何川
1Nature:m6A通(tōng)过YTHDF 1促进海马依(yī)赖性学习和记忆
N6-甲基腺苷(gān)(m6A)是哺乳(rǔ)动物信使RNA上最普(pǔ)遍的内(nèi)部RNA修饰,通过m6A特异性结合(hé)蛋白(bái)调控修饰转(zhuǎn)录的目的和功(gōng)能(néng)。在神(shén)经(jīng)系统中,m6A数量丰富(fù),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(guò)程(chéng)中(zhōng)协(xié)调降(jiàng)解的(de)mRNAs组,但是,在体内(nèi)m 6A和mRNA翻译的相关(guān)性仍然是(shì)未(wèi)知的。
本文中,研究(jiū)人员发现,通过结(jié)合蛋白YTHDF 1,m6A促进成年小(xiǎo)鼠海(hǎi)马体神(shén)经(jīng)元(yuán)刺激反应的转录的蛋白翻译,从而促进学(xué)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(mǎ)突触传递受损。YTHDF 1在成年(nián)Ythdf 1-敲除小鼠海马体中的再表达,可(kě)以修复(fù)行为(wéi)和突触缺陷,而海马体(tǐ)上特(tè)异(yì)性精确敲除Ythdf 1或(huò)METTL 3(其编码了m6A甲基转移酶(méi)复合物中(zhōng)的催化组分(fèn))则重(chóng)现(xiàn)为海马体缺(quē)乏症。海马体上(shàng)mRNAs的YTHDF 1结合位点和m6A 结合位(wèi)点确(què)定了关(guān)键的神经元基因。新生(shēng)蛋白(bái)标(biāo)记和海马(mǎ)体神经元(yuán)系绳报告(gào)试验(yàn)表明(míng),YTHDF 1以(yǐ)神经元刺激依(yī)赖的(de)方式促进蛋白质合成。总之,YTHDF 1有助于(yú)翻译m6A-甲基化神经元(yuán)mRNAs对神经元刺激的反应,这一过(guò)程有助于学习和记(jì)忆。
高表达YTHDF1(AAV-YTHDF 1)和对照(AAV-对照)的AAV结(jié)构(gòu)示意图。
研究证明,YTHDF 1的(de)缺失损害(hài)了海马体(tǐ)突触的(de)基础传(chuán)递和LTP。YTHDF 1的存在(zài)可以(yǐ)加速新的蛋白质合成,这是突触可塑性和记忆形成的长期(qī)变化所必需的;Ythdf 1-KO小鼠,刺激(jī)依赖的蛋白质合成减弱,导致突(tū)触强化(huà)效(xiào)率较低,达(dá)到记忆形成阈(yù)值的(de)可(kě)能性较低。m6A对翻(fān)译的促(cù)进作用可(kě)能是通过刺激(jī)诱导,如文中对(duì)YTHDF 1的作用,这可(kě)能代表RNA甲基化依赖的翻译调节的一个(gè)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)血病是一种侵袭性恶性肿瘤,通常与激活受(shòu)体(tǐ)酪(lào)氨酸(suān)激酶(RTKs)突(tū)变有关,包括BCR / ABL,KIT和(hé)FLT3等(děng)。许多针对这些突(tū)变的酪氨酸激(jī)酶(méi)抑制剂(TKIs)已进入临床,但迅速获得对TKIs的抵(dǐ)抗(kàng)是成功治疗白血病(bìng)的(de)主要障碍。最常被引用的机制是获得性药(yào)物抗性(xìng)突变,其损害(hài)药(yào)物结合或绕过抑制的RTK信号传导。然(rán)而,这(zhè)不足以(yǐ)揭示药(yào)物暴露后TKI耐药性(xìng)的出现相对迅速的情况。在“药物假(jiǎ)期(qī)”之后(hòu),抗(kàng)性表(biǎo)型是可逆(nì)的。许多具有抗(kàng)性(xìng)的(de)患者也(yě)仅表达天然激酶(例如,BCR / ABL)或(huò)已经激活平行途径,涉及(jí)癌基因的过度简化(例如(rú),BCL-2,BCL-6,AXL和MET)。
