何川
1Nature:m6A通过YTHDF 1促进海(hǎi)马(mǎ)依赖性学习和记忆
N6-甲(jiǎ)基(jī)腺苷(m6A)是哺(bǔ)乳动物信使RNA上最(zuì)普遍的内部RNA修饰,通过m6A特(tè)异性(xìng)结合蛋白(bái)调控修饰(shì)转录(lù)的目(mù)的和功能。在(zài)神经系统中(zhōng),m6A数(shù)量丰富,功(gōng)能多样。在之前的研究中人们得知(zhī),m6A标记不同生理过程中协调降解的mRNAs组,但(dàn)是,在体内m 6A和(hé)mRNA翻(fān)译的相关性仍(réng)然是未知的。
本(běn)文中,研究人(rén)员发现(xiàn),通过结合(hé)蛋白YTHDF 1,m6A促进成年小鼠海马(mǎ)体神经元刺激反应(yīng)的转录的蛋(dàn)白(bái)翻译,从(cóng)而促进学习和记忆。敲(qiāo)除Ythdf 1基因(yīn)的小(xiǎo)鼠显示学习(xí)和记忆缺陷以及(jí)海马突(tū)触(chù)传递受损(sǔn)。YTHDF 1在成年Ythdf 1-敲除小鼠海马(mǎ)体中的再表(biǎo)达,可(kě)以修复行为和突(tū)触缺陷,而(ér)海马体上(shàng)特异性(xìng)精确敲除Ythdf 1或METTL 3(其编码了m6A甲基转(zhuǎn)移酶复合物中的催(cuī)化组(zǔ)分(fèn))则重现为海(hǎi)马体(tǐ)缺乏症。海马(mǎ)体上mRNAs的YTHDF 1结合位点和m6A 结合位点确定了关(guān)键的神经元基因。新生蛋白标记和海马体神经元系绳(shéng)报告试验表明,YTHDF 1以神经元刺激依(yī)赖的方式促(cù)进(jìn)蛋(dàn)白质合成。总之(zhī),YTHDF 1有助于(yú)翻译m6A-甲基化神经元mRNAs对神经元刺激的反应,这一过程有(yǒu)助于学习和(hé)记忆。
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的基础传(chuán)递和LTP。YTHDF 1的存在(zài)可以加(jiā)速新的(de)蛋白(bái)质(zhì)合成,这是突(tū)触可塑(sù)性和记忆形成的长(zhǎng)期变化所必需(xū)的;Ythdf 1-KO小鼠,刺激依赖(lài)的蛋白质合成减弱(ruò),导致突触强化效率(lǜ)较低,达到记忆形成阈值的可能(néng)性较(jiào)低。m6A对翻(fān)译的促进作用可能是(shì)通过刺(cì)激诱导,如(rú)文中(zhōng)对YTHDF 1的作用,这可能(néng)代表(biǎo)RNA甲(jiǎ)基(jī)化(huà)依赖(lài)的翻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(xuè)病是(shì)一种侵袭性恶(è)性肿瘤(liú),通常与激活受(shòu)体酪(lào)氨(ān)酸激酶(RTKs)突变有关,包括BCR / ABL,KIT和FLT3等。许多针对这些突变的(de)酪氨(ān)酸激酶抑制剂(TKIs)已(yǐ)进入临床,但迅速获得对TKIs的(de)抵抗是成功治疗白血病的主要障(zhàng)碍。最(zuì)常被引用的机制是获得性(xìng)药(yào)物抗性突变,其损害药物结合或绕过抑制(zhì)的RTK信号传导(dǎo)。然而,这不足以揭示药(yào)物暴(bào)露后(hòu)TKI耐药性的出现相(xiàng)对迅(xùn)速的情况。在“药物假期”之后(hòu),抗(kàng)性表型是可逆的。许多(duō)具有抗性的患者也仅(jǐn)表达天然激酶(méi)(例如,BCR / ABL)或(huò)已经激活平行途径(jìng),涉及癌(ái)基因的过度简(jiǎn)化(huà)(例如,BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。
