首页 > 文章中心 > 表观遗传学研究方法

表观遗传学研究方法

前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇表观遗传学研究方法范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

表观遗传学研究方法

表观遗传学研究方法范文第1篇

表观遗传学研究发现,基因及其表达的遗传性改变不仅仅是指基因突变或基因多样性等DNA序列的变化。已知的三种可调节基因表达的表观遗传学改变主要是:基因组DNA的甲基化,组蛋白修饰,非编码RNA的调节(如microRNA)。上述机制均涉及外在因素在蛋白质编码序列不变的情况下仍可调节基因转录[4]。表观遗传学调节机制存在个体及组织差异性,并且可以随年龄增长、环境及疾病状态的改变而变化。表观基因组在基因组表达过程中起关键作用,个体间基因表达的不同造成药物不同的反应性,这可能是通过表观遗传学改变进行调节的。因此,目前认为表观遗传学改变可以帮助解释基因突变在药物反应中的作用,继而在临床医学中发挥作用,这一迅速崛起的新学科称为表观遗传药理学。个体间药物的反应性不同,该学科不仅研究表观遗传因子在这一过程中的作用,而且旨在开发新的药物靶点[5]。笔者认为表观遗传药理学与遗传药理学将共同在药理学、临床医学中发挥重要作用。目前为止,表观遗传药理学的大多数研究集中于肿瘤学领域,例如,研究细胞色素p450在个体间表达的差异。幸运的是,表观遗传学修饰的作用已被应用于解释其他复杂并且多源的现象,应用的范围越来越广。在这里,笔者总结了表观遗传修饰在心衰及心血管疾病治疗方面最新的研究。

1表观遗传修饰与心力衰竭

1.1组蛋白的修饰

庞大的真核生物基因组在高度保守的组蛋白的作用下得到了紧密的压缩。在核小体中,基因组DNA围绕核心组蛋白(核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两组)折叠、压缩,形成了染色体的基本单位。基因组DNA与染色体蛋白的相互作用有助于转录因子向靶基因片段聚集,从而调节转录活性[6]。通过这种机制,核小体利用其核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰包括组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修饰。核心组蛋白的氨基末端从染色质丝上伸出来,与DNA或其他组蛋白、蛋白质等相互作用。该末端上的赖氨酸、精氨酸残基是组蛋白修饰的主要靶点。多数研究旨在了解赖氨酸乙酰化、甲基化的作用。事实证明,赖氨酸的乙酰化作用主要与染色质亲和力及转录相关,而赖氨酸的甲基化作用取决于何种残基被修饰。有趣的是,正如Mano所总结的那样,组蛋白乙酰化的调控与心肌肥厚相关。去氧肾上腺素可诱导心肌细胞肥大,这一过程需要乙酰基转移酶介导的组蛋白乙酰化。与此结果相一致的研究是针对Ⅱ类组蛋白去乙酰基酶(HDACs)5、9的研究,其通过抑制心肌细胞增强因子2(MEF2)的活性进一步阻碍致肥厚基因(pro-hypertrophicgenes)的表达来发挥抗肥厚的作用。与此相反,Ⅰ类HDACs具有相当强的致肥厚作用,其通过调节磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表达发挥作用。这意味着,HDACs在多水平上控制肌肉细胞的体积。

1.2DNA甲基化

在真核生物中,DNA甲基化是通过将甲基团转移到核苷酸胞嘧啶环的5''''位碳原子上完成的。在哺乳动物体内,DNA甲基化主要发生在基因的5''''-CG-3''''序列,也指的是CpG双核苷酸;人体内,大约70%的CpGs发生甲基化。另一方面,未甲基化的CpGs存在于许多基因的5''''端调控区域,以CpG岛的形式出现。与其他DNA区域相比,CpG双核苷酸在CpG岛出现的概率较高。人体内CpG岛甲基化的不同是表观遗传学改变的组成部分。DNA胞嘧啶甲基化有助于局部转录因子复合物的结合,其与组蛋白修饰共同在局部及整个基因组中影响染色体的结构。因此,DNA甲基化的一个重要作用是调控基因的表达。在这方面,CpG岛超甲基化可以使基因沉默,而低甲基化使基因发生转录。有人认为,甲基化是一种稳定遗传的修饰,但同时它也受到环境因素的影响。如小鼠野鼠色基因位点,可以受到其上游转座子甲基化状态的影响。从遗传角度来讲,完全相同的亲代其野鼠色基因不同的甲基化状态可使得后代出现不同的毛色[7]。最近,Kao等[8]的研究结果发现,DNA甲基化在心衰特定的基因转录调控中发挥作用。他们发现促炎症基因TNF-α可下调肌浆网Ca2+-ATPase(SERCA2A)的表达,这是通过增强SERCA2A启动子的甲基化状态完成的。Movassagh等[9]发现,在心肌病及人类心肌组织形成时甲基化的状态是不同的。而且,他们鉴别出三个基因位点(IECAM1、PECAM1、AMOTL2),在不同的心脏样本中,位点甲基化状态与基因表达的调控密切相关。

1.3MicroRNAs

MicroRNAs是短的双链RNA分子,来源于细胞核及细胞质中较大的RNA前体,其可以在基因转录后对基因表达发挥调节作用。miRNAs可以对30%~50%的蛋白质编码基因进行调控,这一过程主要是通过与mRNA3''''端未转录区域的碱基对进行互补结合,继而干扰转录,靶mRNAs可降解或暂时沉默[10]。miRNAs调节蛋白的表达是非常复杂的,多种miR-NAs可以作用于同一基因,不同基因也可受到同一种miR-NAs的调节。miRNAs的表达具有组织、疾病特异性。近年来,多种病理状态下的miRNA分子标记已被检测出来,如各种类型的肿瘤以及多种心血管疾病[11]。越来越多的证据表明,miRNAs与基本的细胞功能密切相关。目前,miRNAs与心衰的关系已得到明确,在过去的几年中,该领域的报道层出不穷。对心血管疾病的研究主要集中于两种心脏组织特异表达的miRNA家族(miRNA-1/miR-NA-133、miRNA-208)。多项研究显示,miRNA在健康、高血压以及不同病因所导致的人、小鼠、大鼠衰竭的心脏中均有表达,Divakaran等[12]发现心脏特异性的miRNA-208不仅可调节心肌细胞肥大、纤维化同时可在应激、甲退时调节β-肌球蛋白重链(β-MHC)的表达。这种miRNA由α-MHC基因的内含子编码。该基因编码α-MHC及一种主要的心肌收缩蛋白,使心脏变大,在应激以及激素信号作用下通过miR-NA-208及其作用位点发挥调节作用。再者,定向删除心肌特异性的miRNA,miRNA-1-2,揭示了它们在心脏中的多种功能,包括调节心脏的形态发生、电信号传导及细胞周期的调控。Thum等[13]发现,受损心肌中miRNA标记与胚胎心中miRNA表达的类型极为相似,这说明受损心肌中重启了胚胎基因的表达程序。Thum等[13]另一个发现是miRNA-21可以调控ERK-MAP激酶途径,这种调控在心脏成纤维细胞中尤为明显,心肌细胞中却没有这种表现,这可以影响到心脏的结构及功能。在成纤维细胞中,miRNA-21水平的增高可通过抑制特定基因来激活ERK激酶,经由这种机制,miRNA-21调节了间质纤维化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心脏成纤维细胞中,基因调节的另一种方式是在miRNA介导的旁分泌水平上进行的。miRNA在心脏肥厚反应中的意义得到了进一步的研究,miRNA成为基因调控的主要调节因子。到目前为止,miRNA已被证实不仅可以影响心肌,还可以影响心脏电信号转导及调节血管再生[14]。

