何川
1Nature:m6A通过YTHDF 1促进海马依赖性(xìng)学习和记(jì)忆
N6-甲基腺苷(gān)(m6A)是哺乳动(dòng)物信使RNA上最普遍的内(nèi)部(bù)RNA修饰,通过m6A特异性(xìng)结合蛋(dàn)白调(diào)控修饰转(zhuǎn)录的目的和功能。在神经系统(tǒng)中,m6A数量丰富,功能多样。在之前的(de)研究中人们得知(zhī),m6A标记不(bú)同(tóng)生理过(guò)程中协调(diào)降(jiàng)解(jiě)的mRNAs组,但是,在体内m 6A和mRNA翻译的(de)相关性仍然是未知的。
本文中(zhōng),研究人员发现,通过结合蛋白YTHDF 1,m6A促进成年小鼠海马体神经元刺激反应(yīng)的转录的(de)蛋白翻译,从而促进学习和记忆。敲除Ythdf 1基因的(de)小(xiǎo)鼠(shǔ)显示学习和记(jì)忆(yì)缺陷(xiàn)以及海马突触传(chuán)递(dì)受损。YTHDF 1在成年Ythdf 1-敲(qiāo)除小鼠海马体(tǐ)中的(de)再表达(dá),可以修(xiū)复(fù)行为和突触缺陷(xiàn),而海(hǎi)马体(tǐ)上特异(yì)性(xìng)精(jīng)确敲(qiāo)除Ythdf 1或METTL 3(其编码(mǎ)了m6A甲(jiǎ)基(jī)转(zhuǎn)移酶复合物中的催化组分)则重(chóng)现(xiàn)为海马体(tǐ)缺乏(fá)症。海马体上(shàng)mRNAs的YTHDF 1结(jié)合位点和m6A 结(jié)合位点(diǎn)确定了关键的神经元基因。新生蛋(dàn)白标记和(hé)海马体神经(jīng)元系绳报(bào)告试验表明,YTHDF 1以神经元刺激依赖的方式促(cù)进蛋白(bái)质合成。总之,YTHDF 1有助于翻(fān)译(yì)m6A-甲基(jī)化神经元mRNAs对神经元刺(cì)激的反应,这一(yī)过程有助于学习(xí)和记忆(yì)。
高表达YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和对照(AAV-对照)的AAV结构(gòu)示意图。
研究证明,YTHDF 1的缺失损害了海马体突触(chù)的基础传递(dì)和LTP。YTHDF 1的存在可以(yǐ)加速新的蛋白质合成,这是突触可塑性和记忆形(xíng)成的(de)长期变(biàn)化所(suǒ)必需的;Ythdf 1-KO小鼠,刺激依赖(lài)的蛋白质合(hé)成减弱,导致突触(chù)强化效(xiào)率较低,达到记忆形(xíng)成阈(yù)值的可能性较低。m6A对翻译的促进作用可能(néng)是通过刺激诱导,如文中对YTHDF 1的作用(yòng),这可能代表RNA甲基化依(yī)赖的(de)翻(fān)译调节的一个重要方面。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0666-1
2Cell Research:A dynamic N6-methyladenosinemethylome regulates intrinsic and acquired resistance to tyrosine kinaseinhibitors
白(bái)血病是一种侵袭性(xìng)恶(è)性肿瘤,通常与激活(huó)受体酪氨酸激酶(RTKs)突变有关(guān),包(bāo)括BCR / ABL,KIT和FLT3等。许多针对(duì)这些(xiē)突变的酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)已(yǐ)进入临床,但迅速获得对TKIs的抵抗是成功治疗白血病的主要(yào)障碍。最常被引用(yòng)的(de)机制是获(huò)得性药物抗性(xìng)突变(biàn),其损(sǔn)害药物结合或(huò)绕过抑制(zhì)的RTK信号传导(dǎo)。然而,这不足以揭示(shì)药物暴露后TKI耐药性的出现相对迅速的情(qíng)况。在“药物假期”之后,抗(kàng)性(xìng)表(biǎo)型是可逆的。许多具有抗性的(de)患(huàn)者也仅表达天然激(jī)酶(例(lì)如,BCR / ABL)或已经激活平行途径,涉及癌基因的过度简化(huà)(例如,BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。
