何川
1Nature:m6A通過YTHDF 1促進(jìn)海馬依賴性學(xué)習(xí)和記憶
N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳動(dòng)物信使RNA上最普遍的內(nèi)部RNA修飾，通過m6A特異性結(jié)合蛋白調(diào)控修飾轉(zhuǎn)錄的目的和功能。在神經(jīng)系統(tǒng)中，m6A數(shù)量豐富，功能多樣。在之前的研究中人們得知，m6A標(biāo)記不同生理過程中協(xié)調(diào)降解的mRNAs組，但是，在體內(nèi)m 6A和mRNA翻譯的相關(guān)性仍然是未知的。
本文中，研究人員發(fā)現(xiàn)，通過結(jié)合蛋白YTHDF 1，m6A促進(jìn)成年小鼠海馬體神經(jīng)元刺激反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄的蛋白翻譯，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶。敲除Ythdf 1基因的小鼠顯示學(xué)習(xí)和記憶缺陷以及海馬突觸傳遞受損。YTHDF 1在成年Ythdf 1-敲除小鼠海馬體中的再表達(dá)，可以修復(fù)行為和突觸缺陷，而海馬體上特異性精確敲除Ythdf 1或METTL 3（其編碼了m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物中的催化組分）則重現(xiàn)為海馬體缺乏癥。海馬體上mRNAs的YTHDF 1結(jié)合位點(diǎn)和m6A 結(jié)合位點(diǎn)確定了關(guān)鍵的神經(jīng)元基因。新生蛋白標(biāo)記和海馬體神經(jīng)元系繩報(bào)告試驗(yàn)表明，YTHDF 1以神經(jīng)元刺激依賴的方式促進(jìn)蛋白質(zhì)合成?？傊琘THDF 1有助于翻譯m6A-甲基化神經(jīng)元mRNAs對(duì)神經(jīng)元刺激的反應(yīng)，這一過程有助于學(xué)習(xí)和記憶。
高表達(dá)YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和對(duì)照(AAV-對(duì)照)的AAV結(jié)構(gòu)示意圖。
研究證明，YTHDF 1的缺失損害了海馬體突觸的基礎(chǔ)傳遞和LTP。YTHDF 1的存在可以加速新的蛋白質(zhì)合成，這是突觸可塑性和記憶形成的長(zhǎng)期變化所必需的；Ythdf 1-KO小鼠，刺激依賴的蛋白質(zhì)合成減弱，導(dǎo)致突觸強(qiáng)化效率較低，達(dá)到記憶形成閾值的可能性較低。m6A對(duì)翻譯的促進(jìn)作用可能是通過刺激誘導(dǎo)，如文中對(duì)YTHDF 1的作用，這可能代表RNA甲基化依賴的翻譯調(diào)節(jié)的一個(gè)重要方面。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0666-1
2Cell Research:A dynamic N6-methyladenosinemethylome regulates intrinsic and acquired resistance to tyrosine kinaseinhibitors
白血病是一種侵襲性惡性腫瘤，通常與激活受體酪氨酸激酶（RTKs）突變有關(guān)，包括BCR / ABL，KIT和FLT3等。許多針對(duì)這些突變的酪氨酸激酶抑制劑（TKIs）已進(jìn)入臨床，但迅速獲得對(duì)TKIs的抵抗是成功治療白血病的主要障礙。最常被引用的機(jī)制是獲得性藥物抗性突變，其損害藥物結(jié)合或繞過抑制的RTK信號(hào)傳導(dǎo)。然而，這不足以揭示藥物暴露后TKI耐藥性的出現(xiàn)相對(duì)迅速的情況。在“藥物假期”之后，抗性表型是可逆的。許多具有抗性的患者也僅表達(dá)天然激酶（例如，BCR / ABL）或已經(jīng)激活平行途徑，涉及癌基因的過度簡(jiǎn)化（例如，BCL-2，BCL-6，AXL和MET）。