2表观遗传筛选方法

表观基因组学示意图不是固定的,它因细胞类型、时间的不同而不同,并且可在生理学、病理学、药物作用情况下发生改变。因此,作为人类基因组计划的后续工程,表观基因组测序是一项艰巨的任务。虽然判断基因组序列的表观遗传学状态是比较容易完成的,描绘整个表观基因组需要对数十个基因组进行测序,覆盖一个有机体在生命不同阶段的所有细胞类型。亚硫酸氢盐测序法是标测DNA甲基化类型最为准确的方法。基因组DNA与亚硫酸氢钠相作用,导致未甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶保持不变。为观察特定基因的甲基化状态,用特异性引物对目的片段进行扩增,随后对产物测序。在序列中,甲基化的胞嘧啶被标记为Cs,未甲基化的胞嘧啶为Ts。近来出现了多个对甲基化进行定位的全基因组研究方法,它们都是以甲基化和未甲基化的CpGs对限制性内切酶的敏感性不同为基本原理的。限制长度的基因组扫描利用两种酶双酶切DNA,一种是频繁切割的甲基化非敏感性限制内切酶,另一种是罕见的甲基化敏感性的酶如Not1,这种酶只有在非甲基化状态时才可以酶切所识别的位点。还有一种完全不同全基因组研究方法是利用DNA芯片技术,它可以一次性标测成千上万的CpG岛的甲基化状态。这种方法可以用来识别CpG岛,相对于正常的调控过程来说,CpG岛在肿瘤组织中发生甲基化。亚硫酸盐转化的替代方法是ChIP-seq方法(一种与测序相结合的染色质免疫沉淀方法)。通过免疫共沉淀技术使得目的蛋白与DNA发生交联,然后对DN段进行基因组测序。这一方法可以帮助识别任何DNA相关蛋白的DNA结合位点。该技术还可以提供组蛋白修饰的信息,如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修饰。对ChIP技术进行改进得到的DCS方法,是将ChIP与消减式PCR进行偶联。该方法旨在避免基因组片段与芯片杂交后产生非特异性信号。以同样的方式可以检测人体病理状态下miRNA的作用,大多数研究是利用高通量的方法分析临床病例中总miRNA的表达情况。高通量技术是以miRNA基因芯片和real-timeRCP为代表的。尽管分子间的差别给这些技术带来了巨大的挑战,但miRNA芯片最大的优点是具有很高的特异性,而缺陷是其敏感性较低。

3药物可以改变表观遗传状态

表观遗传学改变正常及疾病状态下的表型,这可能意味着充分理解和调控表观基因组对于人类常见疾病的防治具有重要意义。表观遗传学为我们提供了一个重要的窗口,来认识环境与基因在疾病发生过程中的相互作用以如何调节这些作用达到改善人类健康的目的。miRNA派生的反义寡核苷酸是单链RNA分子,对其进行化学修饰可能是针对致病miRNA新的方法。但是这种方法困难重重,miRNA属于密切相关的家族,且很难合成针对每一种miRNA的反义寡核苷酸。再者,一个单独的miRNA可针对多种基因发挥作用,它们之中可能含有对心肌有益的分子。在这方面,寡核苷酸的化学修饰可能会特异性破坏miRNA与单个mRNA的作用,这可能是疾病治疗良好的备选方案。每一种miRNA可以以不同的强度针对成百上千的基因发挥作用,所以在体内miRNA修饰的最终作用尚不明了。最终,将miRNA拮抗剂应用于临床领域将面临很多困难,这与我们在基因治疗方面所遇到的极为相似,如导入方式、载体、特异性以及毒性等问题[15]。至少在理论上,针对特异性miRNA的方法将来可能是治疗缺血性心脏病、心肌肥厚、心衰、血管再生、离子通道病的有效手段,可控制心衰的发展。另一种方法可能是将靶DNA甲基化。一些影响基因组DNA甲基化的化学合成剂已经应用于临床,例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基转移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脱氨基。其它药物是通过阻碍甲基化酶的活性而发挥抑制甲基化作用。更多信息可参照Gomez等[16]的文章。除了要开发可以调节DNA甲基化的药物外,还需要设计可以影响组蛋白修饰的药物。在抗肿瘤药物的发展过程中,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂占据着重要地位,它可以通过逆转与肿瘤相关的异常表观遗传改变,继而发挥作用。已有证据表明,在心肌肥厚时,HDAC抑制剂可修复基因表达程序。Gallo等证明体外试验中,曲古霉素A、丁酸钠可延缓心脏肥厚。

4表观遗传学和环境

众所周知,环境因素如毒素、饮食可以影响DNA甲基化和染色质修饰,并且可遗传给下一代。雌激素、抗雄激素类物质可改变DNA甲基化状态降低男性的生育能力,这也是可遗传的。该假说认为,环境因素可以改变表观遗传学标记和基因表达形式,这可能在人类疾病研究中具有重要意义。常见疾病大多受到基因和环境因素的双重影响,环境可诱导表观遗传结构发生改变,进而将基因和环境因素联系起来[17]。年龄在基因与环境相互作用中发挥重要作用。常见病的发病率随着年龄的增加不断增高,这与在人的一生中表观遗传学改变不断累积有关。有研究发现,相对于年轻者而言,年长的同卵双胞胎体内总DNA甲基化及组蛋白H3K9乙酰化的水平较高,但该研究没有检测同一个体中表观遗传学改变随时间变化的情况。

表观遗传学研究方法范文第2篇

【关键词】 急性髓细胞白血病; 表观遗传学; 靶向治疗

急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)是一组异质性疾病,以造血干细胞克隆紊乱为特征,是成年人急性白血病中最常见的类型。近20年来,人们对AML的发病机制和预后的研究有了长足的进展,患者的完全缓解率也有了明显的提高,但仍有2/3成年AML患者未能达到治愈,复发、难治及老年AML仍是目前临床治疗的难题。为此,临床工作者和科研人员不断探索新途径,积极寻求AML治疗新方法。

近年来,表观遗传学的研究逐渐成为人们关注的热点。随着研究的深入,人们对AML的发病机制有了新的认识,随之而来的靶向治疗也给患者重新带来希望。该研究主要包括三个方面的内容:DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码microRNA。研究表明,表观遗传学的调控机制参与调节许多重要的生理过程。在血液肿瘤的发生和转化中,表观遗传学异常与遗传学异常具有同样重要的作用。表观遗传基因的修饰对于基因的差e表达有着至关重要的作用,它决定着细胞的类型及细胞从良性到恶性的转变。尤为重要的一点,这种修饰是可遗传的、动态的、可逆的,并且不影响下游的DNA序列。表观遗传的修饰基因,如DNMT3A,TET2,IDH1和IDH2,ASXL1和MLL1上的频发突变,影响了造血细胞的自我更新和/或分化能力,促进髓系细胞的转化,促进白血病的形成[1]。表观基因组在AML的发生中有重要的靶标性作用,它具有内在可塑性,通过特异性的酶、转录因子、与表观遗传机制相关的其他蛋白重新编码对表观遗传基因的修饰,为治疗提供了新的可能。

