何川
1Nature:m6A通过YTHDF 1促进海马依赖(lài)性学(xué)习和记忆(yì)
N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳动物(wù)信使RNA上最普遍的内(nèi)部RNA修饰,通过(guò)m6A特异性结合蛋白调控修饰转录的目的和功能。在神经系统中,m6A数量丰(fēng)富,功能多样。在之前的研究中人们(men)得知,m6A标记不同生理过(guò)程(chéng)中协(xié)调降(jiàng)解的mRNAs组,但是,在体内m 6A和mRNA翻(fān)译的相关性仍然是未知的(de)。
本文中,研究人员发现,通(tōng)过结合蛋(dàn)白YTHDF 1,m6A促进成年小鼠海马体神经元刺激反应的(de)转录的蛋白翻译,从(cóng)而促进学习和记(jì)忆。敲除Ythdf 1基因的(de)小鼠显示学习和(hé)记忆(yì)缺陷以及海马突触传递受损。YTHDF 1在成年(nián)Ythdf 1-敲除小鼠(shǔ)海马体中的再(zài)表达,可以修复行为和突触缺陷,而海马体(tǐ)上(shàng)特异性精确敲除Ythdf 1或METTL 3(其编码了m6A甲基(jī)转移酶(méi)复合物中的催化组分(fèn))则重现(xiàn)为海(hǎi)马(mǎ)体缺乏(fá)症。海(hǎi)马体上mRNAs的YTHDF 1结(jié)合位点和m6A 结合位点确定了关键的神(shén)经元基因。新生蛋(dàn)白标记和海(hǎi)马体神(shén)经元系绳报告试(shì)验表明,YTHDF 1以神经(jīng)元(yuán)刺激依赖的方(fāng)式促(cù)进蛋白(bái)质合成(chéng)。总之,YTHDF 1有助于翻(fān)译(yì)m6A-甲基化神经元(yuán)mRNAs对神(shén)经元刺(cì)激的反应,这一过程有助于学(xué)习和记忆。
高表达YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和(hé)对照(AAV-对照(zhào))的AAV结构示意图。
研究证明,YTHDF 1的缺失损害(hài)了海马体突触(chù)的基础传(chuán)递和LTP。YTHDF 1的存在(zài)可以加速新的(de)蛋白质(zhì)合成,这是突触可塑(sù)性和记忆形成的长期变化所必需的(de);Ythdf 1-KO小鼠,刺(cì)激依赖(lài)的蛋(dàn)白质合成减弱,导致突触强化(huà)效率较低,达到(dào)记忆形成阈值的可能性较低。m6A对翻译的促进作用可能是(shì)通过刺激诱导,如文中(zhōng)对YTHDF 1的(de)作用,这可(kě)能代表RNA甲(jiǎ)基化(huà)依赖的(de)翻(fān)译(yì)调(diào)节的(de)一个(gè)重要方(fāng)面(miàn)。
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
白血病是(shì)一种侵袭性恶(è)性(xìng)肿(zhǒng)瘤(liú),通常与(yǔ)激活受体酪氨酸(suān)激酶(RTKs)突变有关,包(bāo)括BCR / ABL,KIT和FLT3等(děng)。许多针对这些突变的酪氨酸激酶抑制剂(jì)(TKIs)已进入(rù)临床,但迅速(sù)获(huò)得对TKIs的抵(dǐ)抗是成功治疗(liáo)白血病(bìng)的主要障碍。最常被引用的机制是获(huò)得性药物抗性突变(biàn),其(qí)损害药(yào)物结合或绕过抑(yì)制的RTK信号(hào)传导。然而(ér),这不足以揭示药物暴露后TKI耐药(yào)性的出现相对迅速(sù)的情况。在“药(yào)物假期”之(zhī)后(hòu),抗性表型(xíng)是可(kě)逆的。许(xǔ)多具(jù)有抗(kàng)性的(de)患者也仅表达(dá)天然(rán)激酶(例如,BCR / ABL)或已经激活平行途径,涉及癌基因的(de)过度简化(例如,BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。
