表观遗传学主要研究
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篇表观遗传学主要研究范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
表观遗传学主要研究范文第1篇
孙英丽，中国科学院北京基因组研究所“百人计划”研究员、博士生导师，研究方向包括癌症表观基因组和癌症基因组的研究、肿瘤细胞中表观遗传调控和DNA通路损伤修复通路的关系研究、针对肿瘤细胞特异表观遗传调控的药物设计和筛选、针对肿瘤细胞DNA通路的药物设计和筛选。2000年获得北京大学生命科学学院博士学位之后，她先后在麻省理工学院和哈佛大学医学院从事博士后研究和讲师工作，进行肿瘤与细胞凋亡、DNA损伤修复的研究。2010年回国后，进入中国科学院北京基因组研究所工作。
我们能改变遗传病掌控人类命运这个事实吗？“这正是现代医学努力的方向，现在我们已经知道人类全部的基因组序列，接下来的任务就是通过人为手段调控和靶向作用于疾病基因。”孙英丽笑着说，“人类基因组解密以前想都不敢想，但现在人体内几乎每个密码都被我们掌握了，这就涉及到一个新的概念—个性化医疗。”
“个性化医疗”，是一种新型的疾病诊疗理念，是指针对每个人身体特质与病情特点给予针对性治疗。如今，个性化医疗已不再是梦想，它已经在发病率很高的乳腺癌的治疗中发挥了作用，运用个性化医疗的方法，早中期乳腺癌的生存率已经能够达到90%。个性化医疗是中科院北京基因组研究所非常重要的一个研究方向，据孙英丽介绍，北京基因组研究所专门建立了个性化医疗和重大疾病重点实验室，希望在个性化医疗方面能够开展更多研究，为每个人找到战胜疾病的最佳“武器”。
孙英丽回国后主要从事的肿瘤细胞以及干细胞的表观遗传和基因组稳定性的研究，又涉及到了一个新的研究方向—表观遗传学。表观遗传学是与遗传学相对应的概念，是人类基因组概念的一个补充，是不涉及DNA序列改变但影响细胞性状的遗传改变。传统遗传学认为只有DNA的性状发生了改变，才会影响功能和性状。但随着研究深入，人们发现即使是同卵双胞胎，也会存在很大差别，有时候其中一个患了严重的疾病，另外一个可能很健康，这些传统遗传学无法解释的问题，有望用表观遗传学解答。
孙英丽解释说，人类患病原因除了受遗传因素影响之外，还受环境影响，表观遗传学则将环境因素包括进来，对传统遗传学进行了很好的补充。目前在表观遗传学方面，孙英丽的研究主要集中在DNA甲基化和组蛋白甲基化两个方向，目标是检测肿瘤患者的甲基化水平，并进行相关调节，研发对肿瘤治疗有针对性、特异性的药物，提高治愈率。
表观遗传学主要研究范文第2篇
1 DNA甲基化和组蛋白乙酰化
1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA复制以后,在DNA甲基化酶的作用下,将S-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基转移到DNA分子中胞嘧啶残基的第5位碳原子上,随着甲基向DNA分子的引入,改变了DNA分子的构象,直接或通过序列特异性甲基化蛋白、甲基化结合蛋白间接影响转录因子与基因调控区的结合。目前发现的DNA甲基化酶有两种:一种是维持甲基转移酶;另一种是重新甲基转移酶。
1.2 组蛋白乙酰化 染色质的基本单位为核小体,核小体是由组蛋白八聚体和DNA缠绕而成。组蛋白乙酰化是表观遗传学修饰的另一主要方式,它属于一种可逆的动态过程。
1.3 DNA甲基化与组蛋白乙酰化的关系 由于组蛋白去乙酰化和DNA甲基化一样,可以导致基因沉默,学者们认为两者之间存在串扰现象。
2 表观遗传学修饰与恶性肿瘤耐药
2.1 基因下调导致耐药 在恶性肿瘤中有一些抑癌基因和凋亡信号通路的基因通过表观遗传学修饰的机制下调,并与化疗耐药有关。其中研究比较确切的一个基因是hMLH1,它编码DNA错配修复酶。此外,由于表观遗传学修饰造成下调的基因,均可导致恶性肿瘤耐药。
