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表觀遺傳學(xué)研究范文1

        1  dna甲基化和組蛋白乙酰化

        1.1 dna甲基化  dna甲基化是指在dna復(fù)制以后，在dna甲基化酶的作用下，將s-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基轉(zhuǎn)移到dna分子中胞嘧啶殘基的第5位碳原子上，隨著甲基向dna分子的引入，改變了dna分子的構(gòu)象，直接或通過序列特異性甲基化蛋白、甲基化結(jié)合蛋白間接影響轉(zhuǎn)錄因子與基因調(diào)控區(qū)的結(jié)合。目前發(fā)現(xiàn)的dna甲基化酶有兩種：一種是維持甲基轉(zhuǎn)移酶；另一種是重新甲基轉(zhuǎn)移酶。

        1.2 組蛋白乙酰化  染色質(zhì)的基本單位為核小體，核小體是由組蛋白八聚體和dna纏繞而成。組蛋白乙酰化是表觀遺傳學(xué)修飾的另一主要方式，它屬于一種可逆的動(dòng)態(tài)過程。

        1.3 dna甲基化與組蛋白乙酰化的關(guān)系  由于組蛋白去乙酰化和dna甲基化一樣，可以導(dǎo)致基因沉默，學(xué)者們認(rèn)為兩者之間存在串?dāng)_現(xiàn)象。

        2  表觀遺傳學(xué)修飾與惡性腫瘤耐藥

        2.1 基因下調(diào)導(dǎo)致耐藥  在惡性腫瘤中有一些抑癌基因和凋亡信號(hào)通路的基因通過表觀遺傳學(xué)修飾的機(jī)制下調(diào)，并與化療耐藥有關(guān)。其中研究比較確切的一個(gè)基因是hmlh1，它編碼dna錯(cuò)配修復(fù)酶。此外，由于表觀遺傳學(xué)修飾造成下調(diào)的基因，均可導(dǎo)致惡性腫瘤耐藥。

        2.2 基因上調(diào)導(dǎo)致耐藥  在惡性腫瘤中，表觀遺傳學(xué)修飾的改變也可導(dǎo)致一些基因的上調(diào)，包括與細(xì)胞增殖和存活相關(guān)的基因。上調(diào)基因fancf編碼一種相對(duì)分子質(zhì)量為42000的蛋白質(zhì)，與腫瘤的易感性相關(guān)。2003年，taniguchi等證實(shí)在卵巢惡性腫瘤獲得耐藥的過程中，fancf基因發(fā)生dna去甲基化和重新表達(dá)。另一個(gè)上調(diào)基因synuclein-γ與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。同樣，由表觀遺傳學(xué)修飾導(dǎo)致的mdr-1基因的上調(diào)也參與卵巢惡性腫瘤耐藥的形成。 

        3  表觀遺傳學(xué)修飾機(jī)制在腫瘤治療中的應(yīng)用

        3.1 dna甲基化抑制劑  目前了解最深入的甲基化抑制劑是5-氮雜脫氧胞苷（5-aza-dc）。較5-氮雜胞苷（5-aza-c）相比，5-aza-dc首先插入dna，細(xì)胞毒性比較低，并且能夠逆轉(zhuǎn)組蛋白八聚體中h3的第9位賴氨酸的甲基化。有關(guān)5-aza-dc治療卵巢惡性腫瘤的體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，它能夠恢復(fù)一些沉默基因的表達(dá)，并且可以恢復(fù)對(duì)順柏的敏感性，其中最引人注目的是hmlh1基因。有關(guān)地西他濱（dac）治療的臨床試驗(yàn)，研究結(jié)果顯示，結(jié)果顯示：dac是一種有效的治療耐藥性復(fù)發(fā)性惡性腫瘤的藥物。

        3.2 hdac抑制劑  由于組蛋白去乙酰化是基因沉默的另一機(jī)制，使用hdac抑制劑（hdaci）是使表觀遺傳學(xué)修飾的基因重新表達(dá)的又一策略。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)，可將hdaci分為短鏈脂肪酸類、氯肟酸類、環(huán)形肽類、苯酸胺類等4類。丁酸苯酯（pb）和丙戊酸（vpa）屬短鏈脂肪酸類。pb是臨床前研究最深入的一種hdaci，在包括卵巢惡性腫瘤在內(nèi)的實(shí)體腫瘤（21例）ⅰ期臨床試驗(yàn)中有3例患者分別有4~7個(gè)月的腫瘤無進(jìn)展期，其不良反應(yīng)是短期記憶缺失、意識(shí)障礙、眩暈、嘔吐。因此，其臨床有效性仍有待于進(jìn)一步在ⅰ、ⅱ期臨床試驗(yàn)中確定。在vpa的臨床試驗(yàn)中，kuendgen等在對(duì)不同類型血液系統(tǒng)腫瘤中使用vpa進(jìn)行了ⅱ期臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示，不同的患者有效率差異甚遠(yuǎn)。辛二酰苯胺異羥肟酸（saha）是氯肟酸類中研究較深入的一種hdaci。其研究表明，體內(nèi)使用安全劑量saha時(shí)，可有效抑制生物靶點(diǎn)，發(fā)揮抗腫瘤活性。大量體外研究結(jié)果顯示，聯(lián)合使用dna甲基化抑制劑和hdaci會(huì)起到更明顯的協(xié)同作用。

        3.3 逆轉(zhuǎn)耐藥的治療  balch等使用甲基化抑制劑—5-aza-dc或zebularine處理卵巢惡性腫瘤順柏耐藥細(xì)胞后給予順柏治療，發(fā)現(xiàn)此細(xì)胞對(duì)順柏的敏感性分別增加5、16倍。在臨床試驗(yàn)中，oki等將dac和伊馬替尼（imatinib）聯(lián)合使用治療白血病耐藥患者，結(jié)果說明，應(yīng)用表觀遺傳學(xué)機(jī)制治療惡性腫瘤確實(shí)可以對(duì)化療藥物起到增敏作用，并且在一定范圍內(nèi)其療效與體內(nèi)表觀遺傳學(xué)的改變呈正比。kuendgen和pilatrino等對(duì)hdaci和化療藥物的給藥順序進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，在使用vpa達(dá)到一定血清濃度時(shí)加用全反式維甲酸可增加復(fù)發(fā)性髓性白血病和骨髓增生異常綜合征患者的臨床緩解率，這可能與vpa引起的表觀遺傳學(xué)改變增加患者對(duì)藥物的敏感性有關(guān)。

        4  展望

        總的來說，應(yīng)用表觀遺傳學(xué)修飾機(jī)制治療腫瘤具有良好的應(yīng)用前景，與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合來逆轉(zhuǎn)耐藥，將給攻克惡性腫瘤等疾病帶來新的希望。

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表觀遺傳學(xué)研究范文2

關(guān)鍵詞 表觀遺傳 高中生物 科學(xué)的本質(zhì) 生命觀念

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

表觀遺傳學(xué)為人們理解遺傳現(xiàn)象提供了全新的視角，成為“后基因組”時(shí)代的重要研究內(nèi)容之一。同時(shí)，表觀遺傳學(xué)作為一個(gè)前沿領(lǐng)域，將是高中生物課程內(nèi)容的一部分。如何在高中課程中實(shí)現(xiàn)其教育價(jià)值，對(duì)教育工作者又提出了新的要求。

1 表觀遺傳學(xué)：從“意外”發(fā)展而來的科學(xué)領(lǐng)域

“眾所周知，DNA是生命的基本遺傳物質(zhì)，但令人怦然心動(dòng)的是，你可以繼承的不僅僅只有DNA序列，還有表觀遺傳信息。”表觀遺傳學(xué)是從對(duì)經(jīng)典遺傳學(xué)理論無法解釋的“意外”現(xiàn)象的探索中發(fā)展起來的，這也使表觀遺傳學(xué)的研究格外令人著迷。

經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為，遺傳信息儲(chǔ)存于核酸序列中，并通過生殖將遺傳信息傳遞給下一代。它所揭示的“基因型決定表型”的遺傳模式被廣泛認(rèn)知。然而，不符合此模式的遺傳現(xiàn)象卻一直困擾著遺傳學(xué)研究者們。作為遺傳信息完全相同的同卵雙胞胎為什么會(huì)在成長發(fā)育過程中表現(xiàn)出不盡相同的外表特征？在生物體的發(fā)育過程中，雖然每個(gè)細(xì)胞擁有相同的遺傳物質(zhì)，為什么它們卻遵循高度的時(shí)空特異性，從而分化為不同的組織？在過去的30年中，隨著對(duì)DNA甲基化、組蛋白修飾、X染色體失活、基因組印記以及非編碼RNA等領(lǐng)域的不斷深入研究，許多困惑科學(xué)家已久的遺傳學(xué)問題得到了解釋，表觀遺傳學(xué)也逐漸成為一個(gè)新興的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

表觀遺傳現(xiàn)象被定義為“非DNA突變引起的可繼承的表型變化”。其中包涵三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

（1） 不是由DNA突變引起的；

（2） 可以繼承的，或是說可遺傳的；

（3） 引起了表型的變化。

一直以來，DNA被認(rèn)為是遺傳信息的唯一承載者。表觀遺傳學(xué)的研究表明，子代可以繼承的不僅僅有DNA攜帶的遺傳信息，還有“表觀遺傳信息”。而這些表觀遺傳信息雖然沒有伴隨DNA序列的改變卻可以遺傳下去。例如，在發(fā)育過程中，分化后的細(xì)胞和組織之間存在明顯的表型差異，這些差異一旦形成便可以以一種克隆性的方式遺傳給子代細(xì)胞。需要說明的是表觀遺傳現(xiàn)象中的表型變化是“開關(guān)”型的，即這種表型非“有”即“無”，而不是程度上的變化。

表觀遺傳學(xué)與克隆、干細(xì)胞、衰老與癌癥等研究都有密切聯(lián)系。在“后基因組”時(shí)代，表觀遺傳學(xué)的發(fā)展對(duì)生物學(xué)研究以及人類疾病領(lǐng)域的研究都具有深遠(yuǎn)的意義。

