DNA甲基化与癌症

DNA甲基化是科学家们最早发现的DNA修饰途径之一，即在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶。目前有大量研究证实，DNA甲基化能够引起染色质结构、DNA稳定性等发生改变，从而控制机体基因的表达。

那么DNA甲基化与癌症又有什么关系呢？本文中，小编对相关研究报告进行了整理，分享给各位！

【1】njp 2D MA：利用2D纳米孔检测DNA甲基化 新型癌症诊断技术有望被开发

doi：10.1038/s41699-017-0005-7

对癌症进行早期检测，就好像DNA中所发生的改变，或许能够帮助增强研究人员对癌症的诊断和疗法的进行，同时还能够帮助理解疾病的发病机制，日前，一项刊登在国际杂志npj 2D Materials andapplications上的研究报告中，来自伊利诺伊大学的研究人员通过研究开发了一种新方法，该方法能够对DNA甲基化进行检测、计数并且绘图，而DNA甲基化是癌症发生的一种警示性标记。

这种新方法能够将DNA链穿过名为纳米孔的小孔结构中，而这种纳米孔位于一种电流能够通过的薄层材料上；Jean-Pierre Leburton教授表示，一个或者一系列甲基化并不是什么大问题，但如果存在很多甲基化，而且其又紧密“包裹”在一起，那么就会带来有害的影响；DNA甲基化实际上是癌症的开始阶段，因此研究者想通过研究检测DNA甲基化的水平以及这些甲基化之间的“亲密程度”到底如何，这就能够告诉研究者癌症所处的阶段。其它利用纳米孔来检测DNA甲基化的方法的分辨率都有效，而本文中研究者在仅有一个原子或分子厚的平板材料上打了一个孔，这个孔能够被盐溶液淹没，而且电流能够驱动DNA分子穿过该孔。

【2】Cell Rep：分析DNA甲基化帮助理解淋巴瘤病理发生

DOI：10.1016/j.celrep.2016.09.018

癌细胞与健康细胞在DNA甲基化方面存在不同。这些不同可以用于解释基因的肿瘤特异性表达偏差，还可以用于发现生物标记物帮助检测肿瘤，预测肿瘤病人的预后，为肿瘤病人制定治疗计划。表观遗传学让这一切都成为可能。DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰参与特定的调控机制，这些都能决定不同类型细胞的基因表达模式，还可以遗传到子代细胞，不存在DNA序列的任何改变。利用这项技术，未来有可能通过与健康细胞进行对比发现肿瘤细胞。

来自奥地利理工学院、剑桥大学和南加州大学的科学家们共同合作，他们分析了间变性大细胞淋巴瘤（ALCL）的DNA甲基化模式，这是一种具有侵袭性的非霍奇金淋巴瘤，这种疾病主要会影响儿童和青少年。

在这篇发表在国际学术期刊Cell Reports上的文章中，研究人员发现ALCL的DNA甲基化模式类似胸腺的早期T细胞发育，由于表观遗传沉默，这些淋巴瘤缺少影响细胞发育和分化的重要的T细胞特异性因子。研究人员这样解释道："一些干扰癌细胞甲基化的特定药物可以用于未来调整ALCL细胞的甲基化模式，将其调整为健康T细胞的DNA甲基化模式，进而抑制肿瘤生长。"

【3】ClinicalEpigenetics：DNA甲基化检测或可帮助预测乳腺癌复发

doi：10.1186/s13148-015-0135-8

发表在今天《临床实验胚胎学》杂志上的新研究表明有一种简单的血液测试方法可以确定癌症侵犯其他器官如肺、骨头或大脑等疾病复发的风险。这样的测试对改善所有类型的女性乳腺癌会产生深远影响，这种疾病会影响八分之一的女性。

在研究中，翻译基因组学研究院（TGen）的研究人员确定了21 DNA甲基化热点——随着30亿化学碱基的DNA甲基化水平增加，可能有转移性乳腺癌的存在。

“这些发现可能导致一个高度敏感的血液测试面板-一种液体活检可以帮助改善乳腺癌患者的治疗。”Bodour Salhia博士说。

“这种21-gene是一种潜在的生物标志物，可能表明患者乳房或身体的其它部位癌症复发处于高危状态，患者可能受益于附加的治疗来消除疾病复发的可能。”Salhia博士说。“这将是至关重要的信息，因为他们会考虑术后持续治疗或完成每一轮化疗的情况。”