事實(shí)上，最近的研究結(jié)果已經(jīng)將獲得性TKI耐藥性與腫瘤內(nèi)的細(xì)胞異質(zhì)性和表觀基因組構(gòu)型的動(dòng)態(tài)變異聯(lián)系起來。據(jù)推測(cè)，異質(zhì)性腫瘤細(xì)胞群中不同的表觀遺傳模式可以在細(xì)胞命運(yùn)決定基因的表達(dá)中產(chǎn)生多樣性。通過藥物選擇可以迅速發(fā)展。然而，TKI抗性中關(guān)鍵表觀遺傳事件的描述遠(yuǎn)未完成。
N6-甲基腺苷（m6A）是哺乳動(dòng)物mRNA最常見的上皮轉(zhuǎn)錄組修飾.14,15,16它由甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（如METTL3-METTL14）安裝，可被去甲基化酶清除（如FTO和ALKBH5）。雖然任何特定m6A殘基的確切作用尚不清楚，但21個(gè)豐富的證據(jù)支持m6A甲基化，一般來說，嚴(yán)格調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性，剪接和/或蛋白質(zhì)翻譯，從而影響基因表達(dá)。一致地，沉默m6A甲基轉(zhuǎn)移酶（例如，IME4，METTL3的酵母直向同源物）或FTO的敲低改變m6A豐度，重新建?；虮磉_(dá)譜和/或轉(zhuǎn)錄物的可變剪接模式。
盡管最近關(guān)于角色的工作m6A在各種生物學(xué)過程中的作用，m6A甲基化是否以及如何調(diào)節(jié)TKI選擇下的細(xì)胞命運(yùn)決定仍然未知。我們假設(shè)，暴露于TKI后，m6A甲基化的可逆性質(zhì)使得攜帶m6A位點(diǎn)的一組增殖/抗凋亡癌基因上調(diào)，從而幫助細(xì)胞亞群逃避TKI介導(dǎo)的殺傷。為了測(cè)試這一點(diǎn)，我們模擬并表征了不同白血病模型中的TKI抗性，并直接在白血病細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組中定位m6A。我們的研究結(jié)果表明，內(nèi)在和誘導(dǎo)型FTO-m6A軸作為表征白血病細(xì)胞異質(zhì)性的新標(biāo)記，以及白血病細(xì)胞產(chǎn)生TKI抗性表型的廣泛防御機(jī)制。我們的發(fā)現(xiàn)確定了針對(duì)FTO-m6A軸預(yù)防/根除獲得性TKI耐藥性的可行性。
研究人員的研究結(jié)果顯示在酪氨酸激酶抑制劑（TKI）治療期間開發(fā)抗性表型取決于白血病細(xì)胞中FTO過表達(dá)導(dǎo)致的m6A減少。這種失調(diào)的FTO-m6A軸預(yù)先存在于幼稚細(xì)胞群中，這些細(xì)胞群具有遺傳同質(zhì)性，并且響應(yīng)TKI處理是可誘導(dǎo)/可逆的。具有mRNAm6A低甲基化和FTO上調(diào)的細(xì)胞在小鼠中表現(xiàn)出更高的TKI耐受性和更高的生長(zhǎng)速率。通過FTO失活的m6A甲基化的遺傳或藥理學(xué)恢復(fù)使得對(duì)TKI敏感的抗性細(xì)胞。
從機(jī)制上講，F(xiàn)TO依賴性m6A去甲基化增強(qiáng)了攜帶m6A的增殖/存活轉(zhuǎn)錄物的mRNA穩(wěn)定性，并隨后導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成增加。我們的研究結(jié)果確定了m6A甲基化在調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)決定中的新功能，并證明動(dòng)態(tài)m6A甲基化組是可逆TKI耐受狀態(tài)的額外表觀遺傳驅(qū)動(dòng)因子，為癌癥中的耐藥性提供了機(jī)制典型范例。
3Cell:m6A可以控制哺乳動(dòng)物的皮質(zhì)神經(jīng)元的發(fā)生