事实上,最近(jìn)的研(yán)究结果已(yǐ)经将获得性(xìng)TKI耐药(yào)性与肿(zhǒng)瘤内的细胞异质性和表观基(jī)因组构型的动(dòng)态变异联系起(qǐ)来(lái)。据(jù)推测,异(yì)质性肿瘤细胞群中不(bú)同的表观遗传(chuán)模(mó)式(shì)可以在(zài)细胞命运决(jué)定基因的(de)表达中产生多样性。通过(guò)药物选择可(kě)以迅速发展。然而,TKI抗性中关键表观(guān)遗(yí)传(chuán)事件的描(miáo)述远未完成(chéng)。
N6-甲基腺苷(gān)(m6A)是哺乳动物mRNA最(zuì)常(cháng)见的上皮转录组修(xiū)饰.14,15,16它由甲基转移(yí)酶复合物(如METTL3-METTL14)安装,可被去甲基(jī)化酶清除(如FTO和ALKBH5)。虽然任何特定m6A残基的(de)确(què)切(qiē)作用尚不清楚,但(dàn)21个丰富(fù)的(de)证据支持m6A甲基(jī)化,一(yī)般来(lái)说,严格(gé)调节(jiē)mRNA稳定(dìng)性,剪接(jiē)和/或蛋白(bái)质翻译,从而(ér)影响基(jī)因(yīn)表达(dá)。一(yī)致地,沉默m6A甲基(jī)转移(yí)酶(méi)(例如,IME4,METTL3的酵母直向(xiàng)同源物)或FTO的敲低改变m6A丰度,重新建模基因表达谱和/或转(zhuǎn)录物的可变剪接模式。
尽管最近关于角色的工作m6A在各种生物学过程(chéng)中(zhōng)的作用,m6A甲(jiǎ)基(jī)化是否以及如何调节TKI选择下的细胞命(mìng)运决定仍然未知(zhī)。我们假设,暴露于TKI后,m6A甲基化的可逆性质使(shǐ)得携带m6A位点的一组(zǔ)增殖/抗凋亡癌(ái)基因上调,从而帮助细(xì)胞亚群逃避TKI介导的(de)杀伤。为了测试这一(yī)点,我们模拟并表征了不同白血病模(mó)型中的TKI抗性,并直接在白血病细胞的转(zhuǎn)录(lù)组中定位(wèi)m6A。我们的研究(jiū)结果表明(míng),内在(zài)和诱导型FTO-m6A轴作(zuò)为表(biǎo)征白血病细胞异(yì)质性的新(xīn)标记,以及白血病细(xì)胞(bāo)产(chǎn)生(shēng)TKI抗性表型的(de)广(guǎng)泛防御机制。我们的发现(xiàn)确定了针(zhēn)对FTO-m6A轴预防/根除获得性TKI耐药性的可(kě)行性。
研究人员的研(yán)究结果显示在酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗期间开(kāi)发抗性表型取(qǔ)决于(yú)白血病细胞中FTO过表达导致的m6A减(jiǎn)少。这种失调的FTO-m6A轴预先存在于幼稚细胞群中(zhōng),这些细胞群具有遗传同质性,并(bìng)且(qiě)响应TKI处理(lǐ)是可诱导/可(kě)逆的。具(jù)有mRNAm6A低(dī)甲基化和FTO上调(diào)的细胞在小鼠中(zhōng)表(biǎo)现出更高的TKI耐受性(xìng)和(hé)更(gèng)高的生长速率。通过FTO失活的m6A甲(jiǎ)基化的遗传(chuán)或(huò)药理学(xué)恢复(fù)使得(dé)对(duì)TKI敏感的抗性细胞。
从机制上(shàng)讲,FTO依赖性m6A去甲基化(huà)增强了携带m6A的增殖/存活转录物的mRNA稳定性,并随后导致蛋(dàn)白质合成增加(jiā)。我们的研究结果确定了m6A甲基化在调节(jiē)细胞命运决定(dìng)中的(de)新功能,并证明动(dòng)态m6A甲基化(huà)组是可逆TKI耐受状态的额外表观遗传驱动因子,为癌(ái)症中(zhōng)的耐药性(xìng)提供了机制典(diǎn)型范例。
3Cell:m6A可以控制哺(bǔ)乳动(dòng)物的皮质神经(jīng)元的发生