2.2 基因上调导致耐药 在恶性肿瘤中,表观遗传学修饰的改变也可导致一些基因的上调,包括与细胞增殖和存活相关的基因。上调基因FANCF编码一种相对分子质量为42000的蛋白质,与肿瘤的易感性相关。2003年,Taniguchi等证实在卵巢恶性肿瘤获得耐药的过程中,FANCF基因发生DNA去甲基化和重新表达。另一个上调基因Synuclein-γ与肿瘤转移密切相关。同样,由表观遗传学修饰导致的MDR-1基因的上调也参与卵巢恶性肿瘤耐药的形成。
3 表观遗传学修饰机制在肿瘤治疗中的应用
3.1 DNA甲基化抑制剂 目前了解最深入的甲基化抑制剂是5-氮杂脱氧胞苷(5-aza-dc)。较5-氮杂胞苷(5-aza-C)相比,5-aza-dc首先插入DNA,细胞毒性比较低,并且能够逆转组蛋白八聚体中H3的第9位赖氨酸的甲基化。有关5-aza-dc治疗卵巢恶性肿瘤的体外实验研究结果表明,它能够恢复一些沉默基因的表达,并且可以恢复对顺柏的敏感性,其中最引人注目的是hMLH1基因。有关地西他滨(DAC)治疗的临床试验,研究结果显示,结果显示:DAC是一种有效的治疗耐药性复发性恶性肿瘤的药物。 3.2 HDAC抑制剂 由于组蛋白去乙酰化是基因沉默的另一机制,使用HDAC抑制剂(HDACI)是使表观遗传学修饰的基因重新表达的又一策略。根据化学结构,可将HDACI分为短链脂肪酸类、氯肟酸类、环形肽类、苯酸胺类等4类。丁酸苯酯(PB)和丙戊酸(VPA)属短链脂肪酸类。PB是临床前研究最深入的一种HDACI,在包括卵巢恶性肿瘤在内的实体肿瘤(21例)Ⅰ期临床试验中有3例患者分别有4~7个月的肿瘤无进展期,其不良反应是短期记忆缺失、意识障碍、眩晕、呕吐。因此,其临床有效性仍有待于进一步在Ⅰ、Ⅱ期临床试验中确定。在VPA的临床试验中,Kuendgen等在对不同类型血液系统肿瘤中使用VPA进行了Ⅱ期临床试验,结果显示,不同的患者有效率差异甚远。辛二酰苯胺异羟肟酸(SAHA)是氯肟酸类中研究较深入的一种HDACI。其研究表明,体内使用安全剂量SAHA时,可有效抑制生物靶点,发挥抗肿瘤活性。大量体外研究结果显示,联合使用DNA甲基化抑制剂和HDACI会起到更明显的协同作用。
3.3 逆转耐药的治疗 Balch等使用甲基化抑制剂—5-aza-dc或zebularine处理卵巢恶性肿瘤顺柏耐药细胞后给予顺柏治疗,发现此细胞对顺柏的敏感性分别增加5、16倍。在临床试验中,Oki等将DAC和伊马替尼(imatinib)联合使用治疗白血病耐药患者,结果说明,应用表观遗传学机制治疗恶性肿瘤确实可以对化疗药物起到增敏作用,并且在一定范围内其疗效与体内表观遗传学的改变呈正比。Kuendgen和Pilatrino等对HDACI和化疗药物的给药顺序进行研究,结果显示,在使用VPA达到一定血清浓度时加用全反式维甲酸可增加复发性髓性白血病和骨髓增生异常综合征患者的临床缓解率,这可能与VPA引起的表观遗传学改变增加患者对药物的敏感性有关。
4 展望
总的来说,应用表观遗传学修饰机制治疗肿瘤具有良好的应用前景,与传统化疗药物联合来逆转耐药,将给攻克恶性肿瘤等疾病带来新的希望。
参 考 文 献
表观遗传学主要研究范文第3篇
[关键词] 心力衰竭；表观遗传学：药理学
[中图分类号] R541.61 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2012）06（a）-0007-03
表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因及基因表达发生了可遗传的变化。这些改变包括DNA的甲基化、多种形式的组蛋白修饰及小分子RNA（microRNA）等。个体间疾病易感性及治疗反应性的差异在很大程度上取决于遗传因素[1]。然而，根据全基因组研究，笔者不得不承认遗传表型的改变不仅仅是核苷酸序列的变化[2-3]。表观遗传学与核苷酸的改变共同调控了基因的表达，因而从另一种角度解释了个体间的差异。
