表观遗传学的应用精选(九篇)

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第1篇：表观遗传学的应用范文

关键词：表观遗传学；偏头痛；DNA甲基化；

作者简介：于生元yusy1963@126.com

世界卫生组织(worldhealthorganization，WHO)2012年数据表明偏头痛是第七位的致残性疾病，其疼痛程度剧烈，反复发作，造成患者巨大的痛苦及国民经济的损失。据统计，我国偏头痛的年患病率为9.3%[1]。其病因复杂，具有明显的家族聚集性，涉及遗传、环境等多种因素，是遗传与环境因素共同作用的多基因多因素疾病。表观遗传学作为现代遗传学的一个前沿领域，为人们提供了认识这个问题的新思路。几十年来人们一直认为基因决定着生命过程中所需要的各种蛋白质，决定着生命体的表型。但经典的遗传学理论无法解释具有完全相同基因组的双胞胎在性格、健康等方面的差异。表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。偏头痛的发病机制复杂，以往的研究热点多集中在神经递质和信号转导通路的角度探讨其机制，现在学者们越来越重视表观遗传学机制在偏头痛研究中的重要作用[2]。已知的表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组织蛋白修饰等。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化、基因印记、组蛋白共价修饰、染色质重塑。另一类为基因转录后的调控，包含基因组中非编码的RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。本文对偏头痛的表观遗传学研究进展做一综述，展示了目前表观遗传学和偏头痛存在密切联系的证据，同时也推测表观遗传学发挥作用可能的神经生物学机制。

1.偏头痛的遗传易感性

全基因组关联研究(Genome-WideAssociationStudy，GWAS)已经发现部分偏头痛相关基因。并发现与偏头痛病理生理有关的一些单核苷酸多态性的蛋白的调节与表观遗传学相关。例如异黏蛋白(metadherin，MTDH)和PR结构域蛋白16(PR-domainProtein，PRDM16)。MTDH的去乙酰化可以促进核因子κB(NF-κB)靶基因的表达(YunJMetal.，2011)；PRDM16则参与了去除果蝇嗅觉神经元分化过程中Notch靶基因的染色质修饰[3]。这些研究提示一些偏头痛靶基因位点的表观遗传学修饰可能影响偏头痛的发生发展。尽管付出了巨大的努力，GWAS目前为止仅能解释偏头痛发作的一部分遗传机制，可能的原因是DNA不是唯一的遗传信息携带者，表观遗传学信息也可以通过细胞分裂以及跨代进行传递。如果目前的GWAS能将表观遗传学标记和基因位点联系起来，这将很快被用于发现偏头痛遗传性的影响因素。

2.雌激素与偏头痛

流行病学研究证实女性偏头痛的发病率是男性的2~3倍，而且其发作与月经周期、妊娠和服用避孕药[4]有关，因此雌激素水平变化是偏头痛的诱发因素因素之一。绝经后偏头痛的发病率明显减少也可以从侧面证明这一点(FreemanEWetal.，2008)。动物研究进一步证明雌激素参与偏头痛发病的病理生理机制。例如，携带人家族性偏瘫型偏头痛突变基因的雌性小鼠较雄性小鼠更容易发生偏头痛，卵巢切除术后的雌性偏头痛小鼠皮层扩布性抑制(corticalspreadingdepression，CSD)的发生明显减少(Eikermann-HaerterKetal，2009)。除此之外，一些小鼠的研究显示雌激素治疗，卵巢手术和月经周期可以改变偏头痛三叉神经血管途径的激活[5]。雌激素的效应可以通过其受体靶基因的表观遗传学编程实现。例如，雌激素受体β通过保持葡萄糖转运蛋白4(glucosetransporter4，GLUT4)启动子的低水平DNA甲基化来调节其表达，从而使其激活[6]。

3.表观遗传学和慢性偏头痛

高发作频率的偏头痛发展为慢性偏头痛的风险更大(ScherAIetal，2003)，因此偏头痛发作本身可能促进慢性偏头痛的发展。最近的研究显示，同步神经元活动例如CSD时的发作，导致参与神经元可塑性和保护性的标记发生改变[7]。这提供了表观遗传学机制参与基础神经突触活动调节的证据。因此有理由相信偏头痛患者中神经元活动的增加改变了大脑的表观遗传学基因组，因此促进了偏头痛的发作频率，形成了恶性循环，使偏头痛发作的潜在兴奋途径变得更为敏感。

4.降钙素基因相关肽(calcitoningenerelatedpeptide，CGRP)的表观遗传学调控

降钙素基因相关肽是与三叉神经系统相关的最主要的神经肽之一，由Calca基因编码，具有很强的扩血管作用。基础研究还表明CSD模型大鼠血浆CGRP明显增加[8]。临床研究还发现，偏头痛患者头痛发作期及缓解期血浆CGRP水平均升高，且发作时血浆CGRP水平与头痛强度和持续时间呈正相关，CGRP受体拮抗剂可显著减轻偏头痛的发作，均支持CGRP参与偏头痛发作的病理生理机制。CGRP的分泌有很强的组织特异性和细胞特异性，正常情况下只在神经元细胞中表达，而不在神经胶质细胞中表达。Ki-YoubPark等[9]认为这是由于神经胶质细胞的Calca基因高度甲基化引起的基因表达沉默，采用DNA甲基化抑制剂处理神经胶质细胞可以诱导其CALCA基因表达。而Sieneke[10]等的研究发现Calca在正常雌性大鼠的血淋巴细胞、主动脉弓、硬脑膜、三叉神经节中均处于低甲基化水平，这种差异可能是由于实验条件和甲基化检测方法的不同所致，仍需进一步的研究证实。

5.偏头痛共病的表观遗传学研究

偏头痛可与多种神经系统疾病共存，并在发病机制上有一定的相关性。偏头痛与抑郁存在着密切联系，除此之外，偏头痛可以增加心脑血管疾病，如卒中和心肌梗死的风险。抑郁和偏头痛之间存在着双向联系，它们具有相同的调节因素，如雌激素、长期应激，后者已经明确是抑郁的危险因素(HolsboerFetal，2000)。虽然两种疾病的易感基因仍未找到，家系研究证实遗传因素对偏头痛共病抑郁症有重要影响，但具体分子生物学机制仍不清楚。表观遗传学在偏头痛共病中的角色已经被广泛关注[11]。主要证实表观遗传学机制影响抑郁发病的证据来源于抑郁障碍动物模型的研究：应激相关基因Bdnf的表观遗传学改变被抗抑郁治疗逆转[12]。除此之外，最近的研究报道了在抑郁症患者的外周血白细胞中发现了DNA甲基转移酶的差异表达，这提示异常的表观遗传学基因调节可能与抑郁症的病理机制有关[13]。偏头痛与癫痫是神经系统常见的慢性发作性疾病。两者的共同点是反复发作的神经系统功能障碍，但发作间期基本正常。有研究在颞叶癫痫病人的大脑发现了Reelin启动子DNA甲基化的增加[14]。Reelin是参与大脑可塑性调节的基因，它的低表达与癫痫发病相关[15]。因此表观遗传学机制可能参与了偏头痛及其共病的发病机制。

6.表观遗传学治疗

第2篇：表观遗传学的应用范文

基因表达正确与否，既受控于DNA序列，又受制于表观遗传学信息。表观遗传学主要通过DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控等方式控制基因表达。近年发现，副突变也包含有表观遗传性质的变化。

1.DNA甲基化

DNA甲基化是由酶介导的一种化学修饰，即将甲基选择性地添加到蛋白质、DNA或RNA上，虽未改变核苷酸顺序及组成，但基因表达却受影响。其修饰有多种方式，即被修饰位点的碱基可以是腺嘌呤N-6位、胞嘧啶的N-4位、鸟嘌呤的N-7位和胞嘧啶的C-5位，分别由不同的DNA甲基化酶催化。在真核生物DNA中，5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基，CG二核苷酸是最主要的甲基化位点。DNA甲基化时，胞嘧啶从DNA双螺旋突出，进入能与酶结合的裂隙中，在胞嘧啶甲基转移酶催化下，有活性的甲基从S-腺苷甲硫氨酸转移至胞嘧啶5-位上，形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化不仅可影响细胞基因的表达，而且这种影响还可随细胞分裂而遗传并持续下去。因此，它是一类高于基因水平的基因调控机制，是将基因型与表型联系起来的一条纽带。在哺乳动物细胞的基因组DNA中，约有3%～5%的胞嘧啶是以5-甲基胞嘧啶形式存在的，同时70%的5-甲基胞嘧啶参与了CpG序列的形成，而非甲基化的CpG序列则与管家基因以及组织特异性表达基因有关。因而CpG的甲基化与否在基因的表达中起重要作用。高度甲基化的基因，如女性两条X染色体中的一条处于失活状态，而为细胞存活所需一直处于活性转录状态的持家基因则始终处于低水平的甲基化。在生物发育的某一阶段或细胞分化的某种状态下，原先处于甲基化状态的基因，也可以被诱导去除甲基化，而出现转录活性。

2.组蛋白修饰

组蛋白是真核生物染色体的基本结构蛋白，是一类小分子碱性蛋白质。组蛋白有两个活性末端：羧基端和氨基端。羧基端与组蛋白分子间的相互作用和DNA缠绕有关，而氨基端则与其他调节蛋白和DNA作用有关，且富含赖氨酸，具有极度精细的变化区，这类变化由乙酰化、磷酸化、甲基化等共价修饰引起。这些修饰可作为一种标记或语言，是“组蛋白密码”的基本组成元素。这种组蛋白密码可被一系列特定的蛋白质所识别，并将其转译成一种特定的染色质状态以实现对特定基因的调节，这显著地扩大了遗传密码的信息储存量。

3.染色质重塑

真核生物染色质是一切遗传学过程的物质基础，染色质构型局部和整体的动态改变，是基因功能调控的关键因素。染色体重塑是指染色质位置和结构的变化，主要涉及在能量驱动下核小体的置换或重新排列，它改变了核小体在基因启动子区的排列，增加了基因转录装置和启动子的可接近性。染色质重塑的发生和组蛋白N端尾巴修饰密切相关，尤其是对组蛋白H3和H4的修饰。修饰直接影响核小体的结构，并为其他蛋白提供了和DNA作用的结合位点。染色质重塑主要包括两种类型：一类是含有组蛋白乙酰转移酶和脱乙酰酶的化学修饰;另一类是依赖ATP的物理修饰，利用ATP水解释放的能量解开组蛋白和DNA的结合，使转录得以进行。

4.非编码RNA

调控有多种功能性非编码RNA可对基因表达水平进行干扰。各种生物中双链RNA（dsRNA）可通过不同途径被分割成小的干涉RNA（siRNA）或RNAi。RNA干涉（RNAi）属于转录后基因沉默，它可使转录后的同源mRNA降解，使同系的DNA序列发生修饰性变化（甲基化），使rRNA甲基化，从而使目的基因表达沉默。

5.副突变

副突变是指一个等位基因可以使其同源基因的转录产生稳定可遗传变化，即一个等位基因被另外一个等位基因在转录水平上被沉默且这种能力可遗传。这种现象是1956年R.A.Brink在研究玉米的R基因座位时发现的。此后在其他植物、真菌甚至小鼠中发现。

二、遗传学和表观遗传学的关系

传统遗传学认为遗传信息储存于DNA的序列中，它主要研究基因序列改变所致的基因表达水平的变化，是基因质的变化;表观遗传学则认为遗传信息是DNA甲基化形式和组蛋白密码、RNA干涉等，它实际上是以基因表达水平为主的量变遗传学。表观遗传变异也能遗传，并具重要的表型效应，但其不同于基因突变。在整个生命过程中，表观遗传学机制能对激素、生长因子等调节分子传递的环境信息在不改变DNA序列的情况下做出反应。因此，只有二者彼此协同，生命过程才能按序正常进行，否则就会出现异常。由此可见，遗传学和表观遗传学系统既相区别、彼此影响，又相辅相成，共同确保细胞的正常功能。

三、表观遗传学研究的应用前景

表观遗传学补充了“中心法则”忽略的两个问题，即哪些因素决定了基因的正常转录和翻译以及核酸并不是存储遗传信息的唯一载体;在分子水平上，表观遗传学解释了DNA序列所不能解释的诸多奇怪的现象。例如，同一等位基因可因亲源性别不同而产生不同的基因印记疾病，疾病严重程度也可因亲源性别而异。表观遗传学信息还可直接与药物、饮食、生活习惯和环境因素等联系起来，营养状态能够通过改变表观遗传以导致癌症发生，尤其是维生素和必需氨基酸。

第3篇：表观遗传学的应用范文

表观遗传修饰(epigenetic modification)，如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化、RNA相关性沉默与细胞生长、分化、凋亡、转化及肿瘤进展相关基因的转录密切相关。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常直接相关。本文综述细胞周期调节基因甲基化，组蛋白翻译后修饰异常及siRNA对白血病细胞的作用，为白血病治疗提供新策略。

【关键词】 表观遗传修饰； 白血病； 表观遗传学

Epigenetic Modification in Human Leukemia ——Editorial

Abstract Epigenetic modification，which involve DNA methylation，RNA-associated silencing and histone modification，is implicated in cell proliferation，differentiation，survival，apoptosis and malignant transformation. Some leukemogenesis has been shown to be aberrance of epigenetic modification. This paper discussed the potential causes of some of leukemias correlating with the methylation of cell cycle regulation genes，small interference RNA and modification abnormality of histone after translation. The study on epigenetic modification abnormality of leukemia cells provides a new strategy for treatment of leukemia.

