表觀遺傳調(diào)控在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

表觀遺傳調(diào)控在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

表內(nèi)遺傳（epigen主義）指的是影響遺傳因素的個體行為（可以通過dna序列進行更改）的調(diào)節(jié)，以及允許繼承的（可以隨著細(xì)胞分裂的傳遞），包括dna甲基化、組蛋白改變、染色重建、mirna、病毒等。表觀遺傳調(diào)控在干細(xì)胞自我更新、定向分化、器官發(fā)育等生命過程中起著至關(guān)重要的作用:每一個多細(xì)胞生物個體都是由一個受精卵細(xì)胞發(fā)育分化為成千上萬個種類繁多、形態(tài)功能各異的體細(xì)胞,但這些細(xì)胞都攜帶著基本一致的遺傳信息———DNA序列[除T細(xì)胞和B細(xì)胞發(fā)生過V(D)J重組之外]。而且,通過核移植、細(xì)胞融合或誘導(dǎo)特定基因表達等方法人工誘導(dǎo)的細(xì)胞重編程過程也基本不涉及DNA序列改變,也就是說要通過表觀遺傳機制。表觀遺傳調(diào)控過程一旦出錯則會引發(fā)多種疾病,如癌癥和多種內(nèi)分泌疾病。因此,深入細(xì)致地理解表觀遺傳調(diào)控機制有著深遠的科學(xué)和社會意義。本文主要討論的是3種在染色質(zhì)基礎(chǔ)上的表觀遺傳調(diào)控(chromatinbasedepigenetics)——DNA甲基化、組蛋白共價修飾和染色質(zhì)重塑在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用,包括其證據(jù)、機制以及臨床應(yīng)用。這3種調(diào)控過程都是由多種具有酶活性的蛋白(或復(fù)合物)調(diào)控,這些蛋白在正常的干細(xì)胞自我復(fù)制及分化發(fā)育過程中有著重要功能,而其突變或表達異常則易導(dǎo)致腫瘤等多種疾病。1基因重排cdh方面的腫瘤DNA甲基化主要發(fā)生在CpG雙核酸位點。通常DNA甲基化會抑制所調(diào)控基因的表達,從而在組織特異性基因沉默、基因組印記及染色體穩(wěn)定性維持等過程中發(fā)揮重要功能。DNA甲基化酶包括DNMT1(維持甲基化)、DNMAT3a以及DNMT3b(催化新的甲基化),而最近發(fā)現(xiàn)甲基化的CpG可以被TET家族的蛋白水解。以下證據(jù)顯示了DNA甲基化在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要作用。首先,正常細(xì)胞內(nèi),啟動子區(qū)的CpG島(長度為300~500bp,富含CpG)呈非甲基化狀態(tài),而大部分散在分布的CpG二核苷酸多發(fā)生甲基化。腫瘤常伴隨基因組整體甲基化水平降低和某些基因CpG島區(qū)域甲基化水平異常升高(如抑癌基因),而且這兩種變化可以在一種腫瘤中同時發(fā)生。一方面,基因組整體甲基化水平降低,有利于有絲分裂重組,從而導(dǎo)致缺失和轉(zhuǎn)位,并可誘導(dǎo)染色體重排。此外,基因組整體甲基化水平降低還可導(dǎo)致原癌基因活化(如IGF2的活化導(dǎo)致Wilms癌癥)、轉(zhuǎn)座子的異常表達、基因組不穩(wěn)定等,這些因素均促進了腫瘤的發(fā)生。另一方面,基因啟動子區(qū)的CpG島發(fā)生異常高甲基化,可導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄沉默,使重要基因,如抑癌基因、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因、凋亡基因等表達極度降低或不表達,進而也促進了腫瘤的發(fā)生。例如,Baylin實驗室早在1994年就觀察到約60%的腎癌起因于腫瘤抑制基因VHL的失活性突變,同時也觀察到在約20%的非VHL突變腎癌樣本中,VHL啟動子序列的高度甲基化導(dǎo)致該基因的表達被完全抑制;隨后,該實驗室又觀察到P16也可以由于其啟動子高度甲基化而被抑制,從而導(dǎo)致很多種腫瘤的發(fā)生。