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-hypertrophic genes）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。
1.2 DNA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。
1.3 MicroRNAs
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miRNAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一种miRNAs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/miRNA-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miRNA-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-time RCP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。
5 结论
表观遗传学为研究个体在临床疗效、药物反应及毒性间的差异，以及发现新的药物治疗靶点等方面开拓了更为广阔的空间。随着人类表观基因组工程的开展，表观遗传学机制得到不断完善，这有助于更为充分地了解人类疾病和表观遗传药物的一系列分子靶点。表观遗传药理学已被应用于肿瘤学领域，对于心血管疾病的表观遗传学研究不断增多，尤其是在miRNA方面的研究最为突出。Mishra等[18]清楚地描述了心血管疾病微观RNA组学的最新进展，以及miRNA作为一种潜在治疗靶点或药物制剂的前景。
表观基因组学在健康或疾病状态下表现型的形成过程中发挥重要作用，这可能意味着充分认识和合理调控表观基因对于人类常见病的防治具有重要意义。
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表观遗传学主要研究范文第4篇
目前已有研究证实胎儿期不良环境因素的暴露会影响进化中胎儿肺组织的结构和免疫系统的功能，这也使得表观遗传学成为理解哮喘等过敏性疾病发展起源的基石。但导致这些过敏性疾病发生发展的机制是某些独立因素引起的，还是多种因素相互作用的结果，至今尚不明确。吸烟环境暴露、空气污染、饮食结构改变等对哮喘患者、孕妇和胎儿均会产生影响，因此可以在孕期和婴幼儿期采取可能的保护性干预措施，即一级预防干预措施，来预防疾病的发生。现就近年来有关预防过敏性疾病的一级预防措施的研究进展简介如下。
1孕期饮食结构
现代饮食结构的改变为我们提供丰富食物的同时，也带来非常多的不利因素。饮食经过更多的加工处理（含有添加剂和激素等），人造食品，蔬菜、水果、鱼虾类海产品不够新鲜，多不饱和脂肪酸、水溶性纤维、抗氧化剂和其他的维生素含量的降低等，这些改变增加了哮喘等过敏性疾病的发生风险。有研究表明饮食中的某些营养物质对过敏性疾病有预防作用：叶酸已被证实用于预防神经管缺陷，但近年来叶酸在哮喘等呼吸道疾病发病机制中的作用越来越受到重视，这是基于叶酸可以为DNA提供甲基进一步调节基因表达的作用。血清中较高的叶酸水平与过敏性疾病和喘息性疾病的发生风险较低有关。但Whitrow等研究表明孕晚期补充叶酸增加了5岁半时儿童哮喘的发生风险。孕期叶酸的补充量及其对预防过敏性疾病的作用机制仍有待于进一步研究。
2吸烟环境和污染环境暴露
研究表明外界环境因素对疾病的发生、发展和转归起着重要作用，例如已有证据表明吸烟环境的暴露对哮喘儿童是一个非常重要的触发因素，暴露于烟草烟雾环境与哮喘儿童气道高反应有关，并且吸烟环境的暴露可以加重哮喘症状、使哮喘控制不良、降低患者的肺功能等，同时也增加了疾病相关的缺勤和医疗资源的利用。事实上吸烟环境每年可能会导致多达100万儿童哮喘急性发作，给家庭及社会带来严重的经济负担。减少儿童吸烟环境暴露对哮喘控制是非常重要的。在孕期暴露于吸烟环境和污染环境所产生的氧化应激作用能通过改变NF-κB或组蛋白修正和致炎因子对染色质重塑有重要的表观遗传学效应，炎症因子诱导基因能够影响胎盘功能和胎儿的生长发育。孕期吸入汽车尾气所产生的氧化应激作用也能够产生表观遗传学影响，Perera 等最近报道了孕期暴露于高水平汽车尾气与辅酶A合成酶长链家族成员3的甲基化和儿童哮喘症状的发展有关。因此在孕期避免吸烟、被动吸烟，避免过多的污染环境暴露能够降低哮喘等过敏性疾病的发生风险。
