何川
1Nature:m6A通过YTHDF 1促(cù)进海马依赖性学习和记忆(yì)
N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳动物信使RNA上最普遍的内部RNA修饰,通过m6A特异性结合蛋白(bái)调控修饰转录的目的和功能。在神经系统(tǒng)中,m6A数量丰(fēng)富,功能多样(yàng)。在之(zhī)前(qián)的(de)研究(jiū)中(zhōng)人们得知,m6A标记不同生理(lǐ)过程中协调降解的mRNAs组(zǔ),但是,在体内m 6A和mRNA翻(fān)译的相关性仍然是未知的。
本文中,研究人员发(fā)现(xiàn),通过结合蛋白YTHDF 1,m6A促进成年小鼠海马体神经元(yuán)刺(cì)激反应的转(zhuǎn)录的蛋白翻译,从(cóng)而(ér)促(cù)进学习和记忆。敲除Ythdf 1基因的小鼠显示学习和记忆缺陷以及海马突触传递受损。YTHDF 1在成(chéng)年Ythdf 1-敲除小鼠(shǔ)海马体中的再(zài)表(biǎo)达(dá),可以修复行(háng)为和突触缺(quē)陷,而海马体(tǐ)上特异性精确(què)敲除Ythdf 1或METTL 3(其编码了(le)m6A甲基转移酶复合物中的催化组分)则(zé)重现为海马体缺(quē)乏症。海马体上mRNAs的(de)YTHDF 1结合位(wèi)点(diǎn)和(hé)m6A 结合位点确定了关(guān)键的神经元基因。新生(shēng)蛋白标记和海马体神(shén)经元(yuán)系绳报告试验(yàn)表明,YTHDF 1以(yǐ)神经元刺激依赖的(de)方式促进蛋(dàn)白质合成。总之,YTHDF 1有助于翻(fān)译(yì)m6A-甲基(jī)化神(shén)经元mRNAs对神经元刺激的(de)反(fǎn)应,这(zhè)一过程有(yǒu)助(zhù)于学习和(hé)记忆。
高表达YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和(hé)对照(AAV-对(duì)照)的AAV结构示(shì)意图。
研究证明,YTHDF 1的缺失损害了海马体突触的基础传递和(hé)LTP。YTHDF 1的(de)存在(zài)可以加速新的蛋(dàn)白质合成,这是突(tū)触可塑性和记忆形成的(de)长期(qī)变化所必需(xū)的;Ythdf 1-KO小鼠,刺激依赖的蛋白质(zhì)合成减弱(ruò),导致(zhì)突触强化效率较低,达到记忆形(xíng)成阈值的可能性(xìng)较低。m6A对翻译的促进作用可(kě)能是通过刺激诱导,如文中对YTHDF 1的作用(yòng),这可能代表RNA甲(jiǎ)基化依赖的翻译(yì)调节的一(yī)个重要方面。
原文(wén)链接(jiē):
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0666-1
2Cell Research:A dynamic N6-methyladenosinemethylome regulates intrinsic and acquired resistance to tyrosine kinaseinhibitors
白血病是一种侵袭(xí)性(xìng)恶性肿瘤,通常(cháng)与激活受(shòu)体酪氨酸激酶(RTKs)突变有关,包(bāo)括BCR / ABL,KIT和FLT3等。许(xǔ)多针对这些突变的酪氨酸(suān)激(jī)酶(méi)抑制(zhì)剂(TKIs)已(yǐ)进入临(lín)床,但迅速获得(dé)对TKIs的(de)抵抗是成功治(zhì)疗白血病的主要障碍。最常被引用(yòng)的(de)机制(zhì)是获得(dé)性药物抗性突变,其损害药物结合或绕(rào)过抑制的RTK信号传导。然而,这(zhè)不足(zú)以揭示药物暴露后TKI耐药性的出(chū)现相对迅速(sù)的情(qíng)况。在“药物假(jiǎ)期”之后,抗(kàng)性表型是可逆的(de)。许(xǔ)多具有抗性的患者也仅表达天然激(jī)酶(例如,BCR / ABL)或已经(jīng)激活平(píng)行途(tú)径,涉及癌(ái)基因的(de)过(guò)度(dù)简化(例如,BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。