近期人們還發(fā)現(xiàn),表觀遺傳和遺傳也可以互相配合,抑制抑癌基因從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。例如,抑癌基因的一個等位基因因突變而失活,另一個等位基因則可能是因為啟動子甲基化而被抑制表達。其次,異常的DNA甲基化還會導(dǎo)致某些抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)移的基因表達被抑制,進而促使腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移。這些轉(zhuǎn)移相關(guān)基因包括鈣粘附蛋白(E-cadherin)基因、乙酰肝素硫酸鹽合成途徑、蛋白酶類組織抑制劑、軸突生長導(dǎo)向分子、血小板反應(yīng)蛋白(thrombospondins)和層粘連蛋白等。最明顯的是E-cadherin基因(CDH1):某些原發(fā)腫瘤呈現(xiàn)E-cadherin超甲基化,但相應(yīng)轉(zhuǎn)移灶E-cadherin基因卻未發(fā)生甲基化。這些結(jié)果顯示,在原發(fā)腫瘤中E-cadherin表達缺失,但遠端轉(zhuǎn)移灶中E-cadherin表達可恢復(fù)。由此可見,轉(zhuǎn)移細(xì)胞要正確整合入一個新的正常細(xì)胞環(huán)境,E-cadherin去甲基化和再表達是必不可少的。此外,基因內(nèi)含子DNA,如LINE1和Alu重復(fù)序列被激活后,可轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)位至其他基因區(qū)域并擾亂基因組。LINE1和Alu元件內(nèi)較高程度的低甲基化與神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。還有研究顯示,許多具有高侵襲性或具有轉(zhuǎn)移潛能的腫瘤中,某些基因呈現(xiàn)低甲基化,如SNCG和uPA/PLAU。影響DNA甲基化水平的多種酶,包括DNMT3a、TET蛋白的突變或失活也被證明與多種白血病有關(guān)。例如,急性髓細(xì)胞性白血病(acutemyeloidleukemia,AML)和其他幾種淋巴細(xì)胞白血病中發(fā)現(xiàn)MLL-TET1的異常融合。這些證據(jù)都提示了DNA甲基化在癌癥發(fā)生和發(fā)展中的關(guān)鍵作用。2共價內(nèi)纖維蛋白在基因組織中的作用8個組蛋白(2個H2A、2個H2B、2個H3、2個H4)和約146bp的DNA組成染色質(zhì)的最基本單位——核小體。組蛋白上面的很多氨基酸可以通過各種翻譯后的可逆的共價鍵修飾,包括甲基化、乙?；?、磷酸化、泛素化等,形成理論上數(shù)目繁多的特定的“組蛋白密碼”來形成“開放”或“關(guān)閉”的局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu),或是決定何種蛋白結(jié)合到特定DNA區(qū)域,從而調(diào)節(jié)多種DNA功能,包括轉(zhuǎn)錄、復(fù)制以及損傷修復(fù)。例如,組蛋白的H3K4、H3K36、H3K79三甲基化、H3K9和H3K14的乙?；约癏4K20和H2BK5的單甲基化都導(dǎo)致基因激活,而H3K9的單/雙甲基化和H3K27的三甲基化會抑制基因表達。更有意思的是,在胚胎干細(xì)胞(可能也包括其他細(xì)胞)內(nèi),“預(yù)備狀態(tài)基因(poisedgenes)”有非常特異的“雙調(diào)節(jié)碼——H3K4和K3K27的三甲基化”,使得這些基因很容易被激活。迄今已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種蛋白酶參與組蛋白共價修飾的精細(xì)調(diào)控。組蛋白修飾異常是腫瘤細(xì)胞的一個明顯標(biāo)志,例如,腫瘤細(xì)胞有著非常顯著降低的H4K20的三甲基化和H4K16的乙酰化。而關(guān)于組蛋白修飾酶在腫瘤組織中的突變或表達異常的報道更是層出不窮,現(xiàn)在已知較多的是修飾組蛋白乙?