3孕期微生物暴露
目前细菌感染对表观遗传学的影响始于胎儿期这一观点越来越清晰。已有研究表明在人类暴露于农村含较高微生物水平的环境对哮喘等过敏性疾病有预防作用。新的研究表明在实验条件下，不致病的微生物菌株（鲁氏不动菌属）有诱导表观遗传学的效应，有助于预防妊娠动物及其后生哮喘。这种作用与通过增加IFN-γ启动子H4乙酰化介导的IFN表达增强有关。人类的研究也表明胎儿期微生物的暴露能预防过敏性疾病与增强新生儿Treg的相关功能、FoxP3表达以及相关的FoxP3基因的表观遗传学效应有关。
4持续吸入有机污染物对表观遗传学的影响
近来研究表明许多污染物与表观遗传学有关，包括周围环境中低剂量污染物的暴露对全球DNA甲基化模式的影响。因此在生命早期避免持续吸入有机污染物，对于预防过敏性疾病有重要意义，但这一作用机制有待于进一步研究。
5出生后的喂养方式
既往许多研究表明，母乳喂养对哮喘等过敏性疾病有预防作用，但也有研究认为呼吸道感染是喘息性疾病的主要触发因素，母乳喂养对早期喘息性疾病的影响反应在预防呼吸道感染上，而不是真正的降低哮喘的发生风险。
6其他可能影响早期基因表达和疾病发生风险的因素
研究发现孕产妇哮喘和过敏状态对变态反应性疾病和新生儿产生Th1 IFN-γ有更重要的作用。
其他宫内环境的变化对胎盘基因表达和潜在的改变后代的表型有直接的影响。子癫前期、皮质类固醇的使用、压力与基因表达的遗传学改变、胎盘免疫功能、生长迟缓和先天性缺陷有关。最近的研究也表明在新生儿早期感应固有炎症基因（包括IL-1β和肿瘤坏死因子α）与过敏性疾病的后续发展密切相关。
表观遗传学主要研究范文第5篇
关键词 去甲基化药物 表观遗传学 血液系统肿瘤
中图分类号：R979.1； R733 文献标识码：A 文章编号：1006-1533（2014）11-0003-04
Application of demethylating agents in the treatment of hematologic malignancies
Zhao Min*， Wang Chun**
（Department of Hematology， Shanghai First People’s Hospital， Shanghai 200080， China）
ABSTRACT Epigenetic dysregulation is linked to the pathogenesis of a number of malignancies. The methylation of DNA plays an important role during the maliganant transformation of hematopoietic malignancies since it can inhibit the expression of tumor suppressor genes. Demethylating agents have been successfully used in the treatment of various hematopoietic malignant disease， especially in the treatment of myelodysplastic syndromes and acute myeloid leukemia. In this review， we discuss the clinical development of demethylating agents in hematology.