Key words epigenetic modification; leukemia; epigenetics

表观遗传学（epigenetics）是指非基因序列改变所致基因表达水平的变化。表观遗传学研究基因表达变化，这种变化可通过减数分裂或/和有丝分裂遗传，不涉及编码的DNA序列改变，却能引起基因表达水平的异常［1］。表观遗传修饰（epigenetics modification）包括三种调节性机制：DNA甲基化，RNA相关性沉寂和组蛋白翻译后修饰，这些机制常与启动和维持表观遗传沉寂有关［2］，三者不是孤立而是相互作用的。研究表明，表观遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等影响细胞生长调节、分化、凋亡、转化以及肿瘤发展相关基因的转录等。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常密切相关。

目前认为白血病的发生是复杂的多步骤的，涉及与细胞增殖、分化、存活、基因组整合有关的原癌基因、肿瘤抑制基因和其他细胞内的重要基因。在器官和细胞水平，机体对细胞的转化有内在的抵抗或保护作用，所以肿瘤的发生是多因素积累的结果。白血病是一组异质性疾病，除了细胞遗传学变化外，还发现它们都存在一种或多种基因的失活，肿瘤抑制基因不能表达。因此，白血病的发生是细胞遗传和表观遗传改变的结果。

DNA甲基化与白血病

DNA甲基化是表观遗传学上研究最深入的一种机制，是一种酶介导的化学修饰过程。在人类和大多数哺乳动物，DNA甲基化转移酶（DNMT）以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，将甲基转移到DNA上胞嘧啶5碳位置，形成CpG位点，富含CpG区域称为CpG岛。在大约40%的哺乳动物这些CpG岛延伸到DNA的启动子区域，导致稳定的可遗传的转录沉寂，对基因表达有明显抑制作用［3］。启动子区域的CpG岛甲基化能沉寂基因转录，在正常细胞中是一种调节基因表达的手段。然而抑制肿瘤生长的基因发生异常甲基化是在肿瘤早期就发生而且一直进行的，导致恶性肿瘤表型的表达。抑癌基因能被这种表观遗传机制沉寂。98种不同原发性人类肿瘤的基因组筛查揭示，在每种肿瘤平均存在600个异常CpG岛甲基化位点［4］，很多甲基化CpG岛存在于尚未确定的基因组区域，也许在肿瘤发生中扮演重要角色。

肿瘤抑制基因启动子区域过甲基化常常是白血病/淋巴瘤发生的一种重要机制。白血病细胞周期异常、增殖失控与细胞周期蛋白异常表达或缺失相关。有学者研究发现，在78%的急性髓系白血病（AML）、67%的浆细胞疾病、46%的骨髓增生异常综合征（MDS）、40%的急性淋巴细胞白血病（ALL）、13%的非霍奇金氏淋巴瘤（NHL）存在p15INK4B（p15）基因高甲基化，在B细胞NHL存在p16INK4A（p16）的高甲基化。追踪MDS进展发现，7例p15基因正常的早期患者随疾病进展有5例发生了甲基化［5］。另一项研究显示，7例p15基因正常的MDS转化为白血病后5例发生了甲基化［6］。还有学者报道，153例NHL中低恶性的41例p16表达正常，71例高恶性者中41例全部或部分丧失p16的表达，而发生由低恶性向高恶性转化的41例在转化前p16表达正常，转化后35例全部或部分丧失p16的表达［7］。Reddy等［8］研究蛋白酪氨酸磷酸酶基因SHP1、蛋白激酶基因SYK、细胞因子信号抑制因子基因SOCS1发现，在93%（119/130）的白血病/淋巴瘤和多发性骨髓瘤至少存在一种基因的甲基化，在100%的NHL和94%的白血病细胞株存在SHP1甲基化，SOCS1甲基化率达30%。应用去甲基化处理后可见到SHP1重新表达，STAT3磷酸化水平降低，结果提示细胞因子信号紊乱与这些基因甲基化沉默有关。细胞周期蛋白基因甲基化与细胞因子信号抑制因子基因甲基化导致其表达异常，白血病/淋巴瘤细胞增殖失控，MDS细胞恶性转化，导致血液恶性肿瘤的发生。

不仅细胞周期蛋白和细胞因子信号抑制因子基因发生甲基化，白血病/淋巴瘤细胞促凋亡基因同样也存在过甲基化，而在抗凋亡基因有低甲基化现象。Murai等［7］发现，在15%的急性淋巴细胞白血病、17%的急性髓细胞白血病、21%的多发性骨髓瘤病人存在促凋亡基因BNIP3基因位点的高甲基化，并且使该区域组蛋白乙酰化时也能直接促使该基因表达，因此作者认为，BNIP3基因的沉寂是该基因组DNA异常甲基化和组蛋白去乙酰化作用的结果。van Doorn等［9］在T细胞淋巴瘤中发现肿瘤抑制基因P73和凋亡相关基因BCL7a启动子区域过甲基化，与DNA修复有关的肿瘤抑制基因失活，凋亡信号传导异常而使细胞增殖失控。Nakatsuka等［10］在对白血病/淋巴瘤的研究中发现，促凋亡蛋白激酶DAP（death-associated protein）启动子基因在B细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为79.4%（27/34例），在T细胞和NK细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为47.4%（9/19例）和62.5%（15/24例），并发现DNA甲基化程度高的白血病/淋巴瘤细胞均耐受凋亡诱导作用，联合应用去甲基化处理则恢复对凋亡诱导的敏感性。Chen等［11］应用DMBA诱导小鼠口腔鳞状细胞癌的实验中发现，DMBA处理组抗凋亡蛋白survivin明显表达，mRNA合成增加，在药物未处理组则未测到。同时发现在DMBA未处理组，survivin基因高甲基化，而DMBA处理组未发现survuvin基因甲基化，表明survivin的表达是通过表观遗传机制控制的。这些研究说明表观遗传修饰异常是白血病发生发展的一种重要机制。

组蛋白乙酰化转移酶和去乙酰化酶与

白血病

一些证据表明组蛋白乙酰化转移酶（HAT）具有肿瘤抑制功能。如果HAT活性缺失或失调可能导致癌症的发生。在许多类型的癌症中，编码HAT的基因发生易位、扩增、过表达和突变。在已知的HAT中，P300和CBP认为是肿瘤抑制因子。P300和CBP基因分别位于16p13和22q13，在白血病或治疗相关性MDS中表现染色体移位、重排。在80%的恶性角质瘤和急性白血病中发现P300的杂合性缺失。在急性髓细胞白血病（AML），因t（8；16）（p11；p13）染色体异常使CBP移位，并和乙酰化酶基因MOZ或同源盒基因MLL融合，在此两种融合蛋白中，CBP的HAT结构域保持完整。在另一种AML中，t（11；22）（q23；q13）异常导致P300基因重排。MLL基因位于11q23，分别和P300、CBP形成t（11；22）（q23；q13）、t（11；16）（q23；p13）移位融合基因，产生MLL-P300和MLL-CBP融合蛋白。这些染色体异常证明，HAT错误靶向的乙酰化在白血病发生的原因方面起重要作用。在小鼠中发现MLL-CBP融合蛋白能形成MDS综合征，并进展为髓性白血病［12］。CBP的嗅结构和乙酰化酶活性区域是致白血病必须的，认为MLL的N端部分直接被CBP乙酰化导致白血病的发生。MLL-CBP的潜在靶点是HOX基因家族，可能导致这些基因异常表达，引起白血病［13］。

组蛋白去乙酰化酶（HDAC）参与癌症发展的证据来源于急性早幼粒细胞性白血病中的融合蛋白PML-RARα和PLZF-RARα，利用融合蛋白中的RARα部分，PML和PLZF募集组蛋白去乙酰化酶复合物至维甲酸（RA）受体α的靶基因阻抑转录和细胞分化。在t（8；21）M2b白血病中，AML1-ETO失去了AML1作为调控造血和细胞周期转录因子的功能，它们招募组蛋白去乙酰化酶复合体作用于AML1靶基因，抑制AML1介导的转录活性。AML1-ETO融合蛋白中ETO的CRD功能域介导的转录抑制活性占到50%左右，主要通过与mSin3A结合而起作用 ［14］。因此，AML1-ETO致髓系细胞分化受阻和白血病转化作用可能是通过如下模式实现的：AML1-ETO仍与DNA上的AML1特异序列结合，但与野生型AML1不同，融合蛋白AML1-ETO不能启动P300/CBP引导的组蛋白乙酰化和转录激活。相反，通过融合蛋白中ETO的锌指结构域，AML1-ETO募集N-CoR和HDAC，使该复合物持久地固定于AML1反应基因的启动子区，维持该区的组蛋白去乙酰化构象，DNA和转录复合体不能接近，主动阻抑分化基因转录［15］。

组蛋白修饰与白血病

组蛋白修饰是表观遗传学修饰的另一机制，包括组蛋白乙酰化修饰和甲基化修饰。组蛋白赖氨酸的N端乙酰化或去乙酰化修饰改变着核小体的结构，组蛋白中去乙酰化的赖氨酰带正电荷，被吸引到带负电荷的DNA中，产生一种紧密的染色质结构，抑制转录。另一方面，组蛋白乙酰化酶使赖氨酰乙酸化移走它们的正电荷，从而导致开放的染色质结构，加速基因转录。HDAC从赖氨酸移走乙酰基，可以逆转这一过程从而抑制转录。核小体中组蛋白的异常去乙酰化可能与HDAC专一性的错误调节有关，也与肿瘤转化相关。组蛋白中赖氨酸被特异性组蛋白甲基化转移酶甲基化，一方面核小体中组蛋白 H3的赖氨酸 4甲基化与染色质开放构象和基因表达相关；另一方面，组蛋白 H3中赖氨酸 9的甲基化与染色质的浓缩和转录抑制相关。这种组蛋白甲基化修饰和组蛋白乙酰化及去乙酰化对基因表达的影响称作组蛋白密码［16］，与基因转录表达相关，异常时与肿瘤发生有关。