；图谆拿冈诙喾N癌癥中的突變,而其他類的酶與癌癥的關(guān)系則還處于研究初期階段,例如最近發(fā)現(xiàn)癌基因JAK2其實是一個組蛋白激酶。2.1e400和sv0t的突變數(shù)種組蛋白乙?；富虻囊莆辉谠S多種血液腫瘤中頻繁出現(xiàn),這些酶包括EP300、CREBBP、NCOA2、MYST3、MYST4等,而腺病毒蛋白E1A和SV40T結(jié)合組蛋白乙?；窫P300和CREBBP后可異常激活許多基因,導(dǎo)致細(xì)胞增殖分裂加快,從而在很多組織系統(tǒng)中引發(fā)癌變。有研究發(fā)現(xiàn),EP300的突變和另一種組蛋白乙?；窴AT5的染色體移位可以大大增加結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌以及胰腺癌的發(fā)病率。HDAC類和Sirtuins類兩個家族的組蛋白去乙?；付荚诤芏囝愋偷陌┌Y中高表達,抑制它們的活性即可以抑制腫瘤生長。2.2ezh2的調(diào)節(jié)作用很多組蛋白甲基化酶和去甲基化酶也被發(fā)現(xiàn)與癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在許多種癌癥中都有由于染色質(zhì)移位、基因擴增或缺失、突變、融合、過表達或表達抑制等多種方式導(dǎo)致的酶表達水平或活性異常。例如,H3K4甲基化酶MLL在大于70%的新生兒白血病和5%~10%的成人AML、淋巴細(xì)胞性白血病中發(fā)生部分重疊性復(fù)制(partialtandemduplication,MLL-PTD)或者基因融合。和MLL異常有關(guān)的白血病往往對現(xiàn)有治療方法不敏感,從而預(yù)后很差。已發(fā)現(xiàn)的可以和MLL發(fā)生融合的基因有80多種,其中一個關(guān)鍵機制是MLL和其他蛋白融合后引起的DOT1L,即一種H3K79甲基化酶,其結(jié)合到更多的位點可以導(dǎo)致很多促癌基因異常激活。另一個H3K4甲基化酶SMYD3高表達于結(jié)直腸癌和肝癌中,使細(xì)胞繁殖和惡變加強。NSD1是一個H3K36(還可能包括H4K20)甲基化酶,其與白血病、膠質(zhì)瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤以及一種非常容易患癌癥的Sotos綜合征有關(guān)。但在這些組蛋白甲基化酶中,與癌癥關(guān)聯(lián)證據(jù)最多且最復(fù)雜的還是H3K27甲基化酶EZH2。EZH2是PRC2復(fù)合物的關(guān)鍵成分,通過影響基因表達而在干細(xì)胞自我復(fù)制、定向分化、器官形成等生命過程中起著非常關(guān)鍵的作用。EZH2起初被發(fā)現(xiàn)高表達于前列腺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、皮膚癌和肺癌,其誘發(fā)癌癥的機制為:EZH2對干細(xì)胞特異基因的激活以及對很多抑癌基因如P16、P27和BRCA1的調(diào)控等等。已有研究發(fā)現(xiàn),抑制EZH2活性的確能在小鼠模型中抑制甚至完全阻斷腫瘤的生長。在彌散性大B細(xì)胞癌中,EZH2的一個等位基因發(fā)生突變后和另一個等位基因表達正常的EZH2組合會出現(xiàn)更強的酶活性。而新近的研究卻發(fā)現(xiàn)EZH2在25%的T細(xì)胞白血病中發(fā)生失活性突變。因此,根據(jù)不同的細(xì)胞環(huán)境,EZH2既可以是癌基因,也可以是抑癌基因。另一方面,關(guān)于組蛋白去甲基化酶在癌癥中的研究也越來越多,例如:催化雙甲基或三甲基化的H3K4去甲基化的JARID1家族的多個蛋白在多種癌癥中高表達且很可能是致癌原因;對EZH2起拮抗作用的H3K27去甲基化酶UTX在很多癌癥中發(fā)生突變;催化單甲基化或雙甲基化的H3K4去甲基化的LSD1在乳腺癌中的表達缺失。