KEY WORDS demethylating agents； epigenetics； hematologic malignancies
近年来，去甲基化药物在血液系统肿瘤治疗中的作用越来越受到重视。与传统化疗药物相比，去甲基化药物的毒、副反应相对较轻，加之作用机制不同，治疗骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndromes， MDS）和急性髓细胞性白血病（acute myelocytic leukemia， AML）等的疗效更好。
1 去甲基化药物
去甲基化药物治疗的理论基础是表观遗传学。后者是指在基因的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不同。表观遗传学对由DNA决定遗传特征（由DNA到RNA、再到蛋白质进行表达）的“中心法则”作了补充，指出生物的遗传特性在不改变其基因序列的情况下也会发生变化，而这种变化在肿瘤的发病机制中已一再被检测到。现在认为，决定表观遗传学过程的主要因素包括DNA修饰、组蛋白修饰和非编码RNA调控。DNA甲基化是一种最为重要的表观遗传学修饰，在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase， DNMT）的催化下，胞嘧啶的第5位碳原子被甲基化，从而转变为5-甲基胞嘧啶。在哺乳动物基因组中，DNA甲基化的主要位点是CpG二核苷酸，它在基因组中呈不均匀分布。在某些区域，CpG序列的密度较平均密度高10 ～ 20倍、鸟嘌呤和胞嘧啶的总含量>50%、长度>200个碱基，这些区域被称为CpG岛。大约50%的人基因中含有CpG岛，常位于基因上游调控区的启动子区。启动子区的CpG岛通常处于非甲基化状态，基因能正常表达。当CpG岛发生甲基化时，会影响基因转录调控，使基因表达发生沉寂。而去甲基化药物能改变这一病理过程，进而达到治疗目的[1]。现有去甲基化药物主要为DNMT抑制剂，可分为核苷类和非核苷类2类，其中核苷类去甲基化药物中的阿扎胞苷和地西他滨是目前临床应用较广且以去甲基化为主要作用机制的药物。
2 在血液系统肿瘤治疗中的应用
2.1 治疗MDS
在MDS的治疗中，去甲基化药物的作用越来越受到重视。近年来多项研究证实，MDS的分子异常包括DNA甲基化等表观遗传学进程，如CpG岛的高甲基化和基因启动子区的甲基化即与MDS的严重性和患者的生存期相关，而使用去甲基化药物治疗虽不能治愈MDS，却可获高反应率。与需要且可接受造血干细胞移植术的年轻患者相比，去甲基化药物更适宜用于老年患者，这主要表现在血液学参数改善和生存时间延长上，因即使没有达到完全缓解的患者也同样能够获得这些益处[2]。地西他滨用于老年患者的安全性已得到多项临床试验的确认，而被认为无骨髓毒性的阿扎胞苷亦被证实对老年患者有很好的疗效和安全性，对需接受造血干细胞移植术的患者也一样。有人建议将地西他滨和阿扎胞苷用于“先期治疗”，但这种“桥接治疗”的必要性还待更多研究的证实[3]。在治疗MDS时，去甲基化药物的疗效多需在治疗2 ～ 4个疗程后才逐步显现，终止治疗后则会导致疾病复发[4-5]。即使不间断地接受去甲基化药物治疗，几乎所有的患者也仍难以避免疾病的耐药和复发，而一旦出现疾病耐药或复发就会大大缩短患者的生存期[6]。
目前，MDS患者可通过国际预后评分系统（International Prognostic Scoring System， IPSS）、国际预后评分系统修正版和世界卫生组织的预后评分系统进行分层，这对恰当地使用去甲基化药物具有实际指导意义。对IPSS评分为低危和中危-1的患者，减少的血细胞类型、促红细胞生成素浓度以及细胞遗传学、分子生物学异常如5q、DR-15等生物学特征是选择恰当的一线治疗药物的依据，去甲基化药物主要用于输血依赖的、经促红细胞生成素等药物一线治疗后复发或耐药患者的后续治疗。也有人提出应使用阿扎胞苷一线治疗主要表现为血小板减少和中性粒细胞减少的低危MDS患者。一些临床试验结果显示，地西他滨或阿扎胞苷治疗低危MDS患者的总反应率为30% ～ 60%。对IPSS评分为中危-2和高危的患者，去甲基化药物已用于一线治疗，可使患者获得较高的总反应率和较长的总生存期，且毒性明显较低。在临床试验中，地西他滨或阿扎胞苷单药治疗高危MDS患者的总反应率为40% ～ 55%。但异体造血干细胞移植仍是可治愈MDS的唯一选择[2，7]。目前尚不能完全预测去甲基化药物治疗的疗效。骨髓增生异常法语工作组建立了一套预测模型以预测去甲基化药物治疗的总反应率、反应持续时间和总生存期，同时提出先期使用低剂量阿糖胞苷、骨髓原始细胞占比>15%以及异常核型与反应率相关，复杂核型与反应持续时间相关，总生存期与体能状态等因素相关，并建立了积分系统[8]。也有报道称，骨髓纤维化的出现对去甲基化药物治疗不利[9]。