本文将描述表观遗传基因的失调是如何在AML中发挥作用的,同时强调目前和未来的治疗手段在发现新靶标上的多种尝试。此外,还将涉及AML中个体化的靶向治疗,包括术语的定义,适应证的相关描述以及临床实施的具体措施。

1 表观遗传学的针对性治疗

1.1 DNMT3A突变及DNMT抑制剂 DNA甲基化是表观遗传调控的重要组成部分,通常与转录沉默有关。在急性白血病中,已被确定多种肿瘤抑制基因的过甲基化与转录抑制通过增殖、分化和生存过程的失调导致白血病的发生[2]。来自MDS的DNA甲基化谱研究数据显示,抑癌基因的异常甲基化可能是驱动MDS进展为AML的主要机制[3]。胞嘧啶甲基化是指C5位的胞嘧啶残基被DNA甲基转移酶(DNMTs)催化,并生成C5甲基胞嘧啶(5-MC)的过程。基因组DNA甲基化是由DNMT3通过半甲基化的模板(从头甲基化)建立的,并由DNMT1全甲基化模式(维持甲基化)予以保持。这些过程使得不同的可遗传的DNA甲基化模式可以用来区分AML亚型、预测预后,并有潜力作为生物标志物来预测患者对治疗的反应[4]。AML要么普遍低甲基化,要么过甲基化,这提示表观遗传途径的过度和不足可能对白血病的发生都很重要[5]。数据表明,在白血病干细胞中,DNMT1可维持其DNA甲基化模式,并参与其自我更新的过程[6]。研究表明,DNMT3A在造血干细胞自我更新和分化过程中起着关键的作用。重要的是,DNMT3A的功能缺失性突变发生在30%的细胞遗传学正常的AML中,可能与临床预后较差有关,但AML的这些突变对于DNA胞嘧啶甲基化和转录的影响尚不清楚,且DNMT3A的单独缺失并不足以导致白血病形成[7]。大多数的突变涉及882位的精氨酸,在体外导致甲基转移酶活性的降低[8]。到目前为止,尚无特异性针对DNMT3A的靶向治疗。本节讨论的“表观遗传修饰的靶向治疗”指的是针对DNMT抑制剂的去甲基化治疗。

美国食品药品监督管理局(FDA)批准的2种DNMT抑制剂为:阿扎胞苷及其脱氧衍生物地西他滨。这两种药物均用于MDS的治疗,现在依据一些临床试验的结果,也普遍应用于AML的治疗。

在一项多中心Ⅱ期研究中,有227位初治AML患者接受了地西他滨治疗。每个疗程中静脉滴注地西他滨持续72 h,用量为135 mg/m2,间隔6周重复用药,共4个疗程[9]。该研究表明,总体有效率为26%,中位生存期为5.5个月,1年存活率为28%。在另一项多中心Ⅱ期临床试验中,给予55位60岁以上的AML患者静滴地西他滨治疗,每日用量为20 mg/m2,连续5 d给药,每4周为一疗程。结果,该试验中AML的完全缓解率为24%,中位生存时期为7.7个月。

在一项针对高危MDS(包括骨髓中原始细胞比例为20%~30%、根据WHO标准应列为AML)的临床试验中,给予患者阿扎胞苷治疗:每日用量为75 mg/m2,连续7 d皮下注射用药,28 d为一个疗程。与对照组(接受传统治疗方案)相比,阿扎胞苷组有明显的生存获益。而对于一些次要的评价指标而言,比如输血需求、静脉抗生素的使用和住院天数等,阿扎胞苷组有明显优势。与之类似的是,在法国的一项临床研究中,149名初治老年AML患者接受了相同剂量和疗程的氮杂胞苷治疗,总体有效率为33%,完全缓解率为23%,总体生存期为9.4个月[10]。对于接受了大剂量诱导化疗和异基因造血干细胞移植的AML患者,使用阿扎胞苷维持治疗可能会减少或延迟白血病的复发。

1.2 IDH1/2突变及IDH1/2抑制剂 DNA甲基化与同型二聚体酶IDH1/2催化的柠檬酸代谢有关,二聚体酶可催化异柠檬酸氧化脱羧成α-酮戊二酸(α-KG)。研究发现,有10%~30%正常核型的AML患者发生了IDH1/2功能突变,引起酶功能异常,导致2-羟基戊二酸(2-HG)的产生和积累。由于TET2和包含jumonji-c结构域家族的组蛋白赖氨酸去甲基化酶均依赖于α-KG,当机体发生IDH1/2突变,并积累2-HG,可导致DNA和组蛋白甲基化的增加[11]。IDH1/2突变对预后的影响研究得到了自相矛盾的结果,可能是因为突变位置的差异和(或)伴随其他基因的突变。例如,一项关于AML的随机临床试验表明,IDH2的第140位的精氨酸残基发生突变与良好的预后相关。不但如此,同时伴有NPM1和IDH1或IDH2突变的细胞遗传学正常的AML患者也有良好的受益,3年总生存率(OS)可高达89%。然而,IDH1/2和TET2突变是相互排斥的,但具有这两种不同的突变的AML患者具有相似的甲基化过程。

目前,一项早期临床试验正在进行,旨在研究IDH1/2抑制剂对发生了IDH1/2突变的AML患者的影响。这是一种针对IDH1/2突变酶的小分子靶向抑制剂,可减少2-HG的生成,诱导H3K9me3的脱甲基作用,并能增强相关分化基因的表达[12]。

1.3 MLL基因突变及DOT1L蛋白甲基转移酶抑制剂 MLL基因位于染色体11q23,编码H3K4甲基转移酶(HMT),该酶参与组蛋白的重构,影响HOX基因和Wnt信号通路[13]。有5%~7%的初发AML病例发生MLL重排,与不良预后相关[14]。MLL区域是染色体易位和重排的高发区,能产生多种融合蛋白,其中一些有致癌性。研究显示,MLL融合蛋白和DOT1L之g的作用导致了白血病的发生[15]。

已有研究表明,DOT1L HMT的酶活性诱导了存在MLL基因重排的AML的形成。DOT1L抑制剂可减少H3K79的甲基化和MLL融合基因的表达。目前,具有高度选择性的DOT1L抑制剂的研究已进入临床试验阶段,而选择性抑制HMT EZH2的强效抑制剂也正在研究中。

1.4 组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂 单独使用HDAC抑制剂治疗AML,其临床作用并不令人满意。因而,能否与DNMT抑制剂联合使用增强疗效,则备受期待。目前,诸多相关的临床试验正在开展当中,而且对多种HDAC抑制剂,包括丙戊酸、mocetinostat、帕比司他、伏立诺他等,与阿扎胞苷或地西他滨联合使用的疗效进行了评价,但结果并不如人意。在一项二期临床试验中,恩替诺特联合阿扎胞苷治疗AML并未提高疗效[16]。需要注意的是,与早期的体外试验采用序贯用药不同,此项试验中这两种药物是同时应用的。恩替诺特是一种强效的细胞周期抑制剂,可能会抑制阿扎胞苷的整合,导致脱甲基作用减弱。

1.5 赖氨酸乙酰化抑制剂 具有布罗莫结构域的蛋白质可识别组蛋白末端的赖氨酸残基,这种相互作用可被小分子抑制剂所抑制。当前,已开始对数种BET抑制剂进行临床试验。研究表明,BET抑制剂可抑制白血病干细胞和祖细胞增殖,并且可阻断MLL介导的白血病转化[17]。