研究表明,LSD1的表達可以抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移,并且影響轉(zhuǎn)化生長因子β(transforminggrowthfactorβ,TGFβ)信號傳導(dǎo),這表明LSD1是一個強效的抑癌基因,可能是干預(yù)乳腺癌轉(zhuǎn)移的新的分子靶點。3swi/snf產(chǎn)物染色質(zhì)重塑(chromatinremodeling)指的是在沒有DNA和組蛋白共價修飾變化的情況下,染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化,包括核小體的解體(DNA和組蛋白的分離)、移位、DNA-組蛋白之間親和力的變化以及染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的變化。染色質(zhì)重塑通常是由一些能水解ATP產(chǎn)生能量的較大的復(fù)合物催化的,這些復(fù)合物包括SWI/SNF、ISWI、INO80等,它們通過影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)而調(diào)控轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、DNA損傷修復(fù)等,從而在干細(xì)胞自我復(fù)制、分化發(fā)育、器官形成等過程中發(fā)揮重要作用。近幾年研究發(fā)現(xiàn),這些染色質(zhì)重塑復(fù)合物,尤其是SWI/SNF復(fù)合物與多種癌癥相關(guān)。SWI/SNF復(fù)合物在從酵母到人的所有整合細(xì)胞中都保守存在,影響基因表達、復(fù)制等基本DNA功能。哺乳動物SWI/SNF復(fù)合物包含8~12個成分,其組成成分(和具體功能)呈組織特異性以及發(fā)育階段特異性。SWI/SNF復(fù)合物的ATP酶可以是BRG1或BRM其中之一,其他成分包括SNF5、BAF155、BAF170、ARID1a和BAF180等等。編碼這些成分的基因在多種癌癥中發(fā)生突變,其中最早發(fā)現(xiàn)與癌癥有關(guān)且證據(jù)最多的成分是SNF5。早在1998年,Versteege等發(fā)現(xiàn),突變基因SNF5反復(fù)出現(xiàn)在一種高死亡率的兒科惡性腫瘤——惡性柱狀細(xì)胞癌(malignantrhabdoidtumors,MRTs)中,而且SNF5突變和MRTs的關(guān)系還具有家族性:有單個等位基因SNF5突變的家族容易發(fā)生另一個SNF5等位基因失活,從而發(fā)生癌變。隨后,研究又發(fā)現(xiàn)神經(jīng)鞘瘤(schwannomatosis)等多種癌癥均存在SNF5突變。人為誘導(dǎo)SNF5在這些腫瘤細(xì)胞中表達,會導(dǎo)致這些細(xì)胞生長抑制。為直接驗證SNF5的抑癌活性,我們構(gòu)建了條件性SNF5缺失的轉(zhuǎn)基因小鼠,研究發(fā)現(xiàn),SNF5是一個非常強的抑癌基因,在小鼠模型中誘導(dǎo)缺失SNF5會導(dǎo)致惡性腫瘤,且越來越多的證據(jù)支持其他SWI/SNF成分也和癌癥有很強相關(guān)性的結(jié)論。例如BRG1在肺癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌等癌癥中缺失或突變;ARID1a在近50%的卵巢癌、胃癌、乳腺癌等多種癌癥中突變;BAF180在近半數(shù)腎癌中突變等等。4表觀遺傳調(diào)控基因的突變長期以來,人們普遍認(rèn)為,癌癥是一種“遺傳性”疾病,即主要是由若干(至少2~3個)基因突變累積導(dǎo)致靶細(xì)胞持續(xù)增殖、凋亡失控、侵襲能力增強等變化從而癌變。然而,最近幾年在以下幾方面的研究進展,尤其是癌癥基因組測序項目的實施,使得人們開始重新審視這一理論。首先,人們發(fā)現(xiàn)基因被激活或失活,并不一定要通過DNA序列改變,表觀遺傳調(diào)控失常也可和基因突變一樣造成致癌后果。例如,基因編碼區(qū)的突變可阻斷抑癌因子VHL的表達從而造成惡性腎癌,然而即使很多患者沒有VHL基因編碼區(qū)的突變,該基因啟動子高度甲基化也可以完全抑制VHL基因的表達而致癌。