2 發(fā)揮表觀遺傳學(xué)在高中生物學(xué)中的教育價(jià)值的教學(xué)策略

表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象廣泛存在于生命周期的各個(gè)過程中，表觀遺傳學(xué)的調(diào)控對(duì)生物體來說具有普遍且重要的意義。不過，目前國內(nèi)外高中生物教材幾乎都沒有完整介紹表觀遺傳學(xué)相P內(nèi)容的章節(jié)。其原因固然比較多，但主要原因有：表觀遺傳學(xué)是近些年來才發(fā)展迅速，屬于比較新的研究領(lǐng)域；表觀遺傳的機(jī)制非常復(fù)雜，要讓高中學(xué)生理解其內(nèi)在機(jī)制，有一定困難。然而，將表觀遺傳學(xué)的內(nèi)容納入我國的高中生物課程，已經(jīng)基本達(dá)成共識(shí)。那么，這一內(nèi)容在高中生物課程中的教育價(jià)值究竟表現(xiàn)在哪里？筆者認(rèn)為，它不僅僅是為了讓學(xué)生掌握更多的遺傳學(xué)知識(shí)，完善遺傳知識(shí)體系，更重要的是發(fā)揮它在提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)方面的價(jià)值。

2.1 引導(dǎo)學(xué)生深入理解科學(xué)的本質(zhì)

目前，人們對(duì)“科學(xué)的本質(zhì)”還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義，《2061計(jì)劃――面向所有美國人的科學(xué)》所闡述的科學(xué)的本質(zhì)得到很多學(xué)者的認(rèn)可：

（1） 科學(xué)世界觀：自然是可以理解的；科學(xué)知識(shí)是可改變的；科學(xué)知識(shí)并非很容易就可以；科學(xué)并非萬靈丹，能解決所有的問題。

（2） 科學(xué)探究活動(dòng)：證據(jù)對(duì)科學(xué)而言是重要的；科學(xué)是邏輯與想象融合成一體；科學(xué)知識(shí)除了能說明自然界的現(xiàn)象也具有預(yù)測的功能；科學(xué)家會(huì)驗(yàn)證理論以減少誤差；既定的科學(xué)知識(shí)并不具有永久的權(quán)威地位。

（3） 科學(xué)事業(yè)：科學(xué)是人類的一項(xiàng)事業(yè)。

表觀遺傳學(xué)的發(fā)展歷程，典型地體現(xiàn)出了科學(xué)的本質(zhì)。因此，表觀遺傳學(xué)內(nèi)容的教學(xué)，應(yīng)著力于引導(dǎo)學(xué)生更好地理解科學(xué)的本質(zhì)。

2.1.1 引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)具有開放性

表觀遺傳學(xué)的發(fā)展表明，人類對(duì)遺傳現(xiàn)象和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的，因此，科學(xué)知識(shí)是一個(gè)開放的系統(tǒng)。雖然遺傳學(xué)已經(jīng)建立100多年，但是科學(xué)家們并沒有停止對(duì)遺傳問題的探索，遺傳學(xué)仍然在發(fā)展。

在教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生嘗試回答：“為什么遺傳背景相同的同卵雙胞胎在成長過程中會(huì)出現(xiàn)表型差異？”“為什么克隆后的小貓與‘單親媽媽’會(huì)有不同花色？”……學(xué)生在尋求答案的過程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)用之前所學(xué)的經(jīng)典遺傳學(xué)知識(shí)并不能回答好這些問題，而是要進(jìn)一步尋找更合理的科學(xué)解釋。由此可以讓學(xué)生直觀地感受到科學(xué)的開放性。

2.1.2 引導(dǎo)學(xué)生感悟科學(xué)講求證據(jù)與邏輯

人們對(duì)遺傳現(xiàn)象的認(rèn)知程度會(huì)隨著科學(xué)的發(fā)展而改變，但所有觀點(diǎn)的產(chǎn)生都不是異想天開，而是基于科學(xué)實(shí)證。表觀遺傳學(xué)從對(duì)現(xiàn)象的認(rèn)知到理論的建立都是基于科學(xué)證據(jù)的積累。這期間出現(xiàn)了很多假說，也經(jīng)歷了理論的不斷提出與的過程。雖然目前仍然有很多還不能夠被解答的問題，但是通過科學(xué)家們在DNA與組蛋白修飾、染色質(zhì)重組以及非編碼RNA等領(lǐng)域的不斷探索，人們已經(jīng)可以解釋很多表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象。科學(xué)研究的發(fā)展往往從認(rèn)知規(guī)律開始，進(jìn)而通過科學(xué)探究來逐步揭示規(guī)律形成的機(jī)制。教學(xué)時(shí)，如果教師引導(dǎo)學(xué)生基于表觀遺傳的現(xiàn)象，科學(xué)家揭示現(xiàn)象獲得的研究事實(shí)來得出結(jié)論，既可以讓學(xué)生更好地理解表觀遺傳學(xué)內(nèi)容，知道知識(shí)是如何形成的，也能進(jìn)一步引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)到科學(xué)是重視證據(jù)和邏輯的。

2.1.3 引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)的連續(xù)性

科學(xué)的本質(zhì)特征，一方面表現(xiàn)在科學(xué)知識(shí)是暫時(shí)的、可變的；另一方面表現(xiàn)為科學(xué)知識(shí)又具有持久性。雖然科學(xué)家反對(duì)絕對(duì)真理的概念，并認(rèn)為其中不確定性是事物本性的一部分，但絕大部分知識(shí)都具有持久性。因此，改變性與連續(xù)性是科學(xué)一貫的特征。高中階段學(xué)生對(duì)表觀遺傳學(xué)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，既需要、也可以體現(xiàn)出科學(xué)的連續(xù)性。

經(jīng)典的分子遺傳學(xué)可以說是從“基因”的層面來進(jìn)行研究，表型的改變歸結(jié)于DNA序列的變化。而表觀遺傳學(xué)是從“染色質(zhì)”的層面來進(jìn)行研究，表型的改變歸結(jié)于染色質(zhì)狀態(tài)的調(diào)整。所以表觀遺傳學(xué)狹義的定義為：通過調(diào)整染色質(zhì)狀態(tài)，在不改變DNA序列的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)：表觀遺傳學(xué)的發(fā)展對(duì)經(jīng)典遺傳學(xué)來說并不是一種質(zhì)疑和挑戰(zhàn)，而是一種補(bǔ)充，是遺傳學(xué)研究的一種延續(xù)。隨著表觀遺傳現(xiàn)象分子機(jī)制的揭開，其與經(jīng)典遺傳學(xué)以及普遍的生物調(diào)控更容易地被結(jié)合起來。這種聯(lián)系是一直就存在的，只是科學(xué)家需要通過對(duì)科學(xué)的不斷探究去發(fā)現(xiàn)和理解它。科學(xué)是人類的一項(xiàng)永無止境的事業(yè)，遺傳學(xué)的探索還將繼續(xù)為人們揭開更多生命的奧秘。

2.2 注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步建立生命觀念

“生命觀念”是理解生命的本質(zhì)所需要的觀念，是對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象。構(gòu)建生命觀念是發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分。表觀遺傳學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生完善結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀以及穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

2.2.1 注意凸顯表觀遺傳學(xué)如何體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性

結(jié)構(gòu)與功能觀是基本的生命觀念之一。結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能的有效執(zhí)行必定依賴于特定的結(jié)構(gòu)。在生物體的生命歷程中，結(jié)構(gòu)與功能是一個(gè)不可分割的整體。

表觀遺傳現(xiàn)象充分體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能的辯證統(tǒng)一關(guān)系。研究結(jié)果表明，在表觀遺傳學(xué)“開啟”和“關(guān)閉”兩種不同的表型狀態(tài)下，總是可以在其中的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)找到結(jié)構(gòu)差異，即結(jié)構(gòu)決定功能。染色質(zhì)在結(jié)構(gòu)上并不是均一存在的，既有相對(duì)松散的有利于基因表達(dá)的常染色質(zhì)，又有高度濃縮使基因沉默的異染色質(zhì)。常染色質(zhì)是以一種開放式的、對(duì)轉(zhuǎn)錄等過程所需的各種酶更為敏感的構(gòu)象存在，隨時(shí)可以開啟基因的表達(dá)。而異染色質(zhì)以一種超濃縮的致密結(jié)構(gòu)存在，轉(zhuǎn)錄等相關(guān)的酶無法結(jié)合上去，從而抑制表達(dá)。這體現(xiàn)出染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的。表觀遺傳學(xué)的各種機(jī)制之間其實(shí)是相互關(guān)聯(lián)的，表觀遺傳因素通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)、對(duì)染色質(zhì)進(jìn)行修飾等來影響基因的轉(zhuǎn)錄，從而達(dá)到調(diào)節(jié)功能的目的。

在教學(xué)中，教師可以結(jié)合表觀遺傳的實(shí)例滲透結(jié)構(gòu)與功能觀。例如，表觀遺傳學(xué)因素導(dǎo)致雌性哺乳動(dòng)物的一條X染色體失活，失活后的染色體以致密的異染色質(zhì)狀態(tài)存在，稱為巴氏小體。以玳瑁貓為例，玳瑁貓（母貓）的體表有黃色和黑色隨機(jī)分布的花斑。控制黃色和黑色毛色的基因是位于X染色體上的兩個(gè)等位基因。在個(gè)體的發(fā)育過程中，細(xì)胞內(nèi)的一條X染色體隨機(jī)濃縮而失去活性，從而呈現(xiàn)出這種黃黑相間的花色。

2.2.2 注意發(fā)揮表觀遺傳學(xué)在建立進(jìn)化和適應(yīng)觀念上的價(jià)值

“生物進(jìn)化”是生物學(xué)核心概念的重要組成部分，提供了將大部分生物學(xué)知識(shí)建成一個(gè)整體的框架。“遺傳”“進(jìn)化”與“環(huán)境”三者之間存在很微妙的關(guān)系。生物進(jìn)化的前提是有可遺傳的變異；遺傳素材的多樣性為自然選擇提供了更多的原料從而更好地適應(yīng)環(huán)境；而環(huán)境又像是一個(gè)有力的推手影響著進(jìn)化的方向。表觀遺傳學(xué)的學(xué)習(xí)是一個(gè)將遺傳、進(jìn)化與環(huán)境很好整合的過程，能夠幫助學(xué)生進(jìn)一步理解三者的內(nèi)在聯(lián)系。