由Mett13 / Mett14甲基(jī)转移酶复(fù)合物催化产生的N6-甲基腺(xiàn)苷(m6A)是最普遍的mRNA内部修(xiū)饰。 m6A是否调节哺乳动物的大脑发育是(shì)未知(zhī)的。在(zài)这里,我们(men)显示胚(pēi)胎小鼠脑中Mettl14敲除下,m6A缺失,延长了神(shén)经胶质(zhì)细胞的细胞(bāo)周期,并将皮质神经发(fā)生(shēng)延伸到出生后阶(jiē)段;通过Mettl3敲除,也得到(dào)了(le)类似的现象。胚胎小鼠皮层的m6A测序显示,m6A主(zhǔ)要富集(jí)在转录因(yīn)子(zǐ),神经发生,细(xì)胞周期和神经元分(fèn)化的mRNA中,m6A标(biāo)记促进(jìn)其衰老。进一步(bù)的分析发现皮质神经(jīng)干细胞中(zhōng)以(yǐ)前未(wèi)被认可的转录模式中,m6A信号也调(diào)节前脑组织(zhī)中的人皮质神经发生。小鼠与人类皮(pí)质神经(jīng)发生之间的m6A-mRNA全基因组的比较,揭示了(le)人特异性m6A标记的转录本与脑障碍风险基因相关。
亮点
m 6 A缺失,导致皮质(zhì)神经原始细胞的(de)细胞周期延长(zhǎng);
经过(guò)比较(jiào)小鼠及人类的m 6 A图谱,呈现(xiàn)出(chū)保守及独特性;
m 6 A促进标记的神经发(fā)生相关的(de)转录本(běn)被延迟降解;
转录本的提前印记对于神(shén)经元的发生是必需的。
4Molecular Cell :FTO在细胞核和(hé)细胞质中(zhōng)介(jiè)导的差(chà)异m6A,m6Am和m1A去甲基化
已经(jīng)提出脂肪量(liàng)和肥胖相关(guān)蛋(dàn)白(bái)(FTO)通过全基(jī)因组关联研究(GWAS)与人类肥胖(pàng)相关联(lián)。已显示FTO的(de)遗(yí)传变异与食(shí)物摄入增加有关,而FTO中(zhōng)的功能丧失突变导致严(yán)重的(de)生长迟(chí)缓和CNS缺陷(xiàn)。
由于这些(xiē)有趣的表型,已经广泛(fàn)致力于鉴定底物和理解FTO的生物学(xué)功能。FTO被鉴定为第一种(zhǒng)RNA去甲(jiǎ)基化酶(méi),其(qí)在体外和细(xì)胞中催化mRNA中N6-甲基腺(xiàn)苷(gān)(m6A)甲(jiǎ)基化的逆转。 m6A是(shì)哺乳动物mRNA中最丰富的内部修饰。已知m6Am的m6A部分是FTO的体外底物,最近的研究表明m6Am通过阻止DCP2介导的脱帽和microRNA介导的mRNA降解(jiě)来稳定mRNA。然而(ér),FTO去除m6Am的(de)功能相关性尚未(wèi)得到充分探索。
在(zài)该(gāi)项研究组中,何川研究组证(zhèng)实(shí)FTO可以从纯化(huà)的多腺苷酸(suān)化RNA中有效地去甲基化m6A和m6Am。何川研(yán)究组发现细胞核和细胞质中的FTO定位(wèi)在细(xì)胞类型之间变化,并且FTO在细胞核和细胞质中具有不同的底物库(kù)。何川(chuān)研究组进一步(bù)鉴定了FTO的其他(tā)RNA底物,包括tRNA中的N1-甲(jiǎ)基(jī)腺苷(m1A),U6 RNA中(zhōng)的m6A,以及小核(hé)RNA(snRNA)中的内部(bù)和帽m6Am。该研究提(tí)供了迄今为止FTO介导的(de)RNA去甲基化的最全面的景观。它揭示了由FTO介导的核与细胞质去甲基化所赋予的(de)先前未被(bèi)认可的空间调节,其对靶RNA发(fā)挥不同的作用。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲基化是子宫内膜癌的致癌机制