事(shì)实上,最近的研究(jiū)结果(guǒ)已经将获得性(xìng)TKI耐药性与(yǔ)肿(zhǒng)瘤内(nèi)的细胞(bāo)异质性和(hé)表(biǎo)观基因组构型的动态变异联系起来。据推测,异质(zhì)性肿瘤细胞群(qún)中不同(tóng)的表观遗传模(mó)式可以在细(xì)胞命运决定基因的表达(dá)中(zhōng)产(chǎn)生多样性。通过药物选择可(kě)以迅速发展。然而,TKI抗性中关键表观遗(yí)传事件(jiàn)的描述远未完成。
N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳(rǔ)动物(wù)mRNA最常见(jiàn)的上皮(pí)转录组修饰.14,15,16它(tā)由甲基转移(yí)酶复合物(如METTL3-METTL14)安装,可被去甲基化酶(méi)清除(如FTO和ALKBH5)。虽(suī)然任何(hé)特定m6A残基的确切作用尚不清楚(chǔ),但21个丰富的证据支持m6A甲基(jī)化,一(yī)般来(lái)说(shuō),严格调(diào)节mRNA稳定性,剪接(jiē)和/或(huò)蛋(dàn)白(bái)质翻(fān)译,从而影响基因表达。一致地,沉默(mò)m6A甲基(jī)转(zhuǎn)移酶(例如,IME4,METTL3的酵母(mǔ)直向(xiàng)同(tóng)源物)或FTO的敲低改变m6A丰(fēng)度,重新建模(mó)基因表(biǎo)达谱(pǔ)和/或转录物的可(kě)变剪接模式。
尽管最近关于角色的工作m6A在(zài)各种生物学过程(chéng)中的作用,m6A甲基(jī)化是否以及如(rú)何调节TKI选择(zé)下(xià)的细胞命运决定仍(réng)然未知。我们(men)假(jiǎ)设,暴露于TKI后,m6A甲基化的可逆性(xìng)质使得携带m6A位点的一组增殖(zhí)/抗凋亡癌基因上调,从而帮(bāng)助细胞(bāo)亚群逃避TKI介导的(de)杀伤。为了测试这一点,我(wǒ)们模拟并表征了不同白血病模型中的TKI抗性,并直接在(zài)白血病细(xì)胞(bāo)的转录组中定位m6A。我们的研究结果表明,内在(zài)和诱导型FTO-m6A轴作(zuò)为表征白血病细胞异质性(xìng)的新标记,以(yǐ)及白血(xuè)病细胞产(chǎn)生TKI抗性表型的广泛防御机(jī)制。我们的发现确定了针对FTO-m6A轴预防/根除获得性(xìng)TKI耐药性的可行性(xìng)。
研究人员的研究结果显示在酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治(zhì)疗期(qī)间开发抗性表型(xíng)取决于(yú)白血病细胞中(zhōng)FTO过表达导致的m6A减少。这(zhè)种失调的FTO-m6A轴预先存在(zài)于(yú)幼稚细胞群中,这(zhè)些细胞群具(jù)有遗传同质性,并且响应TKI处理是可诱导/可逆(nì)的。具(jù)有(yǒu)mRNAm6A低(dī)甲基化(huà)和FTO上调的细胞在小鼠中表现出更高的TKI耐受(shòu)性和更(gèng)高的(de)生(shēng)长速率。通过FTO失活的m6A甲基化的遗传或药理学恢复使得对TKI敏感的抗性细胞(bāo)。
从(cóng)机制上讲,FTO依赖性m6A去甲基(jī)化增强(qiáng)了携带(dài)m6A的增殖/存活转录物的mRNA稳定性,并随后导(dǎo)致蛋白质合(hé)成增加。我们的研(yán)究结果确定了m6A甲基(jī)化在(zài)调节细(xì)胞命运决定中的(de)新(xīn)功(gōng)能,并证(zhèng)明动态(tài)m6A甲基(jī)化(huà)组是可逆(nì)TKI耐受状态的额外表观遗传驱动因(yīn)子,为癌症中的耐药性提供了机制典型(xíng)范例。