生物體能夠產(chǎn)生后代并穩(wěn)定遺傳依賴于穩(wěn)定傳遞的遺傳信息與精密的調(diào)控機(jī)制。表觀遺傳信息的發(fā)現(xiàn)是對(duì)遺傳信息的重要補(bǔ)充，拓展了遺傳密碼（DNA）的信息承載量。表觀遺傳信息的加入相當(dāng)于擴(kuò)大了遺傳樣本量，為自然選擇提供了更多的素材。很多表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象都是在生物后天的發(fā)育中表現(xiàn)出來的，體現(xiàn)出環(huán)境的塑造性。借助表觀遺傳學(xué)研究手段，人們能更好地理解環(huán)境因素對(duì)生命的影響，進(jìn)一步理解“基因型+環(huán)境=表型”這一遺傳學(xué)命題。研究結(jié)果顯示，從單細(xì)胞到多細(xì)胞，表觀遺傳相關(guān)的DNA甲基化、組蛋白修飾的程度與類型以及RNA干擾機(jī)制在不同的物種中具有顯著的差異，暗示著表觀遺傳調(diào)控在生物進(jìn)化過程中的作用。表觀遺傳信息的發(fā)現(xiàn)以及表觀遺傳調(diào)控機(jī)制的研究對(duì)進(jìn)一步理解遺傳與進(jìn)化具有重要意義。

2.2.3 利用表觀遺傳學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生建立穩(wěn)態(tài)與平衡觀念

在自然界生存，生物種群會(huì)找到一個(gè)合適的平衡點(diǎn)來有效地適應(yīng)環(huán)境從而維持穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)不是恒定不變的，而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。動(dòng)態(tài)平衡無處不在，各物種與生存環(huán)境之間存在平衡，物種之間存在平衡，種群之間存在平衡，個(gè)體之間存在平衡。與此同時(shí)，每一個(gè)生物個(gè)體也是一個(gè)復(fù)雜而精密的系統(tǒng)，在生存過程中，個(gè)體的各種結(jié)構(gòu)之間、各種調(diào)控機(jī)制之間都存在平衡。在進(jìn)行表觀遺傳學(xué)的教學(xué)時(shí)，教師可以通過以下幾個(gè)層次引導(dǎo)學(xué)生建立相關(guān)的生命觀念。

雌性與雄性之間的平衡：眾所周知，X染色體的基因攜帶量較Y染色體來說是大很多的。如果雌性動(dòng)物的兩條X染色體都具有活性，那么雌性性染色體所攜帶的基因數(shù)目幾乎是雄性的兩倍之多。在哺乳動(dòng)物中，雌性個(gè)體的一條X染色體會(huì)隨機(jī)失活，從而維持與雄性之間基因的劑量平衡。

染色質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的平衡：基因的表達(dá)與沉默是一個(gè)復(fù)雜且精密的過程。在哺乳動(dòng)物中，染色質(zhì)中的常染色質(zhì)比例只占不到4%，而剩余的96%都為異染色質(zhì)。需要注意的是，沉默染色質(zhì)是動(dòng)態(tài)變化的，這增加了問題的復(fù)雜性。要維持和延續(xù)染色質(zhì)的這種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)必定需要一個(gè)十分可靠的調(diào)控過程。因此，表觀遺傳現(xiàn)象往往是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。

表觀遺傳調(diào)控與環(huán)境因素之間的平衡：在表觀遺傳學(xué)研究還不明確的年代，人們常常把經(jīng)典遺傳學(xué)無法解釋的現(xiàn)象都?xì)w結(jié)于“環(huán)境”的因素。研究數(shù)據(jù)表明，環(huán)境因素可以通過影響表觀遺傳標(biāo)記從而影響基因功能。表觀遺傳具有時(shí)間上的多樣性，同卵雙胞胎在出生早期具有相似的表型，但隨著不斷地成長，差異會(huì)不斷出現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，同卵雙胞胎在遺傳學(xué)標(biāo)記的程度和分布上都有明顯的不同，說明表觀遺傳調(diào)控與環(huán)境的變化之間存在一種動(dòng)態(tài)的聯(lián)系。

綜上所述，高中階段的表觀遺傳學(xué)內(nèi)容的教學(xué)關(guān)鍵不在于表觀遺傳知識(shí)的深挖和補(bǔ)充，而在于以此為腳手架，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解科學(xué)的本質(zhì)、構(gòu)建生命觀念，從而使學(xué)生建立終生受益的素養(yǎng)基礎(chǔ)。

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表觀遺傳學(xué)研究范文3

題目：表觀遺傳學(xué)調(diào)控NK細(xì)胞分化及功能的研究進(jìn)展

表觀遺傳學(xué) (epigenetics) 是指在基因核苷酸序列不發(fā)生變化的情況下, 通過對(duì)轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控使基因表達(dá)發(fā)生變化, 包括DNA甲基化、組蛋白共價(jià)修飾、染色質(zhì)重塑、基因印記、及非編碼RNA、微小RNA (miRNA) 、反義RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等[1]。環(huán)境、年齡改變、壓力、疾病狀態(tài)等, 均可以引起免疫細(xì)胞表觀遺傳學(xué)改變, 造成免疫系統(tǒng)功能紊亂, 導(dǎo)致疾病的發(fā)生與進(jìn)展。因此, 表觀遺傳學(xué)逐漸成為免疫學(xué)研究的熱點(diǎn)。

自然殺傷細(xì)胞 (natural killer cell, NK) 是天然免疫細(xì)胞, 主要來源于造血干細(xì)胞, 全身廣泛分布。NK細(xì)胞通過一系列細(xì)胞生物學(xué)過程獲得激活信號(hào), 包括胞外鈣離子內(nèi)流、細(xì)胞骨架重排以及與靶細(xì)胞接觸部位免疫突觸形成, 最終通過分泌細(xì)胞因子、趨化因子及釋放毒性顆粒執(zhí)行清除病毒、腫瘤細(xì)胞以及發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。NK細(xì)胞功能異常導(dǎo)致多種疾病發(fā)生, 包括感染、腫瘤及自身免疫疾病[2,3]。近年來, 有很多學(xué)者先后報(bào)道了表觀遺傳學(xué)改變對(duì)NK細(xì)胞增殖、分化及功能的影響, 為NK細(xì)胞研究提供了新思路, 為新藥的臨床應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。本文對(duì)NK細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展作一綜述。

1 表觀遺傳學(xué)對(duì)NK細(xì)胞分化的影響

人類NK細(xì)胞表面特異性表達(dá)CD56或CD16分子, 根據(jù)其表達(dá)水平將NK細(xì)胞分為CD3-CD56bright CD16- (CD56bright) 、CD3-CD56dimCD16+ (CD56dim) 、CD3-CD56-CD16+3個(gè)亞群[4]。其中CD56bright亞群為調(diào)節(jié)性NK細(xì)胞, 可以參與適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié), 通過分泌細(xì)胞因子和趨化因子 (IFN-、TNF-、IL-10、IL-13和GM-CSF) 對(duì)樹突狀細(xì)胞 (DCs) 、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 (Tregs) 、輔T細(xì)胞 (Ths) 及細(xì)胞毒性T細(xì)胞 (CTLs) 等進(jìn)行免疫調(diào)控[5]。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中, NK細(xì)胞可以通過分泌IFN-誘導(dǎo)B細(xì)胞活化, 促進(jìn)DC細(xì)胞成熟, 并可抑制T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化[6]。NK細(xì)胞分泌IFN-可以促進(jìn)DC細(xì)胞分泌IL-27, 而IL-27可促進(jìn)IFN-分泌, 這種正反饋參與抑制Th17介導(dǎo)的自身免疫疾病[7]。人和小鼠NK細(xì)胞均可通過分泌IFN-可以抑制CD4+T細(xì)胞向Tregs分化[8]。CD56dim為功能性NK細(xì)胞, 通過穿孔素/顆粒酶途徑、Fas/FasL途徑、TNF-а/TNFR-1途徑、以及抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用 (ADCC) 完成對(duì)靶細(xì)胞的直接殺傷。近期也有研究者發(fā)現(xiàn), 功能性NK細(xì)胞參與適應(yīng)性免疫的調(diào)節(jié), 直接殺傷適應(yīng)性免疫細(xì)胞, 如Th17及濾泡輔T細(xì)胞 (Tfh) [9]。而CD3-CD56-CD16+亞群目前研究較少, 目前認(rèn)為主要發(fā)揮ADCC作用。

表觀遺傳學(xué)修飾在NK細(xì)胞的分化、成熟中發(fā)揮了重要作用。早期的研究顯示, IL-15受體信號(hào)通路對(duì)NK細(xì)胞的分化成熟至關(guān)重要, E4BP4 (NFIL3) 在其中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用, 促進(jìn)了造血干細(xì)胞 (HSC) 向NK細(xì)胞分化。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示, E4BP4基因缺陷小鼠NK細(xì)胞減少、功能下降, 而過表達(dá)E4BP4可增加Id2和Gata3的轉(zhuǎn)錄, 從而促進(jìn)HSC向NK細(xì)胞分化增加[10]。在NK細(xì)胞發(fā)育中, 組蛋白甲基化也具有重要調(diào)控作用。Yin等[11]研究了zeste基因增強(qiáng)子同源物2 (EZH2) 對(duì)早期NK細(xì)胞分化的影響。EZH2作為重要的表觀遺傳修飾酶, 是PcG (polycomb group) 蛋白家族的重要成員, 在調(diào)控基因表達(dá)的過程中起關(guān)鍵作用[12]。EZH2主要對(duì)組蛋白H3K27進(jìn)行甲基化, 從而沉默下游基因, 在細(xì)胞增殖、分化及腫瘤形成方面都有重要作用[13]。研究者[11]發(fā)現(xiàn), 在小鼠及人中, 選擇性失活EZH2或用小分子抑制其活性后, 可以增加IL-15受體 (CD122+) 陽性的NK祖細(xì)胞數(shù)量, 并促進(jìn)成熟NK細(xì)胞增殖。NK細(xì)胞的擴(kuò)增及殺傷作用還與CD122及NKG2D有關(guān), NKG2D缺失可降低EZH2抑制劑對(duì)促進(jìn)NK細(xì)胞增殖及分化的作用。另外, Tsuyama等[14]研究報(bào)道, NKT細(xì)胞淋巴瘤患者存在組蛋白去甲基化酶KDM6A基因突變, 此基因與血液腫瘤關(guān)系密切, 可能影響NK細(xì)胞的增殖。