N6-甲基腺苷(gān)(m6A)是(shì)人类最普遍的信使RNA修饰形式。这(zhè)种修改是可逆(nì)的,其生物学效应主要是通过“写入”、“橡皮”和“读取”蛋白来介导的。所谓的(de)“写入(rù)”复合(hé)物,核心部分(fèn)为(wéi)METTL3–METTL14 m6A甲基(jī)转移(yí)酶,还包(bāo)括(kuò)其他调(diào)控因子亚单元,作(zuò)用是催化m6mRNA甲基化。至少有两种橡皮擦酶FTO和ALKBH 5介导(dǎo)了甲(jiǎ)基化的逆反应。m6甲(jiǎ)基化的(de)转录被读取器蛋白质锁识别,该蛋白可以调节mRNA前处(chù)理、翻译和退化。在哺乳动物中,m6A依赖的mRNA调节是必不可少的。m6A甲基(jī)化(huà)的缺陷影响很多的生物过程(chéng)。特别的是,m6A mRNA甲基化通过(guò)影(yǐng)响(xiǎng)细胞分化(huà)过程(chéng)中mRNA的转换而调(diào)节干细胞(bāo)的自我更新和(hé)分化,并在胚胎发育过程中对转录(lù)组的转(zhuǎn)换起重要作用。与这些(xiē)作用一致,m6A mRNA甲基化是一种影响(xiǎng)多种癌症发(fā)生(shēng)和发展的(de)途径。
m6mRNA甲基(jī)化对干细(xì)胞和癌(ái)细(xì)胞(bāo)生(shēng)长和增(zēng)殖(zhí)有着重要影(yǐng)响。不过,m6A甲基化如何影响细胞生长,哪些基础途(tú)径(jìng)和机制介导这些变化仍未完全阐明。本文研究(jiū)子宫内膜癌中的这个问题,其中测序研究发现了m6A甲基转移酶(méi)亚基METTL 14的频繁突(tū)变。研究(jiū)人员发现与对应的(de)正常(cháng)子宫内膜相比,约有70%的子(zǐ)宫内膜肿瘤细(xì)胞(bāo)中m6A甲基化(huà)有减少的趋势。这些减少的m6A甲(jiǎ)基化(huà)可能是由(yóu)METTL 14的突变或降(jiàng)低METTL 3甲基转(zhuǎn)移酶的表达(dá)。通过METTL 14突变或METTL 3下调,降低m6A mRNA在子宫内(nèi)膜癌(ái)细胞(bāo)中的水平(píng),可促进体外(wài)和活(huó)体细胞增(zēng)殖和致瘤性(xìng)。子宫内膜癌患者肿(zhǒng)瘤和细胞系的m6A -seq特征显(xiǎn)示m6A mRNA甲基化可以通过改变影(yǐng)响(xiǎng)AKT信号通路的关键酶(méi)的(de)表达来促进细胞增(zēng)殖。抑制AKT活化可以逆转(zhuǎn)m6A甲基化减少引(yǐn)起的增殖增加。这(zhè)些结果共同(tóng)表明了(le)m6A mRNA甲基化为子宫内膜癌的致癌机(jī)制,m6A甲基化可以(yǐ)作(zuò)为AKT信号调节(jiē)因子。
正常子宫内膜(左)和(hé)子宫内(nèi)膜癌(右(yòu))
这些发现可能适用于(yú)子宫内膜癌以外(wài)由AKT信号增强所(suǒ)导(dǎo)致的其他癌症。其他类型可(kě)以通过(guò)AKT激活的肿瘤可以(yǐ)利用异(yì)常的RNA甲基化来获得(dé)生存和生长优势。事实上,也有其他(tā)研究观察到干细胞和癌细胞的增殖随着(zhe)m6A甲(jiǎ)基化的减少而增加。当这篇论(lùn)文被审查时,据(jù)报道,m6A甲基化会影(yǐng)响AML中(zhōng)AKT的活性,以及肾细胞癌(ái)30T细胞分化。虽然本文的结果表(biǎo)明m6A甲基化促进子宫内膜肿瘤发生,其他癌症也与METTL 3高(gāo)表达(dá)和m6A甲基化增(zēng)加有关,也可能涉及不同的机(jī)制。然而,我们的结果表明,通过(guò)m6A甲基化调节AKT的活性,可能(néng)是一种影响(xiǎng)一系列(liè)其他(tā)生物过程(chéng)的一般(bān)生长控制机制,这将是未来(lái)探索的一个新方向。
6Molecular Cell:Zc3h13调节核RNA m6A甲基化和小(xiǎo)鼠(shǔ)胚胎干细胞自(zì)我更新
基(jī)因表(biǎo)达调控是生命活动的核心事件之一。RNA化学(xué)修饰(shì)是基因(yīn)表达调控的重要手(shǒu)段。RNA m6A修饰(shì)广(guǎng)泛(fàn)存在于病毒、细菌、单细胞(bāo)生物和酵母等多个物种中,是真核(hé)生物(wù)mRNA上发生最为广泛的(de)内部化学(xué)修(xiū)饰。
Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互作(zuò)
RNA m6A修(xiū)饰参与调节mRNA稳定性、剪接加(jiā)工、转运以(yǐ)及翻译(yì)等一系列mRNA加工代谢过程,对mRNA的命运(yùn)决定发(fā)挥重要(yào)作用(yòng)。越(yuè)来越(yuè)多的科学证据显示(shì)mRNA m6A修饰在细(xì)胞分化、生物个体发育及(jí)癌症疾病发生(shēng)等(děng)一系列生命过程中具有重要(yào)作用,成为近年来表(biǎo)观转录(lù)组(zǔ)学的研究热点之一。
Zc3h13调节mESCs中的mRNA m6A
哺乳动物细胞中(zhōng)约25%的(de)mRNA有(yǒu)m6A修饰,围绕该修(xiū)饰的甲(jiǎ)基转移(yí)酶复(fù)合物、去甲基转(zhuǎn)移(yí)酶和(hé)识别蛋白的(de)研究较多,但是参与该修饰(shì)的调控蛋白以(yǐ)及(jí)该修饰(shì)的(de)位点特(tè)异性调控机制依然不(bú)完全清楚。在该论文中,研究者报道了Zc3h13是一个调控RNA m6A修饰的新成员。研究(jiū)发现,在小鼠胚胎干细胞中抑制Zc3h13表达导致mRNA m6A水平(píng)显著降低,且这些下(xià)降(jiàng)的(de)m6A主要发生在(zài)mRNA的3’端(duān)非编码区(qū)域。
Zc3h13控(kòng)制WTAP,Virilizer和Hakai的核(hé)定位
此前,有报道显示(shì)Zc3h13存在(zài)于一个进化上保守的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之中。研究(jiū)者(zhě)在探讨Zc3h13对m6A调控的分子机制研究(jiū)中发现Zc3h13对(duì)m6A的(de)调节是通过控制(zhì)复(fù)合(hé)物成员(yuán)WTAP/Virilizer/Hakai的细胞定位而发生作用的(de)。抑制Zc3h13表达导致复合物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋白发生由(yóu)细胞(bāo)核(hé)向细胞(bāo)质的转移,同(tóng)时伴随甲(jiǎ)基转移酶Mettl3和Mettl14蛋白(bái)核内(nèi)组(zǔ)分的减少,从(cóng)而(ér)抑制m6A的形成。
Zc3h13丧失(shī)损害mESC自我更新
有意思的是,在细胞中敲低WTAP、Virilizer和Hakai,Zc3h13的(de)核内定位(wèi)并不受影响(xiǎng),这提(tí)示了Zc3h13在该(gāi)复合物的细胞定位中具有独(dú)特的作用;同(tóng)时,也为揭示m6A 修饰的特异调控机(jī)制提供了线(xiàn)索。此外,研(yán)究者还发现敲低Zc3h13会损害(hài)小(xiǎo)鼠胚胎干细胞(bāo)的自(zì)我(wǒ)更新潜能并促进(jìn)细胞的分化,为m6A途径(jìng)调节小(xiǎo)鼠胚(pēi)胎干(gàn)细胞的多潜能性提供了进一步的(de)证据和线索。
文章模型
复旦大学刁建(jiàn)波副研究(jiū)员、施扬教授、石雨(yǔ)江教(jiāo)授和(hé)芝加哥大(dà)学何川教授(shòu)为论文(wén)的共(gòng)同(tóng)通讯作者。复旦大学生(shēng)物医学研究院博士研(yán)究(jiū)生温菁(jīng)、吕瑞途(tú)和博(bó)士后(hòu)马红(hóng)辉为论文的共同第一作者。
7Cell Research:5-羟甲基胞(bāo)嘧啶(dìng)在循环无细胞DNA中的特征是人类癌症的(de)诊断(duàn)生物(wù)标志物