人类hDoT1L基因和AF10（一种与MLL和AML有关的融合蛋白）结合，通过AF10的OM-LZ区域介导MLL白血病的发生，MLL-hDoT1L和MLL-AF10介导的白血病细胞转化，导致一系列白血病相关基因的上调，并伴有组蛋白H3 K79的高甲基化［17］。MLL蛋白具有组蛋白H3甲基化转移酶活性，可以通过直接结合或使Hox基因甲基化而调节Hox表达，在白血病细胞转化和发生中有重要作用［18］。Lukasova等［19］研究CML的表观遗传学发现，CML患者的粒细胞存在不同程度的组蛋白H3甲基化现象，在CML加速期和白血病期，组蛋白H3甲基化作用明显增强。在CML慢性期，组蛋白甲基化水平、疾病进展和用药方式没有明显相关性，甚至在“治愈”的患者仍可见到组蛋白H3甲基化现象，提示在这些患者粒细胞的染色质变构调节是不完全的。白血病细胞组蛋白H3甲基化现象提示其染色质浓缩的不完整性，可能与白血病细胞增殖、疾病预后和复发有重要相关性。

人类端粒酶逆转录酶（hTERT）基因在正常分化细胞是失活的，而在肿瘤细胞被再激活。研究在细胞分化过程中hTERT启动子活性减低的机制，发现是由于hTERT启动子基因进行性的组蛋白低乙酰化和甲基化积累的结果［20］，说明细胞进化过程中表观遗产修饰的复杂性，低乙酰化和高甲基化对维持细胞正常功能也是必须的。在急性早幼粒细胞白血病细胞，PML-RARα移位基因产生的融合蛋白募集DNA甲基化转移酶到分化基因启动子靶点诱导该基因高甲基化和沉默。这种高甲基化作用与白血病发生直接相关，维甲酸处理后显示启动子基因去甲基化，分化基因在表达，白血病表型逆转［21］。这个研究结果提示在白血病细胞转化过程中，遗传学异常和表观遗传学异常是互相联系的，而表观遗传学的积累对白血病发生的早期阶段是至关重要的。

RNA相关性沉默与白血病

RNA沉默（RNA silencing）是一种在真核生物体内普遍存在的、发生在RNA水平的、基于核酸序列特异性的相互作用来抑制基因表达的调控机制，在动物中称为RNA干扰（RNA interference，RNAi）。双链（ds）RNA是RNA沉默起始的关键分子，dsRNA首先被降解为不同长度的小RNA，其中具有21-26个碱基的双链小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）在介导对病毒、转基因和转座子等外来入侵核酸序列特异性的RNA降解，在防御病毒感染和监视外来核酸中起重要作用［22］。RNAi是转录后水平的基因沉默机制，高效抑制基因表达，能封闭病毒生存和繁殖所必需的基因，产生抗病毒效应。RNAi与白血病发病关系的研究未见报道，推测在与病毒密切相关的白血病/淋巴瘤的发病中应存在RNAi机制缺陷，未能对入侵的核酸分子（如HTLV，EBV，C型病毒等）起到应有的作用，而使这些外来核酸分子复制整合导致恶性血液病的发生。

RNAi对白血病实验性治疗已有报道。Wohlbold等［23］应用bcr/abl断裂融合点基因设计的siRNA能明显减少bcr/abl蛋白表达，对抗bcr/abl蛋白的生化特性，能选择性抑制依赖bcr/abl的细胞的生长，而且bcr/abl同源的siRNA能增加伊马替尼对bcr/abl阳性细胞的敏感性。Cioca等［24］应用C-raf 和bcl-2基因设计的dsRNA转染入HL-60，U937，THP-1和K562细胞，结果均可以降低C-raf 和Bcl-2蛋白表达，诱导这些细胞的凋亡和增加其对伊托泊甙及柔红霉素化疗的敏感性。Heidenreich等［25］应用靶向AML1-MTG8位点的siRNA，能明显减低AML1-MTG8蛋白水平而不影响野生型AML1的活性。McCarthy等［26］设计IL-10的siRNA作用于CLL 的B-1细胞株LNC，显示降低IL-10的表达，使LNC细胞阻滞在G2/M期，有效地诱导LNC细胞凋亡。siRNA作为一种使异常基因沉默的理想靶点，其有效性得到公认，但还需进一步深入研究。

尽管多数肿瘤是克隆性起源，但同种或同类肿瘤间巨大的异质性提示肿瘤的发生是遗传因素、表观遗传因素和微环境的选择性压力联合作用的结果。表观遗传修饰在肿瘤相关基因表达中的重要性逐渐被重视，对白血病细胞表观遗传学异常的研究将为白血病的治疗提供新的策略。

【参考文献】

Epigenetic Modification in Human Leukemia ——Editorial

CHEN Yan，LI Xin-Gang

Institute of Hematology，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430022，China

Abstract Epigenetic modification，which involve DNA methylation，RNA-associated silencing and histone modification，is implicated in cell proliferation，differentiation，survival，apoptosis and malignant transformation. Some leukemogenesis has been shown to be aberrance of epigenetic modification. This paper discussed the potential causes of some of leukemias correlating with the methylation of cell cycle regulation genes，small interference RNA and modification abnormality of histone after translation. The study on epigenetic modification abnormality of leukemia cells provides a new strategy for treatment of leukemia.

Key words epigenetic modification; leukemia; epigenetics

表观遗传学（epigenetics）是指非基因序列改变所致基因表达水平的变化。表观遗传学研究基因表达变化，这种变化可通过减数分裂或/和有丝分裂遗传，不涉及编码的DNA序列改变，却能引起基因表达水平的异常［1］。表观遗传修饰（epigenetics modification）包括三种调节性机制：DNA甲基化，RNA相关性沉寂和组蛋白翻译后修饰，这些机制常与启动和维持表观遗传沉寂有关［2］，三者不是孤立而是相互作用的。研究表明，表观遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等影响细胞生长调节、分化、凋亡、转化以及肿瘤发展相关基因的转录等。白血病的发生和发展与表观遗传修饰异常密切相关。

目前认为白血病的发生是复杂的多步骤的，涉及与细胞增殖、分化、存活、基因组整合有关的原癌基因、肿瘤抑制基因和其他细胞内的重要基因。在器官和细胞水平，机体对细胞的转化有内在的抵抗或保护作用，所以肿瘤的发生是多因素积累的结果。白血病是一组异质性疾病，除了细胞遗传学变化外，还发现它们都存在一种或多种基因的失活，肿瘤抑制基因不能表达。因此，白血病的发生是细胞遗传和表观遗传改变的结果。

DNA甲基化与白血病

DNA甲基化是表观遗传学上研究最深入的一种机制，是一种酶介导的化学修饰过程。在人类和大多数哺乳动物，DNA甲基化转移酶（DNMT）以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，将甲基转移到DNA上胞嘧啶5碳位置，形成CpG位点，富含CpG区域称为CpG岛。在大约40%的哺乳动物这些CpG岛延伸到DNA的启动子区域，导致稳定的可遗传的转录沉寂，对基因表达有明显抑制作用［3］。启动子区域的CpG岛甲基化能沉寂基因转录，在正常细胞中是一种调节基因表达的手段。然而抑制肿瘤生长的基因发生异常甲基化是在肿瘤早期就发生而且一直进行的，导致恶性肿瘤表型的表达。抑癌基因能被这种表观遗传机制沉寂。98种不同原发性人类肿瘤的基因组筛查揭示，在每种肿瘤平均存在600个异常CpG岛甲基化位点［4］，很多甲基化CpG岛存在于尚未确定的基因组区域，也许在肿瘤发生中扮演重要角色。

肿瘤抑制基因启动子区域过甲基化常常是白血病/淋巴瘤发生的一种重要机制。白血病细胞周期异常、增殖失控与细胞周期蛋白异常表达或缺失相关。有学者研究发现，在78%的急性髓系白血病（AML）、67%的浆细胞疾病、46%的骨髓增生异常综合征（MDS）、40%的急性淋巴细胞白血病（ALL）、13%的非霍奇金氏淋巴瘤（NHL）存在p15INK4B（p15）基因高甲基化，在B细胞NHL存在p16INK4A（p16）的高甲基化。追踪MDS进展发现，7例p15基因正常的早期患者随疾病进展有5例发生了甲基化［5］。另一项研究显示，7例p15基因正常的MDS转化为白血病后5例发生了甲基化［6］。还有学者报道，153例NHL中低恶性的41例p16表达正常，71例高恶性者中41例全部或部分丧失p16的表达，而发生由低恶性向高恶性转化的41例在转化前p16表达正常，转化后35例全部或部分丧失p16的表达［7］。Reddy等［8］研究蛋白酪氨酸磷酸酶基因SHP1、蛋白激酶基因SYK、细胞因子信号抑制因子基因SOCS1发现，在93%（119/130）的白血病/淋巴瘤和多发性骨髓瘤至少存在一种基因的甲基化，在100%的NHL和94%的白血病细胞株存在SHP1甲基化，SOCS1甲基化率达30%。应用去甲基化处理后可见到SHP1重新表达，STAT3磷酸化水平降低，结果提示细胞因子信号紊乱与这些基因甲基化沉默有关。细胞周期蛋白基因甲基化与细胞因子信号抑制因子基因甲基化导致其表达异常，白血病/淋巴瘤细胞增殖失控，MDS细胞恶性转化，导致血液恶性肿瘤的发生。

不仅细胞周期蛋白和细胞因子信号抑制因子基因发生甲基化，白血病/淋巴瘤细胞促凋亡基因同样也存在过甲基化，而在抗凋亡基因有低甲基化现象。Murai等［7］发现，在15%的急性淋巴细胞白血病、17%的急性髓细胞白血病、21%的多发性骨髓瘤病人存在促凋亡基因BNIP3基因位点的高甲基化，并且使该区域组蛋白乙酰化时也能直接促使该基因表达，因此作者认为，BNIP3基因的沉寂是该基因组DNA异常甲基化和组蛋白去乙酰化作用的结果。van Doorn等［9］在T细胞淋巴瘤中发现肿瘤抑制基因P73和凋亡相关基因BCL7a启动子区域过甲基化，与DNA修复有关的肿瘤抑制基因失活，凋亡信号传导异常而使细胞增殖失控。Nakatsuka等［10］在对白血病/淋巴瘤的研究中发现，促凋亡蛋白激酶DAP（death-associated protein）启动子基因在B细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为79.4%（27/34例），在T细胞和NK细胞白血病/淋巴瘤甲基化率为47.4%（9/19例）和62.5%（15/24例），并发现DNA甲基化程度高的白血病/淋巴瘤细胞均耐受凋亡诱导作用，联合应用去甲基化处理则恢复对凋亡诱导的敏感性。Chen等［11］应用DMBA诱导小鼠口腔鳞状细胞癌的实验中发现，DMBA处理组抗凋亡蛋白survivin明显表达，mRNA合成增加，在药物未处理组则未测到。同时发现在DMBA未处理组，survivin基因高甲基化，而DMBA处理组未发现survuvin基因甲基化，表明survivin的表达是通过表观遗传机制控制的。这些研究说明表观遗传修饰异常是白血病发生发展的一种重要机制。

组蛋白乙酰化转移酶和去乙酰化酶与

白血病

一些证据表明组蛋白乙酰化转移酶（HAT）具有肿瘤抑制功能。如果HAT活性缺失或失调可能导致癌症的发生。在许多类型的癌症中，编码HAT的基因发生易位、扩增、过表达和突变。在已知的HAT中，P300和CBP认为是肿瘤抑制因子。P300和CBP基因分别位于16p13和22q13，在白血病或治疗相关性MDS中表现染色体移位、重排。在80%的恶性角质瘤和急性白血病中发现P300的杂合性缺失。在急性髓细胞白血病（AML），因t（8；16）（p11；p13）染色体异常使CBP移位，并和乙酰化酶基因MOZ或同源盒基因MLL融合，在此两种融合蛋白中，CBP的HAT结构域保持完整。在另一种AML中，t（11；22）（q23；q13）异常导致P300基因重排。MLL基因位于11q23，分别和P300、CBP形成t（11；22）（q23；q13）、t（11；16）（q23；p13）移位融合基因，产生MLL-P300和MLL-CBP融合蛋白。这些染色体异常证明，HAT错误靶向的乙酰化在白血病发生的原因方面起重要作用。在小鼠中发现MLL-CBP融合蛋白能形成MDS综合征，并进展为髓性白血病［12］。CBP的嗅结构和乙酰化酶活性区域是致白血病必须的，认为MLL的N端部分直接被CBP乙酰化导致白血病的发生。MLL-CBP的潜在靶点是HOX基因家族，可能导致这些基因异常表达，引起白血病［13］。