FcRIIIA (CD16a) 由FCGR3A編碼, 為NK細(xì)胞在成熟過程中獲得。研究發(fā)現(xiàn), 在CD16a+細(xì)胞中, FCGR3A啟動(dòng)子中轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的甲基化水平較CD16a-細(xì)胞和中性粒細(xì)胞明顯降低。此外, 研究者還發(fā)現(xiàn)miR-218是NK細(xì)胞CD16a轉(zhuǎn)錄后的負(fù)調(diào)控因子。在NK細(xì)胞中過度表達(dá)miR-218可降低CD16a的mRNA和蛋白表達(dá)水平, miR-218在CD16a-細(xì)胞中水平明顯高于CD16a+細(xì)胞。因此, 研究者推斷, FCGR3A的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)甲基化及轉(zhuǎn)錄后miR-218的調(diào)控作用可以通過改變CD16a的表達(dá)來調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的分化成熟[15]。

記憶性NK細(xì)胞的概念由Sun等[16]最早提出。這類NK細(xì)胞可以長期存活, 具有免疫記憶功能, 當(dāng)再次接觸到記憶抗原時(shí)被激活。多種病毒可以誘導(dǎo)記憶性NK細(xì)胞產(chǎn)生, 目前報(bào)道的有巨細(xì)胞病毒, 單純皰疹病毒、人類免疫缺陷病毒等[17,18]。記憶性NK細(xì)胞表達(dá)CD57和NKG2C, 不表達(dá)FcR、SYK、DAB2、ETA-2、PLZF和ILZF2。FcR、ETA-2、SYK的缺乏均有表觀遺傳學(xué)機(jī)制的參與[19,20]。IL-12信號(hào)通路通過其下游轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)和轉(zhuǎn)錄因子4 (STAT4) 的激活影響記憶性NK細(xì)胞的擴(kuò)增。Rapp等[21]發(fā)現(xiàn)Runx1和Runx3的啟動(dòng)子區(qū)域是STAT4的結(jié)合位點(diǎn), 在NK細(xì)胞活化過程中, STAT4的結(jié)合會(huì)誘導(dǎo)RUNX基因位點(diǎn)的表觀遺傳學(xué)修飾, 從而導(dǎo)致表達(dá)增加。在病毒感染中, Runx1和Runx3或它們的伴侶分子表達(dá)減低是影響NK細(xì)胞擴(kuò)增及記憶NK細(xì)胞形成障礙的原因。該研究證明, STAT4介導(dǎo)的Runx轉(zhuǎn)錄因子表觀遺傳學(xué)修飾可以調(diào)節(jié)NK細(xì)胞對(duì)病毒的適應(yīng)行為。

2 表觀遺傳學(xué)對(duì)NK細(xì)胞功能的影響

NK細(xì)胞的功能主要包括殺傷及免疫調(diào)節(jié)作用。有研究顯示, 在NK細(xì)胞活化過程中, 81%的主要位點(diǎn)出現(xiàn)CpG去甲基化, 生物學(xué)分析顯示差異甲基化位點(diǎn)主要集中在免疫調(diào)節(jié)功能中 (如TNFA、LTA、IL-13、CSF2等) [22], 這提示表觀遺傳學(xué)修飾參與了NK細(xì)胞的活化, 并與NK細(xì)胞功能關(guān)系密切。

2.1 表觀遺傳學(xué)修飾對(duì)NK細(xì)胞表面受體的調(diào)節(jié)作用

NK細(xì)胞表面激活性受體與抑制性受體的相互平衡, 在NK細(xì)胞功能中發(fā)揮了重要調(diào)節(jié)作用。如激活性受體表達(dá)占優(yōu), 則NK細(xì)胞活化, 反之, NK細(xì)胞處于靜止?fàn)顟B(tài)。

有學(xué)者[23,24,25]檢測了NK細(xì)胞免疫球蛋白樣受體 (KIR) 啟動(dòng)子的甲基化水平, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 處于靜息狀態(tài)的人NK細(xì)胞92細(xì)胞系中KIR2DL1、KIR2DL2/L3高甲基化, 同時(shí), 細(xì)胞表面的KIR表達(dá)降低。當(dāng)應(yīng)用5-氮雜胞苷進(jìn)行去甲基化處理后, KIR啟動(dòng)子去甲基化, NK細(xì)胞表面KIR表達(dá)明顯增加。另外, KIR的表達(dá)受miRNA調(diào)節(jié)。PIWI樣RNA可以誘導(dǎo)KIR雙向啟動(dòng)子KIR3DL1產(chǎn)生KIR反義轉(zhuǎn)錄本, 影響雙鏈DNA的合成, 可減少90%的KIR表達(dá)[25]。

NKG2D是NK細(xì)胞激活性受體, 其表達(dá)增加可增強(qiáng)NK細(xì)胞功能。NKG2D通過識(shí)別不同的配體家族 (MICA、MICB、ULBPs 1-6等) 參與激活效應(yīng)細(xì)胞、溶解靶細(xì)胞。NKG2D基因在NKG2D+NK細(xì)胞中去甲基化, 并與組蛋白H3賴氨酸9乙酰化 (H3K9Ac) 相關(guān)。用組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶 (HAT) 抑制劑 (姜黃素) 可以明顯下調(diào)NKG2D基因H3K9乙酰化水平, 進(jìn)而下調(diào)NKG2D的轉(zhuǎn)錄, 導(dǎo)致NKG2D表達(dá)減低, NK細(xì)胞殺傷功能下降。此研究提示NKG2D在NK細(xì)胞表面表達(dá)差異是由表觀遺傳學(xué)機(jī)制調(diào)節(jié)的, 并可以通過表觀遺傳治療改善[26]。組蛋白去乙酰化酶抑制劑丙戊酸 (VPA) 通過激活基因啟動(dòng)子中組蛋白K9的高甲基化和DNA甲基化, 從而下調(diào)NKG2D的表達(dá)[27]。同樣, miRNA也可發(fā)揮對(duì)NKG2D的調(diào)節(jié)作用。在HCV感染患者的NK細(xì)胞中, miR-182與對(duì)照組相比過表達(dá), miR-182表達(dá)升高可降低NKG2D的mRNA水平, 而miR-182抑制劑能降低抑制性受體NKG2A的mRNA水平[28]。

2.2 表觀遺傳學(xué)修飾對(duì)NK細(xì)胞細(xì)胞因子分泌水平的調(diào)節(jié)作用

NK細(xì)胞分泌細(xì)胞因子同樣受到表觀遺傳學(xué)修飾的調(diào)節(jié)。Luetke-Eversloh等[29]報(bào)道, NK細(xì)胞受到刺激后, IFN-及T-bet位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄增加, 并發(fā)生去甲基化, 從而增加IFN-的分泌。Li等[30]發(fā)現(xiàn), 在NK細(xì)胞激活過程中, 組蛋白去甲基化酶及甲基轉(zhuǎn)移酶發(fā)生明顯變化。在NK92細(xì)胞系中, 與NK細(xì)胞激活密切相關(guān)的PI3KCA, 、NFATC1及TNFSF9等基因, 經(jīng)PMA和依諾霉素刺激可出現(xiàn)H3K4me3和H3K27甲基化修飾, 從而調(diào)控上述基因表達(dá)。采用H3K4和H3K37的特異性抑制劑可以增加NK細(xì)胞脫顆粒及IFN-、TNF-的分泌[22,30]。Cribbs等[31]用染色質(zhì)甲基化及乙酰化的小分子抑制劑進(jìn)行篩選, 并通過基因敲除方法確定了Jumonli型組蛋白H3K27脫甲基酶是NK細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。JMJD3/UTX (含有Jumonji結(jié)構(gòu)域的蛋白3) H3K27去甲基化酶抑制劑GSK-J4可引發(fā)細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)H3K27甲基化, 并造成NK細(xì)胞IFN-、TNF-、GM-CSF、IL-10分泌下降。GSK-J4可以明顯抑制類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者外周血或組織中分離出的NK細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌, 抑制破骨細(xì)胞形成及骨破壞。除甲基化外, 組蛋白乙酰化修飾也對(duì)NK細(xì)胞細(xì)胞因子分泌起調(diào)節(jié)作用。VPA可抑制NK細(xì)胞對(duì)白血病細(xì)胞的溶解, 并且有劑量依賴性。VPA預(yù)處理可降低NK細(xì)胞IFN-分泌, 破壞CD107A脫顆粒, 并通過激活PD-1/PD-L1途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[27]。

H3K4me3脫甲基酶KDM5A調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄并參與腫瘤的發(fā)生。Zhao等[32]研究證明KDM5A缺陷使IFN-產(chǎn)生減少, 并損害NK細(xì)胞的活化。KDM5A (-/-) 小鼠對(duì)單核細(xì)胞增生李斯特氏菌 (LM) 感染高度敏感。在NK細(xì)胞活化過程中, KDM5A的缺失影響STAT4磷酸化和核定位, 并增加了細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1 (SOCS1) 的表達(dá)。進(jìn)一步研究揭示其機(jī)制為KDM5A與P50結(jié)合, 并與靜止NK細(xì)胞中的SOCS1啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合, 抑制染色質(zhì)重塑, 導(dǎo)致在SOCS1啟動(dòng)子中H3K4me3修飾顯著減少。

另外, Lee等[19]在研究記憶性NK細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn), 人巨細(xì)胞病毒感染后, NK細(xì)胞Syk轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)甲基化, Syk基因沉默, 可引起表達(dá)IFN-水平升高。BHLHE40為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子, 在活化的NK細(xì)胞中去甲基化, 誘導(dǎo)細(xì)胞因子分泌 (如IL-2、IL-12、IL-15、IFN、TNFA等) , 增強(qiáng)NK細(xì)胞功能。NFAT轉(zhuǎn)錄因子家族通過與啟動(dòng)子及增強(qiáng)子區(qū)域結(jié)合來增加NK細(xì)胞因子的表達(dá)。在活化的NK細(xì)胞中, NFATC1內(nèi)含子9明顯去甲基化, 可調(diào)節(jié)NK細(xì)胞分泌細(xì)胞因子[22]。

3 引起NK細(xì)胞表觀遺傳學(xué)變化的因素

多種疾病狀態(tài)下, NK細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)修飾會(huì)發(fā)生變化, 如巨細(xì)胞病毒感染會(huì)激活NK細(xì)胞, 引起81%的位點(diǎn)發(fā)生DNA去甲基化[22]。在兒童哮喘患者中, NK細(xì)胞DNA去甲基化, 引起NK細(xì)胞活性升高[33]。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎及強(qiáng)制性脊柱炎中, NK細(xì)胞均存在表觀遺傳學(xué)改變[31,32,33,34]。