事实(shí)上,最近(jìn)的(de)研究(jiū)结(jié)果已经(jīng)将获得性TKI耐药性与肿瘤内的细胞(bāo)异质性和表观(guān)基因组构型的动态变异(yì)联系起来。据推测,异质性肿瘤细(xì)胞群中不同(tóng)的表观遗传(chuán)模式可以在细(xì)胞(bāo)命(mìng)运决定基因的表达中产生多样(yàng)性。通过(guò)药物选择可以迅速(sù)发(fā)展。然而,TKI抗性中关键表观遗传(chuán)事件的描(miáo)述远未完(wán)成。
N6-甲基腺(xiàn)苷(m6A)是哺乳动物mRNA最常(cháng)见的上皮转录组(zǔ)修饰.14,15,16它由甲基转移酶复(fù)合物(如METTL3-METTL14)安装,可被去甲基化酶清(qīng)除(如FTO和ALKBH5)。虽然任(rèn)何特定m6A残基的(de)确切作用尚不清楚,但21个丰富的证据支(zhī)持m6A甲基化,一般来说,严(yán)格调节mRNA稳定(dìng)性,剪(jiǎn)接和/或(huò)蛋(dàn)白质翻(fān)译,从而影响基因表达。一致地,沉默m6A甲基转移酶(méi)(例如,IME4,METTL3的酵母(mǔ)直向同源(yuán)物(wù))或FTO的(de)敲低改(gǎi)变m6A丰度,重新(xīn)建模(mó)基因表达(dá)谱和/或(huò)转录物的(de)可变(biàn)剪(jiǎn)接模式。
尽管最近关于角色的工作(zuò)m6A在(zài)各(gè)种生物学过(guò)程中(zhōng)的作用(yòng),m6A甲基化是否以及如何调节(jiē)TKI选择下(xià)的细胞命运决(jué)定仍(réng)然(rán)未知。我们假设,暴露于TKI后,m6A甲(jiǎ)基化的(de)可逆性质使得携(xié)带(dài)m6A位点的一组增殖/抗(kàng)凋(diāo)亡(wáng)癌基(jī)因上调(diào),从而帮助细胞(bāo)亚群(qún)逃避TKI介导的(de)杀(shā)伤(shāng)。为了测试这一点,我们模拟并表征(zhēng)了不(bú)同白血病(bìng)模型(xíng)中的TKI抗性,并直接在白血病(bìng)细胞的转录组中定位(wèi)m6A。我们的(de)研究结果表明,内在(zài)和(hé)诱导型FTO-m6A轴作为表征白血病细胞异质性的(de)新标记,以及(jí)白(bái)血病(bìng)细胞产(chǎn)生TKI抗性表型的广泛防御机制。我们的发现确定了(le)针对(duì)FTO-m6A轴预防/根除获(huò)得(dé)性(xìng)TKI耐药性的可行性。
研究人员的研究结果显(xiǎn)示在酪氨酸激酶抑(yì)制剂(TKI)治疗期(qī)间开发抗性表型取决于(yú)白血(xuè)病细胞(bāo)中FTO过表达导致(zhì)的(de)m6A减少。这种失调的FTO-m6A轴预先存在于幼稚细胞群中,这些细胞(bāo)群具有遗传同质性,并且响应(yīng)TKI处理是可诱(yòu)导/可逆的。具有(yǒu)mRNAm6A低甲基化和(hé)FTO上调的细胞在小鼠中表现出更高的TKI耐受(shòu)性和更高的生长速率。通过FTO失(shī)活的m6A甲基(jī)化的遗传或药理学恢(huī)复使得对TKI敏感的抗性细胞。
从(cóng)机制上讲,FTO依赖性m6A去甲基化增(zēng)强了携(xié)带m6A的增殖/存活(huó)转录物的mRNA稳定(dìng)性,并随(suí)后导致蛋白质合成增加(jiā)。我们的研究结果确定了(le)m6A甲基化(huà)在调节细胞(bāo)命(mìng)运决定中的新功(gōng)能,并证明动态(tài)m6A甲基化(huà)组(zǔ)是可逆TKI耐受状(zhuàng)态的额外表观遗传驱(qū)动因(yīn)子,为癌症(zhèng)中的(de)耐药性提供(gòng)了机制典(diǎn)型范例。
