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“身份指纹”让肝癌无所遁形
受访专家:中山大学肿瘤防治中心主任、中山大学附属肿瘤医院院长徐瑞华近日,国际顶尖学术杂志《Nature Materials》上一篇关于肝癌早诊早治的文章一经发表,即引起国内外科学界的广泛关注.中山大学肿瘤防治中心主任徐瑞华教授,与美国加州大学圣迭戈分校的张康教授,一同带领中美科学家团队,经反复探求,终于破解了一项众多科学家想攻克的世界性难题——通过检测少量血液中循环肿瘤DNA (ctDNA)特定位点甲基化水平,对肝癌进行早期诊断及疗效和预后预测的新方法.
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毛细管胶束电动色谱测定基因组DNA甲基化水平
DNA甲基化作为表遗传学的重要研究内容,是哺乳动物表达调控的主要表遗传学形式.研究表明,DNA甲基化与肿瘤关系密切[1-2],全基因组DNA低甲基化是肿瘤细胞基本特征之一[3-4],在肿瘤的发生和发展中存在DNA甲基化水平和模式的混乱.DNA甲基化改变能否作为生物标志用于临床早期诊断已成为当前研究的热点.目前,用于DNA整体甲基化水平检测方法有多种,但能真正从定量的角度进行快速、精确分析的方法却很少.笔者采用毛细管胶束电动色谱(miceller electrokinetic capillary chromatography,MECC)法同时分离DNA酶解后5类单核苷酸(包括mdC),建立了一种快速检测基因组DNA整体甲基化水平的方法.
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非吸烟肺腺癌患者肺癌组织中MGMT基因启动子区超甲基化水平高于吸烟的肺腺癌患者
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去甲基化药物对骨髓增生异常综合征DNA甲基化水平的影响及临床疗效的研究进展
骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)是一组起源于造血系统的获得性克隆性疾病,以无效造血、外周血细胞减少及高风险向急性髓系白血病( acute myeloid leukemia,AML)转化为特点。其发病机制目前尚不明确,但是该类疾病表现出的对DNA甲基转移酶抑制剂独特的敏感性,表明表观遗传学改变,尤其是DNA的异常甲基化在该病的发生发展中起着重要的作用,因此,去甲基化药物成为近年来MDS治疗的新策略。尤其对于高危及年龄较大的患者,去甲基化治疗为该类患者目前主要的治疗措施。在应用去甲基化药物后,部分MDS患者取得较好的临床疗效,生存质量在一定程度上得以提高[1],但去甲基化药物的完全缓解率仅为10%~20%;且由于该病的异质性,MDS患者治疗反应具有极大的差异性。治疗相关的骨髓抑制、感染等并发症,以及药物费用高,见效时间长,需要多疗程强化巩固治疗等众多因素造成患者对治疗的依从性差。因此,明确何种MDS患者适合去甲基化治疗,何种指标可作为检测药物疗效的标志显得极为迫切。研究发现,部分基因启动子甲基化水平在应用去甲基化药物后,甲基化水平有所下降,沉默的基因得以表达,该变化与临床疗效有一定的相关性,这使得基因DNA甲基化水平有望成为去甲基化药物的检测指标。现就近年来MDS患者某些特定基因DNA甲基化水平在应用去甲基化药物前后变化与临床疗效的关系的研究进展综述如下。
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食管癌患者外周血N-甲基-D-天冬氨酸受体2B基因异常甲基化水平及其临床意义
缺乏早期诊断和转移监测的特异性指标是食管癌术后复发和转移的高死亡率的关键原因,因此临床上迫切需要寻找取材方便、微创且可实时追踪监测的外周血肿瘤标志.2006年Kim等[1]通过基因启动子区药物处理和芯片表达分析等研究发现,神经氨酸酶受体家族成员--N-甲基-D-天冬氨酸受体2B(NMDAR2B)在食管癌癌组织及其癌细胞系中具有很高的异常甲基化率;启动子甲基化是该基因失活的主要原因,且与肿瘤细胞凋亡抑制相关.为此,我们对食管癌癌组织,特别是外周血NMDAR2B的异常甲基化情况进行了检测分析.以探讨其作为食管癌复发和预后监测指标的临床应用价值.
