【讨论】系列四：肿瘤的表观遗传学

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【讨论】系列四：肿瘤的表观遗传学

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2008-03-15 19:50

作为肿瘤发生发展"二次打击"经典假说的重要补充，和随着人类基因计划的实现，表观遗传学已经成为肿瘤研究的新型生物学指标,是基因组后时代的的研究热点。本帖作为肿瘤表观遗传学的专题讨论，希望各位博友踊跃参加。

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2008-03-15 19:52

第一贴我们转载最近科学时报对清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所、教育部长江学者特聘教授孙方霖的专访报道

孙方霖：表观遗传学后基因组时代的领舞者

DNA双螺旋的解码者、诺贝尔奖获得者Watson说：“你可以继承DNA序列之外的一些东西。这正是现在遗传学中让我们激动的地方。”

不久前，美国国立卫生研究院利用由“路标计划”管理的新基金，启动了表观基因组学研究计划，一批表观遗传学项目和研究人员将获得数百万到上千万美元的经费支持。几乎在同时，国家自然科学基金委员会召开了以表观遗传学为主题的双清论坛，组织我国表观遗传学领域有代表性的专家进行研讨，为自然基金委在表观遗传学领域的重大项目投入进行前期准备。

参加此次双清论坛的专家之一，清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所、教育部长江学者特聘教授孙方霖接受了《科学时报》的专访，首次通过媒体介绍了表观遗传学研究在国内外的现状和该学科令人激动的无限前景。

《科学时报》：表观遗传学作为生命科学研究中一个比较新的研究领域，它的概念和研究范畴应该如何界定？

孙方霖：表观遗传学(Epigenetics)是与遗传学(genetic)相对应的概念，是在研究与经典孟德尔遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。长期以来，一直有一种困惑困扰着研究遗传与进化的学者们，他们发现除了基因序列外，似乎另有一些因素影响着基因的表达。而这些因素所起的作用，又往往因环境、个体的差异而各不相同。这些因素究竟是什么？在什么样的情况下起作用？所起的作用有多大？这些就是表观遗传学所要研究的问题。

在当今的词汇中，表观遗传学被定义为“在基因组序列不变的情况下，可以决定基因表达与否并可稳定遗传下去的调控密码”。这些密码包括DNA的“后天性”修饰（如甲基化修饰）、组蛋白的各种修饰等。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。因此，表观遗传密码构成了基因（DNA序列）和表型（由基因表达谱式和环境因素所决定）间的关键信息界面。它使经典的遗传密码中所隐藏的信息产生了意义非凡的扩展。

表观遗传学的研究将有助于我们回答这样一些问题：什么机制导致同一个细胞内的等位基因（DNA序列完成相同）发生了功能上的差异？这种差异机制是如何建立又是如何在连续的细胞传代中维持下去的？从一个单个受精卵发展成人体中200多种不同类型细胞过程中DNA的序列也是不变的，这一过程被认为主要受“表观遗传密码”的调控，这一密码是什么？而对这些问题的回答，从根本上说，将推动人类对生命进化理论的认识的深化和革新。

《科学时报》：谈起我国在表观遗传学领域的研究现状，大多评论为“与发达国家相比起步稍晚，但差距不大”。请您介绍一下国内外的研究状况。

孙方霖：表观遗传学是上世纪80年代后期逐渐兴起的一门新学科。自上世纪80年代以来，分子生物学技术的发展也将表观遗传学的研究推到了一个前所未有的高潮。迄今，我们对表观遗传控制和它潜在机制的理解取得了相当的进步。表观遗传学已成为后基因组时代一个重要的新前沿，并已成为全球研究热点。正如DNA双螺旋结构的解码者、诺贝尔奖获得者Watson的话所说：“你可以继承DNA序列之外的一些东西。这正是现在遗传学中让我们激动的地方。”

尽管表观遗传学研究已有一段时间，但真正受到广泛重视并取得进展还是近十年的事，特别是在2000年以后，表观遗传学研究已成为当今生命科学研究的前沿和热点。

欧盟早在1998年就启动了解析人类DNA甲基化谱式的研究计划“表观基因组学计划”，以及旨在阐明基因的表观遗传谱式建立和维持机制的“基因组的表观遗传可塑性”研究计划。目前，美国癌症研究联合会和世界卫生组织里昂抗癌中心正在筹备两个与疾病相关的表观遗传组学研究计划。

自2001年以来，世界知名的医药公司诺华公司，在分别位于瑞士的研究总部和位于美国波士顿的研究分部设立了表观遗传学研究中心。该公司最近发现一种影响表观遗传修饰的药物在临床实验中对肿瘤具有良好的疗效。

我国科技部于2005年开始启动在表观遗传学方面的研究工作，启动了一个研究“肿瘤和神经系统疾病的表观遗传机制”的“973”项目，重点在于探讨肿瘤和神经系统疾病发病过程中的表观遗传学机制。但项目支持面相对狭窄、支持力度也比较小，许多表观遗传学的重大问题的研究并未包含在内。在过去的几年中，我国的部分研究组在表观遗传学领域取得了多项可喜的进展。

《科学时报》：这样一个令人激动的学科未来面对怎样的机遇和挑战，它的前景如何？

孙方霖：目前表观遗传学虽然已取得一些重要进展，但许多重大的关键问题依然有待突破。

在未来的5~10年中，表观遗传学的研究将主要围绕这样一些主题展开：在表观遗传的机制与功能方面，表观遗传信息的建立和维持、表观遗传修饰、与表观遗传调控相关的非编码RNA的研究仍将持续相当一段时间；将细胞信号网络与表观遗传修饰、染色质重塑乃至基因表达等不同层面调控网络整合，深入认识从信号到表观遗传调控乃至个体生长、发育和对环境适应的分子机理，都是需要解决的重要问题。

表观遗传学在重大医学问题的研究上，将着力弄清表观遗传在干细胞分化与组织再生过程中的作用机制；表观遗传调控与学习和记忆能力；表观遗传密码与寿命的关系；表观遗传与重大疾病的发生发展；表观遗传机制在DNA损伤与修复过程中的功能；表观遗传在不同性别中的作用差异等等。

与表观遗传相关的农业育种问题的研究，将阐明环境变化如何影响个体性状、植物抗性等。我国虽幅员辽阔，但可耕种面积不多，如何利用表观遗传的相关原理培育出抗寒冷、抗干旱、抗盐碱等新植物品种以及经济性状优良的动物品种也是我们要面对的挑战。

作为参与表观遗传学领域研究的一员，我有这样一种感受和认识：我们所面对的是一个令人激动并有望推动生命科学一系列重大突破的新前沿学科，而我们也正幸运地站在中国全方位辉煌发展的起点上，如何抓住这些难得的历史机遇，从一些关键学科入手，最终促成我国生物医学和现代农业的飞跃发展，并最终领先于世界，是值得我们深思的问题。

