次于肺癌,死亡据第三位,仅次于肺癌、肝癌。胃癌在演进过程中随着附加的基因突变会产生不同的亚克隆,使其不断异质化导致其侵袭和转移能力不断加强,而这是胃癌治疗困难和致死的主要原因。国内外学者都在寻求能指导临床方案选择及判断预后的胃癌分型,传统的癌症诊断对病理学依赖性较大,有时会因为肿瘤的不典型或临床信息的不完整而造成诊断困难。应用基因分析技术所产生的信息,特别是应用高通量芯片技术所产生的信息可以为胃癌分型提供更多的参考,因此对目前胃癌相关的分型予以综述。

1 胃癌的传统分型

胃癌病理分型是以组织形态结构和细胞生物学特性为基础,不同类型的胃癌,其形态结构和生物学行为各异,流行病学和分子机制亦不同,以致现有的胃癌分型系统众多。目前,常用的是WHO型、Lauren分型,大体分型主要使用Borrmann分型。

1.1 WHO胃癌包括以下常见组织学类型

状腺癌、管状腺癌、黏液腺癌、印戒细胞癌、腺鳞癌、鳞癌、小细胞癌、未分化癌。此外,胃内还可以发生类癌。WHO分型将Lauren分型的肠型、弥漫型纳入腺癌之下。其管状腺癌还可进一步分成高分化、中分化与低分化腺癌。少见类型或特殊类型胃癌有:实体型变异、肉瘤样变异等。

1.2 1923年德国病理学家Borrmann提出的一种胃癌大体形态分型方法,此分型主要根据癌瘤在黏膜面的形态特征和在胃壁内的浸润方式进行分类,将胃癌分为4型:Ⅰ型(结节型),II型(溃疡局限型),III型(浸润溃疡型),是最常见的类型,约占50%。Ⅳ型(弥漫浸润型),由于癌细胞弥漫浸润及纤维组织增生,胃壁呈广泛增厚变硬,称“革囊胃”。Borrmann分型是胃癌经典的分型方法,既能反映胃癌的生物学行为,又简洁实用,国际上广泛采用。

1.3 Lauren分型将胃癌分成两大主要类型,即肠型与弥漫型,当肿瘤内两种类型成分相当时就称为混合型。胃癌发生是一个多步骤的过程,弥漫型和肠型在肿瘤发生各个阶段会产生多种基因及表观遗传学方面的变异。常见的包括抑癌基因的点突变和杂合性丢失,常见的表观遗传学异常包括CPG岛的甲基化引起的肿瘤抑制基因沉默和肿瘤促进基因转录水平的增高。

2 胃癌分型与分子病理学

胃癌分型研究的意义在于探索其是否对判断预后有价值或者对于今后的治疗有指导意义。当前,国内张树华采用组织病理与组织化学和免疫组织化学技术相结合的方法,兼顾宿主的免疫防御反应,把胃癌分为两型:限制生长型和促进生长型。限制生长型预后较促进生长型好。

根据黏蛋白标记的差异,胃癌组织被分为4型:1)胃型:胃型黏蛋白标记的胃癌细胞>10%;2)胃肠型:胃型黏蛋白标记的胃癌细胞> 10%且肠型黏蛋白标记的胃癌细胞>10%;3)肠型:肠型黏蛋白标记的胃癌细胞>10%;4)未分类:胃肠黏蛋白标记的细胃癌细胞

Solcia等对对294例平均随访时间长达150个月的胃癌进行研究显示,如果将胃癌的组织学结构、细胞异型性程度、p53基因突变、18q杂合性缺失、微卫星不稳定性以及有无脉管神经浸润等因素与预后综合分析,可以将胃癌恶性程度分成三级。胃癌I级(预后良好型)包括:大量肿瘤内/旁淋巴样细胞反应型、高分化管状腺癌、黏液结节型和促纤维结缔组织增生性弥漫型胃癌,I级胃癌约占全部胃癌病例的37%。胃癌III级(预后不良型)包括:高度异型性胃癌、浸润型黏液腺癌、肿瘤细胞异型性中等但具有p53基因的第7或第8外显子突变、伴有血管淋巴管浸润以及神经浸润者,III级胃癌占全部胃癌病例的19%。其他胃癌则归属于预后中等的胃癌Ⅱ级,占全部胃癌的44%。这一关于胃癌恶性程度评价体系虽然是不依赖于临床分期的胃癌预后判断新标准,但实际操作中涉及到微卫星不稳定性的分子遗传学检测、p53基因突变检测以及EB病毒原位杂交检测等实验技术,在临床普及以及操作流程标准化控制等方面均有待统一。