1.6 赖氨酸去甲基化酶抑制剂 研究结果显示,KDM1A/LSD1在体外可有效抑制AML细胞系和原代白血病细胞。在联合使用HDAC抑制剂和全反式维甲酸时,这种抑制作用更显著。研究表明,MLL白血病受其影响最大,AML的其他亚型和其他髓系肿瘤也对之敏感[18]。

2 表观遗传学发展在AML靶向治疗方面的挑战

2.1 靶向治疗的治疗靶点 AML在发生、发展过程中有一系列的异常表现,就疾病本身而言,有许多方面的异常可以进行针对性的治疗,包括表观遗传途径的调节、基因突变、细胞表型、信号转导通路、白血病干细胞和骨髓微环境等。最近有关AML克隆构型的研究表明,AML克隆异质性始终伴随着疾病的进展及复发[19]。因而,AML的治疗靶点是不断变化着的,在疾病的不同时期需用不同的药物进行治疗。有关初发AML克隆构型的研究显示,在基因层面界定的白血病亚克隆和白血病干细胞之间具有明显的功能异质性[20]。目前的挑战是明确和清除所有的克隆,而非以往那样狭隘地认为,靶向治疗的关键就是应用某种方法,通过单向靶点来消除优势克隆。

2.2 靶向治疗的对象 如何选择靶向治疗的对象是一个比较重要的问题。根据不同的分类方法,AML患者可划分为不同的亚群,但这样的分类方法均有各自的优点和不足之处。

AML患者也可以根据预后进行分类。在过去,对新药的早期试验通常在复发和难治病例中进行,显而易见,这是一种很令人困惑的试验模式。由于复发或难治AML病例与初发病例在生物学上和临床上是不同的,因而对初发病例作新药研究十分重要。可以根据细胞遗传学、分子遗传学和表观遗传学数据,对初诊患者进行风险评估并预先判断其治疗效果的优劣。例如,一项研究表明,在不同的甲基化区域,有高水平甲基化的7个基因其低表达具有更好的临床结果[21]。目前认为,在临床研究中,靶向治疗的对象应该是那些预后可能不良的初发AML病例。

2.3 靶向治疗的时机 临床上通常将AML治疗分为诱导、巩固和缓解后治疗。临床研究表明,把针对表观遗传学调控的靶向药物与其他药物联合使用,结果比单一用药效果更好。因此,已考虑将试验新药添加到主流的诱导方案当中来。多年来有关AML治疗的临床实践表明,尚无哪一种化疗方案更优于阿糖胞苷联合蒽环类药物的“7+3”经典方案的,所以应把该方案作为主要的诱导方案,新药可以添加于此或者作为单药评估其疗效。这样,纳入临床试验的初治患者将会接受其一进行治疗。

各种证据表明,诱导后残留的白血病细胞与治疗前的肿瘤细胞在生物学上是有区别的。因此,临床上重复应用同一治疗方案并不合理。研究表明,表观遗传学靶向治疗在AML完全缓解后或移植后,或可控制白血病克隆的演变。目前,多数靶向治疗药物是非细胞毒性的,对低负荷白血病而言,治疗成功的可能性更大。当然,还需要更多的AML患者参与到临床试验中来,进行新型药物的有效性验证。

2.4 靶向治疗的有效性评价 表观遗传学靶向治疗一般需要长达几周甚至几月的时间方显成效。此外,基于形态学和免疫表型的分析方法并不能有效评价靶向治疗的疗效。因而,可以凭借DNA甲基化特征、基因表达谱、高光谱测定法以及其他技术手段来做生物学标志的鉴定,通过生物学标志能充分预测疗效,并提高疾病监控能力。然而,在当前临床实践中,尚未能常规使用此类表观遗传学的生物学标志。

3 展望

随着对AML表观遗传修饰基因突变的认识的深入,人们发现表观遗传学在AML生物学发生中起着复杂而重要的作用。AML的表观遗传学靶向治疗策略已经改变了临床应用,AML患者的个体化靶向治疗将成为现实。然而,现实中还面临着诸多挑战,其中最大的挑战就是AML生物学和患者本身的高度异质性。只有通过创新性的临床试验、可靠的科学研究和医患的共同参与等努力,才可能真正实现AML患者的个体化治疗。

⒖嘉南

[1] Challen G A,Sun D,Jeong M,et al.Dnmt3a in essential for hematopoietic stem cell differentiation[J].Nat Genet,2011,44(1):23-31.

[2] Baylin S B,Jones P A.A decade of exploring the cancer epigeomebiological and translational implications[J].Nat Rer Cancer,2011,11(10):726-734.

[3] Jiang Y,Dunbar A,Gondek L P,et al.Aberrant DNA methylation is a dominant mechanism in MDS progression to AML[J].Blood,2009,113(6):1315-1325.

[4] Figueroa M E,Lugthart S,Li yushan,et al.DNA methylation signatures identify biologically distinct subtypes in acute myeloid leukemia[J].Cancer Cell,2010,17(1):13-27.

[5] Akalin A,Garrett-Bakelman F E,Kormaksson M,et al.Base-pair resolution DNA methylation sequencing reveals profoundly divergent epigenetic landscapes in acute myeloid leukemia[J].PLoS Genet,2012,8(6):e1 002 781.

[6] Trowbridge J J,Sinha A U,Zhu N,et al.Haploinsuffiiency of Dnmt1 impairs leuemia stem cell function through derepression of bivalent chromatin domains[J].Genes Dev,2012,26(4):344-349.

[7] Abdelwahab O,Levine R L.Mutations in epigenetic modifiers in the pathogenesis and therapy of acute myeloid leukemia[J].Blood,2013,121(18):3563-3572.

[8] Yan X J,Xu J,Gu Z H,et al.Exome sequencing identifies somatic mutations of DNA methyltransferase gene DNMT3A in acute myeloid leukemia[J].Nat Genet,2011,43(4):309-315.

[9] Lubbert M,Ruter B H,Claus R,et al.A multicenter phase Ⅱ trial of decitabine as first-line treatment for older patients with acute myeloid leukemia judged unfit for induction chemotherapy[J].Haematologica,2012,97(3):393-401.

[10] Maukillo L,Venditti A,Spagnoli A,et al.Azacitidine for the treatment of patients with acute myeloid leukemia:report of 82 patients enrolled in an Italian Compassionate Program[J].Cancer,2012,118(4):1014-1022.

[11] Xu W,Yang H,Liu Y,et al.Oncometabolite 2-hydroxyglutarate is a competitive inhibitor of a-ketoglutarate-dependent dioxygenases[J].Cancer Cell,2011,19(1):17-30.

[12] Wang F,Travins J,Dela Barre B,et al.Targeted inhibition of mutant IDH2 in leukemia cells induces cellular differentiation[J].Science,2013,340(6132):622-626.

[13] Milne T A,Briggs S D,Brock H W,et al.MLL target SET domain methyltransferase activity to Hox gene promoters[J].Mol Cell,2002,10(5):1107-1117.

[14] Groschel S,Schlenk R F,Engelmann J,et al.Deregulated expression of EVI1 defines a poor prognostic subset of MLL-rearranged acute myeloid leukemia:a story of the German-Austrian AML Study Group and the Dutch-Belgian-Swiss HOVON/SAKK Cooperative Group[J].J Clin Oncol,2013,31(1):95-103.