链接：

我国表观遗传学研究取得令人鼓舞的进展

目前我国在表观遗传学的研究至少涵盖了DNA的甲基化修饰与功能研究、组蛋白的表观修饰与功能、癌症和神经疾病的表观遗传调控、染色质重塑、结构与功能等重要领域。国内从事表观遗传学研究的队伍也在不断壮大，随着研究的不断深入，相信一些从事人类重大疾病研究、干细胞研究、体细胞重编程研究、衰老研究、神经科学研究等的科学家都将加入到这个领域，因为这些科学问题的分子机制都离不开表观遗传调控。

在过去的几年中，我国的部分研究组在表观遗传学领域取得了令人鼓舞的进展，多项研究成果在包括《细胞》、《自然》在内的国际权威学术刊物上发表。其中有代表性的工作包括：中国科学院院士、上海生命科学院裴钢率领的研究组开展了肾上腺激素受体GPCR与表观遗传调控的研究，其成果于2005年发表在生物学权威杂志Cell上；清华大学医学院表观遗传学与癌症研究所教授孙方霖领导的研究组发现了不同性别个体中表观遗传调控的差异，这一研究发表在2005年的Nature Genetics上；他们还研究了组蛋白和表观遗传蛋白对染色质高级结构的调控，研究结果发表在2006年的Genes & Development杂志上。

中国农业大学教授巩志忠对DNA去甲基化调控基因沉默的机理研究，相关研究发表在2006年的Plant Cell和2007年的EMBO R；中科院植物所研究员种康与遗传发育所研究员鲍时来合作，发现组蛋白精氨酸甲基化调控拟南芥开花发育发表在2007年的EMBO J。

从总体上来讲，我国在表观遗传学领域已形成一定的研究规模，并显示出参与国际前沿学科竞争的能力。

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2008-03-15 20:02

表观遗传学的相关概念

作者：董玉玮等，来自《生物学杂志》

前言

DNA 双螺旋结构的发现和重组DNA 技术、PCR 技术的产生促进了分子遗传学的发展。几十年来,人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质,决定着生命体的表型。但随着研究的不断深入,科研人员也发现一些无法解释的现象:马、驴正反交的后代差别较大;同卵双生的两人具有完全相同的基因组,在同样的环境中长大后,他们在性格、健康等方面会有较大的差异,并不符合经典遗传学理论预期的情况。这说明,在相应的基因碱基序列没有发生变化的情况下,一些生物体的表型却发生了改变。同时还发现,有些特征只是由一个亲本的基因来决定,而源自另一亲本的基因却保持“沉默”。人们对于这样一些现象无法用经典的遗传学理论去加以阐明。现在,遗传学中的一个前沿领域:表观遗传学(Epigenetics) ,为人们提供了解答这类问题的新思路。

表观遗传学是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异(epigenetic variation) 是指,在基因的DNA 序列没有发生改变的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化。它是不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。由此我们可以认为,基因组含有两类遗传信息,一类是传统意义上的遗传信息,即DNA 序列所提供的遗传信息,另一类是表观遗传学信息,它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。Epigenetics 这一名词的中文译法有多种,常见有译成“表观遗传学”、“表现遗传学”、“后生遗传学”、“外因遗传学”、“表遗传学”、“外区遗传学”等等,现在还没有统一的中文名称。早在1942 年的时候, C.H.Waddington 就首次提出了Epigenetics 一词,并指出表观遗传与遗传是相对的,主要研究基因型和表型的关系。几十年后,霍利迪(R. Holiday) 针对Epigenetics 提出了更新的系统性论断,也就是人们现在比较统一的认识,即表观遗传学研究没有DNA 序列变化的、可遗传的基因表达改变” 。

从目前的研究来看,X 染色体剂量补偿、DNA 甲基化、组蛋白密码、基因组印记、表观基因组学和人类表观基因组计划等问题都是表观遗传学研究的内容。

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2008-03-15 20:04

1 　X 染色体失活
在哺乳动物中,雌雄性个体X 染色体的数目不同,这类动物需要以一种方式来解决X 染色体剂量的差异。在雌性哺乳动物中,两条X 染色体有一个是失活的,称为X染色体的剂量补偿(dosage compensation) 。X染色体失活的选择和起始发生在胚胎发育的早期,这个过程被X 失活中心(X - inactivation center ,Xic) 所控制,是一种反义转录调控模式。这个失活中心存在着X染色体失活特异性转录基因Xist (X - inactive - specifictranscript) ,当失活的命令下达时,这个基因就会产生一个17kb 不翻译的RNA 与X 染色体结合,引发失活。X失活中心还有“记数”的功能,即保持每个二倍体中仅有一条X染色体有活性,其余全部失活。X 染色体的失活状态需要表观遗传修饰如DNA 甲基化来维持。这种失活可以通过有丝或减数分裂遗传给后代。X 染色体失活是表观遗传学研究的很好范例,它能帮助人们认识基因沉默是如何建立和通过遗传而保持的。今后对于X染色体失活的研究还要特别关注于哪些因素调控了Xic 的功能、XistRNA 造成沉默的机制和一些像BRCAl 的蛋白质在X染色体失活中的作用等问题。

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2008-03-15 20:04

2 　DNA 甲基化

甲基化是基因组DNA 的一种主要表观遗传修饰形式,是调节基因组功能的重要手段。在脊椎动物中,CpG二核苷酸是DNA 甲基化发生的主要位点。CpG常成簇存在,人们将基因组中富含CpG的一段DNA 称为CpG岛(CpGisland) ,通常长度在1kb～2kb 左右。CpG岛常位于转录调控区附近,DNA 甲基化的研究与CpG岛的研究密不可分。在DNA 甲基化过程中,胞嘧啶突出于DNA 双螺旋并进入与胞嘧啶甲基转移酶结合部位的裂隙中,该酶将S - 腺苷甲硫氨酸(SAM) 的甲基转移到胞嘧啶的5′位,形成5 - 甲基胞嘧啶(5 - methylcytosine ,5MC) 。体内甲基化状态有三种:持续的低甲基化状态,如持家基因;诱导的去甲基化状态,如发育阶段中的一些基因;高度甲基化状态,如女性的一条缢缩的X 染色体。DNA 甲基化主要是通过DNA 甲基转移酶家族(DNAmethyltransferase ,Dnmt ) 来催化。DNA 甲基转移酶分两种:一种是维持甲基化酶,Dnmtl ;另一种是重新甲基化酶如Dnmt3a 和Dnmt3b ,它们使去甲基化的CpG位点重新甲基化。在细胞分化的过程中,基因的甲基化状态将遗传给后代细胞。但在哺乳动物的生殖细胞发育时期和植入前胚胎期,其基因组范围内的甲基化模式通过大规模的去甲基化和接下来的再甲基化过程发生重编程,从而产生具有发育潜能的细胞。