DNA修饰如5-甲基胞(bāo)嘧啶(dìng)(5mC)和(hé)5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是(shì)已知影(yǐng)响(xiǎng)哺乳动物基因表达的表观遗(yí)传(chuán)学标(biāo)记。鉴于它(tā)们在人类基因组中的(de)广泛分布特性,与基因表达密切相关和高度的(de)化学稳定性,这(zhè)些DNA表(biǎo)观遗传标记可以作为癌症诊(zhěn)断(duàn)的理想生物标(biāo)志(zhì)物。利用高度敏感和选择性的化学标记(jì)技(jì)术,何川等(děng)人在(zài)这里收集(jí)了最近诊断患有结直(zhí)肠癌,胃癌,胰腺癌,肝癌或甲状腺癌的患(huàn)者和(hé)来(lái)自90个健(jiàn)康个体(tǐ)的正(zhèng)常组织样品,进行对循环无细胞DNA(cfDNA)5hmC分析。
去甲基化过程
发现5hmC主要分布在转录活性区域,与(yǔ)开放的染色质(zhì)和活(huó)性组蛋白修饰相一(yī)致(zhì)。在cfDNA中鉴定出可靠的癌症相关(guān)的(de)5hmC标签,这是特定癌症类型(xíng)的(de)特征。基于5hmC的循环(huán)cfDNA生物标志物对结肠直肠癌和胃癌具有高(gāo)度预测性,优(yōu)于常(cháng)规生物标志物,与来自组织活检的5hmC生物(wù)标志物相当。因此,这种新(xīn)的策(cè)略可以导致从血液样(yàng)本的分析中发(fā)展有效的,微(wēi)创的癌症诊断和预后方法。
癌细胞释放DNA到(dào)血(xuè)液
胞嘧啶(dìng)甲基(jī)化(形成5-甲基胞嘧啶,5mC)是(shì)影响基因表达的公(gōng)认的(de)表(biǎo)观遗传学修饰(shì)【1,2】。 DNA的5mC重构(gòu)在哺(bǔ)乳动物发育和(hé)细胞分化以及癌症发生,进展和治疗反应过程中广泛使用【3,4】。哺乳动物基因(yīn)组(zǔ)中的活性去甲(jiǎ)基化是由将5mC修饰(shì)氧化(huà)为5-羟甲基(jī)胞嘧啶(5hmC)【5,6】,以(yǐ)及进(jìn)一步转化为(wéi)5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基(jī)胞嘧啶(5caC)的(de)TET家族的双(shuāng)加氧酶完成【7,8,9】。 “中间”5hmC不(bú)仅标志着活跃(yuè)的去(qù)甲(jiǎ)基化,而(ér)且还是一个相对稳定的DNA标记,具(jù)有(yǒu)不同的(de)表观(guān)遗传角色【2,10-15】。 5hmC在各(gè)种哺乳动(dòng)物(wù)细胞和组织中(zhōng)最近的全基因组测序图(tú)谱支持其作为基因(yīn)表(biǎo)达的标(biāo)记的作用【16-21】;它在增强子,gene body和启动子富集,5hmC的变化与基因表(biǎo)达水平的变化相关【22,23】。
高通量测序
来自(zì)循环(huán)血液中不同(tóng)组(zǔ)织的无细胞DNA(cfDNA)的发现对临床具有革(gé)命(mìng)性的潜在应用【24】。基于液体活(huó)检的生物标(biāo)志物(wù)和检(jiǎn)测工具与现有的诊断和预后(hòu)方法相比具(jù)有显著的优势(shì),包括微创。因此,他们具有成本效益的潜力(lì),可以促(cù)进更高的患者依(yī)从性和临床便(biàn)利性,从而实现动态监测【25】。
人类癌症的cfDNA中,检测(cè)5hmC的(de)生物标志物
肿瘤相关(guān)的cfDNA体(tǐ)细胞突变(biàn)已经显示与肿瘤(liú)组织共享,尽管(guǎn)低的突变频(pín)率和缺乏来源(yuán)组(zǔ)织(zhī)的信(xìn)息阻碍了(le)检测的(de)敏感性(xìng)。 5mC和5hmC来自液体活组织检查的(de)cfDNA可以作为(wéi)平行或更(gèng)有(yǒu)价(jià)值(zhí)的生物标志物(wù),用于人类疾(jí)病(bìng)的(de)非侵入性诊(zhěn)断和预后,因(yīn)为它们概括了相(xiàng)关细胞状态中的基因表达(dá)变(biàn)化。如果可以灵敏(mǐn)地检测这些胞嘧(mì)啶修饰模式,则可以鉴(jiàn)定疾病特(tè)异性生物(wù)标志(zhì)物(wù),用于早期(qī)的肿瘤检测,诊断(duàn)和(hé)预后。