[15] Bernt K M,Zhu N,Sinha A U,et al.MLL-rearranged leukemia is dependent on aberrant H3K79 methylation by DOT11[J].Cancer Cell,2011,20(1):66-78.

[16] Prebet T,Sun Z,Figueroa M E,et al.Prolonged administration of azacitidine with or without entinostat for myelodysplastic syndrome and acute myeloid leukemia with myelodysplasia-related changes:results of the US leukemia Imtergroup trial E1905[J].J Clin Oncol,2014,32(12):1242-1248.

[17] Zuber J,Shi J,Wang E,et al.RNAi screen identifies Brd4 as a therapeutic target in acute myeloid leukemia[J].Nature,2011,478(7370):524-528.

[18] Harris W J,Huang X,Lynch J T,et al.The histone demethylase KDM1A sustains the oncogenic potential of MLL-AF9 leukemia stem cells[J].Cancer Cell,2012,21(4):473-487.

[19] Ding L,Ley T J,Larson D E,et al.Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukemia revealed by whole-genome sequencing[J].Nature,2012,481(7382):506-510.

[20] Klco J M,Spencer D H,Miller C A,et al.Functional heterogeneity of genetically defined subclones in acute myeloid leukemia[J].Cancer Cell,2014,25(3):379-392.

表观遗传学研究方法范文第3篇

不受欢迎的礼物之一:心脏病

由马萨诸塞州大学医学院教授奥利弗・兰杜主导完成的这项研究,是表观遗传学的又一新成果。表观遗传学又称为实验遗传学、化学遗传学或基因外调节系统,是遗传学中的一个崭新分支。表观遗传学是在不改变基因序列的前提下,基因功能可逆的、可遗传的变化是如何表达的。这些变化包括DNA的甲基化修饰、组蛋白的各种修饰等。

该研究以两组雄鼠为对象,其中一组刚断奶就开始喂低蛋白食物,直至这些老鼠性发育成熟;另一组正常喂养的小鼠作为对照组。之后对这些雄鼠的下一代进行研究发现:在肝脏内与脂质和胆固醇的生物合成有关的基因表达增强,与胆固醇脂(抑制胆固醇在肝脏内的生物合成)有关的基因表达减弱。尽管小鼠的基因组序列并未发生实质性改变,但其新陈代谢功能已受到严重影响,罹患心脏病的几率大增。

这里发挥关键作用的是DNA甲基化。DNA甲基化指的是在DNA碱基上加入甲基基团的化学修饰现象,这种变化虽然不如基因突变那样“深入骨髓”,却能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而控制基因表达。

研究人员在下一代小鼠DNA胞嘧啶(DNA的4种碱基之一)上观察到了甲基化程度的适度改变(约20%)。这些相对显著的DNA甲基化程度的改变是不良饮食长期作用的直接结果。因此,父母遗传给我们的不仅是基因,父母“告诉”我们事情的方式还有许多。

不受欢迎的礼物之二:糖尿病

澳大利亚新南威尔士大学医学院教授玛格丽特・莫里斯等人的研究表明,雄性小鼠长期食用高脂肪食物,会使其雌性后代出现血糖代谢障碍,增加患糖尿病的风险,但这种效应对雄性后代并不明显。

研究人员让一组雄鼠摄入高脂肪的食物,而对照组的雄鼠则用正常的食物喂养。结果用高脂食物喂养的老鼠出现超重现象并表现出2型糖尿病的两个主要症状:血糖代谢障碍以及胰岛素抵抗的问题。令人吃惊的是,研究人员继续对肥胖老鼠的雌性后代进行检查时,发现它们也出现了胰岛素和血糖调节障碍的问题。此外,健康的雄鼠其雌性后代也是健康的。

人体的血糖浓度由胰脏的胰岛β细胞团分泌的胰岛素控制。这些细胞成团形成一个个的“岛”。研究人员注意到,和对照组的雌鼠相比,父亲肥胖的雌鼠发生了胰岛萎缩。肥胖雄鼠的雌性后代身上有600个以上的胰岛出现了基因表达的改变,但由于基因序列本身并无变化,研究人员认为,DNA甲基化再次充当了重要角色。

研究人员发现最大的基因表达改变发生在一个名为Il13ra2的基因上,这种基因可以调节不同的胰腺癌细胞系的生长和入侵,其基因的表达可以通过DNA甲基化改变。实验结果表明,实验组后代Il13ra2基因的甲基化水平是8.9±2.2%,约为控制组的25%(33.6±4.0%)。这种基因甲基化可能是实验组小鼠后代出现血糖代谢障碍的罪魁祸首。

基因并非一切

如果在人身上也有同样的现象,就为心血管疾病多发与日渐增加的肥胖人口找到了一个新的解释。这些研究也让妻子更理直气壮地告诉丈夫:“为了你自己,也为了孩子,请控制饮食。”

这两项成果给人类对基因的认识带来了同样深刻的改变。以往的报道中,基因似乎无所不能:基因是万病之源,人的生理特征如长相是由基因决定的,一个人的个性、将来也与基因扯上了关系。但这些报道有相当的夸大成分。中科院院士杨玉良一个题为“从肥皂泡到生命过程――关于基因后生物学的点滴思考”的演讲中曾指出,在基因之外还有很多因素,包括物理的、化学的因素等,影响着生物学功能的表达。

表观遗传学研究方法范文第4篇

【摘要】

目的RAS相关结构域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily1Agene,RASSF1A)启动子区超甲基化介导的基因转录失活在卵巢癌中频见,可作为卵巢癌诊治过程中有意义的分子生物学指标,RAS相关结构域蛋白2A基因(RASassociateddomainfamily2Agene,RASSF2A)与RASSF1A同源,其基因异常甲基化在多种肿瘤发生发展中发挥重要作用。本研究探讨上皮性卵巢癌组织RASSF2A甲基化水平,并分析其临床意义及高甲基化与mRNA表达情况的相关性。方法选择2013-10-01-2014-12-31聊城市人民医院手术治疗的50例上皮性卵巢癌、27例交界性上皮性卵巢肿瘤和20例良性上皮性卵巢肿瘤患者,应用甲基化特异性PCR(MSP)检测卵巢肿瘤组织中RASSF2A基因启动子甲基化状态,采用RT-PCR检测其mRNA表达水平。采用5-氮杂2′-脱氧胞苷(5-aza-dC)对人卵巢癌细胞株SKOV3、3AO进行去甲基化干预实验,并检测药物作用前后RASSF2A基因启动子甲基化及其mRNA的表达情况。结果RASSF2A基因mRNA在良性上皮性卵巢肿瘤中的表达阳性率为95.00%(19/20),交界性上皮性卵巢肿瘤为59.26%(16/27),上皮性卵巢癌组织为34.00%(17/50),表达强度依次下降,差异有统计学意义,χ2=21.855,P<0.001。RASSF2A基因启动子在良性上皮性卵巢肿瘤组织中的甲基化率为0(0/20),交界性上皮性卵巢肿瘤为22.22%(6/27),上皮性卵巢癌组织为46.00%(23/50),差异有统计学意义,χ2=15.474,P<0.001。RASSF2A甲基化水平与卵巢癌患者的年龄、病理类型、临床分期、组织分化程度及淋巴结转移无明显相关性。RASSF2A基因甲基化与其mRNA的表达呈负相关,甲基化阳性组织的mRNA表达水平明显低于甲基化阴性组织。5-aza-dC药物作用后,卵巢癌细胞株中RASSF2A基因甲基化被逆转,而其基因表达明显升高。结论RASSF2A启动子区高甲基化导致的基因表达沉默与上皮性卵巢癌的发生发展有关。