组蛋白去乙酰化酶（HDAC）参与癌症发展的证据来源于急性早幼粒细胞性白血病中的融合蛋白PML-RARα和PLZF-RARα，利用融合蛋白中的RARα部分，PML和PLZF募集组蛋白去乙酰化酶复合物至维甲酸（RA）受体α的靶基因阻抑转录和细胞分化。在t（8；21）M2b白血病中，AML1-ETO失去了AML1作为调控造血和细胞周期转录因子的功能，它们招募组蛋白去乙酰化酶复合体作用于AML1靶基因，抑制AML1介导的转录活性。AML1-ETO融合蛋白中ETO的CRD功能域介导的转录抑制活性占到50%左右，主要通过与mSin3A结合而起作用 ［14］。因此，AML1-ETO致髓系细胞分化受阻和白血病转化作用可能是通过如下模式实现的：AML1-ETO仍与DNA上的AML1特异序列结合，但与野生型AML1不同，融合蛋白AML1-ETO不能启动P300/CBP引导的组蛋白乙酰化和转录激活。相反，通过融合蛋白中ETO的锌指结构域，AML1-ETO募集N-CoR和HDAC，使该复合物持久地固定于AML1反应基因的启动子区，维持该区的组蛋白去乙酰化构象，DNA和转录复合体不能接近，主动阻抑分化基因转录［15］。

组蛋白修饰与白血病

组蛋白修饰是表观遗传学修饰的另一机制，包括组蛋白乙酰化修饰和甲基化修饰。组蛋白赖氨酸的N端乙酰化或去乙酰化修饰改变着核小体的结构，组蛋白中去乙酰化的赖氨酰带正电荷，被吸引到带负电荷的DNA中，产生一种紧密的染色质结构，抑制转录。另一方面，组蛋白乙酰化酶使赖氨酰乙酸化移走它们的正电荷，从而导致开放的染色质结构，加速基因转录。HDAC从赖氨酸移走乙酰基，可以逆转这一过程从而抑制转录。核小体中组蛋白的异常去乙酰化可能与HDAC专一性的错误调节有关，也与肿瘤转化相关。组蛋白中赖氨酸被特异性组蛋白甲基化转移酶甲基化，一方面核小体中组蛋白 H3的赖氨酸 4甲基化与染色质开放构象和基因表达相关；另一方面，组蛋白 H3中赖氨酸 9的甲基化与染色质的浓缩和转录抑制相关。这种组蛋白甲基化修饰和组蛋白乙酰化及去乙酰化对基因表达的影响称作组蛋白密码［16］，与基因转录表达相关，异常时与肿瘤发生有关。

人类hDoT1L基因和AF10（一种与MLL和AML有关的融合蛋白）结合，通过AF10的OM-LZ区域介导MLL白血病的发生，MLL-hDoT1L和MLL-AF10介导的白血病细胞转化，导致一系列白血病相关基因的上调，并伴有组蛋白H3 K79的高甲基化［17］。MLL蛋白具有组蛋白H3甲基化转移酶活性，可以通过直接结合或使Hox基因甲基化而调节Hox表达，在白血病细胞转化和发生中有重要作用［18］。Lukasova等［19］研究CML的表观遗传学发现，CML患者的粒细胞存在不同程度的组蛋白H3甲基化现象，在CML加速期和白血病期，组蛋白H3甲基化作用明显增强。在CML慢性期，组蛋白甲基化水平、疾病进展和用药方式没有明显相关性，甚至在“治愈”的患者仍可见到组蛋白H3甲基化现象，提示在这些患者粒细胞的染色质变构调节是不完全的。白血病细胞组蛋白H3甲基化现象提示其染色质浓缩的不完整性，可能与白血病细胞增殖、疾病预后和复发有重要相关性。

人类端粒酶逆转录酶（hTERT）基因在正常分化细胞是失活的，而在肿瘤细胞被再激活。研究在细胞分化过程中hTERT启动子活性减低的机制，发现是由于hTERT启动子基因进行性的组蛋白低乙酰化和甲基化积累的结果［20］，说明细胞进化过程中表观遗产修饰的复杂性，低乙酰化和高甲基化对维持细胞正常功能也是必须的。在急性早幼粒细胞白血病细胞，PML-RARα移位基因产生的融合蛋白募集DNA甲基化转移酶到分化基因启动子靶点诱导该基因高甲基化和沉默。这种高甲基化作用与白血病发生直接相关，维甲酸处理后显示启动子基因去甲基化，分化基因在表达，白血病表型逆转［21］。这个研究结果提示在白血病细胞转化过程中，遗传学异常和表观遗传学异常是互相联系的，而表观遗传学的积累对白血病发生的早期阶段是至关重要的。

RNA相关性沉默与白血病

RNA沉默（RNA silencing）是一种在真核生物体内普遍存在的、发生在RNA水平的、基于核酸序列特异性的相互作用来抑制基因表达的调控机制，在动物中称为RNA干扰（RNA interference，RNAi）。双链（ds）RNA是RNA沉默起始的关键分子，dsRNA首先被降解为不同长度的小RNA，其中具有21-26个碱基的双链小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）在介导对病毒、转基因和转座子等外来入侵核酸序列特异性的RNA降解，在防御病毒感染和监视外来核酸中起重要作用［22］。RNAi是转录后水平的基因沉默机制，高效抑制基因表达，能封闭病毒生存和繁殖所必需的基因，产生抗病毒效应。RNAi与白血病发病关系的研究未见报道，推测在与病毒密切相关的白血病/淋巴瘤的发病中应存在RNAi机制缺陷，未能对入侵的核酸分子（如HTLV，EBV，C型病毒等）起到应有的作用，而使这些外来核酸分子复制整合导致恶性血液病的发生。

第4篇：表观遗传学的应用范文

【关键词】同性恋；基因；表观遗传

【Abstract】The reasons of homosexuality are complex. With the development of science and technology， the reasons of homosexuality are increasingly clearly understood， which mainly involve in physiological factors and social psychological factors. This paper reviews the reasons of homosexuality， like genetic factor， biological factor， endocrine factor， Social psychological factors， as well as the recent research achievement of epigenetic factors.

【Key words】Homosexuality； Genetic； Epigenetic

【中图分类号】C913.14【文献标志码】A

自同性恋产生以来人们就没有停止对其成因的探究，随着科学技术的快速发展，生物医学和分子流行病学的不断进步，以及生理学和心理学的发展都对探究工作提供了更多的理论依据，人们对同性恋有了更清晰的认识。男男者已成为我国艾滋病流行的三大高危人群之一，同时也是性病的高危人群。其形成原因是十分复杂的，涉及生物、遗传、心理、社会文化等多重因素。本文就针对男性同性恋成因的研究进行综述。

同性恋又称同，是人际间性取向的一种。性取向指个体或群体的持续地指向何方。同性恋现象自古就有， 并一直存在， 在任何历史时期，任何文化背景下，不管社会主流支持还是反对，它都在人类社会中保持相当的比例。同性恋 （ homosexuality） 一词最早是由一名德国医生Benkert Kertbeny于1869年提出的。这个词的意思是指对异性不能做出性反应，却被同性别的人所吸引[1，2]。《生命伦理学百科全书》对同性恋的描述为：同性恋者是一个有着持久、显著、唯一的受同性性别吸引，对同性有性渴望和性反应，寻求同性并从中得到性满足的人。我国有学者将同性恋定义为：这种关系可存在于内在的心理上或外在的行为之中，如果某个人一生或一生中大部分时间都和同性别的人建立心理或者行为上的这种关系，就可称为同性恋者。男性同性恋或称男男者（men who have sex with men，MSM）指性取向为男性，且生理性别为男性者。

近年来，对于男男者的形成有先天说（生物因素）和后天说（环境因素）两种说法，前者称为素质性同性恋，后者称为境遇性同性恋[3]。但更普遍认为是由生物因素和环境因素共同决定的。其中生物因素的研究主要集中在与遗传学、神经生物学及性激素水平的相关范畴。环境因素主要在社会因素和心理因素两方面。最近，有学者还提出了同性恋的表观遗传学说，研究显示表观遗传学可能是导致同性恋的一个关键因素，从而扩大了同性恋成因的研究范围。

加州大学圣巴巴拉分校进化遗传学家William Rice[4，5]认为，同性恋会随后代遗传，这必然存在某种原因。研究估计有8%的人群是同性恋，且众所周知同性恋在家族中流行。如果一对双胞胎中有一人是同性恋者，另一个有20%的概率也是同性恋。

Mustanski等[6]利用10cm距离上的403个微卫星标记测定其基因型，分别计算母系的、父系的和联合遗传的最大可能连锁值，发现了连锁值最高的3个区域：7q36、8p12和母源的10q26。而另一项针对男同性恋全基因组扫描的分析也发现这3个区域与性取向的联系，并且发现了1个新的可能与MSM行为发生相关的14q32区[7]。

Camperio-Ciani等[8]比较了男性同性恋者和异性恋者的家系，结果显示同性恋者母系女性亲属的生育能力显著偏高，平均多生育33%的子女，父系女性亲属却没有，提示人类性取向相关的遗传因素有可能位于X染色体上，这些遗传因素未被逐步消除的原因在于携带该基因的女性生育能力较强。此外，男性同性恋的母系亲属中同性恋数目多于父系亲属，而且男性同性恋者多不是长子，有较多的哥哥或姐姐。其他几位学者的研究也报道多项家族性研究均证实男性同性恋具有遗传特征，且其相关影响因素可能位于X染色体上[9-11]。携带有同性恋基因的个体细胞，在适宜的条件下，易于发展成同性恋细胞。这就说明，同性恋的性取向有70% 是遗传基因所产生的结果[12]。Hamer等[13]对114个家庭中男性同性恋者的舅舅和表兄弟的性取向进行家系和连锁分析，并通过DNA连锁分析了兄弟均为同性恋的40个家庭的X染色体的基因多态性，发现Xq28区域可能有决定性取向的基因。

“男性基因”SRY（性别决定基因）的发现也从另外一个角度佐证了男性同性恋和变性者的生物医学基础。SRY基因在哺乳动物性别决定中起关键作用，它是决定因子（ TDF），启动分化， 是发育负调节的抑制因子[13]。表现为XY的男性核型却在性染色体中查不到SRY，或SRY发生了突变， 因此可能表现为女性化，即所谓“性反转”[14]。迄今为止还没有明确证据证实染色体上某一区域或基因与男性性取向相关，但似乎可以推测遗传基因在性取向的决定上具有重要的作用，这还有待于进一步的研究。

澳大利亚学者对112 名男性同性恋和258 名男性异性恋的基因进行了比对，发现554%的男性同性恋的雄激素受体基因较长，476%的男性异性恋雄激素受体基因较长。研究人员说，雄激素受体基因较长可能导致激素信号传输弱，而激素是决定早期发育过程中大脑性别认知雄性化的关键因素。该研究认为，激素水平较低可能导致男性在大脑发育期时雄性化的过程不完整，造成性别认知方面倾向于女性[15]。