事实上(shàng),最(zuì)近的研究结果已经将获得性TKI耐(nài)药性与肿瘤内的细胞异质性和(hé)表观基因组构型的动(dòng)态(tài)变异联系起来(lái)。据推测,异质性肿瘤细胞群中不(bú)同的(de)表(biǎo)观(guān)遗传模式可以(yǐ)在细胞命运决定基因的表(biǎo)达(dá)中产生多样性。通过药物选择可以迅速发展。然而,TKI抗性中关键表观遗传事件的(de)描述远未完成。
N6-甲基腺(xiàn)苷(m6A)是(shì)哺(bǔ)乳动物mRNA最常见(jiàn)的上皮转录组(zǔ)修饰.14,15,16它由(yóu)甲基转(zhuǎn)移酶(méi)复合物(如METTL3-METTL14)安装(zhuāng),可被去甲(jiǎ)基化酶清除(chú)(如FTO和ALKBH5)。虽然任(rèn)何特定(dìng)m6A残基的确切(qiē)作用尚不清楚,但21个丰富(fù)的证(zhèng)据(jù)支持m6A甲基化,一般来说,严格调节mRNA稳定性,剪接和/或(huò)蛋白质翻译,从而影响基因表达。一致地,沉(chén)默m6A甲基转移酶(例如,IME4,METTL3的酵母直向同源物(wù))或FTO的敲低改变m6A丰度(dù),重新建模基因表达(dá)谱和/或转(zhuǎn)录(lù)物的可变剪接模式。
尽(jìn)管最近关于角色的(de)工作(zuò)m6A在各种生物学过(guò)程中的作用,m6A甲基化(huà)是否以(yǐ)及如(rú)何调节TKI选(xuǎn)择下的细胞命运决定仍(réng)然未知。我们假(jiǎ)设,暴露于TKI后,m6A甲基(jī)化的可逆(nì)性质使得携带m6A位点的一组增殖/抗(kàng)凋亡癌基因上调,从而帮助细胞亚(yà)群逃避TKI介(jiè)导的杀伤(shāng)。为了(le)测试这一(yī)点(diǎn),我们模拟并表征(zhēng)了不同(tóng)白血病模型(xíng)中的TKI抗性,并直接(jiē)在白血病(bìng)细(xì)胞的(de)转录组中定(dìng)位m6A。我们的研究结(jié)果表明,内在和诱导型(xíng)FTO-m6A轴作为表征白血病细(xì)胞异质(zhì)性的新标记,以及白血病(bìng)细(xì)胞产(chǎn)生TKI抗性表型的广泛(fàn)防御机制。我们的发(fā)现确定了针对FTO-m6A轴预防/根除(chú)获得性TKI耐药性的可(kě)行性。
研究人员的研究结果显示(shì)在酪(lào)氨酸激酶抑制(zhì)剂(TKI)治疗期间开发(fā)抗性表型取决(jué)于白血病细胞中FTO过表达导致的m6A减少。这种失调的(de)FTO-m6A轴预先存在于幼稚细胞群中(zhōng),这些细胞(bāo)群具有遗(yí)传同质性,并且响应TKI处理是(shì)可诱导/可逆的(de)。具有(yǒu)mRNAm6A低甲基化和FTO上调(diào)的(de)细胞在小鼠中表现出更高的(de)TKI耐受性(xìng)和更高的生长速率。通(tōng)过(guò)FTO失活的m6A甲基化的遗传或药理学(xué)恢复使得对(duì)TKI敏(mǐn)感的抗性细(xì)胞。
从机制上讲(jiǎng),FTO依赖性m6A去甲基化增强了携带m6A的增殖/存活转(zhuǎn)录物的mRNA稳定性,并随(suí)后导(dǎo)致蛋白质合成增加。我们的研究结果(guǒ)确定了m6A甲(jiǎ)基(jī)化在调节细胞命(mìng)运决定中的(de)新(xīn)功能(néng),并证明动态m6A甲(jiǎ)基化组是可逆TKI耐受状态的额外表观遗传(chuán)驱(qū)动因子,为癌症中(zhōng)的耐药性提供了机制(zhì)典型(xíng)范例。