3Cell:m6A可以控制哺(bǔ)乳动物(wù)的(de)皮质神经元的发生
由Mett13 / Mett14甲基转移酶(méi)复(fù)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(shì)否调(diào)节哺乳(rǔ)动物的大(dà)脑发育是未知的。在这里,我们显示胚胎(tāi)小鼠(shǔ)脑(nǎo)中(zhōng)Mettl14敲除(chú)下,m6A缺失,延长了神经胶质细胞(bāo)的(de)细胞周期,并(bìng)将皮质神经发(fā)生延伸到出生后阶段;通过Mettl3敲除,也得到了类(lèi)似(sì)的现象。胚胎小鼠皮层的m6A测(cè)序显示,m6A主(zhǔ)要富集在转录因子(zǐ),神经发(fā)生(shēng),细胞周期(qī)和(hé)神经元分化的mRNA中,m6A标记促进其衰老。进(jìn)一步(bù)的分析发现(xiàn)皮质神经(jīng)干细胞中以(yǐ)前未被认可(kě)的转(zhuǎn)录模式中,m6A信号也调节前脑组(zǔ)织(zhī)中的人皮质(zhì)神经发(fā)生。小鼠与(yǔ)人类皮质神(shén)经发(fā)生之间(jiān)的(de)m6A-mRNA全基因组的比较(jiào),揭示(shì)了(le)人(rén)特异性(xìng)m6A标记的转录本与脑障碍风险基(jī)因(yīn)相关(guān)。
亮点
m 6 A缺(quē)失,导致皮(pí)质神经(jīng)原(yuán)始细胞(bāo)的细胞周期延长;
经过(guò)比较小鼠(shǔ)及人类的(de)m 6 A图(tú)谱,呈现(xiàn)出(chū)保守及独(dú)特性;
m 6 A促进标记的神经发(fā)生(shēng)相关的转录本被延(yán)迟降解(jiě);
转录本的提前印记对于神经元的(de)发生(shēng)是必需的。
4Molecular Cell :FTO在细胞核和细(xì)胞质中介导的差异m6A,m6Am和(hé)m1A去甲基化(huà)
已经提出(chū)脂肪量和(hé)肥胖相关蛋白(FTO)通过全基因组(zǔ)关联(lián)研究(GWAS)与人类肥胖相关联。已显示FTO的遗传变异与食物摄(shè)入增加有关(guān),而FTO中(zhōng)的功能丧失突变导致严重的(de)生长(zhǎng)迟(chí)缓和CNS缺(quē)陷(xiàn)。
由于这些有趣的表型(xíng),已(yǐ)经广泛致力于鉴定底(dǐ)物和(hé)理(lǐ)解FTO的(de)生物(wù)学功能。FTO被鉴定为第(dì)一种RNA去甲(jiǎ)基化酶,其在体外和(hé)细胞中催化(huà)mRNA中N6-甲基腺苷(m6A)甲基化的(de)逆转。 m6A是哺乳(rǔ)动(dòng)物mRNA中最丰富的(de)内部修饰。已知(zhī)m6Am的m6A部分是FTO的(de)体外底物,最近的(de)研究表明m6Am通(tōng)过(guò)阻止(zhǐ)DCP2介导的脱帽(mào)和microRNA介(jiè)导(dǎo)的mRNA降解来稳定mRNA。然而,FTO去除m6Am的功(gōng)能相关性尚未得到充分(fèn)探索。
在(zài)该(gāi)项研(yán)究组中,何(hé)川研究组证(zhèng)实FTO可(kě)以从纯化(huà)的多腺(xiàn)苷酸化RNA中(zhōng)有(yǒu)效地去甲(jiǎ)基(jī)化m6A和m6Am。何川研究组发现细胞核和细胞质中的(de)FTO定位在细胞类(lèi)型之间(jiān)变(biàn)化,并且FTO在(zài)细胞核和(hé)细胞(bāo)质中具有(yǒu)不同的底物库。何川研究组进一步(bù)鉴定(dìng)了FTO的其他(tā)RNA底物,包括tRNA中的N1-甲基腺苷(m1A),U6 RNA中的m6A,以及小(xiǎo)核RNA(snRNA)中的内(nèi)部和帽m6Am。该研(yán)究提供(gòng)了(le)迄今(jīn)为止FTO介导(dǎo)的RNA去甲基(jī)化的最全面的景观。它揭示了由FTO介(jiè)导的核与细胞质去甲基(jī)化(huà)所赋予的(de)先前未被认可的空间调节,其对靶(bǎ)RNA发挥不同(tóng)的作用。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲基化是子宫内(nèi)膜癌的致癌机制