一些藥物可以引起NK細(xì)胞的表觀遺傳修飾變化。Misale等[35]報(bào)道, 糖皮質(zhì)激素可以通過影響H3K27me3來降低IFN-的表達(dá), 從而抑制NK細(xì)胞的免疫功能。5-氮雜胞苷可引起NK細(xì)胞DNA去甲基化, 誘導(dǎo)相關(guān)基因激活, 促進(jìn)NK細(xì)胞活化[36]。

運(yùn)動(dòng)也可以引起NK細(xì)胞表觀遺傳學(xué)修飾發(fā)生改變。Zimmer等[37]選取30例非霍奇金淋巴瘤患者及10名健康人, 干預(yù)組每人每天騎車運(yùn)動(dòng)30min。運(yùn)動(dòng)組的患者血清巨噬細(xì)胞游走抑制因子 (MIF) 及IL-6水平升高, NK細(xì)胞組蛋白H3、H4乙酰化水平降低。近期, 研究者再次證明運(yùn)動(dòng)可以通過升高組蛋白乙酰化水平及NKG2D的表達(dá), 改善正常人NK細(xì)胞活化狀態(tài)[38]。

壓力及年齡的增長對(duì)NK細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)也有明顯影響。創(chuàng)傷后應(yīng)激綜合征可以加速NK細(xì)胞由年齡造成的甲基化水平升高, 從而影響機(jī)體免疫狀態(tài)[39]。

綜上所述, 表觀遺傳學(xué)修飾影響著NK細(xì)胞的增殖、分化、殺傷、免疫調(diào)節(jié)等, 在NK細(xì)胞調(diào)控中, 扮演重要角色。但目前, NK細(xì)胞表觀遺傳學(xué)研究多集中在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段, 在臨床疾病中的應(yīng)用很少。NK細(xì)胞參與腫瘤、自身免疫疾病及感染的發(fā)病, 其異常是否與表觀遺傳學(xué)修飾有關(guān)?進(jìn)一步研究NK細(xì)胞表觀遺傳學(xué)異常在疾病發(fā)生中的作用, 將基礎(chǔ)研究向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化, 開拓疾病中NK細(xì)胞功能異常的新思路, 并為新型藥物在臨床中的應(yīng)用提供研究基礎(chǔ), 將是本課題組今后努力的方向。

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表觀遺傳學(xué)研究范文4

【關(guān)鍵詞】 精準(zhǔn)醫(yī)療；腫瘤；研究進(jìn)展；綜述

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2016.04.216

精準(zhǔn)醫(yī)療是通過基因組、蛋白質(zhì)組等組學(xué)技術(shù)和其他前沿科技， 依據(jù)患者內(nèi)在生物學(xué)信息及臨床特點(diǎn)， 在分子學(xué)水平為疾病提供更加精細(xì)的分類及診斷， 從而對(duì)患者進(jìn)行個(gè)性化精準(zhǔn)治療的一種新型醫(yī)療模式[1]。2011 年美國相關(guān)學(xué)者首次提出精準(zhǔn)醫(yī)療的概念[2]。2015年美國總統(tǒng)奧巴馬在國情咨文中談到“人類基因組計(jì)劃”， 并宣布實(shí)施精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃將這一研究推向新的[3]。

惡性腫瘤已成為目前全球主要的死亡原因之一， 其是一類基因性疾病， 大多具有自己獨(dú)特的基因印記和變異類型， 基因組發(fā)生的突變， 可以影響細(xì)胞信號(hào)、染色體、表觀調(diào)節(jié)及代謝等過程。這些研究成果很早已被利用在腫瘤的治療中， 許多針對(duì)這些特異基因改變及表觀遺傳學(xué)改變的靶向藥物已經(jīng)上市或正在研發(fā)。腫瘤的精準(zhǔn)醫(yī)療通常分為3個(gè)步驟：基因及表觀遺傳學(xué)檢測、大數(shù)據(jù)分析和臨床藥物應(yīng)用[1]。

1 基因及表觀遺傳學(xué)檢測

基因是指攜帶有遺傳信息的DNA或RNA序列， 是控制性狀的基本遺傳單位。基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來表達(dá)自己所攜帶的遺傳信息， 從而控制生物個(gè)體的性狀表現(xiàn)。基因檢測是通過對(duì)血液、其他體液或細(xì)胞的DNA檢測， 獲得腫瘤單核苷酸有義突變、拷貝數(shù)變異、融合基因等基因變異的信息。彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤（DLBCL）曾一度認(rèn)為是一類性質(zhì)單一的疾病， 但近年發(fā)現(xiàn)DLBCL中具有不同的基因表達(dá)亞型， 如GCB（germinal-center B-cell-like）、ABC（activated B-cell-like）， 其起源于B細(xì)胞分化的不同階段， 具有不同的生物學(xué)特性， ABC亞型中的基因變異可以引起NF-κB的活性改變， 導(dǎo)致預(yù)后不良[4]， 這已被臨床實(shí)踐所證實(shí)。

表觀遺傳學(xué)就是研究基因表達(dá)的學(xué)科， 是指基因表達(dá)的改變不依賴于基因信息的改變， 而是依賴于DNA甲基化和組蛋白的化學(xué)修飾。這些異常改變在一定條件下可以向正常逆轉(zhuǎn)。腫瘤發(fā)生過程最常見的表觀遺傳學(xué)改變?yōu)橐职┗騿?dòng)子區(qū)CpG島的甲基化， 其引起的表達(dá)沉默可以影響腫瘤相關(guān)信號(hào)通路[5]。DNA甲基化是真核細(xì)胞的表觀遺傳修飾之一， 甲基化程度愈高， 基因的表達(dá)則降低。骨髓異常增生綜合征存在p15、p16、降鈣素基因等一系列抑癌基因的過度甲基化， 使抑癌基因表達(dá)受抑制， 細(xì)胞易于形成惡性克隆[6]。其他表觀遺傳學(xué)改變?nèi)缃M蛋白的乙酰化、磷酸化等也均可影響基因的轉(zhuǎn)錄活性[5]。隨著二代基因測序技術(shù)及大規(guī)模多水平組學(xué)生物學(xué)技術(shù)的興起， 腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療有了越來越強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 大數(shù)據(jù)分析

目前已經(jīng)知道人類各種正常組織的基因及基因表達(dá)， 患者的基因及基因表達(dá)都有了參考標(biāo)準(zhǔn)， 基因表達(dá)數(shù)據(jù)的分析與建模已成為生物信息學(xué)研究領(lǐng)域中的重要課題。人類的基因數(shù)目很大， 基因及其表達(dá)的變異信息數(shù)據(jù)庫也十分龐大， 從海量的組學(xué)數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的數(shù)據(jù)， 就要祛除大量的“無關(guān)信息”， 這需要具有極高精確性的分析模型與分析方法， 全球很多學(xué)者均致力于該領(lǐng)域的研究。如人類腫瘤基因圖譜計(jì)劃（TCGA）， 就是應(yīng)用基因組分析技術(shù)， 特別是采用大規(guī)模的基因組測序方法， 將人類全部癌癥（近期目標(biāo)為50種包括亞型在內(nèi)的腫瘤）的基因組變異圖譜繪制出來， 并進(jìn)行系統(tǒng)分析， 旨在找到所有致癌和抑癌基因的微小變異， 其中包含體細(xì)胞突變、拷貝數(shù)變異、mRNA表達(dá)、蛋白質(zhì)表達(dá)等各類信息。這一計(jì)劃整合了約7000種人類腫瘤的復(fù)雜分子網(wǎng)絡(luò)[7]。2012年， 國際千人基因組計(jì)劃團(tuán)隊(duì)發(fā)表了1092個(gè)人類基因數(shù)據(jù)， 繪制了人類基因組遺傳多態(tài)性圖譜[8]。這些均表明人群中存在大量的遺傳變異， 從而造成腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為和藥物療效等方面的差異。

3 臨床藥物應(yīng)用

腫瘤的精準(zhǔn)醫(yī)療就是以大數(shù)據(jù)分析結(jié)果作為參考， 給予患者個(gè)體化的藥物治療方案， 再根據(jù)治療結(jié)果進(jìn)行反饋， 確認(rèn)更多有價(jià)值的基因及蛋白組靶點(diǎn)， 開發(fā)更多的藥物， 保證精準(zhǔn)醫(yī)療的不斷完善。在應(yīng)用這些藥物治療腫瘤之前， 必須明確腫瘤中是否包含這些藥物所靶向的改變， 也只有這一部分患者才會(huì)對(duì)上述治療敏感。而對(duì)于無特異性基因改變或表觀遺傳學(xué)改變的腫瘤患者， 上述治療除了無效， 還會(huì)帶來一定的毒副反應(yīng)。

1997年11月上市的利妥昔單抗是抗CD20人鼠嵌合抗體， 是第1個(gè)應(yīng)用于臨床腫瘤的靶向治療藥物， 已成為治療彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤及濾泡淋巴瘤等CD20陽性的淋巴瘤的一線藥物[9]。伊馬替尼通過抑制bcr/abl融合基因的酪氨酸激酶活性、PDGFR和干細(xì)胞因子受體c-kit的活性， 治療慢性粒細(xì)胞白血病、Ph染色體陽性的急性淋巴細(xì)胞白血病和胃腸間質(zhì)瘤[10， 11]。曲妥珠單抗僅適用于HER2基因陽性的乳腺癌患者[12]。而阿扎胞苷則是首個(gè)被美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)的去甲基化的表觀遺傳藥物， 用于骨髓增生異常綜合征的治療[13]。均顯示出了顯著的療效， 堪稱精準(zhǔn)醫(yī)療的典范。可以看出， 可供選擇的藥物的多少直接關(guān)系到治療的成敗。研究表明， 這些靶向藥物除了單用， 還能相互或與化療藥物聯(lián)用， 以進(jìn)一步提高臨床療效。例如利妥昔單抗聯(lián)合CHOP方案治療DLBCL， 可以提高緩解率， 延長患者的生存時(shí)間， 是目前國際上治療DLBCL的一線方案。

4 小結(jié)

當(dāng)前的腫瘤治療正逐漸從宏觀層面對(duì)“病”用藥向更微觀的對(duì)“基因、表觀遺傳”用藥轉(zhuǎn)變， 精準(zhǔn)醫(yī)療可以實(shí)現(xiàn)“同病異治”或“異病同治”， 已成為腫瘤治療的一個(gè)趨勢。但目前該治療模式仍需進(jìn)一步完善， 需要發(fā)現(xiàn)更多的目標(biāo)靶向， 建立更完善的疾病知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和新分類系統(tǒng)， 建立更精確、可靠的組學(xué)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化整合模型， 研發(fā)更多有效、低毒的靶向藥物。腫瘤的精準(zhǔn)醫(yī)療之路任重道遠(yuǎn)。