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错配修复基因甲基化紊乱与消化系肿瘤
肿瘤的发生过程中,表型遗传修饰对肿瘤相关基因的表达起调控作用,主要有总基因组甲基化水平降低,癌基因的低甲基化和抑癌基因的高甲基化及抑癌基因的低乙酰化.其中,DNA错配修复基因的失活与基因的甲基化紊乱密切相关.hMLHl(human Mut L homologue 1)和hMSH2(humanMut S homologue 2)是DNA错配修复的主要控制基因,其表达的失活与该启动子区高甲基化有关.本文就消化系肿瘤发生中错配修复与甲基化紊乱关系作一综述.
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胃癌发生中后生修饰的异常
胃癌是消化系统常见的恶性肿瘤,其发生与发展与肿瘤相关基因的表达异常,包括癌基因的过度表达和抑癌基因的失活等有关.染色体由DNA和组蛋白等组成,DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化是调控各种基因表达的后生修饰的主要内容.甲基化使基因转录水平降低,而与基因相关的组蛋白的乙酰化往往活化该基因.胃癌的发生中常常有总基因组DNA甲基化水平降低、c-Ha-ras等癌基因的低甲基化和包括p16INK4A等抑癌基因的高甲基化,及p21WAF1基因相关组蛋白的低乙酰化紊乱等.本文重点讨论几种较重要的肿瘤相关基因的后生修饰变化和纠正策略.
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RASSF1A基因与乳腺癌相关性的研究进展
目的:总结RASSF1A基因作为新型的肿瘤抑制因子与乳腺癌发生发展相关性的研究现状,探讨其高甲基化在乳腺癌的早期诊断和治疗方面的研究前景和临床价值.方法:应用PubMed数据库检索系统以“RASSF1A、methylation、breast cancer和epigenetics”为关键词.检索2000-01-2012-08关于RASSF1A基因与乳腺癌相关性研究.纳入标准:1)RASSF1A基因甲基化的相关研究;2)RASSF1A基因高甲基化与乳腺癌相关性的研究.根据纳入标准,符合分析的文献35篇.结果:RASSF1A高甲基化可能是乳腺癌发生和发展中一个早期事件.RASSF1A高甲基化水平在乳腺癌临床诊断中具有较高的阳性率(57%~85%);逆转RASSFIA基因启动子CpG岛高甲基化可成为乳腺癌药物治疗的新方向.RASSF1A基因在乳腺癌诊断和治疗等方面正在得到越来越广泛的研究和应用.结论:RASSF1A基因与乳腺癌的发生发展密切相关,可用于乳腺癌的早期诊断及治疗.
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肝癌患者p16基因甲基化与DNMTs表达相关性分析
目的:研究p16基因启动子区域异常甲基化所导致的基因表达异常在肝癌形成过程中的作用,探讨p16基因甲基化与DNMTs(DNMT1、DNMT2、DNMT3A和DNMT3B)表达之间的相关性.方法:检测肝癌患者癌组织、癌旁组织和肝硬化组织中p16基因的异常甲基化状态及p16、DNMTs基因mRNA的表达水平;采用甲基化特异性PCR技术检测甲基化状态,荧光定量技术检测mRNA的表达.结果:p16基因在肝癌组织、肝硬化组织和癌旁组织中的甲基化率分别为70.5% (31/44)、37.1%(13/35)和9.1 %(4/44),肝癌组织和肝硬化组织中的甲基化改变与癌旁组织比较差异有统计学意义,P<0.01.31例甲基化阳性组织中17例p16基因表达降低或缺失,13例甲基化阴性组织中2例基因表达降低或缺失,甲基化阳性与阴性的p16基因表达水平存在明显差异.癌组织和肝硬化组织中4种DNMT mRNA水平均高于相应癌旁组织.其中DNMT1、DNMT3A和DNMT3B mRNA的表达水平差异有统计学意义,DNMT1:P值分别为0.009和0.020;DNMT3A:P值分别为0.005和0.010;DNMT3B:P值分别为0.039和0.036.DNMT2 mRNA的表达水平虽然高于相应癌旁组织,但差异无统计学意义,P值分别为0.120和0.350.DNMT1、DNMT 3A和DNMT3B的表达与p16甲基化有相关性,P值分别为0.013、0.025和0.041.结论:p16基因甲基化是肝癌的早期、频发事件,其改变是其基因表达下降甚至失活的重要原因.DNMTs活性的改变可能促进p16基因的异常甲基化.