DNA 甲基化影响到基因的表达,与肿瘤的发生密切相关。甲基化状态的改变是致癌作用的一个关键因素,它包括基因组整体甲基化水平降低和CpG岛局部甲基化程度的异常升高,这将导致基因组的不稳定(如染色体的不稳定、可移动遗传因子的激活、原癌基因的表达) 。把癌基因组学与表观遗传学的研究结合起来,是癌症研究的发展趋势。人类的一些癌症常出现整个基因组DNA 的低甲基化,但人们并不清楚这种表观遗传变化是肿瘤产生的诱因还是结果。研究者构建了携带低表达水平Dnmtl 基因的小鼠,对它的研究结果显示,DNA 低甲基化可能通过提高染色体的不稳定性来促进肿瘤的形成。同时指出,通常使用DNA 甲基转移酶抑制剂来治疗人和小鼠的癌症,其疗效可能是由于这些抑制剂恢复了肿瘤抑制基因的活性。但是这种导致DNA 低甲基化的治疗方式,可能在防止一些癌症发生的同时,也会造成基因组的不稳定并增加其他组织罹患癌症的风险。这些都是需要继续深入研究的问题。

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2008-03-15 20:06

3 　组蛋白密码

染色体的多级折叠过程中,需要DNA 同组蛋白(H3、H4、H2A、H2B 和H1) 结合在一起。研究中,人们发现组蛋白在进化中是保守的,但它们并不是通常认为的静态结构。组蛋白在翻译后的修饰中会发生改变,从而提供一种识别的标志,为其它蛋白与DNA 的结合产生协同或拮抗效应,它是一种动态转录调控成分,称为组蛋白密码(histone code) 。这种常见的组蛋白外在修饰作用包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、ADP 核糖基化、羰基化等等,它们都是组蛋白密码的基本元素。与DNA 密码不同的是,组蛋白密码和它的解码机制在动物、植物和真菌类中是不同的。我们从植物细胞保留有发育成整个植株的全能性和去分化的特性中,就可以看出它们在建立和保持表观遗传信息方面与动物是不同的。在组蛋白的修饰中,乙酰化、甲基化研究最多。乙酰化修饰大多在组蛋白H3 的Lys9 、14 、18 、23 和H4 的Lys5 、8、12 、16 等位点。对这两种修饰结果的研究显示,它们既能激活基因也能使基因沉默。甲基化修饰主要在组蛋白H3 和H4 的赖氨酸和精氨酸两类残基上。研究也显示,在进化过程中组蛋白甲基化和DNA 甲基化两者在机能上被联系在一起。

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2008-03-15 20:07

4 　基因组印记

人们在研究中发现,来自双亲的某些等位基因,在子代的表达不同,有些只有父源的基因有转录活性,而母源的同一基因则始终处于沉默状态,另一些基因的情况则相反。这是由于源自某一亲本的等位基因或它所在染色体发生了表观遗传修饰,导致不同亲本来源的两个等位基因在子代细胞中表达不同。在基因组中的这类现象就是基因组印记(genomic imprinting) 。研究者在植物、昆虫和哺乳动物中都发现了基因组印记现象。

印记基因在发育过程中扮演重要的角色,它们一般在染色体上成簇分布。在小鼠和人体中已知有八十多种印记基因。等位基因的抑制(allelic repression) 被印记控制区(imprinting control regions , ICRs) 所调控,该区域在双亲中的一个等位基因是甲基化的。ICR 在不同区域中对印记的调控存在差异。在一些区域中,未甲基化的ICR 组成一个绝缘子阻止启动子和增强子间的相互作用;在其它区域中,可能有非编RNA(non - codingRNAs) 的参与,这种沉默机制与X染色体失活相似。在配子形成时期,非组蛋白和附近的序列单元可以影响到差异甲基化的建立。在基因印记维持的研究中,人们注意到表观印记的反常可能在人体中导致复杂的疾病;胚胎培养、体细胞核移植和体外繁殖过程都会影响到印记;一些环境因素,比如食物中的叶酸也会破坏印记。但人们对于这些过程的机理知之甚少。

基因组印记的研究促使人们去重新思考遗传学的“中心法则”。人们知道环境可以影响到由遗传因素所决定的表型,“中心法则”向人们阐述了遗传因素的作用原理,但无法说明环境因素作用于基因表达过程的分子机制。基因组印记给了研究者合理的解释:环境变化可以促成基因表观修饰,表观修饰也可能引起基因突变,这种变化可以发生在生殖细胞中,并传递给下一代。这样就很好地解释了环境因素对于遗传的影响过程。我们对“获得性”性状和“返祖”现象可以这样去认识:这些现象可能是因为一组基因,它们的活性已经被表观修饰所抑制了,后来由于一些因素的作用造成它们表观修饰的变化而恢复了活性。

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2008-03-15 20:08

5 　表观基因组学和人类表观基因组计划

表观遗传学使人们认识到,同基因组的序列一样,基因组的修饰也包含有遗传信息。研究基因组水平上表观遗传修饰的科学称为表观基因组学(epigenomics) 。1999 年在欧洲成立了一个研究表观基因组的机构,即人类表观基因组协会( Human Epigenome Consortium , HEC , http :/ / www. epigenome. org) 。该协会在2003 年10月正式宣布开始实施人类表观基因组计划( HumanEpigenome Proiect ,HEP) 。人类表观基因组计划是要绘制出不同组织类型和疾病状态下的人类基因组甲基化可变位点(methylation variable position ,MVP) 图谱。MVP也就是指在不同组织类型或疾病状态下,基因组序列中甲基化胞嘧啶的分布和发生概率。这项计划可以进一步加深研究者对于人类基因组的认识,为探寻与人类发育和疾病相关的表观遗传变异提供蓝图。

从表观遗传现象的认识到对表观遗传学的深入研究和现在开始不久的人类表观基因组计划,一套体系完整的表观遗传学学科蓝图已经展现在世人的面前。这些研究成果正激励着人们去探索这片有着巨大潜力的前沿领域。

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2008-03-15 20:11

DNA甲基化和肿瘤

作者:陈华云陈忠平

前言
表观遗传学的研究表明，基因组CpG二核甘酸中的胞嘧啶，可以通过甲基化转移酶的甲基化作用调控转录和染色质结构修饰，控制寄生性成分转移，维持基因组稳定性和引起X染色体的失活。细胞DNA甲基化模式的维持对于细胞存活、正常胚胎及出生后发育和成人正常生理功能必不可少。新技术的出现为研究所有生物学组织的表观遗传学模式提供了可能。对肿瘤中DNA甲基化的研究可以用来区分样本的肿瘤细胞，同时也可以用单个或者多个基因启动子的高甲基化来作为肿瘤的预后因子。研究DNA甲基化导致的基因沉默产物可能作为激素或者化疗反应的生物标记分子，而对DNA甲基化抑制剂的研究成为肿瘤治疗新的方向。总之，在肿瘤治疗的研究中，DNA甲基化值得相关领域的研究人员去开拓。