N6-甲基腺苷(m6A)是人类最普(pǔ)遍的信使RNA修(xiū)饰形式。这种修改(gǎi)是可逆的,其生物学效应主要是通过“写(xiě)入”、“橡皮”和“读取”蛋白来(lái)介导的。所(suǒ)谓的“写入”复合物,核心部分为METTL3–METTL14 m6A甲基转移酶,还包括其他(tā)调控因子亚单(dān)元,作用是催化m6mRNA甲基化。至少有(yǒu)两种橡皮擦酶FTO和ALKBH 5介导了甲基化的逆反应。m6甲基(jī)化的转(zhuǎn)录被读取器蛋白(bái)质锁识(shí)别,该蛋白可以调节mRNA前处(chù)理、翻(fān)译和退化。在哺乳动物中,m6A依(yī)赖的mRNA调节是必不可(kě)少的。m6A甲基化的缺陷影响很(hěn)多的生物过(guò)程(chéng)。特别的是,m6A mRNA甲基化通过(guò)影响细胞分化过程中(zhōng)mRNA的转换而调节干细胞的自我更新和分化,并在胚胎(tāi)发育(yù)过程中对转录组的转换起重(chóng)要作用(yòng)。与(yǔ)这些作用一致,m6A mRNA甲基化(huà)是一(yī)种影响多种癌症发生和发展的途径。
m6mRNA甲基(jī)化对干细胞和癌(ái)细(xì)胞生(shēng)长和(hé)增殖(zhí)有着重要影响。不过,m6A甲(jiǎ)基化如何影响细胞生长,哪些基础(chǔ)途径和机(jī)制介导这些变化仍未完全阐(chǎn)明(míng)。本文研(yán)究子(zǐ)宫内(nèi)膜(mó)癌中的(de)这(zhè)个问题(tí),其中测(cè)序研(yán)究发现了(le)m6A甲基转(zhuǎn)移酶亚基METTL 14的频(pín)繁突变。研究人员发现与对应(yīng)的正常子宫内(nèi)膜(mó)相(xiàng)比(bǐ),约有70%的子宫内(nèi)膜肿(zhǒng)瘤细胞中m6A甲基(jī)化有减(jiǎn)少(shǎo)的趋势。这些减少的m6A甲(jiǎ)基化可能是由METTL 14的突变(biàn)或降(jiàng)低METTL 3甲基转移(yí)酶的表达(dá)。通过(guò)METTL 14突(tū)变或METTL 3下调(diào),降(jiàng)低m6A mRNA在(zài)子宫内膜(mó)癌细胞中的水(shuǐ)平,可促(cù)进体外和活体细胞增(zēng)殖和致瘤性。子宫内膜癌患者肿瘤和(hé)细胞系(xì)的m6A -seq特征显示m6A mRNA甲基化可以(yǐ)通过(guò)改变影响AKT信号通路的关键酶的表(biǎo)达来促进细胞增殖。抑制AKT活化可以逆转m6A甲基(jī)化减少引起的增(zēng)殖增加。这些结果共(gòng)同表明了m6A mRNA甲(jiǎ)基化为(wéi)子(zǐ)宫内膜癌的致癌机制,m6A甲基化可以作为AKT信号调(diào)节因子。
正常子宫内膜(左)和子宫内膜(mó)癌(右(yòu))
这些(xiē)发现可能适用(yòng)于(yú)子宫内膜癌以外(wài)由AKT信号(hào)增强所导致的其他癌症。其(qí)他类型(xíng)可以(yǐ)通过(guò)AKT激活的肿瘤可以(yǐ)利用异常的RNA甲基(jī)化来获得生存(cún)和(hé)生长(zhǎng)优势。事实上(shàng),也有其(qí)他研究观察到干细胞和癌细(xì)胞的增殖随着m6A甲基(jī)化的减(jiǎn)少而增(zēng)加。当(dāng)这(zhè)篇论文被审查时,据报道,m6A甲基化会影响AML中(zhōng)AKT的(de)活性,以(yǐ)及肾细胞癌30T细胞分化。虽然本文(wén)的结果表明m6A甲(jiǎ)基化促进子宫内膜肿瘤发生,其他(tā)癌症也与METTL 3高(gāo)表达和(hé)m6A甲基化增加有关(guān),也(yě)可(kě)能涉及不同(tóng)的机制。然而,我(wǒ)们的结(jié)果表(biǎo)明,通过m6A甲基化调(diào)节AKT的活性,可(kě)能是(shì)一(yī)种(zhǒng)影(yǐng)响一系列其他生(shēng)物过程的一般生长控制机(jī)制,这将是未来探索的一个新方向。