由Mett13 / Mett14甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物催化產(chǎn)生的N6-甲基腺苷（m6A）是最普遍的mRNA內(nèi)部修飾。 m6A是否調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物的大腦發(fā)育是未知的。在這里，我們顯示胚胎小鼠腦中Mettl14敲除下，m6A缺失，延長(zhǎng)了神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞周期，并將皮質(zhì)神經(jīng)發(fā)生延伸到出生后階段；通過Mettl3敲除，也得到了類似的現(xiàn)象。胚胎小鼠皮層的m6A測(cè)序顯示，m6A主要富集在轉(zhuǎn)錄因子，神經(jīng)發(fā)生，細(xì)胞周期和神經(jīng)元分化的mRNA中，m6A標(biāo)記促進(jìn)其衰老。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)神經(jīng)干細(xì)胞中以前未被認(rèn)可的轉(zhuǎn)錄模式中，m6A信號(hào)也調(diào)節(jié)前腦組織中的人皮質(zhì)神經(jīng)發(fā)生。小鼠與人類皮質(zhì)神經(jīng)發(fā)生之間的m6A-mRNA全基因組的比較，揭示了人特異性m6A標(biāo)記的轉(zhuǎn)錄本與腦障礙風(fēng)險(xiǎn)基因相關(guān)。
亮點(diǎn)
m 6 A缺失，導(dǎo)致皮質(zhì)神經(jīng)原始細(xì)胞的細(xì)胞周期延長(zhǎng)；
經(jīng)過比較小鼠及人類的m 6 A圖譜，呈現(xiàn)出保守及獨(dú)特性；
m 6 A促進(jìn)標(biāo)記的神經(jīng)發(fā)生相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本被延遲降解；
轉(zhuǎn)錄本的提前印記對(duì)于神經(jīng)元的發(fā)生是必需的。
4Molecular Cell :FTO在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中介導(dǎo)的差異m6A，m6Am和m1A去甲基化
已經(jīng)提出脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（FTO）通過全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）與人類肥胖相關(guān)聯(lián)。已顯示FTO的遺傳變異與食物攝入增加有關(guān)，而FTO中的功能喪失突變導(dǎo)致嚴(yán)重的生長(zhǎng)遲緩和CNS缺陷。
由于這些有趣的表型，已經(jīng)廣泛致力于鑒定底物和理解FTO的生物學(xué)功能。FTO被鑒定為第一種RNA去甲基化酶，其在體外和細(xì)胞中催化mRNA中N6-甲基腺苷（m6A）甲基化的逆轉(zhuǎn)。 m6A是哺乳動(dòng)物mRNA中最豐富的內(nèi)部修飾。已知m6Am的m6A部分是FTO的體外底物，最近的研究表明m6Am通過阻止DCP2介導(dǎo)的脫帽和microRNA介導(dǎo)的mRNA降解來穩(wěn)定mRNA。然而，F(xiàn)TO去除m6Am的功能相關(guān)性尚未得到充分探索。
在該項(xiàng)研究組中，何川研究組證實(shí)FTO可以從純化的多腺苷酸化RNA中有效地去甲基化m6A和m6Am。何川研究組發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的FTO定位在細(xì)胞類型之間變化，并且FTO在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中具有不同的底物庫(kù)。何川研究組進(jìn)一步鑒定了FTO的其他RNA底物，包括tRNA中的N1-甲基腺苷（m1A），U6 RNA中的m6A，以及小核RNA（snRNA）中的內(nèi)部和帽m6Am。該研究提供了迄今為止FTO介導(dǎo)的RNA去甲基化的最全面的景觀。它揭示了由FTO介導(dǎo)的核與細(xì)胞質(zhì)去甲基化所賦予的先前未被認(rèn)可的空間調(diào)節(jié)，其對(duì)靶RNA發(fā)揮不同的作用。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲基化是子宮內(nèi)膜癌的致癌機(jī)制