事实上,最近的研究结果已经(jīng)将获得性(xìng)TKI耐药性与肿瘤(liú)内的细(xì)胞异质性和表观(guān)基因(yīn)组构(gòu)型的动态变异联系起来。据(jù)推(tuī)测,异质性肿瘤细(xì)胞群中不同的表(biǎo)观遗传模式可以在(zài)细胞命运决(jué)定基因的表(biǎo)达中产生多样性。通过药物选择(zé)可以迅速发展。然而,TKI抗性中关(guān)键(jiàn)表观(guān)遗传事件的描述(shù)远未完(wán)成。
N6-甲基(jī)腺苷(gān)(m6A)是哺(bǔ)乳动物mRNA最常见的上皮转录组(zǔ)修(xiū)饰.14,15,16它由甲基转移酶复合物(如METTL3-METTL14)安(ān)装,可被去甲基化(huà)酶清除(如(rú)FTO和ALKBH5)。虽然任何特定m6A残基的确切作(zuò)用(yòng)尚不清楚(chǔ),但21个丰富(fù)的(de)证据支持m6A甲基化,一般(bān)来说,严格调(diào)节mRNA稳(wěn)定性,剪接和/或蛋(dàn)白质(zhì)翻译,从而影响(xiǎng)基因表达。一(yī)致地,沉(chén)默m6A甲基转(zhuǎn)移酶(例如,IME4,METTL3的酵母直向同源物)或FTO的敲(qiāo)低改(gǎi)变m6A丰度,重新建模基因表(biǎo)达(dá)谱和/或转录物的可变剪接模式。
尽管最近关于(yú)角色的工(gōng)作m6A在各种生物学过程中(zhōng)的作用(yòng),m6A甲基化是否以及如何调节TKI选择下的细胞命运决定仍然未知。我们假(jiǎ)设,暴露于(yú)TKI后,m6A甲基(jī)化的可逆性质(zhì)使得携带m6A位(wèi)点的一组(zǔ)增殖/抗凋亡癌基因上调,从而帮助(zhù)细胞(bāo)亚群逃避TKI介导的杀伤。为了(le)测试这一(yī)点,我们(men)模拟并表征了不同白血病模型中的TKI抗性,并直接在白血(xuè)病细胞的转录组中定位m6A。我们的(de)研究结果表明,内在和诱导型(xíng)FTO-m6A轴作为表征白血病细胞异(yì)质性的新标记,以(yǐ)及白血(xuè)病细(xì)胞(bāo)产生TKI抗性表型的广泛防御机制。我们的发现确(què)定了针对FTO-m6A轴预防/根除获得性TKI耐药性的可行性。
研究人员的(de)研究(jiū)结果显示在酪氨酸激酶抑(yì)制剂(TKI)治疗期间开(kāi)发抗性表型取决于白(bái)血病(bìng)细胞中(zhōng)FTO过(guò)表达导(dǎo)致的m6A减少。这(zhè)种(zhǒng)失(shī)调的FTO-m6A轴预先存在(zài)于(yú)幼稚细胞群中,这(zhè)些细(xì)胞(bāo)群具有遗(yí)传(chuán)同质性,并且响(xiǎng)应TKI处理是可(kě)诱导/可逆(nì)的。具(jù)有mRNAm6A低甲基(jī)化(huà)和FTO上调的细胞在小鼠中(zhōng)表现出更(gèng)高的TKI耐受性和更(gèng)高的生长速率。通过FTO失活的(de)m6A甲基化(huà)的遗传或药理学恢复使得(dé)对TKI敏感的抗(kàng)性(xìng)细胞。
从机制上讲,FTO依赖性m6A去(qù)甲(jiǎ)基化增强了携带m6A的增殖/存活转录物的mRNA稳(wěn)定性,并随(suí)后(hòu)导(dǎo)致(zhì)蛋白(bái)质合成增加。我们的研究结果(guǒ)确定了m6A甲基化在(zài)调节细胞命(mìng)运决(jué)定中的新功能,并(bìng)证(zhèng)明动态m6A甲基化组是可逆(nì)TKI耐受状态的(de)额外(wài)表观遗传驱动因子(zǐ),为癌症中的(de)耐(nài)药性(xìng)提供(gòng)了机制典型(xíng)范例。