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表觀遺傳學(xué)研究范文5

【關(guān)鍵詞】惡性腫瘤；表觀遺傳；甲基化；基因印記；微小RNA；組蛋白

【中圖分類號(hào)】R730.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1004-7484（2013）04-0017-02

隨著近年來分子生物學(xué)研究的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到惡性腫瘤的遺傳和表觀遺傳的因素綜合作用導(dǎo)致了惡性腫瘤的發(fā)生。在分子水平上對(duì)于惡性腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)幾乎所有腫瘤都能找到表觀遺傳水平的異常。惡性腫瘤的發(fā)生機(jī)制的研究對(duì)于早期診斷、治療以及提高生存率有極其重大的意義。

1.惡性腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)性狀及特點(diǎn)

腫瘤是一種多基因，經(jīng)歷多步驟突變所引起的細(xì)胞克隆性疾病，具有以下生物學(xué)特性：①分化不好，異型性大。②核分裂象多，可見病理性核分裂象。③生長速度較快。④浸潤性或外生性生長。⑤常見出血、壞死、、潰瘍形成等繼發(fā)改變。⑥對(duì)機(jī)體的影響較大，破壞原發(fā)部位和轉(zhuǎn)移部位的組織；壞死、出血，合并感染和惡病質(zhì)也常發(fā)。

2.腫瘤的發(fā)生與表觀遺傳

傳統(tǒng)遺傳學(xué)認(rèn)為腫瘤是多基因參與的疾病，通常是2個(gè)/2個(gè)以上癌/抑癌基因參與按一定方式組合的多基因、經(jīng)歷多步驟突變所引起的細(xì)胞克隆性退化性疾病。主要基因：缺失、重排、斷裂、突變等。基因改變的結(jié)果就是原癌基因激活，抑癌基因失活，如結(jié)腸癌相關(guān)基因：APC，RAS，P53，DCC.腦膠質(zhì)瘤相關(guān)基因：P53，Interferons，MTS1，MTS2，EGFR，肺癌相關(guān)基因：RAS，c-myc，Rb，P53等。

近期的研究表明，在相當(dāng)一部分腫瘤患者的癌細(xì)胞中，其主要的基因是完整的，并沒有發(fā)現(xiàn)任何的變異，突變和缺失等，這些事實(shí)就提示我們重新思考惡性腫瘤的發(fā)生機(jī)制，是不是有什么比基因改變更為重要的因素導(dǎo)致了正常細(xì)胞的惡變。隨著后基因時(shí)代的到來和日益發(fā)展，人們越來越深刻的認(rèn)識(shí)到，生物體除了具有編碼遺傳信息外，還存在大量隱藏在DNA序列之中或之外的遺傳信息，這些非編碼RNA、DNA甲基化和組蛋白共價(jià)修飾系統(tǒng)共同構(gòu)成的組蛋白密碼等，統(tǒng)稱為表觀遺傳學(xué)信息 [1]。 此種遺傳方式稱為表觀遺傳方式，而研究表觀遺傳方式的學(xué)科稱之為表觀遺傳學(xué)[2]。表觀遺傳有三個(gè)特點(diǎn)①可遺傳性；②可逆的基因表達(dá)調(diào)節(jié)；③沒有DNA序列的變化或者不能用DNA序列變化來解釋。表觀遺傳的研究的具體內(nèi)容主要包括：DNA甲基化、基因印記、DNA甲基化與轉(zhuǎn)座子的穩(wěn)定性、組蛋白共價(jià)修飾、染色質(zhì)重塑、假基因、基因組中的非編碼RNA、微小RNA、反義RNA、內(nèi)含子、核糖開關(guān)。

2.1 DNA甲基化

對(duì)于不同腫瘤細(xì)胞的DNA分析表明，惡性腫瘤細(xì)胞中出現(xiàn)基因突變的概率要大大低于預(yù)期[3]而在轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)檢測結(jié)腸直腸癌中由啟動(dòng)子高甲基化引起的基因表達(dá)的抑制，發(fā)現(xiàn)高達(dá)5%的已知基因在腫瘤細(xì)胞中發(fā)生了異常的啟動(dòng)子高甲基化[4]。因此我們可以推測，與基因突變相比，DNA甲基化改變在細(xì)胞惡變過程中可能發(fā)揮了更大的作用。

眾所周知，p53基因是一個(gè)重要的抑癌基因，對(duì)于畸變、損傷的細(xì)胞可引發(fā)其凋亡程序，使細(xì)胞發(fā)生凋亡，50%的惡性腫瘤中存在p53基因的沉默失活[5]。p53基因編碼區(qū)的甲基化狀態(tài)很容易發(fā)生脫氨基作用而發(fā)生5mCT的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，INK4a/ARF基因啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化可以使p14ARF 表達(dá)下降，導(dǎo)致原來受p14ARF 抑制的MDM2表達(dá)上升，從而結(jié)合p53并使其發(fā)生蛋白質(zhì)水平的講解，進(jìn)而幫助細(xì)胞逃避p53引起的細(xì)胞凋亡[6]。近年來研究結(jié)果表明，肝癌細(xì)胞中端粒酶陽性率高達(dá)84%，明顯高于癌旁組織、肝硬變組織及慢性肝炎組織，而正常肝臟組織沒有端粒酶活性。端粒酶的重要成分人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）的活性與端粒酶活性高度相關(guān)。次研究中的肝細(xì)胞系L02中hTERT啟動(dòng)子有甲基化修飾，其mRNA低水平表達(dá)，經(jīng)5’-aza-dC去甲基化處理，hTERT mRNA可被上調(diào)，端粒酶活性也隨之上升，其mRNA高表達(dá)亦不受5’-aza-dC影響[7]。由此我們可以認(rèn)為hTERT mRNA的低表達(dá)與啟動(dòng)子甲基化修飾相關(guān)，從而導(dǎo)致惡性腫瘤的無限復(fù)制。鈣結(jié)合蛋白（S100A4）是S100A家族中的一個(gè)成員，在結(jié)腸，胃，胰腺，乳腺等惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，并與腫瘤細(xì)胞的侵襲，轉(zhuǎn)移以及不良的預(yù)后有關(guān)，它能調(diào)控產(chǎn)生降解細(xì)胞外基質(zhì)的酶，有利于細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)侵襲擴(kuò)散，是單個(gè)的惡變細(xì)胞穿過細(xì)胞外基質(zhì)轉(zhuǎn)移到毛細(xì)血管和淋巴道。Xie R等研究表明，在子宮內(nèi)膜中，S100A4過表達(dá)時(shí)由于啟動(dòng)子區(qū)低甲基化造成的[8]。位于線粒體的BCL-2相關(guān)蛋白BNIP3，也是一個(gè)凋亡因子，可誘使缺氧損傷的細(xì)胞凋亡，但是BNIP3的啟動(dòng)子區(qū)域也包含有CpG島，發(fā)生惡性變的細(xì)胞BNIP3啟動(dòng)子區(qū)高甲基化會(huì)引起該基因的沉默，那么細(xì)胞液就可以逃避缺氧時(shí)的凋亡[9]。

2.2 組蛋白

組蛋白甲基化的失平衡與人類許多腫瘤相關(guān)，比如常見的乳腺癌、前列腺癌、肝癌等。失平衡的出現(xiàn)導(dǎo)致與這些惡性腫瘤相關(guān)的抑癌基因或者癌基因平衡的改變。眾所周知，EB病毒感染與鼻咽癌及Burkitt淋巴瘤的發(fā)生息息相關(guān)，其中EBNA2是EB病毒的核心抗原之一，LMP1（潛伏期膜蛋白1）是已確認(rèn)的EB病毒編碼蛋白，有促癌的作用，二者在EB病毒相關(guān)的鼻咽癌及Burkitt淋巴瘤的發(fā)生中，主要在原始B淋巴細(xì)胞的分化和增殖過程中起作用。而最近的研究表明，組蛋白的甲基化的改變可導(dǎo)致EBNA2和LMP1基因轉(zhuǎn)錄能力的異常，從而影響EB病毒感染潛伏期細(xì)胞的致癌潛能。Chau等研究發(fā)現(xiàn)，EB病毒Ⅰ期潛伏期細(xì)胞中的H3K9高甲基化導(dǎo)致EBNA2和LMP1基因轉(zhuǎn)錄的抑制，致使其致癌能力下降。而H3K4的甲基化導(dǎo)致EBNA2和LMP1基因轉(zhuǎn)錄的激活，使得EB病毒Ⅲ期潛伏細(xì)胞致癌潛能提高。組蛋白去乙酰化酶能取出賴氨酸殘基上的乙酰基，是基因表達(dá)沉默，由此可見組蛋白的異常去乙酰化可能源于乙酰化酶特異性下降.故組蛋白去乙酰化酶的改變引起組蛋白活性的改變從而導(dǎo)致基因表達(dá)的沉默，如果這個(gè)沉默基因是抑癌基因，那么就會(huì)引起惡性腫瘤的發(fā)生.