【4】Nature：基因甲基化缺失是致癌重要成因

人体每个细胞都含有完整的DNA基因，其不仅含有人体所有遗传信息，而且基因中的所谓甲基基团是人体组织的必要成分。德国耶拿人体老化研究所研究人员首次证实，DNA出错并甲基化缺失是导致癌症的一个重要成因。这项研究结果刊登在最新出版的《自然》杂志上。

人体每个组织由特定属性的组织特异细胞构成。基因选择非常严格，如在肠细胞里只有相应的基因目录激活成为肠细胞。在基因调控过程中起重要作用的是所谓的甲基基团，它通过酶的作用激活基因，这被称为DNA甲基化。人体得癌症或患老化疾病时，正常基因片段的活性会出现错误，确切的过程和DNA甲基化的作用迄今还没有被充分研究。

DNA甲基化作为基因启动"开关"（启动子）的功能已经为人了解，但为什么单个基因内（所谓基因体）存在甲基基团迄今还不清楚。由莱布尼茨人体老化研究所的弗朗西斯· 纳利领导的研究团队首次证实，当基因体内的启动子出现甲基基团损失，基因就会出错。其结果是产生非正常蛋白质，干扰正常细胞的构成，使细胞的功能和身份识别遭到大规模破坏，细胞变异并可能导致癌症，这就是DNA甲基化的一个神秘过程。

【5】PNAS：基因甲基化可预测癌症

doi：10.1073/pnas.0906455106

德国和美国研究人员以老鼠为对象进行的实验发现，幼鼠最早在3个月大时就会出现一种与日后患白血病有关的基因甲基化现象。如果这种现象在人体实验中也得到证实，将有望寻找到筛查患癌高危人群的新方法。

研究小组在新一期美国《国家科学院学报》上介绍说，在许多类型的癌症中，癌细胞中的某些基因会被甲基化，从而无法正常表达。这种现象尤其常见于一些对癌细胞生长起到抑制作用的基因。研究人员希望查明其中的具体机制，比如这种甲基化是在癌症发病的哪个阶段出现的。

研究人员利用基因改良工程培育先天罹患慢性淋巴细胞白血病的实验鼠。他们从老鼠一出生就开始定期监测其基因的变化情况。结果发现，患病老鼠的基因在其出生3个月后就出现了与癌症相关的甲基化，而老鼠所患癌症的具体症状至少要到其出生后的第13个月才逐渐显现。

【6】重磅研究！世界首创高通量甲基化无创检测新技术，可用于癌症早筛及溯源

DOI：10.1038/ng.3805

近日，美国加州大学圣地亚哥分校张鹍教授刚在《Nature Methods》发表了评论性文章，就全球最新的单细胞分析方法做了点评。昨日，张鹍教授团队在《Nature Genetics》 上发布最新力作，世界首创高通量甲基化无创检测新技术，未来可以用于癌症无创早筛与溯源。

利用癌症标记物和组织特异性CpG甲基化模式的双重信号来检测和定位癌症

基于癌症患者体内的ctDNA，可进行癌症的早期检测，但这些方法却不能追溯到肿瘤发生的位置。张鹍教授表示：“了解肿瘤的位置对有效的早期检测至关重要。”

为了攻克这一问题，张鹍教授的团队开发出了一种新型液态活检技术，该技术不仅可以在癌症早期进行检测，而且能够实现组织定位。当癌症在身体中形成时，它与正常细胞竞争营养和空间，并导致正常细胞的死亡。而当正常细胞死亡时，它们将其DNA释放到血液中，因此研究者们可以通过这些DNA识别受影响的组织。

【7】研究发现肿瘤钙信号通路受高甲基化调控

doi：10.18632/oncotarget.14417

DNA甲基化严密调控着基因的表达，在肿瘤发生发展过程中发挥着重要作用。肿瘤抑制基因启动子区往往发生DNA高甲基化，而癌基因启动子区则呈现出低甲基化。因此，异常的DNA甲基化通常被作为肿瘤诊断、分类和治疗的重要分子标记。然而，肿瘤是一种高度异质性疾病，尤其是在跨多种肿瘤类型的情况下，肿瘤DNA甲基化对基因表达的调控模式及规律并不十分清楚。