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2008-03-15 20:13

1 DNA甲基化的一般评价

在人类基因组DNA中，约3％～4%的胞嘧啶碱基以5-甲基胞嘧啶形式存在,结果导致在人类正常组织细胞DNA中，5-甲基胞嘧啶占所有核甘酸碱基的0.75%～1%[1～3]。大约70％～80％的5-甲基胞嘧啶存在于CpG序列中，CpG二核甘酸集中的区域称之为CpG岛，这部分通常是未甲基化，这些CpG岛跨过许多基因的5’末端??包括启动子，未翻译区和第一外显子[4]。胞嘧啶的这种修饰在DNA复制后发生，并用S-腺苷-蛋氨酸作为甲基供体由DNA甲基化转移酶（DNMT）催化。有3个独立的带活性的DNMTs：DNMT1、DNMT3a和DNMT3b。DNMT2已经被克隆并赋予特征，但是其催化活性还有待在体内和体外证实[5]。未甲基化的CpG岛与看家基因相关，而某些组织特异性基因会出现甲基化的CpG岛。DNA甲基化与人类细胞DNA的表达相关，建立在基因表达基础上的信息遗传被分类为表观遗传学，这与建立在基因序列基础上的信息遗传即遗传学不同。人类表观遗传学主要的改变就是定位在CpG岛内的胞嘧啶甲基化以及组蛋白的修饰。

DNA甲基化影响人类基因组的效果包括转录抑制，染色质结构修饰和X染色体失活，基因组印迹，抑制重复序列和寄生DNA成分对基因组完整性的损害作用。在肿瘤细胞中基因组甲基化模式常常发生改变，出现整体的低甲基化伴随着特定区域的高甲基化[6]。当肿瘤抑制基因发生高甲基化，造成相关基因表达沉默，并可出现细胞以缺失或者突变的方式恶性生长。

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2008-03-15 20:14

2 肿瘤中DNA甲基化的作用

2.1 肿瘤局部相关基因的高甲基化

2.1.1肿瘤抑制基因沉默肿瘤细胞中包含的高甲基化CpG岛能够显著影响细胞通路，如结肠癌、胃癌中hMLH1基因高甲基化导致DNA错配修复的缺失；脑肿瘤、结肠癌中MGMT基因的高甲基化导致化疗敏感性降低，而去甲基化药物如azzcytidine，地西他宾可再次激活沉默的基因，这也支持了CpG岛甲基化在肿瘤抑制基因的沉默中起着重要作用的观点[7]，且这些药物已经应用于临床的肿瘤治疗中[8,9]。在对肿瘤细胞中特定基因的高甲基化和肿瘤组织的起源进行研究发现，两者有着很强的特异性[10]。但是，目前仍有待研究的是为什么在某些特异性组织起源的肿瘤中，一些基因出现高甲基化，而在其它有类似特征（如有CpG岛，表达缺失和序列无突变）的肿瘤中，这些基因无甲基化。

另外，在对散发性和家族性乳腺癌和结肠癌的研究中发现[3]，家族性肿瘤中序列无突变的10个抑癌基因的启动子区域甲基化常见，但是在突变的抑癌基因中没有发现甲基化现象，这也表明DNA甲基化在肿瘤的发生发展中起着二次打击的作用。

2.1.2 5-甲基胞嘧啶突变和p53抑癌基因失活研究表明[11]，相对于胞嘧啶脱氨基变成尿嘧啶，5-甲基胞嘧啶能够以更快的速度自发脱氨基变成胸腺嘧啶。如果5-甲基胞嘧啶的脱氨基不能够有效修复，将会导致C－T突变，这个现象已经用来解释在p53肿瘤抑制基因中较高的CpG－TpG突变率[12]。但也有其它研究表明原因可能更复杂，某些致癌剂更易于攻击CpG岛所在位置[13]，因此致癌剂对CpG岛的攻击作用和5-甲基胞嘧啶自动脱氨基作用在肿瘤突变形成过程中的重要性，还有待研究证实。另外，p53可以由于肿瘤抑制基因p14ARF甲基化沉默而失活，p14ARF通常抑制MDM2，一种诱导p53降解的原癌蛋白[14,15]。

2.1.3 细胞周期抑制基因p16INK4a 在许多肿瘤中常可见细胞周期抑制基因的高甲基化，它可以使肿瘤避免老化和增殖启动[16]。p16基因定位于9号染色体长臂，在原发性肺癌中常常出现杂合性缺失，编码一个连续性表达的周期蛋白依赖性激酶抑制因子，在D－Rb通路中起着控制细胞周期的关键性作用[17]。Herman 等报道原发性乳腺癌和结肠癌中p16基因分别有31％和40％的甲基化。这暗示不同类型肿瘤中p16基因的沉默常常同甲基化畸变有关[18]。最近有人检测了子宫颈癌中p16，DAPK和MGMT基因的甲基化状态[19]，结果发现血清中和组织中p16基因的甲基化状态具有同一性，血清p16基因甲基化状态可以作为评估肿瘤治疗的潜在指标。另外在食管鳞状癌细胞株研究中发现[20]，启动子甲基化导致了p16INK4a失活，而外显子的纯合性缺失和框码移位缺失导致了转录沉默或突变蛋白的产生。

2.1.4 E-cadherin 侵袭抑制基因和乳腺癌在对乳腺癌细胞株中E-cadherin的CpG岛研究发现，E-cadherin在高甲基化时基因无表达[21], 而在原发性乳腺癌E-cadherin甲基化率高达45％。在对一系列乳腺癌细胞株研究后发现，序列缺失和甲基化是导致E-cadherin表达缺失的主要原因[22]。

2.1.5 DNA修复基因在基因的修复通路中，DNA甲基化起着重要作用。目前研究发现DNA甲基化与基因修复的关系主要表现在以下几个方面：由于DNA错配修复基因hMLH1的沉默导致散发性结直肠癌[23]，胃癌的微卫星不稳定[24]；MGMT启动子的高甲基化阻止鸟嘌呤O6位置的甲基基团转移，引起p53和k-Ras基因突变[25,26]；有丝分裂终止点基因CHFR高甲基化[27]；乳腺癌和卵巢癌BRCA1的失活[28]，阻止DNA双链断裂点修复并引起整体基因表达的改变。

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2008-03-15 20:15

2.2 肿瘤中整体的低甲基化

多种肿瘤的研究结果表明，肿瘤组织相对于正常组织整体呈现低甲基化状态[29]，这种特征可以通过检测基因组中DNA甲基化胞嘧啶的丰度[30]或者寻找带有甲基化敏感性酶的重复序列[31]来观察。目前有3种机制解释基因组整体的低甲基化在肿瘤中所扮演的作用。第一，低甲基化导致原癌基因的去甲基化失活如MYC原癌基因失活[32]；第二，整体的低甲基化是细胞染色体不稳定的易感因素[33]；第三，低甲基化使肿瘤转移增加[34]。但有人[35]认为在肿瘤发生发展过程中，除了DNA甲基化导致染色体不稳定外，转座子成分活化和基因的印迹缺失也是一个重要因素，DNA低甲基化有助于有丝分裂重组，导致杂合性丢失和典型的可检测核重排增加，而且在人类肿瘤中常可见染色体处着丝粒广泛的低甲基化，这可能在肿瘤细胞的染色体非整倍体中起作用。

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• 【公告】卫生部关于修订《医师资格考试暂行办法》第三十四条的通知