3Cell:m6A可(kě)以控(kòng)制(zhì)哺乳动物的(de)皮质(zhì)神经元的发生(shēng)
由Mett13 / Mett14甲基转移酶复合(hé)物(wù)催(cuī)化产生(shēng)的N6-甲基腺苷(gān)(m6A)是最(zuì)普遍的mRNA内部修(xiū)饰。 m6A是否调节哺乳动(dòng)物(wù)的大脑发育(yù)是未知的(de)。在这里,我们显示胚(pēi)胎小鼠脑(nǎo)中Mettl14敲除下,m6A缺失(shī),延长了(le)神经胶质细胞的细胞周期,并(bìng)将皮(pí)质神经发生延伸到出生后(hòu)阶段;通过Mettl3敲除(chú),也得到了类似(sì)的现象。胚胎(tāi)小鼠皮层的m6A测序显示,m6A主要富(fù)集在转录因子(zǐ),神经发(fā)生,细胞周期和神(shén)经元分化的mRNA中,m6A标记促(cù)进其衰老。进一步的分析发现皮质神经干细胞中以前未(wèi)被认可的转(zhuǎn)录(lù)模式中,m6A信号也调节前脑组织中的人皮质神经发生。小鼠与人(rén)类(lèi)皮质(zhì)神经发生之间(jiān)的m6A-mRNA全基因组的(de)比(bǐ)较,揭示了人特异性(xìng)m6A标记的转(zhuǎn)录本与脑障碍风险基(jī)因相(xiàng)关。
亮点
m 6 A缺失,导致皮质神经原始细(xì)胞的细(xì)胞(bāo)周期延长;
经过比较小鼠及人(rén)类的m 6 A图谱,呈(chéng)现出(chū)保守及独特性;
m 6 A促进标记的神经发生相关的转录本被延迟(chí)降解;
转(zhuǎn)录(lù)本的提前(qián)印记对于神经(jīng)元的发生是必需的(de)。
4Molecular Cell :FTO在细胞核和细胞质(zhì)中介导的差异m6A,m6Am和(hé)m1A去甲基化(huà)
已经(jīng)提出脂肪量和肥胖(pàng)相关蛋(dàn)白(bái)(FTO)通过全基因组关(guān)联研究(GWAS)与人类肥胖相关联。已显示FTO的遗传变异与食物摄入(rù)增(zēng)加有关,而FTO中的功能丧(sàng)失突变导致严重(chóng)的生长迟缓和(hé)CNS缺陷。
由于这些有趣的表型,已(yǐ)经广泛致力(lì)于鉴定底(dǐ)物和理解FTO的生物学功能。FTO被(bèi)鉴(jiàn)定为第一种RNA去甲基化(huà)酶,其在体外和细胞中催(cuī)化mRNA中N6-甲基腺苷(m6A)甲基化的(de)逆转。 m6A是哺(bǔ)乳(rǔ)动(dòng)物mRNA中最丰(fēng)富的内部(bù)修饰。已知(zhī)m6Am的m6A部分是FTO的体外底物,最(zuì)近的研究(jiū)表(biǎo)明m6Am通过阻止DCP2介导(dǎo)的脱帽和microRNA介导的(de)mRNA降解来(lái)稳定(dìng)mRNA。然(rán)而,FTO去(qù)除m6Am的功(gōng)能相关性尚(shàng)未得(dé)到充分探索。
在(zài)该项研究组中,何川研究组证实(shí)FTO可以从纯化的多腺苷(gān)酸(suān)化RNA中有效(xiào)地去甲基化m6A和m6Am。何川(chuān)研究组发(fā)现(xiàn)细胞核和细(xì)胞质中的FTO定位在(zài)细胞类型之间变化,并且FTO在(zài)细胞核和细胞(bāo)质中具有(yǒu)不同(tóng)的底物库。何(hé)川研(yán)究组进一步鉴定了FTO的其(qí)他RNA底物,包括tRNA中的N1-甲基腺苷(gān)(m1A),U6 RNA中的m6A,以及小核RNA(snRNA)中的内部和(hé)帽m6Am。该研究提(tí)供(gòng)了迄今为止FTO介导的(de)RNA去甲基化(huà)的最全面的(de)景观。它揭示(shì)了由FTO介导的核(hé)与(yǔ)细胞质去甲基化所赋予的先前未被认可的空间(jiān)调(diào)节,其对(duì)靶RNA发(fā)挥不同的作(zuò)用(yòng)。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲基化是(shì)子宫内膜癌的致(zhì)癌机(jī)制