3 微卫星不稳定性与胃癌分型

微卫星不稳定性[MSI]是胃癌发生过程中的一个常见事件,反应了肿瘤潜在DNA错配修复缺陷,常常由Hmlh1启动子区甲基化引起,胃癌合并MSI者其临床病理因素特别,预后相对良好,胃肠道肿瘤中MSI的测定是最先被广泛利用的预后分子检测之一。MSI的检测常采用荧光定量多重PCR进行,费用相对低,适用性广。以往的很多观察表明,胃癌中MSI的存在不仅仅是与已知的与组织病理特征强关联的分子分型标志,同时MSI能能区分预后良好好亚组。因此Simpson等建议将MSI作为一个有效的分子分型工具。葡萄牙的一项研究表明,胃癌患者并低度MSI五年生产率为30%相比,而高度MSI者则为70%。韩国的一项大型研究也表明在胃癌分期为II、III期的患者MSI与预后良好有关。

4 胃癌的分子分型

以分子特征为基础的新型分类体系即分子分型。高通量的基因分析可以是DNA水平的基因多态性分析、DNA甲基化分析和基因拷贝数分析.也可以是RNA水平的基因表达谱分析、微小RNA表达谱分析和蛋白表达水平的蛋白芯片分析等。

肿瘤分子分型的基础:目前可以在DNA、RNA和蛋白质水平上进行肿瘤分子分型的研究。在DNA水平,可以依据基因突变、基因组的细胞遗传学改变或甲基化差异进行分型。根据基因表达谱(RNA水平)的差异实施分型,是目前分子分型的研究主体,以表达谱芯片为基础的分子分型研究数据处理分二类:一是,unsupervised analysis;二是,supervised analysis。在蛋白质水平,可以根据蛋白质表达谱的差异,亚细胞结构蛋白组成的不同或蛋白质翻译后修饰的改变来进行分型。

分子分型的研究方法主要有:基因表达谱芯片技术:它可以同时观察成千上万个基因在不同个体、不同组织、不同发育阶段的表达状况。它的原理是在已建立的cDNA或寡核苷酸组成的芯片或微陈列上,用不同颜色荧光标记的cDNA制备的探针与之杂交,扫描及计算机处理所得的信号就代表了样品中基因的转录表达情况。基因芯片技术在肿瘤的分子分型、基因功能、信号通路及代谢与调控途径研究等方面有显著的优势;比较基因组杂交(CGH)技术:是在染色体荧光原位杂交基础上发展起来的一种新的分子细胞遗传学研究技术。它主要是用不同的荧光体系来标记肿瘤组织DNA和正常对照DNA,与正常中期分裂象染色体进行竞争性抑制杂交,荧光信号摄取及软件分析所得的比值可判断染色体区段的扩增、缺失还是正常。它仅需少量肿瘤组织DNA即可在整个基因组水平研究不同基因组间DNA拷贝数差异,并将这些异常定位在染色体上。CGH与微芯片技术结合的芯片CGH,以cDNA作为杂交靶,可使得基因组水平遗传物质异常的分辨率达到几十个kb,并可对关键基因改变进行精细定位;蛋白芯片技术:基因突变和基因表达差异不一定导致相应的蛋白表达,而且蛋白质还存在磷酸化,乙酰化等复杂的翻译后修饰过程,这些改变在转录水平上是无法检测的。以高通量结合生物信息学为特点的蛋白质组学分析技术可以从细胞整体水平上检测到这种变化,为肿瘤分子分型以及治疗标志物的筛选带来巨大的便利与可能。蛋白芯片技术主要包括双向凝胶电泳技术、质谱技术以及生物信息学技术。