N6-甲基腺苷（m6A）是人類最普遍的信使RNA修飾形式。這種修改是可逆的，其生物學(xué)效應(yīng)主要是通過“寫入”、“橡皮”和“讀取”蛋白來介導(dǎo)的。所謂的“寫入”復(fù)合物，核心部分為METTL3–METTL14 m6A甲基轉(zhuǎn)移酶，還包括其他調(diào)控因子亞單元，作用是催化m6mRNA甲基化。至少有兩種橡皮擦酶FTO和ALKBH 5介導(dǎo)了甲基化的逆反應(yīng)。m6甲基化的轉(zhuǎn)錄被讀取器蛋白質(zhì)鎖識(shí)別，該蛋白可以調(diào)節(jié)mRNA前處理、翻譯和退化。在哺乳動(dòng)物中，m6A依賴的mRNA調(diào)節(jié)是必不可少的。m6A甲基化的缺陷影響很多的生物過程。特別的是，m6A mRNA甲基化通過影響細(xì)胞分化過程中mRNA的轉(zhuǎn)換而調(diào)節(jié)干細(xì)胞的自我更新和分化，并在胚胎發(fā)育過程中對(duì)轉(zhuǎn)錄組的轉(zhuǎn)換起重要作用。與這些作用一致，m6A mRNA甲基化是一種影響多種癌癥發(fā)生和發(fā)展的途徑。
m6mRNA甲基化對(duì)干細(xì)胞和癌細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖有著重要影響。不過，m6A甲基化如何影響細(xì)胞生長(zhǎng)，哪些基礎(chǔ)途徑和機(jī)制介導(dǎo)這些變化仍未完全闡明。本文研究子宮內(nèi)膜癌中的這個(gè)問題，其中測(cè)序研究發(fā)現(xiàn)了m6A甲基轉(zhuǎn)移酶亞基METTL 14的頻繁突變。研究人員發(fā)現(xiàn)與對(duì)應(yīng)的正常子宮內(nèi)膜相比，約有70%的子宮內(nèi)膜腫瘤細(xì)胞中m6A甲基化有減少的趨勢(shì)。這些減少的m6A甲基化可能是由METTL 14的突變或降低METTL 3甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)。通過METTL 14突變或METTL 3下調(diào)，降低m6A mRNA在子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中的水平，可促進(jìn)體外和活體細(xì)胞增殖和致瘤性。子宮內(nèi)膜癌患者腫瘤和細(xì)胞系的m6A -seq特征顯示m6A mRNA甲基化可以通過改變影響AKT信號(hào)通路的關(guān)鍵酶的表達(dá)來促進(jìn)細(xì)胞增殖。抑制AKT活化可以逆轉(zhuǎn)m6A甲基化減少引起的增殖增加。這些結(jié)果共同表明了m6A mRNA甲基化為子宮內(nèi)膜癌的致癌機(jī)制，m6A甲基化可以作為AKT信號(hào)調(diào)節(jié)因子。
正常子宮內(nèi)膜（左）和子宮內(nèi)膜癌（右）
這些發(fā)現(xiàn)可能適用于子宮內(nèi)膜癌以外由AKT信號(hào)增強(qiáng)所導(dǎo)致的其他癌癥。其他類型可以通過AKT激活的腫瘤可以利用異常的RNA甲基化來獲得生存和生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，也有其他研究觀察到干細(xì)胞和癌細(xì)胞的增殖隨著m6A甲基化的減少而增加。當(dāng)這篇論文被審查時(shí)，據(jù)報(bào)道，m6A甲基化會(huì)影響AML中AKT的活性，以及腎細(xì)胞癌30T細(xì)胞分化。雖然本文的結(jié)果表明m6A甲基化促進(jìn)子宮內(nèi)膜腫瘤發(fā)生，其他癌癥也與METTL 3高表達(dá)和m6A甲基化增加有關(guān)，也可能涉及不同的機(jī)制。然而，我們的結(jié)果表明，通過m6A甲基化調(diào)節(jié)AKT的活性，可能是一種影響一系列其他生物過程的一般生長(zhǎng)控制機(jī)制，這將是未來探索的一個(gè)新方向。