瑞典研究人员发现，男性同性恋者和女性异性恋者的大脑结构上存在某些相似特点，他们对一些志愿者进行了对比试验，脑部核磁共振成像显示，女性同性恋者和男性异性恋者都拥有不对称的大脑，左侧脑半球比右侧脑半球略小；而男性同性恋者和女性异性恋者的左右脑半球是对称的。研究人员还应用相关检测设备对志愿者脑部杏仁核区域做了分析，结果显示，男性同性恋者和女性异性恋者的杏仁核结构存在着相似性，而男性异性恋者和女性同性恋者的杏仁核结构更为相似。

科学家从脑和内分泌的研究出发，认为下丘脑是大脑负责调节包括性活动在内的身体功能的器官，同性恋可能与下丘脑有关。发现同性恋男性的下丘脑前部神经元的密度只是异性恋男性的一半，而下丘脑前角是大脑中能影响的部分，提出同性恋男性下丘脑前核神经元解剖学的差异可能导致促性腺激素释放激素释放频率的改变，这可能会成为性倾向起因的生物学基础。另外，Levay等比较了同性恋男性和异性恋男性的4种下丘脑前部间质核（interstitial nuclei of the anterior hypothalamus，INAH）的数量，其中INAHl-3是决定人类性别二态性的主要区域，结果显示异性恋男性INAH-3的数量是男性同性恋者的两倍。人体解剖发现男性同性恋INAH-3的体积与男性异性恋相比较小，但女性中却未显示出这种差异，提示了INAH-3与男性性取向的关系[16]。但目前尚未找到造成同性恋者大脑具有独特性的原因，要深入了解与同性恋相关的神经生物学机制需要进行更大规模的研究。

一些研究者考虑到激素可能会导致同性恋。胎儿的大脑受何种性激素的影响，决定了个体细胞未来的性取向。如果男性胎儿未得到激素的影响，而是受到母亲卵巢的雌激素影响，男性胎儿大脑就会女性化；女性胎儿如果受到激素的影响，女性胎儿大脑就会雄性化[13]。有学者推测异性性取向的男性的雄激素暴露水平在一个很小的范围内，不足或超过此范围都可能增加男性成为同性恋的可能性 [17]。也有学者研究发现孕期暴露于乙醇与压力应激的联合作用引发导致雄性后代的性取向的改变[18]。

一直以来也没有任何的“同性恋基因”（gay genes）被确定。根据最新的一种假说，答案或许并不在于DNA本身，而是，随着胚胎发育，子宫中母亲和胎儿两者生成的激素水平发生波动，性相关基因对此做出了反应性开启和关闭。这样的调节机制可使未出生的胎儿受益，即便是在激素处于顶峰时，也可以维持稳定的雄性或雌性发育。然而如果到孩子出生或孩子拥有自己的表观遗传学标记时，这些所谓的表观遗传改变仍然存留，那些后代其中的一些人就可能变成同性恋。在Rice[4，5]的研究中，显示男性和女性胎儿对于它们周围的激素反应并不相同，甚至当一种激素暂时性增高时，这种差异并非是基因的结构，而是基因激活的程度，以及蛋白修饰的方式及程度，如DNA甲基化与剪切、多聚尾修饰等。如在睾酮对胎儿发挥作用的信号通路中，几个关键点的表观遗传改变有可能根据需要钝化或增进了激素的活性。研究中还提到，这些表观遗传学变化在父母处于早期发育时保护了他们，而早期对父母有利的表观遗传改变可解释同性恋在进化中遗留下来。Rice等[19]最近还建立并发表了针对同性恋发展的表观模型，该模型是基于胚胎干细胞的XX与XY核型的表观遗传标记。这些标记提高了XY胎儿中睾酮的灵敏度，降低了XX胎儿睾酮的灵敏度，从而性发展得以进行。该模型预测，这些表观遗传标记的子集进行了跨代遗传，建立了同性恋的表型。Ngun TC等[20]综合相关证据认为性取向是生物学的基础并且认为涉及表观遗传学机制，最近的研究表明，性倾向在同卵双胞胎中比在异卵双胞胎中更为一致，因此认为，男性的性倾向与基因组中的一些区域相关联，该研究惊喜的发现性取向与表观遗传机制有着重要的联系。值得一提的是，在一些先天性肾上腺增生的女性病例中，由于其子宫内高水平的睾酮激素以至于其后代中非异性恋的比例高于哪些非先天性肾上腺增生的女性。同时动物模型研究有力的证明，激素暴露的长期效应是由表观遗传机制介导的，该文章通过描述的假说框架得出结论，遗传和表观遗传共同解释了性取向的有关成因问题并愈发的接近事实，但有关性取向的研究还仍然面临很多挑战。

到目前还没有有力的证据能说明同性恋是由于生理因素导致的，而对于同性恋的形成机制的第二方面，主要包括社会因素和心理因素，其中比较有影响力的观点主要有精神分析学说和行为主义学说。

关于童年早期性心理发展，弗洛伊德认为个体在幼儿时都具有两性素质及双性恋特性，到底发展成同性恋还是异性恋是与个体在成长中的个人经历有关的。他认为在人的个体发展过程当中，4 至6 岁是儿童性别认同、性别角色发展的关键时期，在此期间儿童有着强烈的“恋父情结”或“恋母情结”，对异性的父母有着本能、强烈的依恋情感，而对同性别的父母则产生敌对情绪。父母如果在此期间对儿童的这种性本能不过分刺激也不过分抑制，儿童就会顺利通过这一时期而随后逐渐对同性父母认同。反之，如果在此期间儿童遭受心理创伤，就可能隐藏在潜意识里，并且在青春期时表现出来，可能发展为同性恋[21]。家庭环境对MSM的影响很大，1962 年，贝博提出的“家庭动力是同性恋主因”认为同性恋根源于早期家庭经验。他们大多数来自单亲家庭，从小缺乏父母一方的关爱；或是父母关系很差，经常争吵，长期分居两地；还有的是个体所处的家庭结构是由他/她和多个异性姐妹组成的，或者个体从小被父母当女儿养，从小和女孩子一起玩，产生了性倒错[21，22]，将会导致个体对其性别的自我认同产生影响， 并影响以后所形成的性取向。在家庭关系中，通常是母亲的形象和影响远远大过父亲，所以儿子在青春期后会寻找一个具有父亲身上没有的“男性力量”的人作为伴侣。

行为主义者认为，同性恋由环境影响形成。一个人在青少年时期如果在与异往中受挫或有过不快的经历，异性情感没得到正常的发展而与此同时又受到了同性方面的引诱，就可能产生同性恋倾向[23，24]，特别的，第一次性经历对个体性取向的影响很大，许多同性恋者第一次受人引诱或者在其他情况下发生同性，从而“欲罢不能”。有学者认为同性恋的形成是极度压抑的结果，如果一个人对性的需求无法通过正常的异性途径获得满足，便会压抑它，压抑的结果便是性需求更大，而为了消除性需求所带来的压抑，个体就会另寻出路去放松这种压抑，一旦个体以同性的方式缓解了压力，就有可能经过多次该行为的强化而形成同性恋。

学校是儿童接受教育的地方，同时也是孩子的主要活动场所，孩子的大部分时间都要在学校这个微缩型社会环境中度过，尤其是初中和高中正值学生性心理迅速发展成熟的时期，其间发生的任何事情如学校和老师对学生的性教育方式和力度、关切程度，以及同伴之间的相互影响等都会给孩子造成很大的影响。

李玉玲等[25]提出同性恋发生的原因在于性情绪的作用，男女同性恋的发生原因是相同的，同性恋与异性恋发生的原因也是相同的，都是由于性情绪的作用。当个体在中体验到喜欢、兴奋、冲动、渴望等积极情绪时，则将带来这些体验的人当恋对象。若此人为同性，则产生同性恋；反之则为异性恋。此外，恋母情结对同性恋者的情绪的产生也有重要作用，有研究表明，同性恋者的父母不鼓励男孩表现出男性特征，有统治欲的母亲不允许儿子对除她自己之外的异性产生兴趣[26]，因此产生变得胆小，甚至产生恐惧、偏执的心态，从而影响其未来性取向。

此外，从中医的阴阳角度来看，人体内阴阳互藏，阴阳转化。若男子，阳火不生，或阳刚之气受挫，众阴聚合，则易变主动为主静。阳中阴气愈聚，阴阳失调，则为男子中的女性。相对而言，男子中的女性，为阴，而男子为阳，阴阳的相吸作用，促使他们的自然吸引从而在一起，使得他们相互补足依靠，相互需要，从对方身上获得快乐，实现阴阳的互根交感作用[27]。

社会学的研究个案表明，同性恋个体之间在成因上是不完全相同的，单纯从一种理论出发分析他们的成因是不科学的。比如说素质性的同性恋即绝对同性恋和境遇性同性恋的成因有可能不同。境遇性同性恋更多地受环境的影响，如单性性环境的军队、监狱等，他们中有些人在改变了环境之后，又恢复到异性恋的状态。

综上所述，目前研究男性同性恋成因的领域主要包括社会学、心理学、医学、法学、哲学等多个不同的学科，男性同性恋成因十分复杂，主要涉及遗传因素、表观遗传学、神经生物因素、发育及内分泌因素、社会及心理因素等诸多方面，彼此之间的因果关系不明，尽管相关方面研究均取得了一定的进展，但尚待解决。探索男性同性恋形成原因的道路还很长，但是意义重大。

参考文献

[1]伍传仁.中国男男同性恋的研究现状. 实用预防医学， 2009， 16（3）： 985-987.

[2]余放争，杨国纲，余翔.同性恋国内研究概述. 医学信息， 2006， 18（12）： 1758-1761.

[3]熊明洲，韩雪，刘爱忠，等.男同性恋性取向成因影响因素Delphi法分析. http：///kcms/detail/211234R.201402081036007html.

[4]Rice WR， Friberg U， Gavrilets S. Homosexuality as a consequence of epigenetically canalized sexual development. The Quarterly review of biology， 2012， 87（4）： 343-368.

[5]Bailey JM， Dunne MP， Martin NG. Genetic and environmental influences on sexual orientation and its correlates in an Australian twin sample. Journal of personality and social psychology， 2000， 78（3）： 52-54.

[6]Mustanski BS， DuPree MG， Nievergelt CM， et al. A genomewide scan of male sexual orientation. Human genetics， 2005， 116（4）： 272-278.

[7]Ramagopalan SV， Dyment DA， Handunnetthi L， et a1 genome-wide scan of male sexoal orientation. J Hum Genet， 2010（55）： 131-132.

[8]Camperio-Ciani A， Corna F， Capiluppi C. Evidence for maternally inherited factors favouring male homosexuality and promoting female fecundity. Proceedings of the Royal Society of London. Series B： Biological Sciences， 2004， 271（1554）： 2217-2221.

[9]Blanchard R. Quantitative and theoretical analyses of the relation between older brothers and homosexuality in men. Journal of Theoretical Biology， 2004， 230（2）： 173-187.

[10]Ciani AC， Iemmola F， Blecher SR. Genetic factors increase fecundity in female maternal relatives of bisexual men as in homosexuals. The Journal of Sexual Medicine， 2009， 6（2）： 449-455.

[11]Iemmola F， Ciani AC. New evidence of genetic factors influencing sexual orientation in men： Female fecundity increase in the maternal line. Archives of Sexual Behavior， 2009， 38（3）： 393-399.

[12]佚名. 同性恋是怎样形成的. 科学大观园， 2007 （23）： 47.

[13]Hamer DH， Hu S， Magnuson VL， et al. A linkage between DNA markers on the X chromosome and male sexual orientation. Science， 1993， 261（5119）： 321-327.

[14]姜明子. SRY 基因的研究进展. 中国优生与遗传杂志， 2007， 15（5）： 119-120.

[15]研究认为同性恋可能与基因有关. 中华中医药学刊， 2011， 29（5）： 1124.