3Cell:m6A可以控制哺乳动物(wù)的(de)皮质神(shén)经元(yuán)的发生
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(shì)。 m6A是否调节哺乳动物的大脑(nǎo)发育是未知的。在这里,我(wǒ)们显示胚胎小鼠脑中Mettl14敲除下(xià),m6A缺失,延长了神(shén)经胶质细胞的细(xì)胞周(zhōu)期,并将皮质神(shén)经发生延伸到出生后阶段;通过(guò)Mettl3敲除,也得到了类似的现象(xiàng)。胚胎小(xiǎo)鼠皮层的m6A测(cè)序显示,m6A主要富集在转录因子,神经发生,细(xì)胞周期(qī)和神经元分化(huà)的mRNA中,m6A标记(jì)促进其衰老。进一步的(de)分析发现(xiàn)皮质神经干细胞中(zhōng)以前未被认可的转录(lù)模(mó)式中,m6A信号(hào)也(yě)调节前脑组织中的人(rén)皮质神经发生。小鼠与(yǔ)人类皮质神经发生之间的m6A-mRNA全基因组的(de)比较,揭示了人特异(yì)性(xìng)m6A标记(jì)的转录(lù)本(běn)与脑障碍风险基因相关。
亮点
m 6 A缺失,导致皮质神经原始(shǐ)细胞的细胞周期延长;
经过(guò)比较小鼠及人类的m 6 A图谱,呈现(xiàn)出保(bǎo)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降解;
转(zhuǎn)录本的提前印(yìn)记(jì)对(duì)于(yú)神经元的发生是必需的。
4Molecular Cell :FTO在(zài)细胞核和细胞质中介导的(de)差(chà)异m6A,m6Am和m1A去甲基化
已经提出脂(zhī)肪量和肥胖相关蛋白(FTO)通过全基因组关联研(yán)究(GWAS)与人类肥胖相关联。已显示FTO的遗传变异与(yǔ)食(shí)物摄入增加有关,而FTO中的(de)功能丧失突变导致严重的生(shēng)长迟缓和(hé)CNS缺陷。
由于这(zhè)些有趣的表型,已经广泛(fàn)致力(lì)于(yú)鉴定底物(wù)和(hé)理解FTO的生物学功(gōng)能。FTO被鉴定(dìng)为第一种RNA去甲基化酶,其在体外和(hé)细胞中催(cuī)化mRNA中N6-甲基(jī)腺苷(m6A)甲基化的逆(nì)转。 m6A是(shì)哺乳动物mRNA中最丰(fēng)富(fù)的内部修(xiū)饰。已知m6Am的(de)m6A部分是FTO的体外底(dǐ)物,最近的研究表明(míng)m6Am通过(guò)阻止DCP2介导的脱帽和microRNA介导的mRNA降(jiàng)解来稳定(dìng)mRNA。然而,FTO去除(chú)m6Am的功能相关性尚未得到充分探索。
在该项研究组(zǔ)中,何川研究组证实FTO可以从纯化的多腺苷酸化RNA中有效地去甲基化(huà)m6A和m6Am。何川(chuān)研(yán)究组发现细胞核(hé)和细胞质(zhì)中的FTO定位在细胞(bāo)类型之间变化(huà),并且FTO在细(xì)胞核和细胞质中具有不同的底物库。何川研(yán)究组进一步鉴定了FTO的其他RNA底物(wù),包括tRNA中的(de)N1-甲(jiǎ)基(jī)腺苷(m1A),U6 RNA中(zhōng)的m6A,以及小核RNA(snRNA)中的(de)内(nèi)部和帽m6Am。该研究提供了迄今(jīn)为(wéi)止FTO介导的RNA去甲基化的最全面(miàn)的景观。它揭示(shì)了由FTO介导的核与细胞质去甲(jiǎ)基化所赋予的先前未被(bèi)认可的(de)空间调节(jiē),其对靶RNA发挥不同的作用。
5Nature cell biology:m6A mRNA甲基(jī)化是子宫内(nèi)膜癌(ái)的致癌机制