6Molecular Cell:Zc3h13调节核RNA m6A甲(jiǎ)基化和小鼠胚(pēi)胎干细胞自我更新
基因表达调控是生命活动的核(hé)心事件之一(yī)。RNA化学修饰是基(jī)因表达调控的重要手段。RNA m6A修(xiū)饰广泛存在于病毒、细菌(jun1)、单细胞生物和酵母等多个物(wù)种中,是(shì)真核生物mRNA上发生最为广泛的内部化(huà)学修饰。
Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互作(zuò)
RNA m6A修饰参与调节mRNA稳定性、剪接加工、转(zhuǎn)运以及翻译等一(yī)系列mRNA加工代(dài)谢过程,对mRNA的命运决定发挥重要作(zuò)用(yòng)。越来越多的科学证据显示mRNA m6A修(xiū)饰(shì)在细胞分(fèn)化、生物个体(tǐ)发育及(jí)癌症疾病发(fā)生等一系(xì)列生命过程中具有重要作用(yòng),成为近年来表观转录组学的研(yán)究(jiū)热点之一。
Zc3h13调节mESCs中(zhōng)的mRNA m6A
哺乳动物细胞(bāo)中(zhōng)约(yuē)25%的mRNA有m6A修饰,围绕该修饰的甲(jiǎ)基转移酶复合物、去甲基转(zhuǎn)移酶(méi)和识(shí)别蛋白(bái)的研究较多,但是参与(yǔ)该修饰的调控蛋白以及该修饰的(de)位点特异性调控机制依然不完全清楚。在该论文中,研究者报道(dào)了Zc3h13是一个调控(kòng)RNA m6A修饰的新成员(yuán)。研究发现,在小鼠胚胎干细胞中抑制Zc3h13表达导致mRNA m6A水平显著降低,且(qiě)这些下降(jiàng)的m6A主要发生(shēng)在(zài)mRNA的3’端(duān)非编码区域。
Zc3h13控制WTAP,Virilizer和Hakai的核(hé)定位
此(cǐ)前,有报道显示Zc3h13存在于一个进化上保守的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之中。研究者在探(tàn)讨Zc3h13对(duì)m6A调控的分子(zǐ)机制研究中发现(xiàn)Zc3h13对(duì)m6A的调节是通过控制(zhì)复合物成员(yuán)WTAP/Virilizer/Hakai的细胞(bāo)定(dìng)位(wèi)而发生(shēng)作用的。抑制(zhì)Zc3h13表(biǎo)达导致复合物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋白发生由细胞核向细胞质的转移,同时(shí)伴随甲基转移酶Mettl3和Mettl14蛋白核(hé)内(nèi)组分的(de)减少,从而抑制m6A的形(xíng)成。
Zc3h13丧失损(sǔn)害(hài)mESC自我更新
有意思的是(shì),在细胞(bāo)中敲低WTAP、Virilizer和Hakai,Zc3h13的核(hé)内定位并不受影响(xiǎng),这提示了Zc3h13在该复合(hé)物的细胞定位中具有(yǒu)独特(tè)的作用;同时,也为揭示m6A 修(xiū)饰的特异调控机制提供(gòng)了线索(suǒ)。此(cǐ)外,研(yán)究者(zhě)还发现(xiàn)敲(qiāo)低Zc3h13会(huì)损(sǔn)害小(xiǎo)鼠胚胎(tāi)干细胞的自我更新潜能(néng)并促进(jìn)细胞(bāo)的分化,为m6A途径(jìng)调节小鼠胚胎干细胞的多潜能性提供了进一步的证据(jù)和线索。
文章模型(xíng)