钙释放激活钙电流、钙浓度变化、肌动蛋白网络解聚是细胞增殖的首要条件。说明钙离子在细胞癌变过程中起了非常重要的作用。 肿瘤细胞中的钙离子浓度远高于正常细胞：转化细胞内钙结合蛋白质/钙调蛋白含量比正常细胞多2倍；肿瘤细胞L型和T型钙通道高表达；钙依赖性的蛋白激酶c（PKC）、磷脂酶A2（PLA2）、磷脂酶c（PLC）等在肿瘤中的活性升高；钙离子和钙调素激活的一氧化氮合酶（iNOS）在癌细胞中高表达等等都证明了这一事实。

【8】研究表明表观遗传变化可以驱动癌症

doi：10.1172/JCI76507

癌症一直被认为主要是一种遗传性疾病，但近数十年来科学家们开始相信，表观遗传学改变也在癌症发生中发挥着作用，特别是DNA甲基化。但是至今为止，没有直接的证据表明DNA甲基化驱动癌症的形成。

近日，USDA/ARS Children's Nutrition Research Center和得克萨斯儿童医院研究人员现在已经创建了一个小鼠模型，提供了一个体内证据表明，单独的表遗传学改变也可引起癌症。他们的报告发表在Journal of Clinical Investigation杂志上。

我们知道，表观遗传学改变与癌症有关，但不知道表观遗传学改变是否是癌症的原因还是结果。开发表观遗传工程（epigenetic engineering）新方法使我们能够单独测试DNA甲基化的变化是否可以“驱动”癌症。

【9】华人科学家利用表观遗传年龄预测癌症风险

doi：10.1016/j.ebiom.2016.02.008

表观遗传学年龄是衡量生物学年龄的一种新方式，当你的生物学（表观遗传学）年龄比你的出生年龄还要大，你就应该小心了，根据美国西北大学的一项研究，这种情况会增加患癌以及死于癌症的风险，并且这两种年龄相差越大，死于癌症的风险就越高。

文章作者Dr。 Lifang Hou表示：“这两种年龄的差异可能会成为一种新的癌症警示信号，并且未来或可根据这一现象开发新工具帮助进行早期癌症血液筛查。”

他还说道：“健康人的生物学年龄与出生年龄差异非常小，癌症患者的这两种年龄差异则非常大，而死于癌症的病人这种差异还会更大。我们的研究证据也证实了这种趋势。”

根据一项算法对血液中的71个DNA甲基化标记物进行分析可以计算一个人的表观遗传学年龄，这些甲基化标记物会受到环境中的化学物质，肥胖，运动情况以及饮食的影响。目前这项检测还没有得到商业化，但是包括美国西北大学在内的一些科研团队对这项检测手段进行了研究。

【10】Oncogene：靶向表观遗传修饰 抗击晚期癌症

doi：10.1038/onc.2015.221

近日，由Mayo Clinic肿瘤学家领导的国际研究小组发现了一种鉴定并有可能阻止许多晚期癌症继续进展的新方法，相关研究成果发表在国际学术期刊Oncogene上。

这篇文章主要对肾脏癌症及其转移进行了重点研究。但在之前一些对不同癌症类型中相同表观遗传印记的研究已经表明利用这种共同的信号途径或许可以帮助提高对晚期癌症的诊断率和治疗效果。

研究人员这样说道：“如果把晚期癌症看作一辆行驶的汽车，我们开发的大多数药物都瞄准了汽车轮胎的不同位置，但有时候会打偏，不能使这辆汽车完全停住。但我们认为我们已经发现了控制癌症的生物学引擎，通过这一机制或许能够将癌症阻止在它的跑道上。”

研究人员提到的这一机制是与转移性癌症中有关的一种表观遗传印记--H3K36me3，这种甲基化修饰的缺失可为鉴定侵袭性癌症，找到最好的个体治疗药物提供重要信息。这项研究首次将这一表观遗传印记与病人组织联系在一起，研究人员除了对肾脏癌症与H3K36me3缺失的关系进行了研究之外，还试图将这一机制扩展到其他类型的癌症中。