N6-甲基腺苷(m6A)是人类最普(pǔ)遍的信使RNA修饰形(xíng)式。这种修(xiū)改是可逆(nì)的,其生物学效应主要是通过“写入”、“橡(xiàng)皮”和“读取”蛋白来介导的。所谓的“写入”复合物,核心(xīn)部分为METTL3–METTL14 m6A甲基转移酶,还包括其他调(diào)控因子(zǐ)亚单(dān)元(yuán),作用是催化m6mRNA甲基化。至少有(yǒu)两种橡皮擦酶(méi)FTO和ALKBH 5介导了甲(jiǎ)基化的逆反应。m6甲基化的转录被读取(qǔ)器蛋白质(zhì)锁识别,该蛋白可(kě)以调(diào)节(jiē)mRNA前(qián)处理、翻译(yì)和退化。在(zài)哺乳动物中,m6A依赖的mRNA调节是必不可少的。m6A甲基化的缺陷影响很多的生(shēng)物过程(chéng)。特(tè)别的是(shì),m6A mRNA甲基化通(tōng)过影响(xiǎng)细胞分化过程中mRNA的转换而调节干细胞的自我更新和分化,并在胚胎(tāi)发育过程(chéng)中对转(zhuǎn)录组的转(zhuǎn)换起重要作用。与这些作用一致,m6A mRNA甲基化是一(yī)种影响多种癌症发生(shēng)和发展的途径。
m6mRNA甲基化对干细胞和癌细胞生长和(hé)增殖有着重要(yào)影响(xiǎng)。不(bú)过,m6A甲基化(huà)如何影响细胞生长,哪些(xiē)基础途径和机制介导这些变化仍(réng)未(wèi)完(wán)全阐明。本文研(yán)究子宫内膜(mó)癌(ái)中的(de)这个问(wèn)题,其中(zhōng)测(cè)序研究发现(xiàn)了m6A甲基转移(yí)酶亚基METTL 14的频繁突变。研(yán)究人(rén)员发现(xiàn)与对应的正常子宫内膜相比,约有70%的子宫内膜肿(zhǒng)瘤(liú)细胞中m6A甲基化(huà)有(yǒu)减少的趋势。这些(xiē)减少的m6A甲基化(huà)可能是由METTL 14的突变或降低METTL 3甲基转移酶的表达。通过METTL 14突变或METTL 3下调,降低m6A mRNA在子(zǐ)宫内膜(mó)癌细胞中的水平,可促(cù)进体外和活体细胞增殖和致瘤性。子宫内(nèi)膜癌患者肿瘤和细胞(bāo)系的m6A -seq特征显示m6A mRNA甲基化可以通过改变影响(xiǎng)AKT信(xìn)号通(tōng)路的关键酶的表达(dá)来促进细(xì)胞增殖(zhí)。抑制AKT活(huó)化可以(yǐ)逆(nì)转m6A甲基化减少(shǎo)引起的增殖增加。这些结果共同表明(míng)了m6A mRNA甲基化为子宫内膜癌的致癌机制,m6A甲基化可(kě)以作为AKT信号调节因(yīn)子。
正常(cháng)子(zǐ)宫内膜(左)和子宫内膜癌(ái)(右(yòu))
这些发现可(kě)能适用于子(zǐ)宫内膜癌以外由(yóu)AKT信号增强所导(dǎo)致的其他癌症。其他(tā)类型可以通过AKT激活的(de)肿瘤可(kě)以利用异(yì)常的RNA甲(jiǎ)基化来获得(dé)生存和生长(zhǎng)优势(shì)。事实上(shàng),也有其他研(yán)究(jiū)观察到干细胞和癌细胞的增殖随着m6A甲基化的减少而增加。当这篇论文被审查时,据报道(dào),m6A甲基化会影响(xiǎng)AML中AKT的活性,以及肾细胞(bāo)癌30T细胞分化。虽然本文的结果表明m6A甲基化促进子(zǐ)宫内膜肿瘤发生,其他癌(ái)症也与METTL 3高表达和m6A甲基化增加有关,也可(kě)能涉及不同的(de)机制。然而,我(wǒ)们的结果(guǒ)表明(míng),通(tōng)过m6A甲基化调节AKT的活(huó)性(xìng),可能(néng)是一种影响一系(xì)列其(qí)他生物过(guò)程的(de)一(yī)般生长控(kòng)制(zhì)机(jī)制,这(zhè)将是未来探索的一个新方向(xiàng)。
6Molecular Cell:Zc3h13调节核(hé)RNA m6A甲基化和小(xiǎo)鼠(shǔ)胚(pēi)胎干细胞自我更(gèng)新(xīn)