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高脂饮食对大白兔DNA甲基化的影响及其与动脉粥样硬化的关系
DNA甲基化水平系真核细胞基因表达多层次调控机制中的重要环节.DNA甲基化作用和基因功能密切相关.整体甲基化水平的降低可使基因的调控能力下降.现认为,动脉粥样硬化(As)是一种以血管内皮细胞和平滑肌细胞增生为主要病变的疾病,与基因过度表达有关.据文献报道,在As斑块部位,伴随平滑肌细胞增生的同时,血管内皮生长因子(VEGF)基因、c-kit癌基因、H-ras癌基因等的表达也增高.为探讨DNA甲基化与As的关系,本研究随机将日本大耳兔(2个月龄、体重2.5~3.0 kg)分为正常对照组和高脂饮食组.
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组蛋白甲基转移酶在造血干细胞调控和白血病发生中的作用
组蛋白修饰是生物表观遗传中重要的调控机制之一,由组蛋白甲基转移酶参与的组蛋白甲基化不仅对造血干细胞的自我更新和维持起关键作用,而且可调节众多与白血病发生和发展有关的蛋白表达及活性,从而导致不同类型白血病的发生并影响其预后.应用组蛋白甲基转移酶抑制剂调控组蛋白甲基化水平,能够诱导肿瘤细胞凋亡从而抑制白血病的发生与发展,因此组蛋白甲基转移酶抑制剂的研究受到人们的广泛关注.我们从组蛋白甲基转移酶在造血干细胞调控及白血病发生中的作用以及组蛋白甲基转移酶抑制剂在白血病治疗中的作用等方面的研究进展综述如下.
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14-3-3 tau(YWHAQ)基因启动子高度甲基化在子痫前期胎盘中的作用
背景与目的:子痫前期(preeclampsia,PE)在全球孕妇中的发生率为3%~5%,该病以孕20周后孕妇出现血压和尿蛋白升高为主要特征,可导致母婴不良结局。研究已证实14-3-3 tau(YWHAQ)基因敲除参与了PE 的发生发展,而 YWHAQ启动子可能对重度PE 患者有不同程度的甲基化作用。研究还发现,YWHAQ 可能对PE患者胎盘基因的表观遗传调控发挥重要作用。因此,探讨YWHAQ 甲基化(高或低)可成为识别PE 相关新标记物的一种有效途径,更好地预测PE 发生及了解其发病机制。目前已有学者对PE 组织中YWHAQ序列进行了研究,但没有发现明显的甲基化作用。研究目的是通过对PE 患者中YWHAQ启动子区的甲基化水平和14-3-3 tau 的表达情况,及其与TET(teneleven translocation)表达水平的关系进行分析,探讨其对 PE 发生发展的影响。
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专家专题报告7:LADA患者的胰岛β细胞功能保护
成人隐匿性自身免疫糖尿病(LADA)是一种比较常见的糖尿病亚型.其病理基础介乎经典1型糖尿病和2型糖尿病之间,β细胞功能受损的进程要比2型糖尿病更快.中国人LADA发病率以谷氨酸脱羧酶(GAD)抗体阳性计,在新诊断的糖尿病中占6.2%:以GAD、IA2或Zn8T 三种抗体阳性叠加计,占8.6%.LADA患者具有和2型糖尿病类似水平的血清CRP和脂联素水平,提示其低水平的炎症状态.LADA患者中调节性Treg细胞功能蛋白质转录因子FOXP3的因甲基化水平升高而表达降低,提示LADA患者免疫功能调节有障碍.