N6-甲基腺苷(m6A)是人类(lèi)最普(pǔ)遍的信使RNA修饰(shì)形式(shì)。这(zhè)种修(xiū)改(gǎi)是可逆的,其生物学效应主要是(shì)通过“写(xiě)入”、“橡皮”和“读取”蛋白来(lái)介导的。所谓的“写(xiě)入”复(fù)合物,核心部分为METTL3–METTL14 m6A甲基转移酶,还包括其他调(diào)控因子亚单元,作用是(shì)催化m6mRNA甲基化。至少有两种橡皮(pí)擦酶FTO和ALKBH 5介导了甲(jiǎ)基化的逆反应。m6甲(jiǎ)基化的(de)转录被读取器蛋白质锁(suǒ)识(shí)别(bié),该蛋白可(kě)以调节mRNA前处理、翻译和退化。在哺乳动物中,m6A依赖的mRNA调节是必(bì)不可(kě)少的。m6A甲基化的(de)缺陷影响很多的生物过(guò)程。特别的是,m6A mRNA甲基化通过影响细胞(bāo)分化过程中mRNA的转换而调节(jiē)干(gàn)细胞的自我更新和分(fèn)化,并在胚(pēi)胎发育过程中对转录组的转换(huàn)起重要作用。与(yǔ)这(zhè)些作用一致,m6A mRNA甲基化是一种影响多种癌症发(fā)生和发展的途径。
m6mRNA甲基化对干细胞(bāo)和癌细胞生长和增殖(zhí)有着重要影响。不过,m6A甲(jiǎ)基化(huà)如何影响细胞生长,哪些基础途径和机制介导这些变化仍(réng)未完全阐明。本(běn)文研究(jiū)子宫内(nèi)膜癌中的这个问题,其中测序研究发现了m6A甲基转移酶亚基METTL 14的频繁突变。研究人员(yuán)发现与对应的正常子宫内膜相比,约有70%的子宫内膜(mó)肿瘤细胞中m6A甲基(jī)化(huà)有(yǒu)减少的趋势。这些减少的m6A甲(jiǎ)基化可能是由METTL 14的突变或降低METTL 3甲基转移酶的(de)表达。通过(guò)METTL 14突变或METTL 3下调,降低(dī)m6A mRNA在子宫内膜癌细胞中的水平,可促进体外(wài)和活体细胞增殖和致瘤性。子(zǐ)宫内膜癌患者肿瘤和细胞系(xì)的(de)m6A -seq特征显示m6A mRNA甲基(jī)化可以通过改变影响AKT信号通(tōng)路的关键酶的表(biǎo)达来促(cù)进细(xì)胞增殖。抑制AKT活(huó)化可以逆转m6A甲(jiǎ)基(jī)化减少引(yǐn)起的增殖增(zēng)加。这(zhè)些结(jié)果共同表明了m6A mRNA甲基(jī)化为子宫内膜癌的致癌机制,m6A甲基化(huà)可以(yǐ)作为AKT信号调节因子。
正常(cháng)子宫内膜(mó)(左)和子宫内膜癌(右(yòu))
这些发现(xiàn)可能适(shì)用于子宫内(nèi)膜癌以外由AKT信号增强所导(dǎo)致的其他癌(ái)症。其他(tā)类(lèi)型可以通过AKT激活的(de)肿瘤可以利用异常的(de)RNA甲基化来获得生(shēng)存和(hé)生长优势。事(shì)实(shí)上,也有其他研究(jiū)观察到干(gàn)细胞和癌细胞的增殖随着m6A甲(jiǎ)基化的减少而增加。当这篇论文(wén)被审查时,据报道,m6A甲基化(huà)会(huì)影响AML中AKT的活性,以及(jí)肾(shèn)细(xì)胞癌30T细胞分化。虽然本(běn)文的(de)结果表明m6A甲基(jī)化促进子宫内膜(mó)肿瘤发生,其他癌症也与METTL 3高表达和m6A甲基化增加有关,也可能涉(shè)及不同的机制(zhì)。然而,我们的结(jié)果表明,通过m6A甲基化(huà)调节AKT的活性(xìng),可能是一种影响(xiǎng)一系(xì)列其他生物(wù)过程的一(yī)般(bān)生长控制机制,这将(jiāng)是未来(lái)探索的(de)一(yī)个新方向(xiàng)。