基因表(biǎo)达调控是生命活动的核心事(shì)件之(zhī)一。RNA化学修饰是基因表达调控的重要手段。RNA m6A修饰广泛(fàn)存(cún)在于病毒、细菌(jun1)、单细胞(bāo)生物和酵(jiào)母等多个(gè)物种中,是真核生物mRNA上发生最为(wéi)广泛的内(nèi)部化(huà)学修饰(shì)。
Zc3h13与WTAP,Virilizer和Hakai互(hù)作
RNA m6A修饰参与调节mRNA稳定性、剪接(jiē)加工、转运以及翻译等一系列mRNA加工代谢过(guò)程(chéng),对mRNA的命运决定发挥(huī)重要(yào)作用。越(yuè)来越多的科学(xué)证据显示mRNA m6A修饰在(zài)细胞分化、生物(wù)个体发育及癌(ái)症疾病发生等一系列生命(mìng)过程(chéng)中具有重(chóng)要作(zuò)用(yòng),成为近年来表(biǎo)观转录组学的研究热(rè)点之一。
Zc3h13调(diào)节mESCs中的mRNA m6A
哺乳动物(wù)细胞中约25%的(de)mRNA有m6A修饰,围绕该修饰的(de)甲(jiǎ)基(jī)转移酶复合物、去甲基转移(yí)酶和(hé)识别蛋(dàn)白的研(yán)究较多,但是参与该修饰(shì)的调(diào)控蛋白(bái)以及该修(xiū)饰的位点特异性调控机(jī)制依然不完(wán)全(quán)清楚。在(zài)该(gāi)论文中,研究者报道了Zc3h13是一个调控RNA m6A修饰的新成员。研(yán)究发(fā)现,在小鼠胚胎干细胞中(zhōng)抑制Zc3h13表达导致mRNA m6A水(shuǐ)平显(xiǎn)著降(jiàng)低,且这些下降的m6A主要发生在mRNA的3’端非编码区(qū)域。
Zc3h13控(kòng)制WTAP,Virilizer和Hakai的核定位(wèi)
此前,有报道显示Zc3h13存在于一个进化(huà)上保(bǎo)守的复合物Zc3h13-WTAP-Virilizer-Hakai之(zhī)中。研究者(zhě)在(zài)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)通过控制复合物成(chéng)员WTAP/Virilizer/Hakai的细胞定(dìng)位而发生作用的。抑制(zhì)Zc3h13表达导致(zhì)复(fù)合物成员WTAP、Virilizer及Hakai蛋白发生由细胞(bāo)核向(xiàng)细胞(bāo)质的转移,同时伴(bàn)随(suí)甲基转移酶Mettl3和Mettl14蛋白核内组分的减少,从而抑制m6A的形(xíng)成。
Zc3h13丧失损害mESC自我更(gèng)新(xīn)
有意思(sī)的是,在(zài)细(xì)胞中(zhōng)敲低WTAP、Virilizer和Hakai,Zc3h13的(de)核内定位并不受(shòu)影响,这提示了(le)Zc3h13在该复合物的细胞定位(wèi)中具有独特的作用;同时(shí),也为揭示m6A 修饰的(de)特异调控机制提供了(le)线索。此(cǐ)外,研(yán)究者还发现敲低Zc3h13会损害小鼠(shǔ)胚胎干细胞的自我更(gèng)新(xīn)潜能并促(cù)进细胞的分化,为(wéi)m6A途径(jìng)调节小鼠胚胎干细胞的多潜能性提供了(le)进一(yī)步的(de)证据和线索。
文章模型
复旦(dàn)大学刁建波副研究(jiū)员、施扬教授、石雨江教授和芝(zhī)加哥大学何(hé)川教授为论文的共同通讯作者。复旦大学生物医学研究院博士研究生温菁、吕瑞途(tú)和(hé)博士后马红辉为论(lùn)文的共(gòng)同第一(yī)作者。
7Cell Research:5-羟甲基胞(bāo)嘧啶在循环无(wú)细(xì)胞(bāo)DNA中的特(tè)征是人类癌症的诊断生物标志物