6Molecular Cell:Zc3h13調(diào)節(jié)核RNA m6A甲基化和小鼠胚胎干細(xì)胞自我更新
基因表達(dá)調(diào)控是生命活動(dòng)的核心事件之一。RNA化學(xué)修飾是基因表達(dá)調(diào)控的重要手段。RNA m6A修飾廣泛存在于病毒、細(xì)菌、單細(xì)胞生物和酵母等多個(gè)物種中，是真核生物mRNA上發(fā)生最為廣泛的內(nèi)部化學(xué)修飾。
Zc3h13與WTAP，Virilizer和Hakai互作
RNA m6A修飾參與調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性、剪接加工、轉(zhuǎn)運(yùn)以及翻譯等一系列mRNA加工代謝過程，對(duì)mRNA的命運(yùn)決定發(fā)揮重要作用。越來越多的科學(xué)證據(jù)顯示mRNA m6A修飾在細(xì)胞分化、生物個(gè)體發(fā)育及癌癥疾病發(fā)生等一系列生命過程中具有重要作用，成為近年來表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。
Zc3h13調(diào)節(jié)mESCs中的mRNA m6A
哺乳動(dòng)物細(xì)胞中約25%的mRNA有m6A修飾，圍繞該修飾的甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物、去甲基轉(zhuǎn)移酶和識(shí)別蛋白的研究較多，但是參與該修飾的調(diào)控蛋白以及該修飾的位點(diǎn)特異性調(diào)控機(jī)制依然不完全清楚。在該論文中，研究者報(bào)道了Zc3h13是一個(gè)調(diào)控RNA m6A修飾的新成員。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎干細(xì)胞中抑制Zc3h13表達(dá)導(dǎo)致mRNA m6A水平顯著降低，且這些下降的m6A主要發(fā)生在mRNA的3’端非編碼區(qū)域。
Zc3h13控制WTAP，Virilizer和Hakai的核定位
此前，有報(bào)道顯示Zc3h13存在于一個(gè)進(jìn)化上保守的復(fù)合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之中。研究者在探討Zc3h13對(duì)m6A調(diào)控的分子機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)Zc3h13對(duì)m6A的調(diào)節(jié)是通過控制復(fù)合物成員WTAP/Virilizer/Hakai的細(xì)胞定位而發(fā)生作用的。抑制Zc3h13表達(dá)導(dǎo)致復(fù)合物成員WTAP、Virilizer及Hakai蛋白發(fā)生由細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移，同時(shí)伴隨甲基轉(zhuǎn)移酶Mettl3和Mettl14蛋白核內(nèi)組分的減少，從而抑制m6A的形成。
Zc3h13喪失損害mESC自我更新
有意思的是，在細(xì)胞中敲低WTAP、Virilizer和Hakai，Zc3h13的核內(nèi)定位并不受影響，這提示了Zc3h13在該復(fù)合物的細(xì)胞定位中具有獨(dú)特的作用；同時(shí)，也為揭示m6A 修飾的特異調(diào)控機(jī)制提供了線索。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)敲低Zc3h13會(huì)損害小鼠胚胎干細(xì)胞的自我更新潛能并促進(jìn)細(xì)胞的分化，為m6A途徑調(diào)節(jié)小鼠胚胎干細(xì)胞的多潛能性提供了進(jìn)一步的證據(jù)和線索。