3Cell:m6A可以控制(zhì)哺乳动物(wù)的皮(pí)质神经(jīng)元的发(fā)生(shēng)
由Mett13 / Mett14甲基转移酶复合物催化产生的N6-甲基腺苷(m6A)是最普遍的mRNA内部修饰。 m6A是否调节哺乳动物(wù)的大脑(nǎo)发育是未(wèi)知的(de)。在这里,我们(men)显(xiǎn)示胚胎小鼠脑(nǎo)中Mettl14敲除下,m6A缺失,延长了神(shén)经胶质细胞(bāo)的(de)细胞周期,并将皮(pí)质神经发生延伸到(dào)出生后阶段;通(tōng)过Mettl3敲除,也得到了(le)类似的(de)现象。胚胎小(xiǎo)鼠皮(pí)层的m6A测(cè)序显(xiǎn)示,m6A主要富集在转录因子(zǐ),神(shén)经(jīng)发生(shēng),细胞周期和(hé)神经(jīng)元分化的mRNA中,m6A标记促进其衰(shuāi)老。进一步的分析发现皮质(zhì)神经干细胞中以前未被认可的转录模(mó)式中,m6A信号(hào)也调节(jiē)前脑组织中的人皮质神经发(fā)生。小鼠与人类皮质神经发生(shēng)之间的(de)m6A-mRNA全基因组的比较(jiào),揭示了人特异性m6A标记(jì)的(de)转录本与脑障碍(ài)风险基因相关。
亮点(diǎn)
m 6 A缺失,导致皮质(zhì)神经原始细胞的(de)细胞周期延长;
经过比较小鼠及人类(lèi)的m 6 A图谱,呈现出(chū)保(bǎo)守及(jí)独特性;
m 6 A促进标(biāo)记的神经发(fā)生相关(guān)的(de)转录本被延迟降(jiàng)解;
转录本的提前印记对于(yú)神经元的发生是(shì)必需的。
4Molecular Cell :FTO在细胞核和细胞(bāo)质中介导的差(chà)异m6A,m6Am和m1A去甲基(jī)化
已经提出脂肪量和肥胖相关蛋白(FTO)通过(guò)全基因组关(guān)联研(yán)究(GWAS)与人类肥(féi)胖(pàng)相关联。已显示FTO的遗传(chuán)变异与食(shí)物(wù)摄入增加有关(guān),而(ér)FTO中的功能丧失突变导致严重的(de)生长迟缓和CNS缺陷。
由于这些(xiē)有趣(qù)的表型,已经广泛(fàn)致力于鉴(jiàn)定底物(wù)和理解(jiě)FTO的生(shēng)物学(xué)功能。FTO被鉴定为第一种RNA去甲基化酶,其在体外和细胞中(zhōng)催化mRNA中N6-甲(jiǎ)基腺苷(m6A)甲基化的逆转(zhuǎn)。 m6A是(shì)哺乳动物mRNA中最丰富(fù)的内部修饰。已知m6Am的(de)m6A部分是FTO的体外底物,最近的研究(jiū)表明(míng)m6Am通过阻止(zhǐ)DCP2介导的脱帽和microRNA介导的mRNA降解来稳定mRNA。然而,FTO去除m6Am的功能相关性尚未得(dé)到充分探索(suǒ)。
在该项(xiàng)研究组中,何川研究(jiū)组证实FTO可以从纯化的多腺苷(gān)酸化RNA中有效(xiào)地去(qù)甲基化m6A和m6Am。何川研究(jiū)组(zǔ)发现细胞(bāo)核和细胞质中的(de)FTO定位(wèi)在细胞类(lèi)型之间变化,并且FTO在细胞核和细胞(bāo)质中具有不(bú)同的底(dǐ)物库(kù)。何川研究(jiū)组进一步鉴定了FTO的其他(tā)RNA底物,包括tRNA中的(de)N1-甲基(jī)腺(xiàn)苷(gān)(m1A),U6 RNA中的m6A,以(yǐ)及小核(hé)RNA(snRNA)中的内部和(hé)帽m6Am。该研究提供了迄今为止FTO介导的RNA去甲基化的(de)最全面(miàn)的(de)景观。它揭示了由(yóu)FTO介导(dǎo)的(de)核(hé)与细胞质去甲基化所赋予的先前未被认可的空间调节,其对靶RNA发挥不同的(de)作用。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲(jiǎ)基化是子宫内膜癌的致(zhì)癌机制