2.3 基因印記

H19是位于人11p15.5染色體區(qū)域的印記型基因，可能是一種與腫瘤發(fā)生呈負(fù)相關(guān)的基因。11p15.5是人類最大的基因基因簇集區(qū)域之一，近年來的研究表明H19與腎母細(xì)胞瘤、胚胎性橫紋肌肉瘤呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)[10]。 并且H19基因在高分化侵襲力弱的腫瘤細(xì)胞中不表達(dá)，而在低分化高侵襲力的腫瘤細(xì)胞中大量表達(dá)。葡萄胎中當(dāng)H19基因丟失會(huì)增加惡性傾向的的發(fā)生機(jī)率[11]。Li[12] 報(bào)道了肝癌和肝胚胎瘤都有IGF2的啟動(dòng)子和LOI（Loss of Imprinting）的表達(dá)異常。IGF2在我們?nèi)祟愑兴膫€(gè)啟動(dòng)子，其中啟動(dòng)子Ⅰ是非印記基因，主要是啟動(dòng)非等位基因的表達(dá)，例如人肝臟IGF2的表達(dá)。而啟動(dòng)子Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是印記化基因，可以啟動(dòng)單等位基因的表達(dá)，主要在胚胎期具有活性。如果成年肝臟出現(xiàn)P2、P3和P4的激活表達(dá)，并且伴隨LOI的出現(xiàn)，則與肝癌的發(fā)生密不可分。如果胚胎期的IGF2發(fā)生了LOI則大大提高了發(fā)生肝胚胎細(xì)胞瘤的可能性。由此可見基因印記的發(fā)生與其發(fā)育的不同階段對(duì)于腫瘤類型以及發(fā)生有不同的影響，也就是具有發(fā)育階段的特異性。

2.4 微小RNA

Yanaihara等[13]研究發(fā)現(xiàn)，肺癌腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞比較有43種微小RNA的差異，28種表達(dá)下降，15種表達(dá)上升，這些變化的微小RNA大部分處于基因的缺失、擴(kuò)增、轉(zhuǎn)位的高發(fā)區(qū)域。其中49%的微小RNA在復(fù)發(fā)的和沒有復(fù)發(fā)的非小細(xì)胞肺癌中出現(xiàn)表達(dá)差異。由此我們可知，特殊的微小RNA表達(dá)譜可以預(yù)測肺癌的預(yù)后情況。馬兆龍等[14] 利用實(shí)時(shí)定量PCR及微小RNA芯片技術(shù)檢測乙肝病毒相關(guān)性肝癌組織、乙肝肝硬化組織、人類正常肝臟細(xì)胞中的微小RNA表達(dá)譜的差異，發(fā)現(xiàn)乙肝相關(guān)性肝癌組織、乙肝肝硬化組織兩者與正常的肝細(xì)胞的微小RNA相比較，前兩者的表達(dá)超過正常2倍的微小RNA有6個(gè)，下調(diào)超過2倍的微小RNA有8個(gè)。與正常肝細(xì)胞相比有明顯差異的微小RNA，在乙肝肝硬化和乙肝病毒相關(guān)肝癌中在表達(dá)量上無明顯差別。故推測微小RNA表達(dá)的出現(xiàn)可能表明了這一病理進(jìn)程：乙肝病毒感染肝硬化肝癌的必然進(jìn)程，而微小RNA的表達(dá)的出現(xiàn)是此進(jìn)程的使動(dòng)因素。Kota等[15]研究表明，恢復(fù)在肝細(xì)胞肝癌中表達(dá)下調(diào)的微小RNA的表達(dá)水平可以抑制腫瘤的進(jìn)一步發(fā)展。由此進(jìn)一步證實(shí)了，微小RNA在惡性腫瘤發(fā)生中的重要作用

3.結(jié)語

綜上所述，DNA甲基化、組蛋白、基因印記、微小RNA等表觀遺傳修飾的異常在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中有著不可或缺的作用。由此我們可以據(jù)此對(duì)惡性腫瘤的早期診斷，治療以及預(yù)后的判斷。由于部分表觀遺傳修飾的可逆性，對(duì)于惡性腫瘤的治療，一些甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑和去乙酰化抑制劑在臨床中的良好的治療效果，要求我們對(duì)于各種表觀遺傳修飾與腫瘤病因之間關(guān)系仍需要進(jìn)行深入研究，從而明確腫瘤發(fā)生過程中的重要靶標(biāo).更好的做好早期篩查和診斷，以及治療，為此更好地為惡性腫瘤的診斷治療提供更好的理論基礎(chǔ)途徑。我們相信，隨著表觀遺傳學(xué)以及惡性腫瘤等相關(guān)學(xué)科的深入研究，表觀遺傳修飾將成為惡性腫瘤篩查，早期診斷以及靶向治療提供新的科研途徑。

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表觀遺傳學(xué)研究范文6

[關(guān)鍵詞] 胃癌；遺傳學(xué)；表觀遺傳學(xué)；非編碼RNA；DNA甲基化；組蛋白修飾

[中圖分類號(hào)] R735.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2013）07（a）-0043-04

胃癌是消化道最常見的惡性腫瘤之一，在全球腫瘤死亡原因中排名第二，其5年生存率在10%左右[1]。胃癌的發(fā)生與發(fā)展是多種因素交互作用的結(jié)果，包括環(huán)境、飲食、遺傳、幽門螺桿菌感染、慢性炎癥浸潤、癌前病變等。隨著人們對(duì)胃癌研究的不斷加深，遺傳因素及表觀遺傳因素已經(jīng)成為研究中的熱點(diǎn)，對(duì)于胃癌的發(fā)病機(jī)制、細(xì)胞免疫與防御、細(xì)胞分化及預(yù)防治療等方面具有十分重要的意義，本文就其研究進(jìn)展做一綜述。

1 表觀遺傳學(xué)

表觀遺傳學(xué)是研究細(xì)胞分裂增殖過程中，不改變相關(guān)基因的DNA序列而影響相關(guān)基因的表達(dá)，這種改變能通過有絲分裂和減數(shù)分裂進(jìn)行遺傳的一門學(xué)科[2-3]。表觀遺傳的變化在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)、預(yù)測預(yù)后的價(jià)值已經(jīng)得到了證實(shí)[4-7]。表觀遺傳學(xué)的范疇包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA的改變等。

1.1 DNA甲基化與胃癌

DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）的作用下，將甲基由S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)移到胞嘧啶5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶[8]。胃癌中存在很多癌相關(guān)基因的甲基化，在胃癌形成的各個(gè)階段都能檢測到DNA甲基化的存在[9]。Cooper等[5]對(duì)包括220份慢性萎縮性胃炎、196份腸上皮生化、134份胃腺瘤、102份不典型性增生和202份胃癌及其癌旁組織和相應(yīng)血液標(biāo)本，采用甲基化特異性聚合酶聯(lián)反應(yīng)（methylation-specific PCR，MSP）檢測RUNT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3（RUNX3）啟動(dòng)子的甲基化狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RUNX3的甲基化水平與胃癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，從萎縮性胃炎（15.9%）到腸上皮生化（36.7%）、胃腺瘤（41.8%）、不典型性增生（54.9%）、胃癌（75.2%），甲基化水平逐漸提高，RUNX3基因甲基化在血清中檢測到的水平與胃癌組織中的水平顯著一致，表示循環(huán)RUNX3基因甲基化可作為標(biāo)志物檢測早期胃癌并有望用于胃癌的篩查。

既然檢測DNA甲基化可能用于胃癌的早期診斷，那么甲基化與胃癌的臨床病理特征、預(yù)后及治療是否存在某種聯(lián)系呢？賈安平等[10]應(yīng)用甲基化特異性PCR（MSP）檢測74例胃癌組織p16基因的啟動(dòng)子CpG島的甲基化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中p16基因的甲基化陽性率為56.8%，腫瘤分期晚、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的陽性率更高。Guo等[11]使用MSP的方法檢測了92例胃賁門腺癌RASSF1A基因啟動(dòng)子甲基化的情況，其中54例的出現(xiàn)異常甲基化，隨著胃癌的進(jìn)展，其甲基化率也逐漸增高。表明p16基因及RASSF1A基因甲基化可能與胃癌的病期相關(guān)。姜蕊等[12]在54例胃癌組織中檢測鈣黏蛋白（E-cadherin）基因的異常甲基化，發(fā)現(xiàn)E-cadherin基因啟動(dòng)子異常甲基化頻率為48.1%，顯著高于癌旁正常組織中的11.11%，并隨疾病進(jìn)展而進(jìn)一步提高。E-cadherin異常甲基化狀態(tài)與患者的性別及年齡均無關(guān)，而與胃癌的分化程度、病例類型、浸潤深度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期有關(guān)。提示胃癌組織中E-cadherin基因甲基化狀態(tài)可幫助判斷胃癌分化程度、進(jìn)展情況，及預(yù)測預(yù)后。Sugita等[13]又對(duì)轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)性胃癌異常甲基化與化療療效相關(guān)性進(jìn)行了研究，分析80例手術(shù)治療后發(fā)生轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)的患者，使用氟尿嘧啶為基礎(chǔ)的化療。發(fā)現(xiàn)存在BNIP3（Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein 3）和DAPK（death-associated protein kinase）基因甲基化的患者總生存期（OS）及無進(jìn)展生存期（PFS）較短，且對(duì)化療的反應(yīng)率較低。可見DNA甲基化與胃癌發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后之間有著密切的關(guān)系，進(jìn)一步研究DNA甲基化的機(jī)制，全面繪制DNA甲基化譜，可能對(duì)于胃癌的篩查、早期診斷、療效預(yù)測及預(yù)后判斷有幫助。

1.2 胃癌與組蛋白修飾

組蛋白是存在于真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)中的一組進(jìn)化上非常保守的堿性蛋白質(zhì)，含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸較多，是由德國科學(xué)家A.柯塞爾于1834年首先發(fā)現(xiàn)的。常見的組蛋白修飾方式有乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾與其他表觀遺傳學(xué)改變共存于胃癌中，現(xiàn)在以乙酰化、甲基化、磷酸化研究最多[14]。

組蛋白磷酸化 組蛋白磷酸化是在組蛋白尾區(qū)加入帶有負(fù)電荷的PO4基團(tuán)，常發(fā)生于真白的絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基上，并且是可逆性修飾。其在有絲分裂、細(xì)胞死亡、DNA損傷修復(fù)、DNA復(fù)制和重組過程中有著直接的作用[15]。Fehri等[16]發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌可以誘導(dǎo)組蛋白H3絲氨酸10（H3S10）磷酸化水平降低，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，與幽門螺桿菌誘導(dǎo)胃癌發(fā)生相關(guān)。

1.2.1 組蛋白甲基化 組蛋白甲基化的位點(diǎn)多位于組蛋白H3和H4的精氨酸及賴氨酸殘基上，其甲基化方式有單甲基化、雙甲基化、三甲基化。其中H3-K4三甲基化的缺失、H3-K9甲基化和H3-K27三甲基化，這些甲基化改變在腫瘤早期出現(xiàn)并隨腫瘤進(jìn)展變化而改變[17]。這些都與胃癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系。

1.2.2 組蛋白乙酰化 組蛋白乙酰化是組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶將乙酰輔酶A乙酰基部分轉(zhuǎn)移到核心組蛋白氨基末端特定賴氨酸殘基上。一般認(rèn)為組蛋白乙酰化與基因激活相關(guān)，而組蛋白去乙酰化與基因沉默或抑制有關(guān)。Mitani等[18]通過對(duì)29例胃癌組織標(biāo)本的分析，發(fā)現(xiàn)組蛋白H3去乙酰化可以抑制抑癌基因p21（WAF1/CIP1）的表達(dá)，而對(duì)乙酰化抑制劑處理后，胃癌細(xì)胞組蛋白乙酰化水平升高，從而誘導(dǎo)p21（WAF1/CIP1）的表達(dá)上調(diào)。