文章模型
復(fù)旦大學(xué)刁建波副研究員、施揚(yáng)教授、石雨江教授和芝加哥大學(xué)何川教授為論文的共同通訊作者。復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院博士研究生溫菁、呂瑞途和博士后馬紅輝為論文的共同第一作者。
7Cell Research:5-羥甲基胞嘧啶在循環(huán)無細(xì)胞DNA中的特征是人類癌癥的診斷生物標(biāo)志物
DNA修飾如5-甲基胞嘧啶（5mC）和5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）是已知影響哺乳動(dòng)物基因表達(dá)的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記。鑒于它們?cè)谌祟惢蚪M中的廣泛分布特性，與基因表達(dá)密切相關(guān)和高度的化學(xué)穩(wěn)定性，這些DNA表觀遺傳標(biāo)記可以作為癌癥診斷的理想生物標(biāo)志物。利用高度敏感和選擇性的化學(xué)標(biāo)記技術(shù)，何川等人在這里收集了最近診斷患有結(jié)直腸癌，胃癌，胰腺癌，肝癌或甲狀腺癌的患者和來自90個(gè)健康個(gè)體的正常組織樣品，進(jìn)行對(duì)循環(huán)無細(xì)胞DNA（cfDNA）5hmC分析。
去甲基化過程
發(fā)現(xiàn)5hmC主要分布在轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域，與開放的染色質(zhì)和活性組蛋白修飾相一致。在cfDNA中鑒定出可靠的癌癥相關(guān)的5hmC標(biāo)簽，這是特定癌癥類型的特征?；?hmC的循環(huán)cfDNA生物標(biāo)志物對(duì)結(jié)腸直腸癌和胃癌具有高度預(yù)測(cè)性，優(yōu)于常規(guī)生物標(biāo)志物，與來自組織活檢的5hmC生物標(biāo)志物相當(dāng)。因此，這種新的策略可以導(dǎo)致從血液樣本的分析中發(fā)展有效的，微創(chuàng)的癌癥診斷和預(yù)后方法。
癌細(xì)胞釋放DNA到血液
胞嘧啶甲基化（形成5-甲基胞嘧啶，5mC）是影響基因表達(dá)的公認(rèn)的表觀遺傳學(xué)修飾【1,2】。 DNA的5mC重構(gòu)在哺乳動(dòng)物發(fā)育和細(xì)胞分化以及癌癥發(fā)生，進(jìn)展和治療反應(yīng)過程中廣泛使用【3,4】。哺乳動(dòng)物基因組中的活性去甲基化是由將5mC修飾氧化為5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）【5,6】，以及進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為5-甲酰基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC）的TET家族的雙加氧酶完成【7,8,9】。 “中間”5hmC不僅標(biāo)志著活躍的去甲基化，而且還是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的DNA標(biāo)記，具有不同的表觀遺傳角色【2,10-15】。 5hmC在各種哺乳動(dòng)物細(xì)胞和組織中最近的全基因組測(cè)序圖譜支持其作為基因表達(dá)的標(biāo)記的作用【16-21】;它在增強(qiáng)子，gene body和啟動(dòng)子富集，5hmC的變化與基因表達(dá)水平的變化相關(guān)【22,23】。
高通量測(cè)序
來自循環(huán)血液中不同組織的無細(xì)胞DNA（cfDNA）的發(fā)現(xiàn)對(duì)臨床具有革命性的潛在應(yīng)用【24】?；谝后w活檢的生物標(biāo)志物和檢測(cè)工具與現(xiàn)有的診斷和預(yù)后方法相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)，包括微創(chuàng)。因此，他們具有成本效益的潛力，可以促進(jìn)更高的患者依從性和臨床便利性，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)【25】。