[16]于微， 冯铁建. 男性同性恋生物学成因的研究进展. 中华医学遗传学杂志， 2012， 29（002）： 172-175.

[17]Rahman Q. The neurodevelopment of human sexual orientation. Neuroscience & Biobehavioral Reviews， 2005， 29（7）： 1057-1066.

[18]Popova NK， Morozova MV， Naumenko VS. Ameliorative effect of BDNF on prenatal ethanol and stress exposure-induced behavioral disorders. Neuroscience Letters，2011，505（2）：82-86.

[19]Rice WR， Friberg U， Gavrilets S. Homosexuality via canalized sexual development： a testing protocol for a new epigenetic model. Bioessays，2013，35（9）：764-770.

[20]Ngun TC， Vilain E. The biological basis of human sexual orientation： is there a role for epigenetics. Advances in Genetics，2014，86（1）：167-184.

[21]李阳， 张延华， 张海霞. 同性恋形成机制探析. 医学与哲学： 人文社会医学版， 2007， 28（6）： 50-51.

[22]吴天亮， 张健， 陈国永， 等. 男男同性恋常见精神健康问题及成因探析. 中国性科学， 2013，22（9）： 85-87.

[23]马文靖. 浅析同性恋成因中的心理、社会因素. 科技信息 （学术研究）， 2008（11）： 156-157.

[24]高淑艳， 贾晓明. 近15年来国内同性恋的研究概况. 中国健康心理学杂志， 2008 ，16（4）：461-463.

[25]李玉玲. 同性恋是怎样发生的. 中国性科学， 2006， 15（3）： 32-35.

[26]杨扬， 岳文静， 朱振菁. 同性恋的心理社会成因. 学理论， 2012 （15）： 63-64.

第5篇：表观遗传学的应用范文

中国细胞生物学学会理事长、同济大学校长裴钢，中国植物生理与植物分子生物学学会理事长、北京大学原校长许智宏，中国植物生理与植物分子生物学学会常务副理事长、中科院上海生命科学研究院院长陈晓亚，中国农业大学武维华院士，河北师范大学孙大业院士，中科院上海植生生态所林鸿宣院士，上海植物逆境生物学中心主任、美国科学院院士朱健康，西北农林科技大学校长孙其信，西北农林科技大学校长副校长吴普特出席会议。

开幕式由大会组织委员会主任、中国科学院植物研究所研究员刘春明主持，孙其信致欢迎辞，介绍了杨凌的特色和西北农林科技大学的历史，并且欢迎青年学子到杨凌工作；裴钢致开幕词，对细胞生物学、发育生物学、遗传学等学科对农业发展的推动作用做出了充分肯定，希望植物生物学的发展能够进一步促进农业的应用发展，为生物多样性、环境保护和能源发展提供保证；本次大会主席许智宏代表学术委员会发表讲话，对全国各大专院校和研究所科研人员和研究生代表的积极参与表示感谢，对本次大会按照学术专题组织专场的方式表示认同，并且提出科研人员要用自己的影响促进公众对科学的普及，使我们所处的社会环境更加有利于科学的发展。

会议邀请海内外著名植物科学家及近年来涌现的有突出成就的中青年学者共76人作了大会或分会报告，与会人员围绕植物细胞功能、发育生物学、激素作用机理、生物与非生物胁迫、基因组学和表观遗传学、营养代谢等8个专题进行了学术交流和讨论。会议全面展现了我国植物生物学研究的最新成果，为加强不同学科、不同研究背景、不同实验室研究人员间的交流与合作搭建了桥梁。会议还商定，2013年全国植物生物学大会将由中国作物学会牵头主办。

第6篇：表观遗传学的应用范文

住院医师：

对患者、对疾病的专业性思考

于力的爷爷是闻名乡里的老中医，受爷爷的影响，他从小便立志当一名医生，希望像爷爷那样为饱受疾病折磨的人们解除痛苦。“”期间，面对动荡不安的生活，父亲却从未放松过对于力思想品德及文化课的教育。1977年恢复高考时，于力如愿以偿地考上了白求恩医科大学临床医学系。他十分珍惜这来之不易的学习机会，在当时特定的社会环境和艰苦的校园生活中，他克服重重困难，发奋努力。经过五年的寒窗苦读，于力以优异的成绩从白求恩医科大学毕业，他被分配到中国人民总医院工作，开始了军医生涯。这让作为医生的于力，身上又融入了军人特有的坚韧和意志。

当时，总医院的老专家大部分都毕业于中国协和医科大学，他们继承了“协和”的优良传统，保持着严谨的学术态度和科学的工作作风。对于年轻医生，医院制定了一系列的培养计划，实行24小时坐班制，正是这种严格的训练，为于力的临床工作以及未来的发展打下了坚实的基础。

白血病患者以年轻人居多，在当时病死率极高。看着这些年轻的生命被“白血病魔”无情地吞噬，促使于力在内科系统轮转两年后主动选择了血液科，成为一名血液科医生。他决心努力学习临床知识，做一个挽救白血病患者的人民军医。

进入血液科后，于力又接受了4年严格的血液病专科住院医师临床训练。在血液科老专家们的精心培养和严格带教下，他戒骄戒躁，认真学习临床知识，刻苦钻研业务，诊治了各种各样的血液病患者。

经过6年的临床工作后，于力深深体会到，要使自己在血液系统恶性肿瘤的诊治方面有所成就，解决临床工作中遇到的难题，就必须进一步深造。

1988~1991年，于力师从汪月增教授攻读硕士研究生，主攻 “血液系统恶性肿瘤的诊断及治疗”这一课题。汪月增教授对学生严格要求，诲人不倦，毫无保留地将自己在多年的临床及基础研究工作中所积累的经验传授给弟子，这使于力在专业基础理论、基础实验技能以及临床研究方面进了一大步。

主任医师：

对科室、对医院的宏观性思考

1991~1994年，于力就读于中国协和医科大学攻读博士学位，师从著名肿瘤学家孙燕院士。当年孙燕院士只招收一名外院考来的博士研究生，最终于力从层层考核中脱颖而出，成为了这唯一的一名博士研究生。读博三年中，于力不仅学到了前沿医学知识，开阔了视野，而且还学到了孙燕院士的为人之道和敬业精神。在孙燕老师的指导下，于力在肿瘤学、分子生物学等诸多方面获得了长足的进步，这是于力人生中非常重要的一段历程。即使毕业后回到总医院血液科工作，每年在孙燕老师生日时，于力都要和同学们一起来到孙燕老师的身边，聆听他的教诲，一直延续至今。

1996年，于力应美国俄亥俄州立大学肿瘤研究所的邀请，在其血液内科从事博士后研究，用分子生物学的方法研究白血病。学成归国的他于1999年发现了两个白血病相关基因LRP15和LRP16，这是国际上首次发现的两个新基因，并在国际基因库中注册。2000年，于力以“恶性淋巴瘤分子生物学等基础及临床研究”的研究课题获中国人民军队科技进步二等奖，当时的他已是主任医师、教授、博士研究生导师。

2001年，于力教授与美国俄亥俄州立大学肿瘤中心主任、肿瘤医院院长，国际著名血液病杂志《BLOOD》副主编Caliguri教授，进行合作研究。他应用表观遗传学的方法发现了一个新的白血病相关基因ID4，并在国际上首次证明了ID4基因具有抑制白血病细胞增长的功能，是一个新的抑癌基因。该研究成果于力以第一作者发表于国际著名杂志《Nature Genetics》。国际著名表观遗传学家Costello教授及Bangham教授分别在2005年的《Nature Genetics》 和《Nature Review Cancer》 杂志上专门撰文对该研究进行了评述，认为该研究成果是“表观遗传学研究领域的一项重大突破，开创了应用表观遗传学研究发现因DNA甲基化沉默的抑癌基因的新途径”。

自2005年，于力教授先后申请到国家973课题和国家自然科学基金课题等多项资助。他所在的血液科经几代专家教授的不懈努力，已发展成为总医院血液病中心。

2006年1月，于力教授接任血液科及血液病中心主任的工作。上任后，在院领导的支持下，他有计划、有步骤地发展科室；以临床工作为中心，带领他的团队积极开展造血干细胞移植，不断提高医疗质量，力求基础研究为临床服务，增加了许多新的分子生物学诊断方法，努力提高各种血液系统恶性肿瘤的疗效及长期生存率。2008年初，总医院肿瘤大楼开始启用，血液科大规模扩建，占用三层楼，普通病床由40张增至近100张，移植层流间由以前的7间增至20间。于力教授开发多元渠道，利用国内外及社会各种有利资源，建设人才梯队，配置先进仪器设备，开展尖端医疗科研工作，与全科同志共同努力，力争将科室建设成为国内一流的血液病专科和造血干细胞移植中心。

此时的于力已由一个普通医生成长为具有很高威望的主任医师，从纯朴的、单纯诊治疾病的血液科医生的思想，演变为“为学科、为科室、为医院”发展的宏观思考。他意识到，只有这样才能更多更好地帮助血液病患者。

医学科学家：

对学科、对国家的前瞻性思考

于力大学毕业20余年来，一直就职于总医院血液科。在临床工作的实践中，他完成了大量的血液科门诊、急诊、会诊、住院、骨髓移植及保健工作，在血液系统疑难病症的诊断、白血病和淋巴瘤的治疗及造血干细胞移植等方面积累了丰富的临床经验。作为科室带头人，他以一个科学家的风范纵观全局、立足脚下，将医疗、教学、科研与学科建设有机地结合，尽到了一个科学家对社会、对国家的责任。

目前，白血病的治愈率较过去明显提高，经过全面正规的治疗，约60%的患者可以达到治愈，这无疑给白血病患者带来了希望。于力教授说：“这与新的检查手段、新的药物、新的治疗措施的应用是分不开的。目前对白血病的治疗主要有三个方面：一是常规化疗；二是自体造血干细胞移植；三是异基因造血干细胞移植。针对一个具体的患者，选择何种治疗是获得治疗成功的关键。总医院血液科把临床工作与细胞形态学、免疫学、细胞遗传学及分子生物学研究密切结合，对病人进行个体化治疗，取得了很好的疗效，提高了治愈率。”

“现在，骨髓移植在我国遇到了一个社会问题，就是独生子女家庭给骨髓移植同胞供者的选择带来困难。因此，我们正在研究用患者父母的骨髓来进行移植，但父母和孩子的基因是半相合，移植后常发生严重的移植物抗宿主病，在解决这个问题上，我们与国内同行一起不断努力，已经取得了一定的成绩，不久的将来定能攻克这一难题！”

最后，于力教授做了“血液系统恶性肿瘤的基因诊断和造血干细胞移植”的定位总结，他说：“白血病已不是一种不可治愈的疾病。”

于力教授的一席话，使我们认识到他已经成长为对学科、对国家有前瞻性思想的医学科学家。从住院医师到主任医师再到学科带头人，从朴素的感情到投身血液学事业再到科学家，从专业、科室到学科、医院再到国家，这一演变过程无不源自于他对医学事业的热爱和不断进取的意识，无不源自于老师和前辈的信任与帮助，无不源自于国家和医院的培养。于力教授的思想境界“三部曲”让我们看到了一个科学家的发展历程，也让白血病患者看到了希望。

第7篇：表观遗传学的应用范文

[关键词] DNA甲基化；5'-Aza-CdR；HT-29；LoVo；Wif-1基因

[中图分类号] R735.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）08（b）-0016-06

Effect of 5-Aza-dC on mRNA expression， protein expression and methylation of Wif-1 gene status in HT-29 and LoVo Colorectal cancer

GE Chang XU Chunwei WANG Luping FANG Yuan ZHANG Yuping

Department of Pathology， the Military General Hospital of Beijing PLA， Beijing 100700， China