又比如很多癌變細(xì)胞里P16基因雖然序列正常,但其表達卻受表觀遺傳抑制(例如其啟動子高度甲基化或SWI/SNF功能缺失)而不能發(fā)揮抑癌功能。此外,很多在發(fā)育過程中起重要作用的信號傳導(dǎo)通路,包括WNT、Hedgehog和TGFβ等的關(guān)鍵成分突變亦可導(dǎo)致癌變。最近幾年的研究表明這些信號傳導(dǎo)通路也可以通過表觀遺傳的方式調(diào)控,例如北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院尚永豐實驗室發(fā)現(xiàn)LSD1可以調(diào)節(jié)TGFβ信號通路,我們實驗室也發(fā)現(xiàn)SNF5和Hedgehog信號通路關(guān)系密切,這些證據(jù)都表明遺傳(DNA序列改變)和表觀遺傳兩種方式可以導(dǎo)致同樣的結(jié)果,這些研究奠定了表觀遺傳調(diào)控失常致癌的理論基礎(chǔ)。其次,最近幾年發(fā)展起來的測序技術(shù)使得人們有可能測定同一種癌癥的多個樣本的全外顯子序列甚至全基因組序列,從而比較全面、徹底地發(fā)現(xiàn)致癌原因。這個項目除了發(fā)現(xiàn)人們熟知的癌基因或抑癌基因外,最令人吃驚的是發(fā)現(xiàn)了表觀遺傳調(diào)控基因的突變(包括DNA序列中堿基突變、缺失、移位、融合或多拷貝放大等)所導(dǎo)致的癌癥種類數(shù)量之多及發(fā)生率之高遠遠大于人們以前的理解。多個表觀遺傳調(diào)控因子被發(fā)現(xiàn)在血液系統(tǒng)惡性腫瘤(包括各種白血病)、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌、結(jié)直腸癌、胃癌、卵巢癌、淋巴瘤等多種癌癥中以很高的比率出現(xiàn)。例如,SNF5基因在高達98%的MRTs中突變或缺失,而組蛋白甲基化酶MLL2的突變則在高達89%的濾泡性淋巴瘤和近30%的彌散性大B細(xì)胞淋巴瘤患者樣本中被檢測到。再次,雖然很多癌癥患者的癌細(xì)胞中都有幾十、上百甚至更多的基因發(fā)生突變,然而重要的問題是:究竟哪些是真正的致癌因素(drivers),哪些是癌變過程中導(dǎo)致的或根本就是隨機的附帶突變(passengers),這個問題長久以來沒有得到解決。全基因組測序技術(shù)的快速發(fā)展為回答這個問題提供了強有力的支持——對同一種腫瘤的多個病例進行測序分析,如果有超過一定比例的患者都有某個基因的突變,則這個基因很可能就是這種癌癥的致癌基因,而且這種“重復(fù)突變(recurrentmutation)”的基因數(shù)目越少,這些突變的基因越有可能是真正的致癌因素。近幾年的癌癥基因組測序研究都為表觀遺傳在癌癥發(fā)生發(fā)展中的重要作用提供了大量的實驗證據(jù)。仍以MRTs為例,這種死亡率極高、發(fā)展極快(通常從發(fā)病到死亡不到1年)且對現(xiàn)有治療手段極不敏感的兒童腫瘤,其基因組卻很穩(wěn)定,沒有任何染色質(zhì)片段擴增或缺失,更沒有整條染色體的增多或減少。幾乎所有的MRTs都有SNF5基因的雙等位基因失活性突變或缺失。我們實驗室的一系列工作,尤其是近期對數(shù)十例MRTs樣本的深度測序,發(fā)現(xiàn)MRTs除SNF5本身外,只有很少幾個甚至沒有其他基因發(fā)生突變,因此,MRTs可以說是第一個被發(fā)現(xiàn)的“表觀遺傳性”腫瘤,這也說明癌癥可以是簡單的、純粹的表觀遺傳性疾病。又如在膀胱癌中,將近20%的“重復(fù)突變”基因的表達產(chǎn)物參與表觀遺傳調(diào)控。Nature雜志也曾報道,和以前的猜想完全相反,視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤也是一種“表觀遺傳腫瘤”,對該腫瘤的全基因組測序發(fā)現(xiàn),除RB基因外,只有很少基因發(fā)生突變,但是很多基因卻通過表觀遺傳方式被異常激活,因此,其致癌機制很可能是RB通過和染色質(zhì)重塑復(fù)合物相互作用及影響DNA甲基化而激活SYK等癌基因。