人類癌癥的cfDNA中，檢測(cè)5hmC的生物標(biāo)志物
腫瘤相關(guān)的cfDNA體細(xì)胞突變已經(jīng)顯示與腫瘤組織共享，盡管低的突變頻率和缺乏來源組織的信息阻礙了檢測(cè)的敏感性。 5mC和5hmC來自液體活組織檢查的cfDNA可以作為平行或更有價(jià)值的生物標(biāo)志物，用于人類疾病的非侵入性診斷和預(yù)后，因?yàn)樗鼈兏爬讼嚓P(guān)細(xì)胞狀態(tài)中的基因表達(dá)變化。如果可以靈敏地檢測(cè)這些胞嘧啶修飾模式，則可以鑒定疾病特異性生物標(biāo)志物，用于早期的腫瘤檢測(cè)，診斷和預(yù)后。
5hmC在癌細(xì)胞的差異化富集
高通量測(cè)序是檢測(cè)全基因組胞嘧啶修飾模式的理想平臺(tái)。全基因組亞硫酸氫鹽測(cè)序或替代方法已應(yīng)用于生物標(biāo)志物研究【26-28】。組織和癌癥特異性甲基化位點(diǎn)在跟蹤來自循環(huán)血的來源組織中，表現(xiàn)出有希望的潛力。然而，5mC主要作為人類基因組中高背景水平的抑制性標(biāo)記，并且其用亞硫酸氫鹽處理的測(cè)序一直受到廣泛的DNA降解。利用羥甲基的存在，選擇性化學(xué)標(biāo)記可應(yīng)用于使用低水平的DNA以高靈敏度檢測(cè)5hmC。在這里，何川等研究組建立了5hmC臨床診斷技術(shù)，用于cfDNA 5hmC分析。顯示顯示cfDNA的5hmC差異富集，是實(shí)體瘤的優(yōu)秀標(biāo)記。
胰腺癌5hmC分布狀況
癌癥cfDNA的動(dòng)態(tài)在很大程度上還不清楚。在簡(jiǎn)化的模型情況下，腫瘤組織的gDNA被釋放到血漿中并且經(jīng)歷降解，達(dá)到與來自正常健康組織的背景cfDNA類似的平衡?；蜃禺愋?hmC修飾似乎是5hmC水平的主要決定因素，具有組織特異性，然后癌癥狀態(tài)增加額外的變化層。這些組織，以及在較小的程度上腫瘤組織釋放的DNA中的癌癥特異性信號(hào)，略微改變背景血漿cfDNA的5hmC修飾譜。從腫瘤組織中釋放的cfDNA越多，轉(zhuǎn)移越大，給區(qū)分腫瘤來源的生物學(xué)和臨床變化提供了更大的能力。因此，整合來自不同組織類型的gDNA的5hmC概況，以實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥生物標(biāo)志物的疾病特異性的未來評(píng)估，將是至關(guān)重要的。
胃癌中5hmC分布狀況
此外，實(shí)體瘤由癌干細(xì)胞和癌細(xì)胞組成，在由白細(xì)胞，間充質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成的微環(huán)境中。腫瘤進(jìn)展啟動(dòng)了以缺氧和血管形成為特征的局部環(huán)境的變化梯度。在生長(zhǎng)的腫瘤及其周圍的細(xì)胞內(nèi)，可能存在廣泛的變異性，使得某些類型的細(xì)胞傾向于凋亡并將DNA釋放到循環(huán)中。
血漿cfDNA中觀察到癌癥相關(guān)5hmC變化的起源
何川等研究組預(yù)計(jì)在血漿cfDNA中觀察到的5hmC的癌癥相關(guān)變化是由腫瘤組織內(nèi)或周圍的不同組細(xì)胞貢獻(xiàn)的。腫瘤相關(guān)組織的單細(xì)胞或細(xì)胞類型特異性5hmC分析和使用適當(dāng)?shù)募?xì)胞類型標(biāo)記物，將揭示這些修飾的細(xì)胞特異性的程度和分布，并進(jìn)一步闡明有助于在血漿cfDNA中觀察到癌癥相關(guān)的5hmC變化。這是這個(gè)學(xué)科所要達(dá)到的意圖，同時(shí)也是未來的發(fā)展方向。
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