N6-甲基(jī)腺苷(gān)(m6A)是人类(lèi)最普遍的信(xìn)使RNA修饰形式。这种修改(gǎi)是可逆的(de),其生物学效(xiào)应(yīng)主要是通过“写入(rù)”、“橡皮”和“读(dú)取”蛋白来介导的。所谓的“写入”复合(hé)物,核心部(bù)分为METTL3–METTL14 m6A甲基转移酶,还包括其他调控因子(zǐ)亚单(dān)元(yuán),作用是(shì)催化m6mRNA甲基化。至少有两种橡皮擦(cā)酶FTO和ALKBH 5介(jiè)导了(le)甲基化的(de)逆反应。m6甲基化的转录被(bèi)读(dú)取(qǔ)器蛋白质锁(suǒ)识别,该蛋白可(kě)以调节mRNA前(qián)处理、翻译和退(tuì)化(huà)。在哺乳动物中,m6A依赖的mRNA调节是必不可少的(de)。m6A甲基化的(de)缺陷(xiàn)影响很多(duō)的生物过程(chéng)。特别的是,m6A mRNA甲基化通过影响(xiǎng)细胞分化过程中mRNA的转(zhuǎn)换(huàn)而调节干细胞的自我更新和(hé)分化,并在胚胎发育过程中对转录(lù)组(zǔ)的(de)转换起重要(yào)作用。与这些作用一致,m6A mRNA甲基化是一(yī)种影响多种癌症(zhèng)发(fā)生和发展的途径。
m6mRNA甲基化对(duì)干细胞和癌细胞生长和增(zēng)殖有着重要影响(xiǎng)。不过,m6A甲基化如(rú)何(hé)影响细胞生长,哪(nǎ)些(xiē)基础途径和机制(zhì)介导这些变化仍未完全阐明。本文研究子宫内膜癌中的这个问题(tí),其中测序研究发现了m6A甲基转移酶亚基METTL 14的频繁(fán)突变。研究人员发现(xiàn)与对应的正常子宫内膜相比,约有70%的(de)子宫内膜肿瘤细胞中m6A甲基化有(yǒu)减少(shǎo)的趋势。这些减(jiǎn)少的m6A甲(jiǎ)基化可能是(shì)由METTL 14的突变或降(jiàng)低METTL 3甲基转(zhuǎn)移酶(méi)的表达。通(tōng)过METTL 14突变(biàn)或METTL 3下调,降低(dī)m6A mRNA在子宫(gōng)内(nèi)膜癌细胞中的水(shuǐ)平,可促进体外和(hé)活体(tǐ)细胞增(zēng)殖(zhí)和致瘤(liú)性。子宫内膜(mó)癌(ái)患者肿瘤和细(xì)胞系的m6A -seq特征显示(shì)m6A mRNA甲基化可(kě)以通过改变(biàn)影响AKT信(xìn)号通路(lù)的关键酶的(de)表达来促进细胞增殖。抑制AKT活化可(kě)以逆转(zhuǎn)m6A甲基化减少引(yǐn)起的增殖增加。这些结(jié)果共(gòng)同表明了m6A mRNA甲基化为子宫内膜癌的致癌机制,m6A甲基化可以作为AKT信号调节(jiē)因(yīn)子。
正常(cháng)子宫内膜(左)和子宫(gōng)内膜癌(右)
这些发现可能适用(yòng)于子宫内(nèi)膜(mó)癌(ái)以外由AKT信号增强所导致的其他癌症(zhèng)。其他类型(xíng)可以(yǐ)通过AKT激活的(de)肿瘤(liú)可(kě)以利用异常的RNA甲基化来获得生存和生长优(yōu)势。事(shì)实上,也有其他研究观察到干细胞(bāo)和(hé)癌细(xì)胞(bāo)的增殖随着m6A甲(jiǎ)基化的(de)减(jiǎn)少而增加。当这篇论文被审查时,据报(bào)道,m6A甲(jiǎ)基(jī)化会影响AML中AKT的活性,以及肾细(xì)胞癌30T细胞分化。虽然本文的结果(guǒ)表明(míng)m6A甲(jiǎ)基化(huà)促进子宫内膜肿瘤发生,其他癌症也与(yǔ)METTL 3高表达和m6A甲基化(huà)增加有(yǒu)关(guān),也(yě)可(kě)能(néng)涉及不同的机制。然而,我们的结果表明,通(tōng)过m6A甲(jiǎ)基化调(diào)节AKT的活性,可(kě)能是一种影响一系列其他生物过程的一般生长控(kòng)制机制,这将是未来探索的一个(gè)新方向。