此外,兒童成神經(jīng)管細(xì)胞瘤和Wilms’瘤也都呈現(xiàn)較高程度的基因組穩(wěn)定性而少有基因突變,很可能是“表觀遺傳腫瘤”。另一個確定真正致癌因子的方法是在體外或模型動物(最常用的是小鼠)人工誘導(dǎo)同樣的基因突變,然后檢測是否誘發(fā)同樣的癌癥。最好的例子還是SNF5,SNF5基因突變在98%的兒童MRTs以及其他數(shù)種惡性腫瘤中被檢測到,而且還具有家族性:在丟失一個SNF5等位基因的家族中,其成員往往容易丟失另一個SNF5的等位基因從而導(dǎo)致MRTs。為了驗證SNF5的失活的確是這些惡性腫瘤的癌變原因,我們和其他實驗室制備了可誘導(dǎo)的SNF5條件性缺失小鼠。SNF5失活導(dǎo)致100%的小鼠在11周左右死于惡性腫瘤——主要是MRTs(和人的同類腫瘤在組織學(xué)和全基因組表達模式上都十分相似)和惡性的TCR依賴的成熟T細(xì)胞淋巴瘤。這些實驗數(shù)據(jù)證明,SNF5的確是一個活性非常強的抑癌基因,其活性喪失能直接導(dǎo)致癌變。值得一提的是,SNF5的抑癌活性比任何已知的抑癌基因都強:P53失活致小鼠癌變的時間是20周(是SNF5失活導(dǎo)致癌變時間的2倍),P16等其他抑癌基因缺失導(dǎo)致的癌變則需要更長的潛伏期,而且癌變率并不是100%。其他表觀遺傳調(diào)控因子,如MLL和AF9等基因融合,MOZ-TIF2基因融合的致癌性也在動物實驗中得到直接驗證。最后,驗證表觀遺傳在癌癥發(fā)生發(fā)展中的作用還可以通過改變表觀遺傳調(diào)控活性能否阻斷或逆轉(zhuǎn)癌變過程。美國食品藥品監(jiān)督管理局(FoodandDrugAdministration,FDA)批準(zhǔn)的針對表觀遺傳的4個藥物都在臨床取得了很好的療效。我們實驗室利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型,發(fā)現(xiàn)了抑制Ezh2或Brg1的表達可以完全阻斷SNF5失活所致惡性腫瘤的發(fā)生,證實了表觀遺傳調(diào)控因子在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用,也為這些分子作為潛在藥物靶分子提供了直接的證據(jù)。5swi/snf信號通路突變越來越多的證據(jù)支持表觀遺傳在癌癥發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用,然而其作用的分子機制還很不清楚,有待進一步深入研究。第一,表觀遺傳通過影響基因表達,激活癌基因或抑制抑癌基因,例如表觀遺傳對VHL、P16和Myc等基因的調(diào)控。第二,表觀遺傳調(diào)控異常會導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,從而引發(fā)染色體數(shù)目異常(aneuploidy)、大片段缺失或擴增以及DNA修復(fù)機制紊亂。第三,表觀遺傳可能影響細(xì)胞增殖或凋亡,例如Brg1/Brm缺失后,RB不再誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,其他SWI/SNF也和P53有密切關(guān)系。第四,表觀遺傳可能影響重要信號傳導(dǎo)通路,如WNT、Hedgehog、TGFβ、細(xì)胞表面受體及許多激素受體等,這些信號通路在個體發(fā)育中具有關(guān)鍵作用,在癌變過程中也扮演重要角色。盡管這些研究剛剛起步,但已經(jīng)得出一些證據(jù)——SWI/SNF和Hedgehog密切相互作用并且影響AR/ER信號、LSD1和TGFβ相互作用。我們還發(fā)現(xiàn),SNF5缺失后會誘導(dǎo)非常惡性的依賴TCR信號的T細(xì)胞淋巴瘤發(fā)生。最后,表觀遺傳也能影響癌癥侵襲和轉(zhuǎn)移,例如LSD1可以顯著影響乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移能力,SWI/SNF也被證明與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)。