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2008-03-15 20:16

3 肿瘤中DNA甲基化的应用

针对DNA甲基化在肿瘤中的作用，一方面，对于人们早已熟悉的肿瘤抑制基因如BRCA1，hMLH1等，需要对其在肿瘤中的甲基化沉默作用进行鉴别，从而使相关进展应用于临床肿瘤治疗；另一方面，建立在亚硫酸氢钠修饰和PCR技术上的研究DNA甲基化的新技术不断涌现，使有关DNA甲基化在肿瘤中所起作用的各种研究可以不断深入，从而针对DNA甲基化的应用可望渐渐展开。主要有如下几方面的应用。

3.1 肿瘤筛查和风险评估

目前临床上已经对大多数肿瘤确立了有效的诊断手段，但许多诊断手段耗费昂贵，具有破坏性，限制了这些方法在患者中的应用。多种证据表明，甲基化检测能够有效预测不同肿瘤中个体的风险率，以致在肿瘤的诊断前期可以有效应用筛查实验和预防性治疗措施。例如，在检测了结肠癌患者血样中甲基化导致的胰岛素样生长因子II的印迹缺失后发现[36]，所有样本中均为印迹缺失，相反在无肿瘤的个体仅有10％的结肠组织和血样检出印迹缺失，对这部分个体而言意义重大。

3.2 肿瘤病理分型和治疗

肿瘤病理的分型影响了临床医生对治疗方案的选择。研究表明甲基化指标的鉴定有助于肿瘤的临床病理分型。例如胶质瘤有多种病理亚型如星形细胞瘤、少突神经胶质瘤、胶质母细胞瘤等，分级复杂。Uhlmann等[37]应用7个甲基化指标的不同甲基化模式可以描述特异的胶质瘤分级和胶质瘤亚型。Shi等[38]应用甲基化敏感的寡核甘酸芯片技术，在分子水平从I/II级卵泡细胞淋巴瘤中区分出外套细胞淋巴瘤。因此，应用甲基化指标和其它分子标记有助于新的肿瘤亚型的分型。

在治疗方面，肿瘤预后的信息有助于治疗方案的选择，相对于威胁患者生存的肿瘤而言，无侵袭性和生长缓慢的肿瘤可采用温和的治疗手段。多个研究报道表明一个或者多个基因的甲基化状态与肿瘤的复发或者生存率相关。如研究发现[39]，在非小细胞肺癌中，ＭＧＭT甲基化的患者5年生存率达35％，而MGMT无甲基化的患者5年生存率可达52％。

在针对肿瘤DNA甲基化的治疗方面，学者们很早就开始在体外应用DNA甲基化抑制剂活化沉默的高甲基化基因。Azacitidine (5-azacitidine)和地西他宾 (5-aza-2-deoxycytidine)是1964年最初由Piskala等[40]和Pliml等[41]合成的抗DNA甲基化试剂，也是应用最广泛的试剂。但由于DNA甲基化抑制剂特异性不强，会引起整体的低甲基化；同时在大剂量应用时会对正常细胞有毒副作用[9,42]。尽管如此，仍有成功应用于临床的一些实例，如在急性粒细胞白血病中的应用[43]。另外，也有研究发现[44]，azacitidine 能够在肿瘤特异性的DNA位置产生去甲基化作用,在用azacitidine 处理EB病毒相关性鼻咽癌和淋巴瘤后，比较其处理前和处理后的甲基化状态，结果表明在所有含病毒启动子的目的组织中有大量去甲基化。

3.3 肿瘤治疗监测

考虑到恶性肿瘤具有治疗后易于复发的特征，因此在治疗完成以后，检查肿瘤组织是否从体内完全剔除及间断性的监测肿瘤复发显得极为必要。由于DNA甲基化对肿瘤的重要作用，因此学者们建议把甲基化作为一个潜在的筛查指标。

在应用卡氮芥治疗肿瘤患者时，针对胶质瘤的研究发现[45,46]，MGMT启动子区的高甲基化是化疗效果反应良好的指示剂，患者整体生存延长。研究表明，这种改变可能与MGMT的表观遗传学沉默和肺、脑、结肠肿瘤中p53，k-Ras等基因突变累积更多相关[47]。同时，MGMT也可以作为环磷酰胺化疗反应指示剂[48]。另外，其它的涉及DNA修复的基因和药物代谢基因的甲基化状态也可以作为化疗效果的指示剂[49～51]。

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• 【讨论】08年的执考分数线之猜想篇

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2008-03-15 20:17

4 肿瘤中DNA甲基化的检测

在过去10多年中，DNA甲基化检测技术已经有了长足的进步，从而带动了整个表观遗传学的发展。多种方法被用来筛选整个基因组中新的甲基化标记物，大体分为用甲基化酶处理后进行检测和用化学修饰后进行检测的方法。用甲基化敏感性限制性酶修饰后建立的方法包括MS-AP-PCR(methylation-sensitive arbitrarily primed PCR)[52]，MCA(Methylated CpG Island Amplification)[53]，RLGS(Restriction Landmark Genomic Scanning)[54]和DMH（Differential Methylation Hybridization）[55]。这些方法可以检测不同组织之间甲基化状态的差异，通过这些方法，研究人员可以在肿瘤标记物发展的早期阶段得到关于肿瘤诊断的一些信息。

另一类方法是建立在化学修饰的基础上，通过对基因组DNA用亚硫酸氢盐处理，结果产生在甲基化胞嘧啶和未甲基化胞嘧啶之间的不同反应：未甲基化胞嘧啶转换为尿嘧啶，而甲基化胞嘧啶则没有变化。由于甲基化信息的不同导致序列转换的差异使研究人员能够建立起标准的检测方法，如测序[56]、芯片分析[57,58]和甲基化PCR[59,60]。对这些方法的选择取决于是否需要定量，敏感性和高通量。另外，在科研和临床应用中，为了从无甲基化的DNA背景中检测到甲基化的DNA，学者们建立了以PCR为基础的更敏感的荧光定量检测的方法如MethyLight[61]和HeavyMethyl[62]及其它实时定量的方法[63]。

总之，在肿瘤研究中，肿瘤相关基因的甲基化沉默表明DNA甲基化在肿瘤发生发展过程中起着重要的作用，但在阐明肿瘤表观遗传学与肿瘤发生发展的具体关系上，DNA甲基化抑制剂的具体机制和寻找特异性更强的DNA甲基化抑制剂，还有更多工作要做。

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• 【讨论】病例：双肾盂，双输尿管畸形

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2008-03-15 20:18

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• 【资源】消化系统肿瘤影像诊断

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2008-03-15 21:23

免疫系统和表观遗传学调控：一个新的前沿领域

　周光炎
上海第二医科大学、上海市免疫学研究

表观遗传学（epigenetics）研究转录前基因在染色质水平的结构修饰对基因功能的影响，这种修饰可通过细胞分裂和增值周期进行传递。表观遗传学已成为生命科学中普遍关注的前沿，在功能基因组时代尤其如此。免疫系统被认为是一个解析表观遗传学调控机制的良好模型，而且免疫细胞伯分化及功能表达和表观遗传学的联系甚密，无疑使这一交叉领域的发展一开始就置身于一片沃土之中。为此，本文对表观遗传学的免疫学意义作一简介，侧面重于T细胞分化特别是Th1、Th2及相关细胞因子基因表达中的表观遗传学调控。