6Molecular Cell:Zc3h13调节核RNA m6A甲基化和(hé)小鼠胚胎干(gàn)细(xì)胞自我更新
基因表达调控是生命活动的核心事件之(zhī)一。RNA化学修饰(shì)是(shì)基(jī)因表达调控的重要手(shǒu)段。RNA m6A修饰广泛存在于病毒(dú)、细菌、单细胞(bāo)生(shēng)物和酵母等多个(gè)物种中(zhōng),是真核(hé)生物mRNA上发生最为广泛的内(nèi)部化学修(xiū)饰。
Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互作
RNA m6A修饰参与调节mRNA稳定(dìng)性、剪接加工、转运以(yǐ)及翻(fān)译等(děng)一(yī)系(xì)列mRNA加工代(dài)谢过程,对mRNA的命运决定发挥(huī)重要(yào)作(zuò)用。越来越多的科学(xué)证据显(xiǎn)示(shì)mRNA m6A修饰在细胞分(fèn)化、生物(wù)个体发育及癌症疾病发生等一系列生命过程中具有重要(yào)作用,成为近(jìn)年来表观转录组(zǔ)学的研究热点之一。
Zc3h13调(diào)节(jiē)mESCs中的(de)mRNA m6A
哺乳动物(wù)细胞(bāo)中约25%的mRNA有m6A修(xiū)饰,围绕该修(xiū)饰的甲基转移酶复合物、去甲基转移酶和识别(bié)蛋(dàn)白的研究较多,但是参与(yǔ)该(gāi)修饰的调控蛋白以及该修饰的位(wèi)点(diǎn)特异(yì)性调控机制依然不完(wán)全(quán)清楚。在该论文中,研究者报道了Zc3h13是一个调(diào)控RNA m6A修饰的新成员。研究发现(xiàn),在小鼠胚胎干细胞中抑制Zc3h13表达导致mRNA m6A水平显著降(jiàng)低(dī),且这些下降的m6A主要发生在mRNA的(de)3’端非编码区(qū)域。
Zc3h13控制WTAP,Virilizer和Hakai的(de)核(hé)定位
此前,有报道(dào)显示Zc3h13存在于一个进化(huà)上保(bǎo)守的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之中。研究者在探讨Zc3h13对m6A调控的分子机制研究中发现(xiàn)Zc3h13对m6A的调节是(shì)通过控制复(fù)合(hé)物(wù)成员WTAP/Virilizer/Hakai的细(xì)胞定位(wèi)而发生作用的。抑(yì)制Zc3h13表达导致(zhì)复合(hé)物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋(dàn)白发生由细胞(bāo)核向细胞(bāo)质的转移,同时伴随甲基转(zhuǎn)移酶Mettl3和Mettl14蛋白(bái)核内组分(fèn)的减少(shǎo),从(cóng)而抑制(zhì)m6A的形成。
Zc3h13丧失损害mESC自(zì)我(wǒ)更新
有意(yì)思的是,在细胞中敲(qiāo)低WTAP、Virilizer和Hakai,Zc3h13的核内定位并不受影响,这提示(shì)了Zc3h13在该复合物的细胞定位中(zhōng)具(jù)有独特的作用;同时,也为揭(jiē)示m6A 修饰(shì)的特异(yì)调(diào)控机制提供了(le)线索。此外,研究者(zhě)还发现(xiàn)敲低(dī)Zc3h13会损害小(xiǎo)鼠胚胎干细胞的自我更新潜能(néng)并(bìng)促(cù)进细(xì)胞的分化,为m6A途(tú)径调节小(xiǎo)鼠胚胎干细胞的多潜能性(xìng)提供了进一步的(de)证据和线(xiàn)索。
文章模型(xíng)
复旦大学刁建(jiàn)波副(fù)研究员(yuán)、施扬教授、石雨江教授和芝加哥(gē)大学何川教授为论(lùn)文(wén)的共同通讯作者。复旦大学生物医学研(yán)究院博士研(yán)究生温菁、吕瑞(ruì)途和博士后马红辉为论文(wén)的共(gòng)同第一作者。