6Molecular Cell:Zc3h13调节核RNA m6A甲基化和小鼠胚胎干细胞自(zì)我更新
基因表达调控是生命活(huó)动的核心事件之一(yī)。RNA化学修饰是基因表达调控(kòng)的重要(yào)手(shǒu)段。RNA m6A修饰广泛存在(zài)于病毒、细菌、单细胞生物和酵母(mǔ)等多个物种中,是(shì)真核生物mRNA上发生最为广泛的内部化学修饰。
Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互作
RNA m6A修(xiū)饰参与调(diào)节mRNA稳定性、剪(jiǎn)接加工、转运以及翻译等一系(xì)列mRNA加工(gōng)代谢(xiè)过(guò)程(chéng),对(duì)mRNA的命运决定发挥(huī)重要作用。越来越多的科学(xué)证据显示mRNA m6A修饰在细(xì)胞分化、生物(wù)个体发育(yù)及癌症疾病发生等一系列生命过程中具有(yǒu)重要作(zuò)用(yòng),成为近年来表观转录组(zǔ)学的研究热(rè)点之一。
Zc3h13调节mESCs中的mRNA m6A
哺乳(rǔ)动物细(xì)胞中约25%的(de)mRNA有m6A修(xiū)饰,围绕该修饰的甲基转移酶(méi)复合(hé)物、去甲基转(zhuǎn)移(yí)酶和识别蛋白的研究较多,但(dàn)是参与该修(xiū)饰的调控蛋白以及该修饰的位点特异性调控机制依然(rán)不完全清楚(chǔ)。在该论文中,研究者报道(dào)了Zc3h13是(shì)一(yī)个调(diào)控RNA m6A修饰的新成员。研究发现,在小鼠胚胎干细胞中抑制Zc3h13表达导(dǎo)致mRNA m6A水(shuǐ)平显著降低,且这些下降的m6A主要发生(shēng)在mRNA的3’端非编码(mǎ)区域。
Zc3h13控制WTAP,Virilizer和Hakai的核定(dìng)位
此前,有(yǒu)报(bào)道显示Zc3h13存在于一个进化上保守(shǒu)的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之(zhī)中。研究者在探讨(tǎo)Zc3h13对m6A调(diào)控(kòng)的分子机制研究(jiū)中发现Zc3h13对m6A的调节是通过(guò)控(kòng)制(zhì)复(fù)合物成员WTAP/Virilizer/Hakai的细胞定位而发生(shēng)作(zuò)用的。抑制Zc3h13表达导致复(fù)合物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋(dàn)白发生由细胞核(hé)向(xiàng)细(xì)胞(bāo)质的转(zhuǎn)移,同时伴(bàn)随甲基转移酶(méi)Mettl3和Mettl14蛋白核内组分的减(jiǎn)少,从(cóng)而(ér)抑(yì)制m6A的形(xíng)成。
Zc3h13丧失(shī)损(sǔn)害mESC自(zì)我更新
有意思的是,在(zài)细(xì)胞中敲低WTAP、Virilizer和(hé)Hakai,Zc3h13的核(hé)内定位并不受影(yǐng)响,这提示了(le)Zc3h13在该复合物的细胞定位中具有独(dú)特的作用;同时,也为揭示m6A 修饰的特异(yì)调控机(jī)制提供了线索。此(cǐ)外,研究者还发现敲低Zc3h13会损害小鼠胚(pēi)胎干细(xì)胞的自我更新潜能并促进(jìn)细胞的分化(huà),为(wéi)m6A途径调节(jiē)小鼠胚胎干细胞的多潜能性提供了进(jìn)一(yī)步的证据和线索。
文章模(mó)型(xíng)
复旦大学刁建波(bō)副(fù)研究员、施(shī)扬教授、石雨江教(jiāo)授和芝加哥(gē)大学(xué)何川教(jiāo)授为论文的(de)共同通讯(xùn)作者。复旦大学生物医学研究院博士研究生温(wēn)菁、吕(lǚ)瑞途和(hé)博士后(hòu)马(mǎ)红辉(huī)为论文的共(gòng)同第(dì)一作者。