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• 【讨论】反复胸闷、气短10个月余,加重伴不能平卧4个月

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2008-03-15 21:24

1 表观遗传学涉及的机制：DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑

DNA甲基化由DNA甲基转移酶Dnmtl催化，通常发生在双核苷酸CpG中的胞嘧啶，构成甲基化的CpG。DNA甲基化及去甲基化，再加上下面将要提到的组蛋白修饰，直接制约基因的活化状态。

染色质的基本单位为核小体，核小体中部是由四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各两个分子构成的八聚体核心，N端尾部为单一的H1。核小体周围绕着两圈长约166 hp的DNA，之间的连接DNA约10～80bp，并通过组蛋白H1缩成直径为30nm的纤丝。组蛋白可以共价修饰而发生乙酰化、甲基化和磷酸化，由此构成多种多样的组蛋白密码。

染色质重塑（remodeling）指染色质位置和结构的变化。主要涉及密集的染色质丝在核小体连接处发生松解造成染色质解压缩，从而暴露基因转录启动子区中的顺式作用元件，为反式作用蛋白（转录因子）与之结合提供了一种称为可接近性（accesibility）的状态。这一过程由两类结构介导：ATP依赖型核小体重塑复合体和组蛋白修饰复合体。前者通过水解作用改变核小体构型；后者对核心组蛋白N端尾部的共价修饰进行催化其中还有I型DNA酶（DNase I）超敏性的改变。

通常，DNA甲基化、组蛋白甲基化和染色质的压缩状态和DNA的不可接近性，以及基因处于抑制和静息状态相关；而DNA的去甲基化、组蛋白的乙酰化和染色质压缩状态的开启，则与转录的启动、基因活化和行使功能有关。这意味着，不用改变基因本身的结构，而是改变基因转录的微环境条件就可以左右基因的活性：或者令其静息（silencing），或者使其激活。

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• 【试贴】过来试贴，呵呵

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2008-03-15 21:25

2 表观遗传学调控的免疫学意义：对免疫细胞分化和功能的影响
免疫学中表观遗传学调控所发挥的影响，波及基因、细胞和应答等不同的水平。
1）抗原受体基因的表达：TCR和BCR的表达需发生V-（D）-J基因片段的重排，重排有赖重组酶与基因座位两侧的DNA重组信号序列（RSS）相接合。因而染色质的可接近性及相应的核小体重塑等表观遗传学变化显得十分重要。而且核小体的装配和DNA甲基化如果危及编码重组酶的重组激活基因（Rag），也将影响基因重排，干扰抗原受体基因的表达。

2）淋巴细胞的发育和分化：γδT细胞和αβT细胞的顺序分化、双阴性αβT细胞向CD4或CD8T细胞的分化，以及CD4阳性效应T亚群的分化皆涉及选择何种基因何时顺序转录的问题。通常，被选择出来先行表达的基因（如TCRβ早于TCRα）总是首先出现表观遗传学的改变，包括DNA去甲基化、组蛋白的乙酰化和DNase I超敏性的诱导。

3）等位相斥和单一等位基因（monoallelic）的选择：等位基因重排可抑制同一座位另一个等位基因的重排，保证了淋巴细胞伯单一特异性，称为等位相斥。就表观遗传学机制而言，某一基因一旦去甲基化，即可诱导重排而使其成为细胞所表达的单一等位基因。已确定成熟B细胞启用这一机制使Igκ早于Igλ进行转录表达。现时，等位相斥及表观遗传学调控研究，已进一步扩展到呈现多态性的细胞因子编码基因，包括IL-2和IL-4。

4）NK细胞受体表达的多样性：同一克隆淋巴细胞表面抗原受体的特异性相同，但单一的NK细胞表面却可表达针对不同配体（MHC I类的分子）的多种受体组合。有研究发现，这种差异和NK细胞多个KR基因去甲基化有关。

5）T细胞激活：细胞因子IL-2是T细胞激活的关键因素。初始T细胞中，IL-2基因因启动子区DNA甲基化而处于静息状态。当T细胞得到激活信号后20min，DNA开始去甲基化，并发生染色质重塑，IL-2基因激活，细胞进入分裂周期。

细胞因子基因转录的表观遗传学调控，IL-2研究的最早，随后是IFN-γ和IL-4。不同的是，IL-2基因的表达是在细胞分裂之前，IFN-γ的产生则在细胞进入S期之后，而IL-4的最适表达需要细胞经历3～4次分裂。

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• 【分享】抗癫痫药

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2008-03-15 21:26

3　　T亚群分化和相应细胞因子的表达调控

Th1和Th2的分化受细胞外环境因素和细胞内遗传因素影响，包括APC特性、抗原的结构和剂量、共刺激分子、MHC背景、细胞因子等。当把内外因素整合起来，发现细胞因子的表达及其表观遗传学的调控起主要作用。

3.1 细胞因子基因表达的三个时相细胞因子受体、受体相关转录因子STAT、亚群特异性转录因子、抗原诱导的转录因子等要素，出现在基因表达的不同时期。

1）起始期：主要事件是抗原和TCR的结合、共刺激信号的参与、细胞因子IL-12和IL-4与相应受体IL-12R和IL-4R的结合，以及受体相关转录因子 Stat4和Stat6的激活。

2）定型期：下列亚群特异性转录因子开始激活并发挥作用。对Th1是T-bet(以及ERM)；对Th2是GATA3（以及c-maf）。结果，已分化的亚群表型特征通过细胞扩增得以稳定地保持和遗传。例如对Th1,一旦IFN-γ表达而IL-4基因处于静息状态，则新产生的Th1细胞和所有的子代细胞一直维持这一格局，形成一种细胞性记忆（cell memory）现象。需要提及的是，T细胞的定向分化需要亚群特异性转录因子持续地高表达，因而GATA3和T-bet都可形成自我激活的反馈调节环路。这一调节环路，不仅针对自身，还针对其它亚群特异性转录因子，由此构成一个动态的调节网络。

3）急性转录期：特点是需要抗原对已分化的细胞再次进行激发。起关键作用的是抗原诱导的转录因子如NF-AT和AP-1。诱导表达后的NF-AT在各种细胞中含量相似，但它的结合往往采取细胞亚型专一的方式，即Th1中和IFN-γ基因启动子区结合，Th2中和IL-4启动子区结合。结果，对Th1和Th2细胞，IFN-γ和IL-4基因的转录分别再次被诱导。此时不再需要共刺激因子和相应细胞因子受体提供信号。

3.2 IL-4基因表达的表观遗传学调控　伴随基因表达的三个时相，有多种表观遗传学的参数发生改变。下面以IL-4基因的表达和调控为例加以说明。

DNA酶高敏性的诱导：从起始期到定向期，IL-4基因座位附近的DNase I高敏感性座位（称为DH座位）由3个增加到10个，特别出现在两个保守性非编码序列CNS-2和CNS-2中，这意味着DNA去甲基化区域扩大。由此引起启动子区另一个高敏感座位3’端VA的出现，其功能相当于一个IL-4基因的增强子，可以和进入急性转录期的GATA3和NF-AT结合，推动IL-4基因的转录。这里，没有表观遗传学关于DNA高敏感座位的调节，转录因子GATA-3和NFAT不能有效的发挥作用。