复旦(dàn)大(dà)学(xué)刁建波副研究员(yuán)、施扬(yáng)教授、石(shí)雨(yǔ)江教授和芝加哥大学何川教授为论文的共同通讯作者。复旦(dàn)大学生(shēng)物医学(xué)研究院博(bó)士研究(jiū)生温菁、吕瑞途和博士后马红(hóng)辉为论文的共同第一作者。
7Cell Research:5-羟甲基胞嘧啶在循环(huán)无细胞DNA中的(de)特征是(shì)人类癌症的诊断生物标志物
DNA修饰(shì)如5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧(mì)啶(5hmC)是已知影响(xiǎng)哺乳动物基因(yīn)表达的表观(guān)遗传学标记。鉴于(yú)它们在人类基因组中的广泛分布(bù)特性,与基因表达密切相关和高(gāo)度的化学稳定性(xìng),这(zhè)些DNA表观遗传标记(jì)可以作为癌症诊断(duàn)的理想(xiǎng)生(shēng)物标志物。利用高度敏感和选(xuǎn)择性(xìng)的(de)化学标记技术,何川等人(rén)在这(zhè)里收集了最(zuì)近诊断患有(yǒu)结直(zhí)肠癌,胃癌,胰腺癌(ái),肝癌或(huò)甲状腺(xiàn)癌的患者和来自90个健康(kāng)个体的正常(cháng)组(zǔ)织样品(pǐn),进行对(duì)循环无细胞DNA(cfDNA)5hmC分(fèn)析。
去甲(jiǎ)基化过程
发现5hmC主要分布在转录活性区域,与开放的染色质和活性(xìng)组蛋白修饰相一致。在cfDNA中鉴定出可(kě)靠的癌症(zhèng)相关的5hmC标签(qiān),这是特定癌症类型的特征。基于5hmC的循环cfDNA生(shēng)物标(biāo)志物对结肠直肠癌和(hé)胃癌具有高度预测性,优于常规生(shēng)物标(biāo)志物,与来自组织(zhī)活检的5hmC生物标志物相当。因此,这种新的策略可以导(dǎo)致从血(xuè)液样本(běn)的分(fèn)析中发展有效(xiào)的,微创的癌症诊断和预(yù)后方法。
癌细胞(bāo)释放DNA到血液(yè)
胞嘧啶甲基化(形成(chéng)5-甲基(jī)胞嘧啶,5mC)是影响基因表达的公认的表观遗传学修(xiū)饰【1,2】。 DNA的(de)5mC重构在(zài)哺乳动物发育和细胞分化以及癌症发生(shēng),进(jìn)展(zhǎn)和治疗反(fǎn)应过(guò)程中广泛使(shǐ)用【3,4】。哺乳(rǔ)动物基(jī)因组中的活性去甲基化是由将5mC修饰氧化为5-羟(qiǎng)甲基胞嘧啶(5hmC)【5,6】,以及进一步转化为5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和(hé)5-羧基胞嘧(mì)啶(5caC)的TET家族(zú)的双加氧酶完成(chéng)【7,8,9】。 “中间”5hmC不(bú)仅标志着(zhe)活(huó)跃的去甲基(jī)化,而且还是一个相对稳定(dìng)的DNA标记,具有不同的表观遗(yí)传角色【2,10-15】。 5hmC在各种哺乳动物细胞和组织中最近的全基因(yīn)组(zǔ)测序图谱支持其作为基(jī)因表达的标记的作用【16-21】;它在增(zēng)强子,gene body和启(qǐ)动(dòng)子富集,5hmC的变化与基因表达水(shuǐ)平的(de)变化(huà)相关【22,23】。
高通量测序
来自循环血液中不同组织的无细胞DNA(cfDNA)的发(fā)现对临床具有革命性的潜在应用【24】。基于液体活(huó)检的生物(wù)标志物和检测工(gōng)具与现有(yǒu)的诊断(duàn)和预(yù)后(hòu)方法(fǎ)相比具有显著的优势,包括微创(chuàng)。因此,他们具有成本效益的潜力(lì),可以促(cù)进更高(gāo)的患者依(yī)从(cóng)性和临床便(biàn)利性,从(cóng)而实现(xiàn)动(dòng)态监测【25】。
人类癌症(zhèng)的cfDNA中(zhōng),检测5hmC的(de)生物(wù)标志物