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抑癌基因的甲基化水平与胃癌的关系
胃癌是一种严重威胁人类健康的恶性肿瘤,国内外大量资料显示,胃癌的发生与其他恶性肿瘤一样是多基因多阶段变异累积形成的病理过程,这些基因主要是促进肿瘤发生的癌基因和抑制肿瘤发生的抑癌基因,以及维持基因组稳定的DNA错配修复基因等.
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系统性硬化病患者外周血CD4+T细胞CD40L DNA甲基化研究
[目的]探讨系统性硬化病(SSc)患者外周血CD4+T细胞中CD40L基因调控序列的甲基化状态.[方法]密度梯度离心法分离SSc患者(女16例,男10例)和健康对照组(女15例,男10例)外周血单一核细胞,磁珠分选CD4+T细胞,提取DNA,亚硫酸氢钠处理DNA,巢式PCR扩增CD40L基因调控序列片段(包括启动子和增强子),转化进入大肠杆菌,每个样本挑取8个克隆进行测序.[结果]亚硫酸盐基因组测序结果显示,健康女性CD40L基因调控序列一半为甲基化,一半为去甲基化,女性SSc患者CD40L基因启动子和增强子区域平均甲基化水平均显著低于女性健康对照(P值均< 0.01);男性SSc患者和男性健康对照CD40L基因启动子和增强子区域几乎全部为去甲基化,两组平均甲基化水平差异无统计学意义(P值均>0.05).[结论]女性SSc患者CD4+T细胞中失活的X染色体上CD40L调控序列低甲基化,可能是导致CD40L在女性SSc患者CD4+T细胞中过度表达的原因之一.
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MGMT基因启动子去甲基化抑制MNU诱导的人胃上皮细胞恶性转化的机制研究
目的:研究O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶(MGMT)在N-甲基亚硝基脲(MNU)诱导的人胃上皮细胞恶性转化中持续激活的分子调控机制。方法:建立MNU诱导的人正常胃上皮细胞(GES-1)恶性转化模型,real-time PCR和Western blot检测建模中1周、4周和8周MGMT的动态表达水平。报告基因实验检测MGMT启动子区的转录激活。 MSP和BSP定性定量检测MGMT基因启动子区CpG的甲基化程度。 ChIP实验检测DNA甲基化转移酶( DNMT1)和H3K9met3、H3K4met2在MGMT基因转录激活中的作用。 Soft agar、平板克隆及细胞增殖实验检测MGMT基因表达上调在GES-1细胞恶性转化中的功能。结果:MNU诱导的GES-1恶性转化细胞中,MGMT的表达持续激活,但MGMT启动子区报告基因并不被激活。 MNU刺激显著抑制MGMT基因启动子区CpG的甲基化水平,同时抑制DNMT1与MGMT基因的结合,而且调控基因转录抑制和转录激活相关的组蛋白修饰类型H3K9met3与H3K4met2在该区域的富集分别减少和增加。此外,MGMT基因的高表达,抑制MNU诱导的GES-1恶性转化细胞的增殖和克隆形成能力,利用MGMT特异性抑制剂O6-BG处理细胞,显著促进MNU诱导的细胞恶性转化进程。结论:MNU通过诱导MGMT基因DNA去甲基化,持续激活其表达。 MGMT的表达上调抑制MNU诱导的人胃正常上皮细胞恶性转化。本研究揭示了MGMT基因在MNU诱导的细胞恶性转化中的表达调控机制,为进一步研究化学致癌物诱发肿瘤发生提供了新的实验依据。
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表观遗传修饰参与细胞恶性转化过程中FHIT基因的表达调控