7Cell Research:5-羟(qiǎng)甲基胞(bāo)嘧啶在(zài)循环无(wú)细胞(bāo)DNA中的特征是人类(lèi)癌症的诊断(duàn)生物(wù)标志物
DNA修饰如(rú)5-甲(jiǎ)基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是已(yǐ)知影响哺乳(rǔ)动物基因表达的表观遗传学标记。鉴于它(tā)们在人类基因(yīn)组中的广泛(fàn)分布特性,与基因表达密切相关和高度的化(huà)学稳定(dìng)性,这些(xiē)DNA表观遗(yí)传标记(jì)可(kě)以作(zuò)为(wéi)癌症诊断的理想生物标志(zhì)物。利(lì)用高度敏感和选择性的化(huà)学标(biāo)记技术,何川等人在这里收集了最近诊断(duàn)患有结直肠癌,胃癌,胰腺癌,肝癌(ái)或甲状腺癌的患(huàn)者和来自90个健康个(gè)体的正常组织(zhī)样品(pǐn),进行对循环(huán)无细胞DNA(cfDNA)5hmC分析。
去(qù)甲基化过程
发现5hmC主要分布在(zài)转录(lù)活性区(qū)域(yù),与开放的染色质和活(huó)性组(zǔ)蛋白修(xiū)饰相(xiàng)一致(zhì)。在cfDNA中鉴定出可靠的癌症(zhèng)相(xiàng)关的5hmC标(biāo)签,这(zhè)是特定(dìng)癌症类型的特征。基于5hmC的循环cfDNA生物标志物对结肠直肠癌(ái)和胃癌(ái)具有(yǒu)高度(dù)预测性,优于(yú)常规生(shēng)物标(biāo)志(zhì)物,与(yǔ)来自组织活检的5hmC生物(wù)标志物(wù)相当。因此,这种新的策略可以导致从血液(yè)样本的分析中发展有效的(de),微创的(de)癌症诊断(duàn)和预后方法。
癌(ái)细胞释放(fàng)DNA到血液
胞嘧啶甲基化(huà)(形成5-甲基胞(bāo)嘧(mì)啶,5mC)是(shì)影响基因表达的公认的表观(guān)遗传学修饰【1,2】。 DNA的5mC重构(gòu)在哺(bǔ)乳动物发(fā)育和细(xì)胞分化以(yǐ)及癌症发生(shēng),进展和治疗(liáo)反(fǎn)应(yīng)过(guò)程中广泛(fàn)使用【3,4】。哺乳(rǔ)动物基因组中的活(huó)性去(qù)甲基化是由将5mC修饰氧(yǎng)化为5-羟甲基胞嘧(mì)啶(5hmC)【5,6】,以及进一步转化为5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧(suō)基胞嘧啶(5caC)的TET家族(zú)的双加氧酶完成【7,8,9】。 “中间”5hmC不仅(jǐn)标志着活(huó)跃的去(qù)甲基化,而且还是一个相对稳(wěn)定的DNA标记,具有(yǒu)不同的表观遗传(chuán)角(jiǎo)色【2,10-15】。 5hmC在各种哺(bǔ)乳动物细(xì)胞和组织中最近的全基因组测序图谱支持其(qí)作为(wéi)基因表达的标记的作(zuò)用(yòng)【16-21】;它在增强子,gene body和启动子富集,5hmC的(de)变化与基因表达水平的变化相关【22,23】。
高(gāo)通量测序
来自循环血液中不同(tóng)组织的无细(xì)胞DNA(cfDNA)的发现对临床具有革(gé)命性的潜在(zài)应用(yòng)【24】。基于液体活检的生物标志物和检测(cè)工具与现(xiàn)有的(de)诊断和预后方法相比具有显著的(de)优势,包括微创。因此,他们具有成本效益的潜力,可以促(cù)进更高的(de)患者依(yī)从性和(hé)临床便(biàn)利性,从而(ér)实现(xiàn)动态监测【25】。
人类癌症的cfDNA中,检测5hmC的生(shēng)物标志物