2.2 治疗AML
去甲基化药物现已在AML治疗中占有重要地位。AML患者广泛存在基因高甲基化现象，常见的甲基化基因有8种，约95%的AML患者至少有1种基因高度甲基化，75%至少有2种基因高度甲基化。这些数据提示去甲基化药物在AML治疗中的潜力，但其同样被认为无法治愈AML。目前，经典的蒽环类药物和阿糖胞苷联合诱导化疗方案仍是AML的首选诱导化疗方案，且造血干细胞移植术仍是AML的最主要治愈性治疗手段。但对一些难以接受常规诱导化疗方案和造血干细胞移植的患者如老年AML患者，去甲基化药物因相对较低的毒性和较好的疗效已经成为重要的治疗药物。地西他滨已获准治疗这类AML患者，常用治疗方案为20 mg/（m2・d）×5 d。临床试验证实，地西他滨治疗的反应率优于支持治疗和低剂量阿糖胞苷；也有临床试验显示，地西他滨治疗可获较之支持治疗更长的生存期。但与常规诱导化疗方案不同，去甲基化药物治疗AML往往需要进行多个疗程后才能达到完全缓解且此疗效无法持久维持[10]。近期国内报道，地西他滨联合阿柔比星、粒细胞集落刺激因子等治疗初治及难治/复发AML的疗效较好；也有地西他滨联合硼替佐米治疗的报道。尽管去甲基化药物已用于AML治疗，但其不能治愈疾病，对那些治疗有效患者的后续治疗选择也还处在摸索阶段。有关研究证实，某些分子学和细胞遗传学参数与患者对地西他滨治疗的反应有关。例如，有人发现，对地西他滨治疗有反应患者的DNMT miR-29b水平明显高于无反应患者[11]。一项回顾性分析显示，伴有5和7号染色体异常的患者对阿扎胞苷或地西他滨治疗的反应与对大剂量伊达比星和阿糖胞苷治疗相似，且患者的持续反应时间和中位生存期也更长。DNMT 3A基因突变为AML的独立的预后不良指标，不受患者的年龄、白细胞计数、染色体组型和其他遗传学参数的影响[12]。但利用细胞遗传学和分子生物学参数来预测患者对去甲基化药物治疗的反应尚处在探索阶段，现还只能通过患者的病程、肿瘤增殖程度和一些临床指标来作治疗前评估。
2.3 治疗慢性粒单核细胞性白血病（chronic myelo-monocytic leukemia， CMML）
造血干细胞移植术也是CMML的治愈性治疗手段。但由于年龄和并发症等原因，CMML患者往往只能接受低剂量化疗治疗，无法有效控制疾病进展。在CMML患者中发现存在细胞周期调节基因p15（INK4b）的异常甲基化以及降钙素基因和细胞信号转导抑制因子-1基因的甲基化，这给对CMML进行去甲基化治疗提供了一定的理论基础。一项对31例CMML患者进行的临床试验显示，以每6周为1个疗程、每疗程使用地西他滨15 mg/（m2・次）×3次/d×3 d治疗1 ～ 6个疗程，总反应率为26%（完全缓解率10%、部分缓解率16%），骨髓改善率为19%，疾病稳定率为32%，2年生存率为25%，所有患者的中位生存期为15个月[13]。与治疗MDS和AML相似，地西他滨在近年来进行的一些临床试验中也不再以大剂量使用。一项临床试验以每28 d为1个疗程、每疗程使用地西他滨20 mg/（m2・d）×5 d治疗CMML患者共3个疗程，结果发现总反应率为38.6%，2年总生存率为48%，中位无进展生存期为12个月，3/4级不良反应为血细胞减少、感染和乏力[14]。
2.4 治疗其他血液系统肿瘤
对慢性粒细胞性白血病、多发性骨髓瘤等亦有使用地西他滨等去甲基化药物治疗的研究报道，但疗效尚待进一步临床试验的证实。
3 结语
DNA甲基化异常被认为是血液系统肿瘤发生、发展的一个重要生物学机制，一些临床试验也已证实去甲基化药物治疗某些血液系统肿瘤的疗效确切，但仍需对如联合用药和最适治疗剂量等作进一步的研究，以期获得更好的治疗疗效。
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