DNA修饰如5-甲(jiǎ)基胞嘧啶(dìng)(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是已知(zhī)影响哺(bǔ)乳动物(wù)基(jī)因表达(dá)的表(biǎo)观(guān)遗传(chuán)学标记。鉴于它们在人类基因组(zǔ)中的广泛(fàn)分布特性(xìng),与(yǔ)基因表达密切相关(guān)和(hé)高度的化(huà)学稳定性(xìng),这些DNA表观(guān)遗(yí)传标(biāo)记可以作为癌症诊断的理想生物(wù)标志(zhì)物。利用高度敏感和选(xuǎn)择性(xìng)的化学标记技术,何川等人在这(zhè)里收(shōu)集了最(zuì)近诊断患有结(jié)直肠癌,胃癌,胰(yí)腺癌,肝癌或甲状腺癌的患者和(hé)来自90个健(jiàn)康(kāng)个体的正(zhèng)常组织(zhī)样品(pǐn),进行(háng)对循环无细胞DNA(cfDNA)5hmC分析(xī)。
去甲基化过(guò)程
发现5hmC主要分布在转录活性区域,与开(kāi)放(fàng)的(de)染色质(zhì)和活性组蛋白修(xiū)饰(shì)相一致。在cfDNA中鉴定出可靠的癌症相关的5hmC标签(qiān),这是特(tè)定癌(ái)症(zhèng)类(lèi)型的特征。基于5hmC的循环cfDNA生(shēng)物标(biāo)志物(wù)对结肠(cháng)直(zhí)肠癌和胃癌具有高度预测性,优于常规生物标志物,与(yǔ)来(lái)自组织活(huó)检的5hmC生物标志物相当。因此,这(zhè)种新的(de)策略可以导(dǎo)致从血液样本的分析中发展有效的(de),微创(chuàng)的癌症诊断和预后方法。
癌(ái)细(xì)胞释(shì)放DNA到血液(yè)
胞嘧啶甲基化(huà)(形(xíng)成5-甲基(jī)胞嘧啶,5mC)是影响基(jī)因表达的公认的表(biǎo)观遗传学修饰【1,2】。 DNA的5mC重构在哺乳动(dòng)物发育(yù)和细胞分化以及癌症发生(shēng),进展和治疗反应过程中广泛使用(yòng)【3,4】。哺乳动物基因(yīn)组中的活性去甲基(jī)化是由(yóu)将5mC修饰氧化为(wéi)5-羟甲(jiǎ)基胞嘧啶(5hmC)【5,6】,以及进(jìn)一步转(zhuǎn)化为5-甲酰基胞嘧(mì)啶(5fC)和5-羧基(jī)胞嘧啶(dìng)(5caC)的TET家族的双(shuāng)加氧酶完成【7,8,9】。 “中(zhōng)间”5hmC不仅标志着活跃的去甲基化,而且还是一(yī)个相对稳定的(de)DNA标记,具有不同的表观遗(yí)传角色【2,10-15】。 5hmC在(zài)各种哺(bǔ)乳动物细(xì)胞(bāo)和组织中(zhōng)最(zuì)近(jìn)的全(quán)基因组测序图谱支持其作(zuò)为(wéi)基因表(biǎo)达的标记(jì)的作用(yòng)【16-21】;它在(zài)增(zēng)强子,gene body和启动(dòng)子富(fù)集,5hmC的变化(huà)与基(jī)因表达水平的变化相关(guān)【22,23】。
高通量(liàng)测序
来自循环(huán)血液中不同组织的无细胞DNA(cfDNA)的发现对临床具有革命性的潜在应用【24】。基于液体活检的生物(wù)标(biāo)志物和检测工具与现有(yǒu)的(de)诊断和预后方法相比(bǐ)具有显著的优势,包括微创。因此,他们(men)具有成本效益(yì)的潜力,可以促进更高的(de)患者依从性和临床便利性,从而实现动(dòng)态(tài)监(jiān)测【25】。
人类癌(ái)症的cfDNA中(zhōng),检测5hmC的生(shēng)物标志物