7Cell Research:5-羟(qiǎng)甲基胞嘧啶在(zài)循环无细胞DNA中的特征是人(rén)类癌症的诊断生物标志物
DNA修饰如(rú)5-甲基胞嘧(mì)啶(5mC)和(hé)5-羟甲基胞嘧(mì)啶(5hmC)是已知影响哺乳动物基因表达的表观遗传学(xué)标记。鉴于它们在人类基因组中的广泛分布特性(xìng),与基因表达(dá)密切相关和(hé)高度的化学稳定性,这些DNA表观遗(yí)传标记可以作为癌症诊断的(de)理(lǐ)想(xiǎng)生物标志物。利(lì)用高度(dù)敏感和选择性的(de)化学标记(jì)技(jì)术,何川等人(rén)在这里收集了(le)最近诊(zhěn)断患有结直肠癌,胃癌,胰腺癌,肝癌或甲状腺癌(ái)的患(huàn)者和来自90个(gè)健康个体的正常(cháng)组(zǔ)织样品(pǐn),进行对(duì)循(xún)环(huán)无细胞DNA(cfDNA)5hmC分析。
去甲基(jī)化过程
发现(xiàn)5hmC主要分布在转(zhuǎn)录活性区域,与开放的染色质和活性(xìng)组蛋白修饰相一致。在cfDNA中(zhōng)鉴定(dìng)出可靠的癌症相关(guān)的5hmC标签(qiān),这是特定癌症类(lèi)型(xíng)的(de)特征(zhēng)。基于5hmC的(de)循环cfDNA生物标(biāo)志物对结肠直肠癌和胃癌具有高度预测性,优于常规生(shēng)物标(biāo)志物,与来自组(zǔ)织活(huó)检的5hmC生物(wù)标(biāo)志物相当(dāng)。因此,这种新的策略(luè)可以(yǐ)导致从血(xuè)液样本(běn)的分析中发展有(yǒu)效的,微创(chuàng)的癌(ái)症诊断和预后方法。
癌(ái)细胞释放DNA到血液
胞嘧(mì)啶甲基化(形(xíng)成5-甲基胞嘧啶,5mC)是影响基因表达的公认的表观遗传学(xué)修饰【1,2】。 DNA的5mC重构在(zài)哺乳动物(wù)发育和细胞分化以及癌症发生(shēng),进(jìn)展和治疗反应过程中(zhōng)广泛使用【3,4】。哺乳(rǔ)动物基因组中的活性去甲基化是(shì)由(yóu)将5mC修饰氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)【5,6】,以及进一(yī)步(bù)转化为5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)的(de)TET家族的双加氧酶完成【7,8,9】。 “中间(jiān)”5hmC不仅标志着活跃的(de)去甲基化,而且还是一(yī)个(gè)相对(duì)稳(wěn)定(dìng)的DNA标(biāo)记(jì),具有不同的表观(guān)遗传角色【2,10-15】。 5hmC在各种(zhǒng)哺乳动物(wù)细胞(bāo)和组织中(zhōng)最近的全(quán)基因(yīn)组测(cè)序图谱支持(chí)其(qí)作为基(jī)因表达的(de)标记(jì)的作(zuò)用【16-21】;它在增强子,gene body和启动子富集,5hmC的变化与基因(yīn)表达水平的变化相关(guān)【22,23】。
高通量测序
来自循(xún)环血(xuè)液中(zhōng)不(bú)同组织(zhī)的无细胞(bāo)DNA(cfDNA)的发现对(duì)临床具有(yǒu)革命性的潜在应用【24】。基于液体活检的(de)生(shēng)物标志物和检测(cè)工具与现有(yǒu)的(de)诊断(duàn)和预后(hòu)方法相(xiàng)比具有显著的优(yōu)势,包括微创。因(yīn)此,他们具有成本效益的潜力,可以促进(jìn)更高的患者依从性和临床便(biàn)利性,从而实现动态监测【25】。
人类癌症的cfDNA中,检测5hmC的生(shēng)物标志物