目的:研究亚硝胺类致癌物诱导细胞恶性转化过程中抑癌基因FHIT的表达变化,明确其遗传及表观遗传调控机制。方法:建立N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍( MNNG)和N-甲基-N-亚硝基脲( MNU)暴露后胃黏膜上皮细胞GES-1的恶性转化模型。动态分析FHIT表达、基因缺失、DNA甲基化和组蛋白修饰变化。结果:MNNG和MNU暴露早期FHIT即明显下调,且与暴露剂量呈负相关。 FHIT低表达恶性转化单克隆细胞株克隆形成能力明显增强。外显子特异性PCR显示基因无纯合性缺失。甲基化特异性PCR显示FHIT基因甲基化水平增高,亚硫酸氢盐基因组测序证实FHIT启动子区呈明显高甲基化。组蛋白修饰分析发现FHIT低表达细胞株组蛋白H4乙酰化水平降低,组蛋白去乙酰化酶HDACs家族成员参与调控。结论:亚硝胺类致癌物诱导细胞恶性转化过程中FHIT基因在恶性变早期即下调,DNA甲基化和组蛋白修饰参与其表达调控。
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DNA甲基化参与细胞恶性转化过程中MGMT基因的表达调控
目的:研究O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶( MGMT)在N-甲基亚硝基脲( MNU)诱导的人胃正常黏膜上皮细胞GES-1恶性转化中的表达变化,明确其转录激活的分子机制。方法:建立MNU诱导的GES-1细胞恶性转化模型,动态分析MGMT的表达、启动子转录激活、DNA甲基化、组蛋白修饰变化及其表达改变在GES-1细胞恶性转化中的作用。结果:MNU暴露持续激活MGMT的表达。 MGMT高表达细胞的增殖和克隆形成能力显著下降。甲基化特异性PCR显示MGMT基因甲基化水平下降,亚硫酸氢盐基因组测序证实其启动子区呈显著低甲基化。免疫共沉淀分析发现DNA甲基化转移酶( DNMT1)与MGMT基因的结合减少,组蛋白特异性修饰H3K9met3和H3K4met2均参与调控其表达。结论:MGMT的表达上调抑制化学致癌剂MNU诱导的细胞恶性转化,MGMT的持续激活依赖于其启动子区DNA的低甲基化。
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干细胞心肌分化与发育的表观甲基化修饰调控
先天性心脏病是导致新生儿死亡的主要疾病之一,由于心脏发育过程是个复杂的级联调控网络,引起胚胎心脏畸形的原因非常复杂,包括大量的转录因子及其相关的信号通路的相互作用。抑制和干扰这些转录因子的表达能诱导心肌异常发育,造成心功能受损。本研究选择常见的环境危险因素--吸烟(尼古丁)为研究对象,分别从体内胚胎心脏的动物模型和体外干细胞心肌细胞分化模型探讨尼古丁如何影响心脏早期发育和心肌分化,并探讨其表观遗传学的调控机制,结果显示:长期、持续的尼古丁暴露能明显抑制胚胎心脏的发育和拟胚体向心肌分化;妊娠期持续给予尼古丁与母体被动吸烟具有相同的抑制左心功能的效应,包括降低LV mass、LVESV、LVEDV和LVPWTH等;持续给予尼古丁处理可选择性抑制心肌转录因子( Tbx5和GATA4)的mRNA和蛋白水平,并降低GATA4阳性的心肌祖细胞数量,从而抑制拟胚体向心肌细胞的分化,该抑制效应能被尼古丁乙酰胆碱受体的抑制剂所阻滞;尼古丁促进干细胞DNA整体甲基化水平,影响心肌的发育。因此,环境因素吸烟(尼古丁)通过改变干细胞的表观甲基化修饰,进而调控心肌特异转录因子表达,诱发心脏的发育异常。