【关键词】

上皮性卵巢癌;甲基化;RAS相关结构域蛋白2A基因;基因检测

上皮性卵巢癌是女性生殖系统中恶性程度最高和预后最差的肿瘤,其病死率居妇科恶性肿瘤首位[1]。大量研究已证实,RAS相关结构域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily1Agene,RASSF1A)启动子区超甲基化介导的基因转录失活是卵巢癌中的频发事件,可作为卵巢癌诊治过程中有意义的分子生物学指标[2-4]。与RASSF1A具有高度同源性的RAS相关结构域蛋白1A基因(RASassociateddomainfamily2Agene,RASSF2A)异常甲基化在多种肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。本研究通过RT-PCR和MSP方法检测良性上皮性卵巢肿瘤、交界性上皮性卵巢肿瘤和上皮性卵巢癌组织及卵巢癌细胞株中RASSF2AmRNA的表达及其启动子甲基化状态,分析RASSF2A启动子甲基化与其mRNA的表达以及卵巢癌临床病理特征的关系,探讨RASSF2A启动子区甲基化在卵巢癌发生发展中的作用。

1材料与方法

1.1标本来源收集2013-10-01-2014-12-31聊城市人民医院妇产科收治的上皮性卵巢癌患者50例,交界性上皮性卵巢肿瘤27例,良性上皮性卵巢肿瘤20例。所有组织标本均经病理学确诊,所有患者术前均未接受任何放化疗或激素治疗。标本采集在离体后10min内进行,并迅速放入液氮罐保存,后转移至-80℃冰箱保存。上皮性卵巢癌病例中,依据2006年FIGO分期标准,Ⅰ~Ⅱ期19例,Ⅲ~Ⅳ期31例;依据2003年WHO组织学分类标准,浆液性腺癌24例,黏液性腺癌16例,子宫内膜样癌10例;高分化10例,中分化15例,低分化25例;有淋巴转移27例,无淋巴转移23例;年龄<50岁者19例,≥50岁者31例。

1.2细胞株卵巢癌细胞株SKOV3和3AO由聊城市人民医院中心实验室提供。

1.3主要试剂Trizol试剂购自美国Invitrogen公司,DNA甲基化试剂盒购自德国Qiagen公司,引物均由上海生工设计合成。

1.4实验方法

1.4.1细胞培养及药物处理在37℃、5%CO2及饱和湿度的孵育箱中静置培养卵巢癌细胞株,用含10%胎牛血清的RPMI1640细胞培养基及时换液。用终浓度为10μmol/L的5-aza-dC处理卵巢癌细胞株,常规换液,保持上述药物浓度。于药物连续作用72h后收集细胞。

1.4.2RT-PCR检测参照Trizol试剂说明书提取组织及细胞总RNA。测得其浓度及纯度符合实验要求后,取2μL总RNA进行逆转录。所得cDNA经半定量PCR扩增。RASSF2A基因上游序列为5′-GCG-CCTAGAACGTGTTTTTC-3′,下游序列为5′-ACT-AGGCGTCCTCACATTGC-3′,扩增产物长度为563bp。以GAPDH作为内参基因,上游为5′-CAA-CGGATTTGGTCGTATT-3′,下游为5′-CACAGTC-TTCTGGGTGGC-3′,扩增片段长度为166bp。PCR反应条件为95℃10min,95℃30s,58℃30s,72℃30s,30个循环,最后72℃延伸10min。扩增产物在2%琼脂糖凝胶电泳,紫外线下观察实验结果。

1.4.3DNA的提取及亚硫酸盐修饰采用酚氯仿法提取组织及细胞总DNA,并对基因组DNA进行亚硫酸盐修饰,按照甲基化特异性PCR试剂盒说明书进行。所得产物直接用于PCR扩增或保持在-20℃冰箱保存备用。

1.4.4甲基化特异性PCR使用2对引物检测RASSF2A基因启动子甲基化状态。甲基化引物正义链为5′-GTTCGTCGTCGTTTTTTAGGCG-3′,反义链为5′-AAAAACCAACGACCCCCGCG-3′,非甲基化引物正义链为5′-AGTTTGTTGTTGTTTTTTA-GGTGG-3′,反义链为5′-AAAAAACCAACAACCC-CCACA-3′,扩增产物长度均为108bp。反应条件为95℃预变性10min,95℃变性30s,58℃复性30s(甲基化);54℃复性30s(非甲基化),72℃延伸30s,35个循环,最后72℃延伸10min。所得产物电泳后摄像,分析结果。

1.4.5甲基化结果判定标准若仅甲基化引物扩增出阳性条带,为完全甲基化;若仅非甲基化引物扩增出阳性条带,为非甲基化;若两者均扩增出阳性条带,为部分甲基化。

1.5统计学方法采用SPSS13.0分析数据。RASSF2A甲基化、mRNA表达在卵巢肿瘤组织间的差异以及基因甲基化与临床病理特征等计数资料采用χ2检验或Fishier确切概率法。RASSF2A甲基化及其表达之间的关系采用Spearman相关性分析法。卵巢癌细胞系中RASSF2AmRNA表达量比较采用t检验。检验水准α=0.05。

2结果

2.1卵巢肿瘤组织RASSF2AmRNA的表达表1和图1所示,卵巢良性肿瘤、交界性肿瘤及卵巢癌组织中RASSF2AmRNA表达率依次降低,分别为95.00%(19/20)、59.26%(16/27)和34.00%(17/50),差异有统计学意义,χ2=21.855,P<0.001。两两比较结果显示,卵巢癌组与交界性肿瘤组比较,χ2=4.568,P=0.033;卵巢癌组与良性肿瘤组比较,χ2=21.280,P<0.001;交界性肿瘤组与良性肿瘤组比较,χ2=7.719,P=0.005;差异均有统计学意义。

2.2卵巢肿瘤组织RASSF2A基因甲基化水平表1和图2所示,97例卵巢组织标本均成功进行了MSP实验。50例卵巢癌组织标本中有13例发生了部分甲基化,10例完全甲基化,甲基化频率为46.00%(23/50);27例交界性卵巢肿瘤中甲基化阳性率为22.22%(6/27),其中2例为完全甲基化。而20例良性卵巢肿瘤组织均未扩增出甲基化阳性条带,甲基化频率为0,差异有统计学意义,χ2=15.474,P<0.001。

2.3RASSF2A基因甲基化与其表达的相关性表2所示,RASSF2A基因甲基化状态与其mR-NA表达水平呈负相关。在RASSF2A基因发生甲基化的组织中,RASSF2A基因表达明显降低,提示RASSF2A基因高甲基化可能是该基因表达沉默的原因之一。

2.4甲基化状态与卵巢癌临床病理特征相关性表3所示,RASSF2A甲基化程度与卵巢癌患者的年龄、病理类型、临床分期、分化程度及淋巴结转移之间无明显的相关性。

2.55-aza-dC作用结果图3所示,卵巢癌细胞株SKOV3和3AO中均检测到RASSF2A基因甲基化,经去甲基化药物5-aza-dC作用后,SKOV3细胞由完全甲基化转变为非甲基化,而3AO细胞甲基化状态被部分逆转。SKOV3和3AO中RASSF2AmRNA表达水平较低,经药物干预后,SKOV3(t=-5.258,P=0.006)和3AO细胞株(t=-3.060,P=0.038)RASSF2AmRNA表达水平明显升高,差异有统计学意义。