肿瘤相(xiàng)关的cfDNA体细胞突变已经(jīng)显示与肿瘤组(zǔ)织共享,尽管低的(de)突变频率和缺乏(fá)来源组织的信息(xī)阻(zǔ)碍了(le)检测的(de)敏感性。 5mC和5hmC来自液体活组织检查的(de)cfDNA可以(yǐ)作为平(píng)行或更有(yǒu)价值的生物标志物,用于人类疾病的(de)非侵入(rù)性诊断和预后,因(yīn)为它们概括了相关细胞(bāo)状态中的基因表达变化。如果可(kě)以(yǐ)灵敏地检(jiǎn)测这些胞嘧啶(dìng)修饰(shì)模式,则可以鉴定疾病特异(yì)性(xìng)生物标志物,用于早期的肿瘤检(jiǎn)测,诊断和预后。
5hmC在癌细胞的差异(yì)化富集(jí)
高通量测序是检测(cè)全基因组胞嘧啶修饰模(mó)式的理想平台。全基因(yīn)组亚(yà)硫酸(suān)氢盐测序或替代方法(fǎ)已应(yīng)用于(yú)生物标志(zhì)物研究(jiū)【26-28】。组织和癌(ái)症特异性甲基化位点在跟踪来(lái)自循环血的(de)来源组织中,表现(xiàn)出有希望(wàng)的潜力。然而,5mC主要作(zuò)为(wéi)人类基因组中高背景水平的抑制(zhì)性标记,并且其(qí)用亚硫酸氢盐处理的测序一(yī)直受到广泛(fàn)的DNA降解(jiě)。利用羟甲基的存在(zài),选择性化学标记(jì)可应用于使用低水(shuǐ)平(píng)的(de)DNA以高灵敏度检(jiǎn)测5hmC。在这里,何(hé)川等研究组建(jiàn)立了(le)5hmC临(lín)床诊断技术,用于(yú)cfDNA 5hmC分析。显示显示cfDNA的5hmC差异富集,是(shì)实体瘤的优秀标记。
胰腺癌5hmC分布状况
癌(ái)症cfDNA的动态(tài)在(zài)很大程度上还不清楚。在(zài)简化的模型情况下,肿(zhǒng)瘤组织(zhī)的gDNA被释放到血浆中并且经历降解,达(dá)到与来自正常(cháng)健康组(zǔ)织的(de)背景cfDNA类(lèi)似的(de)平(píng)衡。基因座特异性5hmC修饰似乎是5hmC水平的主要决定因素(sù),具有组织特异性,然后癌症状态增(zēng)加额外的变(biàn)化(huà)层。这(zhè)些(xiē)组织(zhī),以及在较小的程度上肿瘤组织释放的DNA中的癌症(zhèng)特异性信号,略微改变背景血浆cfDNA的5hmC修饰(shì)谱。从肿瘤组织中释放的cfDNA越多,转移越大,给区分(fèn)肿(zhǒng)瘤来(lái)源(yuán)的生物(wù)学和临床变(biàn)化提供了(le)更大的能(néng)力。因此,整合来(lái)自不(bú)同组织类型的gDNA的5hmC概况,以实现(xiàn)对癌症生物标志物的疾(jí)病特异性的未(wèi)来评估,将是至关重要的。
胃癌中5hmC分布状况(kuàng)
此外,实体瘤由癌(ái)干(gàn)细胞和癌(ái)细胞(bāo)组成,在由白细胞,间充质细胞和细胞(bāo)外基质构成(chéng)的微环境中。肿(zhǒng)瘤进展启(qǐ)动了以缺氧和血管形成为特征的(de)局部环(huán)境的变(biàn)化(huà)梯(tī)度。在生长(zhǎng)的肿瘤及其周围的细胞内,可能存在广泛的变异性,使得某些(xiē)类(lèi)型的细胞(bāo)倾向于凋亡(wáng)并将DNA释放到循环中(zhōng)。
血浆(jiāng)cfDNA中观察到癌(ái)症相关5hmC变化的起源(yuán)
何川等研究组预计在血浆cfDNA中观察到(dào)的5hmC的(de)癌症相关变化(huà)是由肿(zhǒng)瘤组织内或周(zhōu)围的不同组细胞贡献的。肿瘤相关组织的单(dān)细胞(bāo)或(huò)细胞类型特异性5hmC分析和使用适当的细胞类型(xíng)标记物(wù),将揭示这些修饰的(de)细胞特异性的程度和分布,并进一步阐明有助于(yú)在血浆cfDNA中观察到癌症(zhèng)相关的5hmC变化。这是这(zhè)个学科所(suǒ)要达到的(de)意图,同时也(yě)是未(wèi)来的发(fā)展方(fāng)向(xiàng)。
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