肿瘤(liú)相关的cfDNA体细胞突变已经显(xiǎn)示与肿瘤(liú)组织共享,尽管低的突变(biàn)频率和缺乏来源组织的信息阻碍了检测的敏感性。 5mC和5hmC来自液(yè)体活组(zǔ)织检查的cfDNA可以作为平行或更有价值(zhí)的生物标志物,用于人类疾病的(de)非(fēi)侵入性诊断(duàn)和(hé)预后,因为它们概括(kuò)了相关细胞状态中的基因表达变化。如果可以灵敏地检(jiǎn)测这些胞嘧啶修(xiū)饰模式(shì),则可以鉴定疾病特异性生物标志物(wù),用于早期的肿瘤检(jiǎn)测,诊断和预后。
5hmC在癌细胞的(de)差异化富(fù)集
高通量测序是检测全基因组胞嘧啶修饰(shì)模式的理想平台。全(quán)基因组(zǔ)亚硫酸氢盐测序或替代方法已应用于生物标志物研究【26-28】。组织和癌(ái)症(zhèng)特(tè)异性(xìng)甲基化位点在(zài)跟(gēn)踪来(lái)自循环血的来源组织中(zhōng),表(biǎo)现出有希望(wàng)的潜力。然而,5mC主要作为人类基因(yīn)组(zǔ)中高背景水平的(de)抑制性(xìng)标记,并且其用亚硫(liú)酸氢盐处理(lǐ)的测序一直受到(dào)广泛的DNA降解(jiě)。利(lì)用羟(qiǎng)甲基的存在,选择(zé)性(xìng)化学标记可应用于(yú)使用低水平的DNA以(yǐ)高灵敏度检测5hmC。在这里,何川等研(yán)究组建立(lì)了(le)5hmC临床诊断技术,用于cfDNA 5hmC分析。显示显示(shì)cfDNA的5hmC差异富集,是(shì)实体瘤的优秀标记(jì)。
胰腺癌5hmC分布(bù)状况
癌症cfDNA的动态(tài)在很大(dà)程度(dù)上还不清楚(chǔ)。在简化的模型情况下,肿瘤组(zǔ)织的gDNA被释放到血浆中(zhōng)并(bìng)且经历降解,达到(dào)与来自正常(cháng)健康组织(zhī)的背景cfDNA类似的(de)平衡。基因座特异性5hmC修(xiū)饰似乎是5hmC水平的主要决(jué)定因(yīn)素,具有组织特(tè)异性,然后癌症状(zhuàng)态(tài)增加额外的变化层。这些(xiē)组织,以及在(zài)较小的程度(dù)上肿瘤(liú)组织释放的DNA中的癌症特(tè)异性信号(hào),略微改变背景血(xuè)浆cfDNA的5hmC修饰谱。从肿瘤组织中释(shì)放(fàng)的cfDNA越多,转移越大(dà),给(gěi)区分肿瘤来源(yuán)的生物(wù)学和临(lín)床变化提供了更大的能力。因此,整合来(lái)自(zì)不同组织类型的gDNA的5hmC概况(kuàng),以实现对癌症(zhèng)生(shēng)物标志物的疾(jí)病特异性的未来评估,将是至关重要的。
胃癌中5hmC分(fèn)布(bù)状况(kuàng)
此外,实体瘤由癌干细胞和癌细胞组成(chéng),在由白细胞,间充质细胞和细胞外基质构成(chéng)的微环(huán)境中(zhōng)。肿瘤(liú)进展启动了以缺氧和血管形成为特征的局部(bù)环境的变化梯(tī)度。在生长的肿瘤及其(qí)周围的细胞内,可能存在广泛的变异性,使得(dé)某些类型的(de)细胞(bāo)倾向于凋亡并(bìng)将(jiāng)DNA释放(fàng)到(dào)循环中。
血浆cfDNA中观察到癌(ái)症相关5hmC变化的起源
何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组织(zhī)内或(huò)周围的不同组细胞贡献的。肿瘤相关组织的单细胞或细胞类型特异性5hmC分析和使(shǐ)用适当的细胞类型标记物(wù),将(jiāng)揭示这(zhè)些(xiē)修饰的细(xì)胞特异性(xìng)的程度和分布,并进一步阐明有助(zhù)于在血浆cfDNA中观察到癌症相关的(de)5hmC变化。这是这个学科所要达到(dào)的意图,同时也是未来的发展方向。
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