總之，特定的組蛋白修飾與特定的基因激活或抑制相關(guān)，組蛋白修飾在基因調(diào)控中起著重要作用。進(jìn)一步研究組蛋白修飾及其與基因調(diào)控的關(guān)系，有利于腫瘤發(fā)病機(jī)制研究，開發(fā)新的抗腫瘤藥物，例如去乙酰化抑制劑等。

1.3 胃癌與非編碼RNA

非編碼RNA是指參與蛋白質(zhì)翻譯過程，不被翻譯成蛋白質(zhì)的RNA，如tRNA、rRNA、miRNA、snRNA等，而miRNA是目前研究的熱點(diǎn)。miRNA（microRNA）屬于非編碼RNA的一種，是內(nèi)源性非編碼小RNA。miRNA是長約18-26nt的單鏈RNA分子，起始于pri-miRNA，pri-miRNA在核內(nèi)被Drosha酶復(fù)合體切割為miRNA前體，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白expoin5的作用下，從核內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)，再由Dicer酶進(jìn)一步切割成miRNA[19]。Wu等[20]應(yīng)用RT-PCR的方法檢測了30例胃癌組織和配對(duì)正常組織的60個(gè)候選miRNA，從中篩選出5個(gè)miRNA（miR-125a-3p， miR-133b， miR-143， miR-195，miR-212），經(jīng)過ROC分析表明miR-195和miR-212對(duì)于預(yù)測是否發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移具有較高的敏感性和特異性。Brenner等[21]通過從45例胃癌患者手術(shù)標(biāo)本中提取RNA，再通過QRT-PCR（Quantitative real-time polymerase chain reaction）的方法檢測發(fā)現(xiàn)，miR-451、miR-199a-3p、miR-195在預(yù)后良好及預(yù)后不良的患者中，表達(dá)存在差異，表達(dá)高的患者復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差。miR-451、miR-199a-3p、miR-195可以作為胃癌預(yù)后的預(yù)測因子。Konishi等[22]對(duì)胃癌患者的血漿檢測發(fā)現(xiàn)miR-451和miR-486的濃度在術(shù)后分別下降90%和93%，表明miR-451和miR-486可能作為血液學(xué)檢查的手段用以篩查胃癌。

miRNA的種類很多，對(duì)胃癌的作用途徑多種多樣，表1列舉了部分miRNA與胃癌的發(fā)生發(fā)展、治療及預(yù)后之間的關(guān)系。隨著對(duì)于miRNA作用機(jī)制的進(jìn)一步深入研究，有望使miRNA成為胃癌診斷及預(yù)后預(yù)測的新的生物學(xué)標(biāo)記，還可能使其成為藥物標(biāo)靶或模擬其進(jìn)行新藥研發(fā)，為胃癌治療提供一種新的手段。

2 遺傳學(xué)改變

遺傳學(xué)改變是指基于基因序列改變而導(dǎo)致的基因表達(dá)水平的變化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛(wèi)星不穩(wěn)定等。其中尤其以單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）最為常見。SNP影響并改變了某些正常的炎癥過程、免疫調(diào)節(jié)、DNA合成及修復(fù)等病理生理過程，而這些變化最終導(dǎo)致胃癌的發(fā)生。

2.1細(xì)胞因子及酶的基因多態(tài)性與胃癌

細(xì)胞因子是免疫細(xì)胞產(chǎn)生的一大類能在細(xì)胞間傳遞信息、具有免疫調(diào)節(jié)和效應(yīng)功能的蛋白質(zhì)或小分子多肽。主要包括白介素（IL）、腫瘤壞死因子（TNF）、表皮生長因子（EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）、環(huán)氧合酶（COX）等。Guo等[29]通過分析中國北方人群胃賁門腺癌患者的轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)患者中-509T和869C基因型和等位基因分布較健康人群明顯升高，與非攜帶者相比，攜帶者發(fā)生Ⅲ期和Ⅳ期腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)增加。有研究發(fā)現(xiàn)，IL-10的-1082G等位基因與胃癌高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[30]，Sun等[31]研究發(fā)現(xiàn)，IL-10的基因多態(tài)性分析中-1082G等位基因使胃癌患者發(fā)生惡液質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。宋傳貴等[32]對(duì)福建地區(qū)102例完整隨訪的胃癌患者進(jìn)行MMP-1基因多態(tài)性的基因型鑒定發(fā)現(xiàn)，2G/2G基因型可能是影響福建地區(qū)胃癌患者生存的不良預(yù)后因子之一，與含1G基因型相比，2G/2G等位基因攜帶者發(fā)生肝臟轉(zhuǎn)移的機(jī)會(huì)明顯增大。殷霞麗等[33]通過對(duì)118例胃癌患者的COX-2基因啟動(dòng)子區(qū)-1195G>A的多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)-1195G>A基因型與腫瘤大小及浸潤深度明顯相關(guān)，其中-1195A提示存在腫瘤大、浸潤深度深的高風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)與COX-2免疫組化表達(dá)存在顯著相關(guān)性。

2.2 DNA修復(fù)基因多態(tài)性與胃癌

DNA損傷修復(fù)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，維持基因穩(wěn)定性和細(xì)胞正常功能的中心環(huán)節(jié)主要是DNA修復(fù)能力，如果相關(guān)修復(fù)基因發(fā)生突變，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)基因組DNA修復(fù)能力下降，從而引起細(xì)胞增殖和分化失控，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[34]。Yuan等[35]通過分析160例胃癌患者與其對(duì)照組的X射線損傷修復(fù)交叉互補(bǔ)基因1（XRCC1）的基因多態(tài)性分布，發(fā)現(xiàn)攜帶XRCC1 194Trp基因型的個(gè)體患胃癌風(fēng)險(xiǎn)增高，可能是由于該變異影響了XRCC1蛋白的修復(fù)功能。

2.3抑癌基因多態(tài)性與胃癌

抑癌基因是一類調(diào)控細(xì)胞生長、抑制腫瘤表型表達(dá)的基因，可通過純合缺失或失活而引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。p53基因作為重要的腫瘤抑制基因，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中都具有重要作用。Song等[36]通過大規(guī)模的病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)p53-72Pro.Pro基因型的個(gè)體患胃癌的風(fēng)險(xiǎn)增加。而Shirai等[37]的研究也表明該基因型的胃癌化療效果及預(yù)后差、容易發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

2.4其他基因多態(tài)性與胃癌

除了上述各種遺傳基因多態(tài)性與胃癌的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)，還有多種胃癌易感基因。在中國人群中研究發(fā)現(xiàn)，前列腺干細(xì)胞抗原基因（PSCA）的rs2294008T等位基因能顯著提高非賁門胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，并且rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因與非賁門胃癌低分化和高級(jí)別有關(guān)[38]。而最近的一項(xiàng)薈萃分析通過對(duì)9個(gè)病例對(duì)照研究的分析，表明PCSA的rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因與非賁門或彌漫性胃癌的易感性有關(guān)[39]。Xu等[40]通過對(duì)929例中國胃癌患者超氧化物歧化酶2（SOD2）和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（GSTP1）基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)，SOD2的rs4880 CT+CC基因型與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移高度相關(guān)，GSTP1的rs1695 GA+GG基因型與腫瘤大小關(guān)系密切，表明SOD2的rs4880 CT+CC基因型與GSTP1的rs1695 GA+GG基因型與胃癌的進(jìn)展及侵襲性相關(guān)，而活性氧（ROS）的代謝途徑可能成為潛在的治療靶點(diǎn)。

2.5遺傳學(xué)改變研究中的一些問題

以上論述只是目前已發(fā)現(xiàn)頗具規(guī)模的胃癌易感多態(tài)性基因中的一小部分，然而只有PSCA等少數(shù)幾個(gè)基因與胃癌易感性的關(guān)系較為明確。其主要原因可能為：①目前胃癌關(guān)聯(lián)研究樣本普遍都很小[41]；②不同胃癌類型還受到表觀遺傳學(xué)的影響；③不良飲食、生活習(xí)慣和環(huán)境等外在因素促進(jìn)甚至導(dǎo)致胃癌發(fā)生[42]；④胃癌家系成員生活環(huán)境和遺傳背景較一致，基于家系的連鎖分析是鑒定胃癌相關(guān)基因的比較簡單的方法，但是胃癌家系樣本難以獲得，并且通過家系定位的致病基因往往是該家族特異的，應(yīng)用到群體中具有一定局限性。

因此盡量使病例同質(zhì)化，采用較大規(guī)模的研究樣本和不同群體的驗(yàn)證，并在分析時(shí)注意不良飲食、生活習(xí)慣及環(huán)境等外在影響因素，將有利于明確胃癌的易感基因。

3 總結(jié)

胃癌的發(fā)生是多基因遺傳和表遺傳共同作用的結(jié)果，通過研究遺傳和表遺傳改變發(fā)現(xiàn)了很多與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)的因素，它們對(duì)于胃癌的早期診斷及預(yù)后判斷起著至關(guān)重要的作用，而阻斷這些遺傳和表遺傳改變的發(fā)生為胃癌的治療提供了更廣闊的研究和發(fā)展空間。

近年來的遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究主要集中在胃癌的早期診斷及預(yù)后預(yù)測方面，但是其中大多數(shù)研究僅針對(duì)單個(gè)位點(diǎn)或者單個(gè)基因多態(tài)性的變化上，很少有研究其相互關(guān)聯(lián)的變化對(duì)胃癌的影響。而且這些檢測運(yùn)用于臨床前，其敏感性及特異性也有待進(jìn)一步明確。對(duì)于那些被發(fā)現(xiàn)可能成為潛在治療靶點(diǎn)的基因位點(diǎn)，需要更多更大的重復(fù)性研究來確定它的真實(shí)可靠性，而后才是更深入地去發(fā)現(xiàn)通過何種手段去阻斷及干預(yù)。隨著研究的不斷深化，基因與基因、基因與環(huán)境之間的相互作用將被更深入地解析，利用基因分析的方法來評(píng)估個(gè)體胃癌風(fēng)險(xiǎn)，制定更加個(gè)體化的治療方案是未來研究的方向。

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