组蛋白乙酰化和染色质重塑：在DNase I高敏性增加的同时，组蛋白发生乙酰化，由此引发两个变化，一是DNA的构型开始松解，转录因子得以和核小体中相应的顺式激活部位结合；二是转录因子NF-AT和Stat6可招募一类能与之结合的反式激活因子如CBP。后面将要提高，CBP不仅参与启动基因转录，还进一步引起组蛋白的乙酰化。这一切，推动了Th2的分化。

DNA去甲基化：静息基因往往坐落在高度甲基化的DNA异染色质区段，因为DNA甲基化招募甲基化CpG结合蛋白如McCP2，后者的作用是聚集抑制因子SIN3-HDAC复合体。因而，Th2的分化往往伴有IL-4基因的去甲基化。去甲基化主要发生在定型期而非起始期。

不自见，不自明，不自矜，不自伐。

• 【转载】2008年NCCN胃癌临床实践指南（中国版）

Blood

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2008-03-15 21:28

4　表观遗传学调控和转录辅助激活因子：MHC基因的表达和自身免疫病

DNA、核小体和组蛋白的修饰和重塑对于基因静息和激活的影响，最终需依赖转录因子（反式作用蛋白）与顺式作用元件即分布于启动子区结构保守的众多DNA框相结合。当然，如前所说，DNA框的“开放”是发生染色质重塑的结果。与顺式作用元件结合的还有通用转录复合体（GTC）。GTC由Ⅱ型RNA聚合酶、TATA结合蛋白（TBP）和TBP相关因子（TAFⅡ）组成。一旦TBP和启动子区TATA框相结合，基因即开始转录。

如果把这些要素称为基因转录和表观遗传调控的基线，则在基线之上，还有其他的调节成份，重要者为前面提到的辅助激活因子（coactivator）。这些因子通常不和DNA结合，而是连接转录因子和GTC；或是一端连接转录因子，另一端和其他的辅助激活因子结合。不仅如此，有的辅助激活因子如CBP还作为组蛋白乙酰基转移酶（HAT）直接参与对组蛋白的乙酰化修饰。此类因子作为表观遗传学调控的重要成份，在免疫学中的意义至少在以下方面得到了证实。

1）TCR重组基因的选择：众多TCR基因中TCR基因中TCRγ基因可先发生重组，其中有IL-7的参与。IL-7受体可激活Stat5,Stat5再结合辅助激活因子CBP等，由后者连接Jγ基因启动子，开启TCRγ的重排和表达。

2）MHC基因的表达：MHC Ⅱ类基因以及其他参与抗原加工递呈的基因如TAP、LMP和DM的转录，受控于Ⅱ类反式激活蛋白（CⅡTA）参与Ⅱ类基因染色质重塑，该基因的突变往往导致Ⅱ类分子表达失效，引起裸淋巴细胞综合症。有意义的是，CⅡTA基因本身的转录涉及四个独立的启动子区（PI～PⅣ），这些区段中DNA的甲基化程度又直接制约CⅡTA基因的活性。例如树突状细胞和滋养层细胞Ⅱ类分子的表达由CⅡTA基因启动子DNA的甲基化状态所决定。另外，新近发现与CⅡTA相近处还有一个称为座位调控区（LCR）的结构，可诱导组蛋白乙酰化并招募RNA聚合酶，从表观遗传学的角度制约Ⅱ类基因的表达。

3）细胞因子基因的表达：CⅡTA虽以调控Ⅱ类基因而得名，它作为辅助激活因子尚有多种功能，其中之一是调控Th1/Th2相关细胞因子基因的转录表达。Sisk等曾报告，IL-4基因转录中NF-AT需要和辅助激活因子CBP结合需用发挥作用。但CⅡTA可以竞争性地和CBP结合，造成没有足够的CBP通过NF-AT参与IL-4的转录，抑制了Th2的分化。

4）自身免疫病：该类疾病涉及自身反应性淋巴细胞的激活，并可伴有某些功能性亚群（如Th1）的极化，由此开启各种基因表达的表观遗传学调控，包括辅助激活因子的参与。一个典型的例子是B细胞的OBF-1，这是前B细胞向未成熟B细胞发育中参与基因转录的辅助激活因子，一旦缺失，可以使Aiolos小鼠SLE样症状发生逆转，不再出现抗双链DNA抗体和免疫复合物介导的肾小球肾炎。这种戏剧性的效果，凸现表观遗传学在自身免疫发病机制研究中的意义。甚至有人提出SLE是一类抗原驱动的表观遗传学疾病。

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• 【试贴】过来试贴，呵呵

Blood

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2008-03-15 21:29

5　结语

表观遗传学推出了许多新的概念，如组蛋白密码、细胞性记忆、表观型的可遗传性，以及基因的条件性静息和激活等，并为免疫学研究开拓了新的领域。应该说，表观遗传学调控并不具有抗原特异性，但其作用的靶点，却可以是特定细胞类型的特定基因座位，及其在特定时空下的表现，这反映了另一种层次的调节途径，也许会有助于发展新型免疫干预手段。

摘自《现代免疫学》

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• 【进展】心脏移植也有“性别差异”

宽哥

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2008-03-18 19:13

肿瘤不都是基因的错：表观遗传学失常也是帮凶

一队来自美国、瑞士、日本的科学家发现，在实验小鼠体内仅仅某一种蛋白质的量增倍就足够破坏结肠壁内细胞数量的平衡，从而使致癌突变诱发肿瘤的风险成倍增加。大约10％的人群体内这种蛋白剂量是常人的两倍。

在2月24日的“Science”在线版上，研究人员报道说合成两倍胰岛素样生长因子（IGF2）的基因工程鼠，比正常小鼠在结肠壁中分裂更多前体细胞。而含同一种致癌基因突变的小鼠中，具有成倍IGF2者的结肠癌发病率是其它鼠的两倍。

“无论在科研还是临床上，这一发现都具有非常重大的意义，有助于我们预测和早期发现结肠癌。”本项研究的负责人，Johns Hopkins的常见病表观遗传学研究中心主任Feinberg教授说。

“在合成两倍IGF2的小鼠体内，除了具有更多前体细胞以外，其他都很正常。”病理和肿瘤学助教，Christine Iacobuzio-Donahue博士说，“但如果有基因突变存在的话，我们就可以清晰地观察到多一倍IGF2所需要付出的代价”。

Feinberg教授还补充说，他们团队研究了来自hopkins的大约12例怀疑有结肠癌患者的IGF2水平，发现致病情况和小鼠基本相似。更多正常及可疑结肠癌病人的研究即将开展。