6dna序列變回正常的可行性人們曾經(jīng)認(rèn)為癌癥是一種遺傳性疾病,并花了相當(dāng)大的人力、物力和時間來尋找合適的基因治療方法,然而,實踐證明,試圖將一個突變的DNA序列變回正常的是非常困難的,迄今為止尚無一例成功;而表觀遺傳的改變卻是可以調(diào)控、可以逆轉(zhuǎn)的,認(rèn)識到表觀遺傳在癌癥發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用,將對癌癥的臨床預(yù)防、診斷及治療產(chǎn)生深遠影響。6.1dna甲基化異常很多證據(jù)表明在癌變過程中,表觀遺傳變化先于DNA序列變化,且表觀遺傳相對容易調(diào)控和逆轉(zhuǎn),這為預(yù)防癌癥提供了新思路。例如,很多致癌因素,如吸煙、酗酒、高脂飲食都能導(dǎo)致DNA甲基化的變化;慢性炎癥和癌癥的關(guān)系,尤其是消化道慢性炎癥導(dǎo)致的食道癌、肝癌、結(jié)直腸癌等已為人們熟知,幽門螺桿菌或丙型肝炎病毒都能導(dǎo)致慢性炎癥繼而發(fā)展為癌癥,而表觀遺傳在此過程中就起著重要的作用,包括DNA甲基化異常、表觀遺傳性的基因表達異常,尤其是一些細(xì)胞因子或信號傳導(dǎo)蛋白(例如IL-B、TNFα、IL-8、TGFβ等等)的異常。因此,目前研究者們都在思考如何調(diào)控DNA甲基化以預(yù)防癌癥。6.2用于肺癌患者的早期檢測和預(yù)后的預(yù)測將表觀遺傳應(yīng)用于癌癥診斷主要集中在4個方面。(1)檢測癌細(xì)胞,DNA甲基化異常和癌癥的相關(guān)性已為人們廣泛接受,隨著近幾年測序技術(shù)的驚人進步,全基因組的甲基化檢測變得更加容易,人們發(fā)現(xiàn)幾乎每一種癌癥都有其特有的“甲基化基因組模式”。目前的研究重點集中在發(fā)現(xiàn)這種癌癥特有而正常細(xì)胞沒有的全基因組水平DNA甲基化標(biāo)記,并開發(fā)出簡單、快速、靈敏、可靠的檢測試劑盒。(2)針對高危人群(吸煙者、礦工、慢性炎癥患者、污染嚴(yán)重地區(qū)、有癌癥高發(fā)家族史等人群)的早期檢測,這方面最好的例子是GSTP1基因啟動子的甲基化發(fā)生在80%~90%的惡性前列腺癌患者血液中,但卻與良性前列腺癌無關(guān)。(3)對預(yù)后的預(yù)測,目前癌癥治療中最關(guān)鍵的問題之一是如何對組織學(xué)相似的同型癌癥患者進行預(yù)后分析,以確定治療策略、選擇治療強度。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種表觀遺傳調(diào)控因子和多種癌癥預(yù)后相關(guān),例如組蛋白甲基化酶NSD1的活性與神經(jīng)母細(xì)胞瘤、DARK和肺癌、EMPS和腦癌、CDKN2A和直腸癌預(yù)后相關(guān)等等。(4)對化療效果的檢測和評估,目前也是一個熱門領(lǐng)域。6.3其他基因型及調(diào)控組蛋白甲基化藥物比起DNA序列的變化,表觀遺傳的變化更容易調(diào)控和逆轉(zhuǎn),因此,近年來對表觀遺傳在癌癥發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用的發(fā)現(xiàn)讓醫(yī)學(xué)界極為振奮,也為新藥研發(fā)提供了全新的、前景廣闊的一類抗癌靶分子,因而,幾乎每一個藥物公司都建立了研究開發(fā)針對表觀遺傳調(diào)控的抗癌藥的部門,或者建立了和表觀遺傳研究公司的緊密合作。迄今為止,美國FDA批準(zhǔn)了4個針對表觀遺傳調(diào)控的藥物:其中兩個是針對DNA甲基化的DNMT抑制劑阿扎胞苷(維達扎,vidaza)和地西他濱(decitabine),它們被用于骨髓增生異常綜合征及其并發(fā)的急性白血病;另外兩個是針對組蛋白去乙酰化HDAC酶的伏立諾他(vorinostat)和羅咪酯肽(romidepsin),主要用于治療皮膚T細(xì)胞淋巴瘤;這4種藥物的不足之處是缺乏特異性,即對所有的DNA甲基化酶或組蛋白去乙?；付加幸种谱饔?因而毒副作用較大。目前正在研發(fā)其他針對某一個特定表觀遺傳調(diào)控因子,包括DNA甲基化酶、組蛋白修飾酶(乙?；?、去乙?；?/p>