3讨论

近年来,随着肿瘤分子生物学及表观遗传学的发展,肿瘤抑制基因失活在癌症发生发展中的作用越来越受到人们的重视。总的来说,其机制可概括为遗传学机制及表观遗传学机制,换言之,肿瘤抑制基因功能的失活既可以是不可逆的,即遗传学机制,如基因的突变或染色体的缺失,也可以是可逆的,即表观遗传学机制,如基因甲基化或组蛋白修饰。与遗传学不同,表观遗传学主要研究内容不涉及DNA序列的改变,且在细胞分裂过程中具有可遗传的、可逆性的基因组修饰作用[5]。DNA甲基化是哺乳动物基因组中最普遍的表观遗传学事件。相对于Knudson’s的二次打击学说,基因甲基化仅靠一次打击就可导致基因失活,肿瘤易感性增加[6]。RASSF2是新近发现的RASSF家族成员之一,生物信息学分析显示,RASSF2与其他成员一样,也含有RAS相关域[7]。RASSF2位于人类常染色体20p13,有329个氨基酸的开放阅读框,11个外显子。根据不同的启动子和外显子选择剪接,可形成RASSF2A、RASSF2B和RASSF2C3个不同的转录本,其中,RASSF2A是最长的转录本,也是唯一一个含有5′CpG岛的转录本。RASSF2A在卵巢癌组织中发挥抑癌基因的作用,如抑制细胞生长,阻滞细胞周期,促进细胞凋亡等,是一个肿瘤抑制基因。本研究分析了RASSF2A基因在上皮性卵巢癌组织中的转录表达及其甲基化水平。RT-PC检测结果显示,RASSF2A基因表达水平在良性卵巢肿瘤、交界性肿瘤及卵巢癌组织中依次降低,提示RASSF2A的转录失活,可能参与了卵巢癌的恶性演进过程,RASSF2A在上皮性卵巢癌中也起到抑癌基因的作用。张娴等[8]研究结果显示,RASSF2A基因甲基化可能参与了宫颈癌的发生,与宫颈癌的恶性进展密切相关。本研究结果显示,良性卵巢肿瘤组织中未发生RASSF2A启动子区甲基化,而基因异常甲基化从交界性肿瘤到癌呈逐渐上升的趋势,RASSF2A基因甲基化从无到有,从少到多的现象,说明了RASSF2A基因启动子区甲基化从卵巢上皮增殖阶段就开始起作用,与卵巢癌发生密切相关。多项研究表明,RASSF2A启动子区高甲基化与基因表达沉默有关[9-11]。本研究结果表明,在发生RASSF2A甲基化的组织中,其基因表达水平明显下降,两者呈负相关。结果提示,在卵巢癌中RASSF2A启动子甲基化是导致其低表达或者表达缺失的重要原因,这在细胞试验中也得到验证。应用甲基转移酶抑制剂5-aza-dC对卵巢癌细胞株进行去甲基化处理后,卵巢癌细胞株的基因启动子甲基化被逆转,而其mR-NA的表达水平明显升高,从而进一步证实了RASSF2A启动子CpG岛的异常甲基化在调节RASSF2A基因的表达中发挥重要作用。研究显示,RASSF2A基因甲基化程度与宫颈癌、胃癌的淋巴结转移有关[8,12],而与胰腺癌和结直肠癌[9,13]患者临床病理特征无关。另有研究表明,基因启动子甲基化水平与癌症患者年龄密切相关[14]。在子宫内膜癌的研究中显示,>45岁的患者更容易发生RASSF2A甲基化(P=0.041)[15]。在结肠癌和口腔鳞癌中也发现,RASSF2A基因甲基化程度与年龄相关[13,16]。在生物个体发育过程中,伴随着时间的进程,DNA甲基化异常会不断呈现,由此认为,表观遗传学疾病是一种与年龄相关性疾病。这在某种程度上解释了为什么肿瘤多发生在老年人。检测DNA甲基化程度可作为细胞衰老的标志之一。本研究结果显示,RASSF2A基因甲基化水平与卵巢癌患者的临床病理参数之间无明显的相关性,是上皮性卵巢癌中的早期频发事件,随着患者年龄的增加,RASSF2A基因甲基化有增高的趋势,但差异无统计学意义,可能上皮性卵巢癌中RASSF2A基因甲基化不是年龄相关的表观遗传学改变。

综上所述,RASSF2A启动子区的高甲基化是卵巢癌发生和发展过程中的频发事件,是导致卵巢癌中RASSF2A低表达或表达缺失的重要原因,其参与了卵巢癌的发病过程,并在卵巢癌的发生和发展中发挥着重要作用。监测RASSF2A基因启动子CpG岛甲基化水平可作为表观遗传学的分子靶标,指导卵巢癌的诊断及其预后判定。

参考文献

[1]SiegelR,NaishadhamD,JemalA.Cancerstatistics[J].CACancerJClin,2012,62(1):10-29.

[2]ShiH,LiY,WangX,etal.AssociationbetweenRASSF1Apro-motermethylationandovariancancer:ameta-analysis[J].PLoSOne,2013,8(10):e76787.

[3]李其荣,刘培淑,冯进波.卵巢肿瘤组织和血清中RASSF1A基因甲基化检测及临床意义的研究[J].中华肿瘤防治杂志,2008,15(5):374-377.

[4]FuLJ,ZhangSL.ExpressionofRASSF1Ainepithelialovariancancers[J].EurRevMedPharmacolSci,2015,19(5):813-817.

[5]MannJR.Epigeneticsandmemigenetics[J].CellMolLifeSci,2014,71(7):1117-1122.

[6]JoungJG,KimD,KimKH,etal.Extractingcoordinatedpat-terntsofdnamethylationandgeneexpressioninovariancancer[J].JAmMedInformAssoc,2013,20(4):637-642.

[7]AkinoK,ToyotaM,SuzukiH,etal.TheRaseffectorRASSF2isanoveltumor-suppressorgeneinhumancolorectalcancer[J].Gastroenterology,2005,129(1):156-169.

[8]张娴,张友忠.宫颈癌RASSF2A基因启动子甲基化与其临床病理特征的关系[J].现代妇产科进展,2014,23(7):524-526.

[9]ZhaoL,CuiQ,LuZ,etal.AberrantmethylationofRASSF2Ainhumanpancreaticductaladenocarcinomaanditsrelationtoclini-copathologicfeatures[J].Pancreas,2012,41(2):206-211.

[10]Guerrero-SetasD,Perez-JanicesN,Blanco-FernandezL,etal.RASSF2Ahypermethylationispresentandrelatedtoshortersurvivalinsquamouscervicalancer[J].ModPathol,2013,26(8):1111-1122.

[11]任芳,波.RASSF2基因甲基化与卵巢透明细胞癌的相关性[J].中国医科大学学报,2014,43(11):969-972.

[12]MaruyumaR,AkinoK,toyataM,etal.CytopalsmicRASSF2Aisaproapoptoticmediatorwhoseexpressionisepigeneticallysi-lencedingastriccancer[J].Carcinogenesis,2008,29(7):1312-1318.

[13]ParkHW,KangHC,KimIJ,etal.Correlationbetweenhyperm-ethylationoftheRASSF2ApromoterandK-ras/BRAFmuta-tionsinmicrosatellite-stablecolorectalcancers[J].IntJCancer,2007,120(1):7-12.