肿瘤相关的cfDNA体细胞(bāo)突变已经显示与肿瘤组织共享,尽(jìn)管(guǎn)低的突变频率和缺乏(fá)来源(yuán)组织(zhī)的信息阻(zǔ)碍(ài)了检测的敏感性。 5mC和(hé)5hmC来自液(yè)体活组织检(jiǎn)查的cfDNA可(kě)以作为平行或更有价值的生物标志物,用于人类疾病的非侵入性诊断和预后,因为它们概括了相关细胞状态中的基因表达(dá)变化。如果可以(yǐ)灵(líng)敏地检测这些胞嘧啶修饰模式,则可以鉴定疾病特异性生物标志(zhì)物,用(yòng)于(yú)早(zǎo)期的肿瘤检测,诊断和预后(hòu)。
5hmC在癌细(xì)胞(bāo)的差异化富集
高通(tōng)量测(cè)序是检测全基(jī)因(yīn)组(zǔ)胞嘧(mì)啶修饰模式的理想平台。全(quán)基(jī)因组亚硫(liú)酸氢盐测序或替代方(fāng)法已应用于生物(wù)标志物研究【26-28】。组织和癌症特异性(xìng)甲基(jī)化位点在跟(gēn)踪来自循(xún)环血的来源组织中,表(biǎo)现出有希望的潜力。然而,5mC主要作为人(rén)类基(jī)因组中高背(bèi)景水平的抑制(zhì)性标记,并且其用(yòng)亚硫酸(suān)氢盐处(chù)理的(de)测序(xù)一直受到广泛的DNA降解(jiě)。利用羟甲基的存在,选择性化学标记可应用于(yú)使用低(dī)水(shuǐ)平的DNA以高灵敏(mǐn)度检测5hmC。在这里,何(hé)川(chuān)等研(yán)究组建立了5hmC临床诊(zhěn)断技术,用于cfDNA 5hmC分析。显示显示cfDNA的5hmC差异(yì)富(fù)集,是(shì)实体瘤(liú)的优秀标记(jì)。
胰腺癌5hmC分布状况(kuàng)
癌(ái)症cfDNA的动态(tài)在很大程度上还不清楚。在(zài)简化的(de)模型情况(kuàng)下,肿瘤(liú)组织的gDNA被释放到(dào)血浆中并且经历降解,达到与来(lái)自正(zhèng)常健康组织的背景cfDNA类似(sì)的平衡。基因座特(tè)异性(xìng)5hmC修饰(shì)似乎是5hmC水平(píng)的主要(yào)决定(dìng)因素(sù),具有组织特异性,然后癌症(zhèng)状态增(zēng)加额外的变化层。这些组织,以及(jí)在较小的程度上肿瘤组织释(shì)放的DNA中的癌症特异性信号,略微改变(biàn)背景血浆cfDNA的5hmC修饰谱。从(cóng)肿瘤组(zǔ)织中释放(fàng)的(de)cfDNA越多,转移越大,给区分肿(zhǒng)瘤来源的生(shēng)物学(xué)和临床变化提(tí)供了更大的能力。因此,整合来自不同组织类型的gDNA的5hmC概(gài)况(kuàng),以实现对癌症生物标志物的疾病特异性的未(wèi)来(lái)评估,将是至关重要的。
胃癌中(zhōng)5hmC分(fèn)布(bù)状况
此外,实体瘤由癌干细胞和癌细胞组成,在由(yóu)白细胞,间充质细胞和细胞外基质构成的微环境中。肿(zhǒng)瘤进展启动了以缺氧(yǎng)和血管形成为特征的局部环境的变(biàn)化梯度。在生长的肿瘤及其周(zhōu)围的细胞内,可能存(cún)在广(guǎng)泛的变异(yì)性,使得某些类型的细(xì)胞倾向于凋亡并将(jiāng)DNA释放到循环中。
血(xuè)浆cfDNA中观察到癌症相关5hmC变(biàn)化(huà)的起源
何川等研究组预计在血浆cfDNA中观察到的(de)5hmC的癌症相关变(biàn)化是由肿瘤组织内(nèi)或周(zhōu)围的不同组细胞贡献的。肿瘤相(xiàng)关组织的单细胞或细(xì)胞类型特(tè)异(yì)性5hmC分析(xī)和使用适(shì)当的(de)细胞类型标记物,将揭(jiē)示这些(xiē)修饰的细胞特异性(xìng)的程度和(hé)分(fèn)布,并进一步阐明有助于在(zài)血浆cfDNA中观察到癌症相关的5hmC变化。这是(shì)这个(gè)学科所要达到的(de)意(yì)图,同时也是未来的发展方向。
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