肿瘤相(xiàng)关的cfDNA体细胞突变已经显示与肿瘤(liú)组织共享,尽管低的突变(biàn)频率和缺乏(fá)来源组织的信息阻碍了检(jiǎn)测的敏感性。 5mC和5hmC来自(zì)液体(tǐ)活组织检查的cfDNA可以作为平行或更有(yǒu)价值的生物标志物,用于人类疾病的非侵入性诊(zhěn)断和预后,因为(wéi)它(tā)们(men)概括了相关细(xì)胞状态中(zhōng)的基因表达变化。如果(guǒ)可以灵敏地检测这些胞嘧啶(dìng)修饰(shì)模式(shì),则可以鉴(jiàn)定疾病特(tè)异性生物标志物,用于早期的肿瘤检测,诊断和预(yù)后。
5hmC在癌细胞的差异化富集(jí)
高通量测序(xù)是检测全基因组胞嘧啶修饰模式(shì)的理想平台。全基因(yīn)组(zǔ)亚硫酸氢盐测序或替(tì)代方法已应用于生物标志物研究【26-28】。组(zǔ)织和癌症特异性甲基化位点在跟踪来自循环血的(de)来源组织中(zhōng),表现出有希望的潜力(lì)。然(rán)而(ér),5mC主要作为人类基因(yīn)组(zǔ)中高(gāo)背景水平的抑制性标(biāo)记(jì),并且其用亚硫酸氢盐处(chù)理的测(cè)序一直受到广泛(fàn)的DNA降解(jiě)。利用羟甲(jiǎ)基的存在,选择性(xìng)化学标记可应用于使用低水平的DNA以(yǐ)高灵敏度检测5hmC。在(zài)这里,何川等(děng)研究组建(jiàn)立了5hmC临床诊断技(jì)术(shù),用于cfDNA 5hmC分析。显示显示cfDNA的5hmC差异富(fù)集,是实体瘤的优秀标记。
胰腺癌(ái)5hmC分布状况
癌症(zhèng)cfDNA的动态在(zài)很大程度上还不(bú)清楚。在(zài)简化的模型情(qíng)况下(xià),肿(zhǒng)瘤组织的gDNA被(bèi)释放到血浆中(zhōng)并且经历(lì)降解,达到(dào)与(yǔ)来自正常健康组织的背景cfDNA类似的(de)平衡(héng)。基(jī)因座特异性5hmC修饰似乎是5hmC水平的主要决定因素,具(jù)有组织特异性,然后癌症状态增(zēng)加(jiā)额外的变化层。这(zhè)些组(zǔ)织,以及在较(jiào)小的程度上肿瘤组织释放的DNA中的癌症特异性信号,略微改变背景血浆cfDNA的5hmC修饰谱。从肿瘤组织中释放的cfDNA越(yuè)多,转移越大,给区分肿瘤来源的生物学和临床变化提供了更大(dà)的(de)能力。因此,整(zhěng)合来自不同组织类型的gDNA的5hmC概况,以实现(xiàn)对癌症生(shēng)物标志物的(de)疾病特(tè)异性的未来评估,将是至关重要的。
胃癌中5hmC分(fèn)布状况
此外,实体瘤由癌干(gàn)细胞和(hé)癌细胞组成,在由白细胞,间充质细胞和细胞外基质构成的微环(huán)境中。肿瘤进展启动了(le)以缺(quē)氧和(hé)血管形成为特征的局(jú)部(bù)环境的变(biàn)化梯度(dù)。在生(shēng)长的肿瘤及其周围的(de)细胞内(nèi),可能存在广泛的(de)变异性,使得某(mǒu)些类型的细胞倾向于凋亡并(bìng)将DNA释放到循环中。
血浆cfDNA中观察(chá)到癌症(zhèng)相关(guān)5hmC变化的起源
何川等研(yán)究组预计在血浆cfDNA中观察(chá)到的5hmC的癌(ái)症相关变化是(shì)由肿瘤组织内或周围的(de)不同组细(xì)胞贡献的。肿瘤(liú)相关组织的单(dān)细胞或细胞类(lèi)型(xíng)特异(yì)性5hmC分析和使(shǐ)用适当的细胞类型标记物,将揭示这(zhè)些修饰的细胞特异性的程度(dù)和分布(bù),并进一步阐明有助于在血浆cfDNA中(zhōng)观(guān)察到癌症相关的5hmC变化。这是(shì)这个学(xué)科所要(yào)达到的意图,同时也是未来的发展方向(xiàng)。
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