[14]HorvathS.DNAmethylationageofhumantissuesandcelltypes[J].GenomeBiol,2013,14(10):R115.

[15]LiaoX,SiuMK,ChanKY,etal.HypermethylationofRASef-fectorrelatedgenesandDNAmethyltransferase1expressioninendometrialcarciongenesis[J].IntJCancer,2008,123(2):296-302.

表观遗传学研究方法范文第5篇

[关键词] 宫颈癌;DKK-3基因启动子;甲基化;临床意义

[中图分类号] R711.74 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2013)12(b)-0087-03

宫颈癌的发病机制与基因启动子甲基化等表观遗传学改变密切相关,目前发现越来越多的基因参与了宫颈癌的发病,可作为宫颈癌病情及预后评估的标志物[1-2]。Dickkopf相关蛋白3(Dickkopf-related protein 3,DKK-3)基因具有抑制细胞增殖作用,与肿瘤的发生、发展、转移及预后紧密相关,其基因启动子甲基化在多种肿瘤中可反映病情及预后,成为肿瘤基因水平的标志物[3-4]。本研究比较了宫颈癌患者和健康女性的DKK-3基因启动子甲基化状态,研究DKK-3基因启动子甲基化在宫颈癌中的临床意义,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2009年1月~2012年12月确诊的80例宫颈癌患者为研究对象,均经临床表现、体格检查、影像学检查、细胞学和病理组织学检查确诊,年龄31~80岁,平均(50.9±12.7)岁;病理类型:鳞癌53例,腺癌16例,腺鳞癌11例;根据FIGO 2009分期标准,Ⅰ期16例,Ⅱ期33例,Ⅲ期21例,Ⅳ期10例。另以同期参加健康体检的80例健康女性作为比较对象,年龄30~80岁,平均(51.1±14.6岁)。两组研究对象在年龄等一般资料方面比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2 DKK-3基因启动子甲基化检测方法

对所有研究对象宫颈取活检组织或术后病理标本后立即提取基因组DNA,采用甲基化特异性PCR检测DKK-3基因启动子甲基化。将提取的基因组DNA行重硫酸盐转化,转化后的样本进行PCR扩增。引物采用Methprimer设计,序列见表1,反应体系为25 μl,反应条件为95℃预变性12 min,95℃变性1 min,64℃退火45 s,72℃延伸45 s,共35个循环,最后一轮72℃延伸10 min。扩增后的产物经琼脂糖凝胶电泳后检测。

1.3 统计学方法

采用SPSS 11.5统计学软件对相关数据进行分析,计数资料比较采用χ2检验或Fisher精确概率法计算,以P

2 结果

2.1 宫颈癌患者和健康女性DKK-3基因启动子甲基化的比较

宫颈癌患者中有49例宫颈活检组织检测到DKK-3基因启动子甲基化,甲基化率为61.3%;健康女性中有2例检测到DKK-3基因启动子甲基化,甲基化率为2.5%,宫颈癌患者DKK-3基因启动子甲基化率显著高于健康女性(P

2.2 不同临床病理因素中DKK-3基因启动子甲基化差异的比较

宫颈癌患者宫颈活检组织DKK-3基因启动子甲基化率在年龄、吸烟史、酗酒史和病理类型中差异均无统计学意义(P>0.05),在HPV感染、分化程度、肿瘤直径、淋巴结转移、远处转移和FIGO分期中的差异均有统计学意义(P

3 讨论

DNA甲基化是表观遗传学最主要的调控基因表达方式,是一种非DNA序列改变的转录前基因调控,甲基化CG位点导致DNA序列致密化,结合甲基结合蛋白后可阻遏转录因子形成转录复合物从而抑制基因表达,目前研究发现DNA甲基化调控主要集中在富含CG位点的基因启动子区域[5]。大量的体内外实验表明基因启动子甲基化导致基因处于表达抑制状态,抑癌基因的表达下降导致正常细胞失去调控而癌变,在众多肿瘤中可检测到抑癌基因启动子的甲基化状态[6-7]。DKK-3属于DKK基因家族成员之一,经典的DKK家族被认为是Wnt信号传导通路的调控因子,但目前对DKK-3的功能尚未完全清楚,大多数研究表明其具有促进细胞凋亡和肿瘤血管产生的作用,在多种肿瘤细胞中表现为低表达状态[8]。目前研究发现,DKK-3基因启动子在消化道肿瘤、呼吸系统肿瘤等众多肿瘤中处于高甲基化状态,且其甲基化与病情及预后紧密相关,可作为这些肿瘤的生物标志物,较传统的蛋白质水平分子标志物具有更高的灵敏度及特异性[9]。本研究提示,宫颈癌患者DKK-3基因启动子甲基化率显著高于健康女性,表明与其他肿瘤基本相似,宫颈癌患者DKK-3基因启动子处于高甲基化抑制状态。

本研究比较了不同临床病理因素下DKK-3基因启动子甲基化率的差异,发现分化程度越低、肿瘤直径越大、有淋巴结转移、远处转移及FIGO分期晚的宫颈癌患者DKK-3基因启动子甲基化率高于分化程度越高、肿瘤直径越小、无淋巴结转移、无远处转移及FIGO分期早的患者,这些证据表明DKK-3基因启动子甲基化与宫颈癌的病情及预后密切相关。因为肿瘤的分化程度和临床分期是目前公认的与宫颈癌病情及预后的指标,DKK-3基因启动子甲基化可作为宫颈癌的生物标志物,可为宫颈癌的诊断、病情与预后评估提供证据,值得一提的是本研究样本数较少,且缺乏远期随访证据,该结论有待进一步研究。

[参考文献]

[1] 崔华英,周栩茹,韩庆,等.宫颈癌RAS相关区域家族1A基因启动子甲基化检测及临床意义研究[J].中国全科医学,2011,14(14):1529-1531,1534.

[2] 巫剑红,田玉翠,万治安,等.宫颈癌性别决定基因9基因启动子区甲基化水平检测对宫颈癌的价值研究[J].中国全科医学,2013,16(6):618-620.

[3] 陶累累.Wnt信号通路拮抗因子DKK-3在肿瘤中的研究进展[J].临床肿瘤学杂志,2012,17(8):752-755.

[4] 柯杨.DKK-3基因启动子甲基化在非小细胞肺癌中的临床研究[D].武汉:华中科技大学,2012.

[5] 王先火,赵秀娟,邱立华,等.肿瘤发生的表观遗传学:进展与临床意义[J].北京大学学报·医学版,2012,44(5):701-707.

[6] 康静婷,梁前进,梁辰,等.表观遗传学研究进展[J].科技导报,2013,31(19):66-74.

[7] 李颖,唐世倩,翟瑞芳,等.S100A4及其甲基化与早期宫颈癌淋巴转移的相关性研究[J].山西医科大学学报,2013,44(8):641-644,

[8] 吴建军,丛顾俊,刘继斌,等.肝癌中拮抗Wnt信号通路的CpG岛甲基化表型与临床病理特征之间的关系[J].现代检验医学杂志,2012, 27(6):34-36.

相关期刊更多

生物技术通报

北大期刊 审核时间1-3个月

中华人民共和国农业农村部

中国药剂学

省级期刊 审核时间1个月内

沈阳药科大学

高分子学报

SCI期刊 审核时间1-3个月

中国科学院