[Abstract] Objective To investigate the effects of 5-Aza-2-deoxycytidine （5-Aza-dC）， a methylation inhibitor， on the mRNA expression， protein expression of Wif-1 gene in HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines. Methods HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines was treated with different dosages of 5-Aza-dC. Wif-1 gene DNA， mRNA and protein were determined by Methylight， SYBR Green PCR and Western blot respectively. HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines were treated with different dosages of 5-Aza-dC （0.5， 1.0， 1.5 μmol/L）. Wif-1 gene DNA， mRNA and protein were determined by Methylight， SYBR Green PCR and Western blot respectively. Results Methylight detection showed that the Wif-1 gene methylation had effectively been reverserd by 5-Aza-dC. Moreover， the expression levels of Wif-1 gene mRNA treated with 5-Aza-dC increased respectively in HT-29 Colorectal cell line[（1.000±0.000）， （1.207±0.052）， （1.790±0.033）， （2.016±0.123）]， and the expression levels of Wif-1 gene mRNA treated with 5-Aza-Dc increased respectively in LoVo Colorectal cell line [（1.000±0.000）， （1.294±0.048）， （1.893±0.061）， （2.204±0.041）]. Western blot indicated that 5-Aza-dC could recover the Wif-1 protein expression respectively in HT-29 Colorectal cell line [（0.456±0.040）， （0.511±0.025）， （0.857±0.031）， （0.934±0.047）]， and the protein expression was （0.842±0.032）， （0.844±0.044）， （0.854±0.037）， （0.856±0.034）， respectively in LoVo Colorectal cell line. The Wif-1 gene mRNA effects within certain extent dose and time dependent with statistical significance in HT-29 Colorectal cancer line （F=144.823， P=0.000） and LoVo Colorectal cancer line （F=476.195， P=0.000）， and the Wif-1 protein effects within certain extent dose and time dependent with statistical significance in HT-29 Colorectal cancer line （F=129.674， P=0.000）， but without statistical significance in LoVo Colorectal cancer line （F=0.117， P=0.948）. Conclusion The methylation of promoter region is a main cause for transcriptional inactivation of Wif-1 gene in HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines. 5-Aza-dC may effectively reactivate the gene transcription through a demethylation role.

[Key words] DNA methylation； 5-Aza-dC； HT-29； LoVo； Wif-1 gene

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）作为最常见恶性肿瘤之一，其发病率仅位于肺癌和前列腺癌（女性为乳腺癌）之后，居第3位，而每年CRC病死率约占全部恶性肿瘤死亡总人数的8%，在恶性肿瘤死因中居第4位[1]。CRC的发生与发展与癌基因和抑癌基因的缺失、扩增或突变有关。有些基因在染色质水平上发生表型遗传修饰改变也会导致表达下调。表型遗传修饰最多见的是CpG岛（CpG island）的甲基化改变。Wif-1基因（Wnt inhibitory factor-1）定位于人类染色体12q14.3上，由10个外显子组成，全长约200 kb。Wnt/β-catenin信号传导通路是调控细胞生长增殖的重要途径之一，其异常激活已发现与多种人类肿瘤密切相关[2]。Wif-1基因是这条通路的下游区基因也是这条通路的拮抗基因。Wif-1基因的高甲基化在多种肿瘤中都已证实是存在的，它作为一种肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene，TSG），其启动子的高甲基化参与了肿瘤的发生发展。本实验通过研究5'-氮杂-2'-脱氧胞苷（5'-Aza-CdR）对HT-29和LoVo细胞株作用后Wif-1基因的DNA层面、mRNA层面和蛋白层面的改变，探讨肿瘤发生发展过程中Wif-1基因失活的甲基化机制及药物恢复Wif-1基因表达的可能性，以期寻找CRC的肿瘤标志物及新的治疗靶点。

1 材料与方法

1.1 材料

结直肠癌细胞株HT-29和LoVo（北京大学医学部107实验室）；DNA提取试剂盒（德国QIAGEN公司）；核酸蛋白质浓度测量仪B-500（上海创萌生物科技有限公司），DNA甲基化修饰试剂盒及甲基化阳性/阴性对照（美国ZYMO公司）；qPCR反应试剂ROX（TaKaRa公司）；Mix（上海辉睿生物科技有限公司）；Mx3000P定量PCR扩增仪（美国Stratagene公司）；引物由生工生物工程（上海）有限公司合成；5'-Aza-CdR（美国Sigma公司），以DMSO溶剂充分溶解后配制成0.1 μmol/L的母液，分装后-80℃保存；Wif-1和内参β-actin（美国Santa Cruz公司），Western blot相关试剂（北京索莱宝科技有限公司）。

1.2 细胞培养和干预

结直肠癌细胞株HT-29和LoVo置于10%胎牛血清和100 μ/mL青霉素、链霉素的RPMI1640的培养基中常规培养，胰酶消化传代。取贴壁生长良好的细胞以RPMI1640调整细胞密度至2×106/mL，接种于六孔培养板。干预的LoVo和HT-29细胞分别加入0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR混合培养液，每24小时更换新鲜培养基，连续作用72 h；以HT-29和LoVo分别加入等量DMSO溶剂培养作为对照（0 μmol/L）。

1.3 Methylight方法

取对数生长期的HT-29和LoVo细胞株，胰酶消化后抽提DNA。抽提DNA按DNA提取试剂盒（德国QIAGEN公司）说明提取上述两种细胞不同浓度梯度的细胞DNA，用紫外分光光度仪（上海创萌生物科技有限公司）测DNA浓度，以DNA浓度在25 ng/μL为最低浓度，使用DNA修饰试剂盒进行亚硫酸氢盐修饰，按照试剂盒说明书操作，Wif-1基因甲基化引物和探针设计：Wif-1基因序列参照GenBank。甲基化引物和探针由Beacon Designer 7.9软件设计，其引物序列上游引物：5'-TAAACGGGAATAGTTTTGGTTGAGG-3'；下游引物：5'- TACTACTCAAAACCTCCTCCTCGCTAC-3'；探针：FAM 5'- CTCCTCGTACCGCACCTACGCAACCTA-3' BHQ1，内参β-actin基因甲基化按文献[3]设计，上游引物：5'-TGGTCATC CAGGTTTAGTAACT-3'，下游引物：5'-AACCAATAAAC CTACTCCTCCCTTAA-3'，探针：FAM 5'-ACCACCACCCAACACACAATAACAAACACA-3'BHQ1。PCR反应总体系为20 μL，2×Taq PCR Master Mix 10 μL；修饰后的DNA模板2 μL；上、下游引物各1 μL（10 pmol）；探针FAM 0.4 μL（10 pmol）；ROX 0.3 μL。反应条件：94℃预变性5 min；94℃ 30 s，52℃ 45 s，72℃ 45 s，共50个循环；72℃延伸5 min，4℃冷却5 min。经亚硫酸氢盐修饰的Human Methylated & Non-methylated DNA Set作为阳性、阴性对照，水为空白对照。

1.4 实时荧光定量PCR分析结直肠癌细胞株HT-29和LoVo中Wif-1基因mRNA的表达情况

取对数生长期的HT-29和LoVo细胞，胰酶消化后抽提细胞总RNA，逆转录合成cDNA，行实时荧光定量PCR。Wif-1引物由Primer Premier 5.0软件设计，上游引物：5'- GTTCCACGGACCTCACT-3'，下游引物：5'-ATGTCGGAGTTCACCAGA-3'；内参基因GAPDH上游引物：5'-GGCTGCTTTTAACTCTGG-3'，下游引物：5'-GGAGGGATCTCGCTCC-3'。20 Μl PCR反应体系含10 μL SYBR Premix Ex TaqTM（2×）、上、下游引物（10 μmol/L）各1、0.3 μL ROX Reference Dye（50×）、4.0 μL DNA模板、3.7 μL dH2O。反应条件为95℃预变性5 min；95℃ 10 s，55℃ 40 s，72℃ 45 s，共40个循环；72℃延伸1 min，70℃延伸30 s，95℃延伸30 s。实验重复3次，取均值。扩增完毕后分析熔解曲线，采用2-ΔΔCt法分析Wif-1 mRNA表达。ΔΔCt=（Ct处理组目的基因-Ct处理组内参基因）-（Ct对照组目的基因-Ct对照组内参基因）。

1.5 Western blot分析结直肠癌细胞株HT-29和LoVo中Wif-1蛋白的表达情况

取对数生长期的HT-29和LoVo细胞，在上述两种细胞株各个浓度梯度的每管细胞中加入80 μL蛋白裂解和1 μL蛋白酶抑制剂PMSF液于冰上裂解30 min。15 000 r/min 37℃离心，10 min后取上清液提取总蛋白，BCA法蛋白定量。总蛋白100℃变性5 min后，配制浓度为12%的SDS-PAGE凝胶，进行蛋白质电泳，蛋白电泳分离后经电转移槽转移至PVDF膜。BSA室温封闭2 h后，PVDF膜置于1∶200稀释的Wif-1单克隆抗体稀释液中4℃冰箱内培养过夜，TBST洗膜3次，每次10 min，再置于1∶20 000稀释的HRP标记的山羊抗兔IgG稀释液中37℃培养2 h，TBST洗膜4次，每次10 min，然后加入ECL发光液显影，采集并分析处理图像。凝胶成像系统摄像并分析各条带吸光度值，以0.5 μmol/L 5'-Aza-CdR条带吸光度值（A）/β-actin条带吸光度值（A）为基准，设置为1。以目的基因条带吸光度值（A）/β-actin条带吸光度值（A）作为Wif-1蛋白的相对表达强度。实验重复3次，取其平均值。

1.6 MethyLight结果判断标准

同时扩增目的基因（Wif-1）和内参基因（β-actin），根据标准曲线得到两者的原始拷贝数，计算标准甲基化指数（the normalized index of methylation，NIM）。其定义为：NIM=[（Wif-1 sample/Wif-1 positive）/（β-actin sample/β-actin positive）]×100，其中Wif-1 sample指样本中甲基化Wif-1基因的拷贝数，Wif-1 positive指阳性对照中甲基化Wif-1基因的拷贝数，β-actin sample指样本中甲基化Wif-1基因的拷贝数，β-actin positve指阳性对照中甲基化Wif-1基因的拷贝数。NIM≥4为甲基化，NIM

1.7 统计学方法

采用统计软件SPSS 19.0对实验数据进行分析，计量资料数据以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析（One-way ANOVA），行配对t检验，并设定P值为双侧分布，以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 结直肠癌细胞株HT-29和LoVo中Wif-1基因甲基化状况

将阳性对照按10的倍数稀释成1×100～1×10-6 7个浓度梯度制作标准曲线（其拷贝数为103～109/mL）。各浓度梯度反应均做复孔。MethyLight的线性范围为104～108拷贝/mL，R2为0.907。实时荧光定量PCR得出数据按MethyLight结果判断标准，在DMSO对照组、0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR中HT-29和LoVo细胞株中Wif-1基因甲基化状态分别为甲基化、甲基化、未甲基化和未甲基化。见表1、图1。

表1 HT-29和LoVo细胞株中Wif-1基因甲基化状况

2.2 结直肠癌细胞株LoVo和HT-29中Wif-1基因mRNA表达状况

实时荧光定量PCR得出的数据检验扩增效率（E）通过公式E=2-1/斜率-1计算，Wif-1基因mRNA为0.945，GAPDH基因mRNA为0.977，两个基因的扩增效率相差