5hmC在(zài)癌细胞的差(chà)异化富(fù)集
高通量测序是检(jiǎn)测全基因组胞嘧(mì)啶修饰模式的理想平台。全基因组亚(yà)硫(liú)酸(suān)氢盐测序或替(tì)代方(fāng)法已应用于生(shēng)物标志物研究【26-28】。组织和癌症特异性甲基化位点在跟踪来自循环血的来(lái)源组织中,表现出(chū)有(yǒu)希望的潜(qián)力。然(rán)而,5mC主要(yào)作为人类基(jī)因组中(zhōng)高背(bèi)景水平的抑(yì)制(zhì)性(xìng)标记,并(bìng)且其用亚硫酸氢盐处理的测序一直受(shòu)到广泛的DNA降解。利用羟(qiǎng)甲(jiǎ)基的存在,选择(zé)性化(huà)学(xué)标记可应用于使用低(dī)水平(píng)的(de)DNA以高(gāo)灵敏(mǐn)度检(jiǎn)测5hmC。在这里,何川等研究组(zǔ)建立(lì)了(le)5hmC临床诊断技术(shù),用于cfDNA 5hmC分析。显示显示cfDNA的5hmC差异(yì)富(fù)集(jí),是实体瘤(liú)的优秀标记。
胰腺癌5hmC分布(bù)状况
癌(ái)症cfDNA的动态在很大(dà)程度上还不清楚(chǔ)。在简化的(de)模型情况下,肿瘤(liú)组织的gDNA被释放到血(xuè)浆中并且经历降解,达(dá)到与来自正常健康组织的背景cfDNA类似的(de)平衡(héng)。基因座特异性5hmC修饰似乎是5hmC水(shuǐ)平的主要(yào)决定因素,具(jù)有组织特异性,然后癌(ái)症状(zhuàng)态增加额外的变化层。这些组(zǔ)织,以(yǐ)及在较(jiào)小(xiǎo)的程度上肿瘤组织释(shì)放的DNA中的癌症特(tè)异性信号,略微改变背景血浆cfDNA的(de)5hmC修饰谱。从肿瘤组织中释放(fàng)的cfDNA越多,转移越大,给区(qū)分肿瘤(liú)来源(yuán)的(de)生物学和临床(chuáng)变化提供了更大(dà)的能力。因此,整合来(lái)自不(bú)同组(zǔ)织类(lèi)型的gDNA的5hmC概况,以(yǐ)实现对癌症(zhèng)生物标志物的疾病特异性的未来评估,将是至关(guān)重要的。
胃(wèi)癌中(zhōng)5hmC分布状况(kuàng)
此外,实体瘤由癌(ái)干细胞(bāo)和(hé)癌细(xì)胞(bāo)组成,在由白细胞,间充质细胞(bāo)和(hé)细胞(bāo)外基质构成的微环境中。肿(zhǒng)瘤进展启(qǐ)动了以缺氧和血管形成(chéng)为特征的局部(bù)环境的变(biàn)化梯度。在生长的肿瘤(liú)及(jí)其周(zhōu)围的(de)细胞内,可能存在广泛的变异性,使得某些(xiē)类型的细胞倾(qīng)向于凋(diāo)亡并将DNA释(shì)放到(dào)循环中。
血浆cfDNA中观察到癌(ái)症相关5hmC变化的(de)起源
何(hé)川等研究组预计在血浆cfDNA中观察到的5hmC的癌症相关变化是由肿瘤(liú)组织内或(huò)周围的不同组细胞(bāo)贡献的。肿瘤相关组织的单细胞(bāo)或(huò)细胞类型(xíng)特异性(xìng)5hmC分(fèn)析(xī)和使用适当的细(xì)胞(bāo)类(lèi)型(xíng)标(biāo)记(jì)物(wù),将揭示这些修(xiū)饰(shì)的细胞(bāo)特异性的程度和分布,并进(jìn)一步阐明有(yǒu)助于在血浆cfDNA中观察到癌症(zhèng)相关的5hmC变化。这是这个学科所要达到的意图,同时也是未来的(de)发展(zhǎn)方向。
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