对于小鼠，就象30％的结肠癌患者和10％的正常人一样，额外的EGF2并非是基因上的问题或突变，而是表观遗传学失常的后果，应该被抑制表达的基因被启动了。

对于大多数基因来说，来自父母双方染色体的基因只有一方的被表达，这被称为基因印记。对于IGF2，来自母亲的IGF2基因表达是抑制的。

但在一些小鼠和人体内，细胞缺少位于DNA上的表观遗传学控制基因不表达的位点。因此细胞表达双倍的IGF2。

虽然Feinberg与其同事早就注意到缺少IGF2基因印记和结肠癌之间的联系，现在设计的实验是为了证明缺少印记到底是在肿瘤形成还是进展中起作用。

“大多数研究人员，包括我，希望表观遗传学只是影响肿瘤的进展。”Feinberg说，“但是我们的实验说明IGF2印记缺陷虽然不直接致癌，但它为肿瘤的形成提供了良好的生存环境”。

由于结肠壁的前体细胞被认为有可能是肿瘤的形成点，Feinberg与他的团队将有IGF2印记缺陷的小鼠和含有APC（一种致癌基因）的小鼠杂交。

结果同时具有IGF2缺陷和APC突变的小鼠比有突变但无缺陷的小鼠肿瘤发生率高两倍，而肿瘤生长速度两组相似。说明了有IGF2缺陷的小鼠成癌率更高。

本实验用的小鼠模拟了人群中两种具有成倍IGF2的情况。其中一组小鼠是因为缺乏H19基因，正常H19基因序列通常覆盖一条IGF2的序列启动区而使其关闭，缺失则使IGF2倍增。

另一种则是保留H19基因，但IGF2基因的调控区则确实是用来模拟30％结肠癌患者和10％正常人中所出现的IGF2印记缺陷。

本文作者之一，美国国家老年病研究中心的Longo博士指出，含有双倍IGF2和APC基因突变的小鼠是非常有用的动物模型，可用来研究包括饮食控制和靶向药物治疗等结肠癌预防策略。

• 【求助】请教大侠这句英文如何翻译？

宽哥

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2008-03-18 19:13

以癌细胞的表观遗传变化为靶点的药物

作者：JENEEN INTERLANDI

如今癌症的化学疗法差不多就是由一系列令人沮丧的毒药组成，这些药物在消灭癌细胞的同时也误杀了健康细胞。内科医生们常常要陷入反复试验的致命游戏中，企图在时间耗尽之前找到正确药物的正确剂量。现在有了一连串新颖的分子药物，均以表观遗传为靶点，它们的出现有可能会改变这一现状。这些疗法标志着一系列新的，对身体毒害更少的癌症预防策略的诞生。

“表观遗传学”是指基因表达水平变化的研究，遗传密码的改变并不牵涉其中。这类数目日益增长的家族主要包括一系列分子水平上的精细修饰。这些修饰会告诉细胞哪个基因应被激活（或转录），而哪个基因应被抑制；而在癌细胞中，这些小分子调节器如同坏了的变光开关一样，将促进细胞生长的基因表达水平不断调高，而将抑制肿瘤的基因不断调低。通过比较癌细胞与健康细胞的表观遗传特征，科学家们正在试图鉴别与肿瘤生长相关的异常现象。研究已发现，在包括结肠癌、前列腺癌、乳腺癌和血癌在内的许多癌症中，表观遗传变化都是罪魁祸首。

与基因突变相似，表观遗传变化能够从母细胞传递到子细胞。然而与基因突变不同的是，表观遗传的变化是可逆的，这使得它们能够成为药物作用的靶点。这些疗法并非通过表观遗传修饰杀死已经癌变的细胞，而是纠正这些改变，因而有可能重新恢复癌变细胞的正常功能。

目前有两个分子开关??甲基化作用和乙酰化作用??已经得到了尤为密切的关注。简而言之，甲基化作用将基因关闭，而乙酰化作用则将基因开启。美国食品与药品监督管理局（FDA）已经批准了两种抑制甲基化作用的化合物??2004年批准的Vidaza和2006年批准的Dacogen。二者均用于治疗骨髓增生异常综合征，这是一种可导致白血病的血液病症。2006年10月，Zolinza成为第一个获得FDA批准，具有增强乙酰化作用的药物，这种药物主要用来治疗皮肤T细胞淋巴瘤。现在有许多类似药物正处于不同的临床实验阶段，并且还有许多其它类型的表观遗传修饰正等待着人们去挖掘它们潜在的治疗价值。然而，表观遗传药物的目标并不是永久地消除肿瘤。纽约市斯隆?凯特林纪念癌症中心的名誉主任Paul Marks谨慎地表示：“我们并不是在寻找一种根治癌症的方法，而是期望通过应用表观遗传疗法使癌症在未来某个时候能缓解至慢性状态。”

研究者在首次评估表观遗传谱时可能夸大了这些药物的效力。约翰• 霍普金斯大学的肿瘤学专家Stephen Baylin 解释道：“比如在一些吸烟者身上有大量的表观遗传改变，但我们面临的挑战是需要鉴定其中哪些变化是肺癌的先兆。因而问题变成了‘我们拥有可以提供给健康者的药物么？’其实我们距离这一目标并不遥远。”现有一些化学疗法通过与DNA结合发挥作用，表观遗传药物可帮助这些化疗药物与DNA双螺旋靶点结合进而增加化疗疗效。

尽管还有许多工作要做，但变革正在发生。Pharmion公司（药物Vidaza的母公司）的首席医疗官Andrew Allen评论道：“旧体系感觉上过于循规蹈矩，我们以前说癌症在肺部，因此称之为肺癌，或者它具有小细胞的特征，因此称之为小细胞肺癌等等，但是现在我们逐渐了解到这只不过是冰山一角。”

图释：（能给出具体的图吗？帮助大家理解）
表观遗传药物Zolinza (vorinostat)通过阻断一种基因抑制酶来增强该基因的活性。

个体化治疗

个体化用药是一个长期处于争论漩涡中的概念，表观遗传分析或可成为这一概念的主角。通过诊断肿瘤的表观遗传特征，内科医生们能够更好的预测哪种药物将在哪些病人身上发挥效用，但是这些表观遗传特征似乎并不能与传统临床诊断很好得吻合。例如一项最近的研究仅在前列腺癌中就发现了12种不同类型的生物标记物。

纽约斯隆?凯特林纪念癌症中心新近成立的分子诊断中心的主任Marc Ladanyi解释说，经典理论认为进行分子检测必须要有肿瘤切片，然而新型的替代性方法可能很快就会浮出水面。比如有时在身体难以取样的部位会生长出肿瘤，要想在血流中搜寻这种肿瘤脱落部分的DNA就要用到这种方法，但是开发此类检测技术需要资金，而且根据Ladanyi的说法，这方面的进展将是缓慢的。因为“文献中提到的所有这些标记物还从来未曾付诸于临床实践”。

番茄老人 edited on 2008-03-19 00:58

• 【讨论】反复胸闷、气短10个月余,加重伴不能平卧4个月

番茄老人

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2008-03-19 01:01

以上帖子，我们提供了一些表观遗传学的相关知识，仅供大家参考。接下来，大家可以就自己看的一些这方面相关的文献总结后，拿出来讨论。

天行键，君子以自强不息地势坤，君子以厚德载物

• 【资源】消化系统肿瘤影像诊断

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