表2 HT-29和LoVo细胞株中Wif-1基因mRNA表达状况（x±s）

注：与DMSO对照组比较，*P < 0.05，**P < 0.01

2.3结直肠癌细胞株HT-29和LoVo中Wif-1蛋白表达状况

Western blot结果运用Image J软件进行条带图像分析，获得HT-29和LoVo细胞株各条带光密度值，并计算出两种细胞在各组中的平均光密度比值，进行半定量分析及统计学分析，并以各实验分组为横坐标，将测出相应的平均光密度比值为纵坐标，绘出柱状图后发现0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29细胞株中Wif-1蛋白表达水平较DMSO对照组上调，并且有药物浓度依赖性（F=129.674，P=0.000），与DMSO对照组比较，1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组比较，差异均有统计学意义（t=45.825，P=0.000；t=9.584，P=0.011）。LoVo细胞株中Wif-1基因的蛋白表达水平较DMSO对照组略微上调，并且有药物浓度依赖性但差异无统计学意义（F=0.117，P=0.948），与DMSO对照组比较，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组差异均有高度统计学意义（t = 19.414，P = 0.003；t = 30.468，P = 0.001；t = 102.233，P = 0.000）。见表3、图3。

表3 HT-29和LoVo细胞株中Wif-1蛋白表达状况（x±s）

注：与DMSO对照组比较，*P < 0.05，**P < 0.01

A：DMSO对照组，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组中HT-29细胞株Wif-1蛋白Westernblot条带图；B：DMSO对照组，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组中HT-29细胞株Wif-1蛋白柱状图；C：DMSO对照组，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组中LoVo细胞株Wif-1蛋白Westernblot条带图；D：DMSO对照组，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组中LoVo细胞株Wif-1蛋白柱状图

图3 各组HT-29细胞株及LoVo细胞株Wif-1蛋白表达

3讨论

CRC是最常见的消化道恶性肿瘤之一，每年全球新发病例达123万，病死率约为发病率的1/2。我国CRC发病率虽低于西方发达国家，但近20年来CRC的发病率仍在逐渐上升，同时，其发病年龄有增高趋势。近年研究表明CRC的发病是多因素、多阶段、多基因连续累积发生的过程，除遗传学改变外，表观遗传学改变亦参与CRC的发生、发展过程。表观遗传学是指不涉及DNA序列改变，但基因表达却发生可遗传的改变，DNA甲基化、组蛋白修饰、MicroRNA等是表观遗传学的主要形式。与肿瘤发生关系最密切的是DNA甲基化修饰异常，其中包括基因组去甲基化及部分区域高度甲基化两种形式。DNA甲基化可以导致癌相关基因沉默，病变迅速进展为癌。CRC有若干高度甲基化基因，若能认识CRC中基因异常DNA甲基化，将可能获得CRC诊断的肿瘤标志物及新的治疗靶点[5-7]。

经典Wnt/β-catenin信号通路发现迄今已数十年，作为一条高度保守的信号通路在动物胚胎的器官发育各个阶段均发挥异常重要的作用。Wif-1基因是Wnt/β-catenin信号传导通路的拮抗基因之一，属SFRP拮抗家族，在种族间高度保守，最早在人类视网膜中发现[8]。它主要通过捆绑Wnt信号蛋白，阻止其与Frizzled受体相互作用，从而抑制通路的异常激活。Nosho等[9]的研究发现，在早期CRC中伴有Wif-1表达的下调，可能通过引起经典Wnt/β-catenin信号通路的激活，导致通路下游靶基因的过度表达，伴随细胞过度的增殖和失控的分化从而引起肿瘤的发生。表观遗传学改变如基因5′端CpG岛甲基化是Wif-1基因失活的重要机制。已有一系列研究证实在各系统肿瘤中，启动子区甲基化可引起Wif-1基因失活[10-12]。在CRC中，Taniguchi等[13]和Lee等[14]的研究显示，Wif-1启动子区的甲基化率都很高，分别为82.0%和74%。齐健等[15]的研究结果与国外基本一致，Wif-1甲基化率为84.7%。Wif-1基因的启动子中存在T细胞相关因子（T cell factor，TCF）的反应元件[11]，而TCF是目前已知的Wnt通路中重要的核内靶因子，Wnt信号活化可使β-catenin在胞浆内累积并进入核内识别淋巴结增强因子/T细胞相关因子（lymphoid enhancer factor/T cell factor，LEF/TCF）等转录因子，激活Wnt信号的靶基因，控制胚胎发育及细胞生长、分化及凋亡等。Kansara等[16]和Chung等[17]的研究结果显示，Wnt拮抗物的高甲基化可以增加β-catenin在细胞质中的积聚及经典Wnt/β-catenin信号通路的激活。

本实验研究中笔者采用去甲基化药物5'-Aza-CdR处理两个结直肠癌细胞株：MSS细胞株HT-29和MSI细胞株LoVo后通过实时荧光定量PCR检测，笔者发现DNA层面上DMSO对照组，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5′-Aza-dCR中HT-29细胞株中Wif-1基因甲基化状态分别为甲基化、甲基化、未甲基化和未甲基化，LoVo细胞株中Wif-1基因甲基化状态都为未甲基化，说明去甲基化药物5′-Aza-CdR能够逆转Wif-1基因甲基化状态，同时在mRNA层面上笔者发现在0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29细胞株中Wif-1基因的mRNA表达水平较DMSO对照组上调，并且有时间、药物浓度依赖性（F=144.823，P=0.000），与DMSO对照组比较，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR差异均有统计学意义（t=6.945，P=0.020；t=41.629，P=0.001；t=14.262，P=0.005）；LoVo细胞株中Wif-1基因的mRNA表达水平较DMSO对照组上调，并且有时间、药物浓度依赖性（F=476.195，P=0.000），与DMSO对照组比较，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR差异均有高度统计学意义（t=10.656，P=0.009；t=25.486，P=0.002；t=51.323，P=0.000）。最后通过Western blot在蛋白层面上发现在0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29细胞株中Wif-1蛋白表达水平较DMSO对照组上调，并且有时间、药物浓度依赖性（F=129.674，P=0.000），与DMSO对照组比较，1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组比较，差异均有统计学意义（t=45.825，P=0.000；t=9.584，P=0.011）。LoVo细胞株中Wif-1基因的蛋白表达水平较DMSO对照组略微上调，并且有药物浓度依赖性但差异无统计学意义（F=0.117，P=0.948），与DMSO对照组比较，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR组差异均有高度统计学意义（t=19.414，P=0.003；t=30.468，P=0.001；t=102.233，P=0.000）。

本实验研究显示甲基化酶抑制剂5′-aza-dC可通过启动子甲基化而失活的Wif-1基因的异常甲基化状态得到逆转，而使该抑癌基因恢复其转录活性，以使该基因在肿瘤的发生发展中发挥可能的抑制肿瘤的作用。肿瘤的发生发展涉及多种途径和多种基因的改变，其中表观遗传学的变化逐渐受到医学研究的重视。异常甲基化是表观遗传学研究的一个重要内容，往往是导致抑癌基因失活的主要原因。本研究希望能通过对异常甲基化的进一步研究，来寻求结直肠肿瘤诊断的新标志物和治疗的新靶点。

[参考文献]

[1] Siegel R，Ma J，Zou Z，et al. Cancer statistics [J]. CA Cancer J Clin，2014，64（1）：9-29.

[2] Karim R，Tse G，Putti T，et al. The significance of the Wnt pathway in the pathology of human cancers [J]. Pathology，2004，36（2）：120-128.

[3] Ogino S，Kawasaki T，Brahmandam M，et al. Precision and performance characteristics of bisulfite conversion and real-time PCR（MethyLight） for quantitative DNA methylation analysis [J]. J Mol Diagn，2006，8（2）：209-217.

[4] Campbell DJ，Koch MA. Phenotypical and functional specialization of FOXP3+ regulatory T cells [J]. Nat Rev Immunol，2011，11（2）：119-130.

[5] Snover DC. Update on the serrated pathway to colorectal carcinoma [J]. Hum Pathol， 2011，42（1）：1-10.

[6] Dhir M，Yachida S，Van Neste L，et al. Sessile serrated adenomas and classical adenomas：an epigenetic perspective on premalignant neoplastic lesions of the gastrointestinal tract [J]. Int J Cancer，2011，129（8）：1889-1898.

[7] Arber N，Shapira I，Ratan J，et al. Activation of c-K-ras mutations in human gastrointestinal tumors [J]. Gastroenterology，2000，118（6）：1045-1050.

[8] Hsieh JC，Kodjabachian L，Rebbert ML，et al. A new secreted protein that binds to Wnt proteins and inhibits their activities [J]. Nature，1999，398（6726）：431-436.

[9] Nosho K，Yamamoto H，Takahashi T，et al. Genetic and epigenetic profiling in early colorectal tumors and prediction of invasive potential in pT1 （early invasive） colorectal cancers [J]. Carcinogenesis，2007，28（6）：1364-1370.

[10] Chan SL，Cui Y，van Hasselt A，et al. The tumor suppressor Wnt inhibitory factor 1 is frequently methylated in nasopharyngeal and esophageal carcinomas [J]. Lab Invest，2007，87（7）：644-650.

[11] Mazieres J，He B，You L，et al. Wnt inhibitory factor-1 is silenced by promoter hypermethylation in human lung cancer [J]. Cancer Res，2004，64（14）：4717-4720.

[12] Urakami S，Shiina H，Enokida H，et al. Epigenetic inactivation of Wnt inhibitory factor-1 plays an important role in bladder cancer through aberrant canonical Wnt/beta-catenin signaling pathway [J]. Clin Cancer Res，2006，12（2）：383-391.

[13] Taniguchi H，Yamamoto H，Hirata T，et al. Frequent epigenetic inactivation of Wnt inhibitory factor-1 in human gastrointestinal cancers [J]. Oncogene，2005，24（53）：7946-7952.

[14] Lee BB，Lee EJ，Jung EH，et al. Aberrant methylation of APC，MGMT，RASSF2A，and Wif-1 genes in plasma as a biomarker for early detection of colorectal cancer [J]. Clin Cancer Res，2009，15（19）：6185-6191.

[15] 齐健，朱尤庆，罗峻，等.分泌型Wnt拮抗基因甲基化在结直肠肿瘤发生发展中的作用[J].中华医学杂志，2007， 87（28）：1954-1957.

[16] Kansara M，Tsang M，Kodjabachian L，et al. Wnt inhibitory factor 1 is epigenetically silenced in human osteosarcoma， and targeted disruption accelerates osteosarcomagenesis in mice [J]. J Clin Invest，2009，119（4）：837-851.

第8篇：表观遗传学的应用范文

1精准医学现状

2015年1月20日，美国总统奥巴马在国情咨文演讲提出“精准医学计划”，并于当月30日宣布启动该计划。我国政府也启动了相关的规划部署，如：科技部组织成立了国家精准医疗战略专家委员会，决定在2030年之前投资600亿元人民币用于此项研究；国家卫计委和科技部又组织召开了精准医学专家研讨会，研讨精准医学研究计划的实施原则、目标及重点内容。目前，精准医学的实施和应用主要集中在恶性肿瘤领域，且已取得了突破性进展，尤其在肺癌、乳腺癌等方面，呈现出良好的发展势头。但精准医学的癌症研究也有很多阻力，如难以解释的耐药性、肿瘤组织的时空异质性、疗效评估体系的不完善以及肿瘤复发因素的复杂性等[4]，在其他领域的应用更有待于进一步探索。调查显示，目前国内临床医生对精准医学理念普遍缺乏深刻了解[4]，医学教育中加强精准医学理念的传播成为时代提出的新要求。基于现行医学本科及研究生教学体系中尚未涉及精准医学的专门课程，理论教学中，授课老师应结合本专业课程，积极传播精准医学理念；临床实践教学中，适时实施个体化诊疗方案，促进精准诊疗技术的推广和应用。

2医学教育措施

2.1改革教育格局，优化教育体系

在传统医疗体系中，对疾病的诊疗过程主要依靠临床症状、体格检查、影像学及相关实验室检查等内容，由此导致我国临床医学教学体系侧重于解剖、生理、生化、病理及药理等基础医学与内科、外科、妇产科及儿科等临床医学的培养。精准医学本质是应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术结合患者生活环境和临床大数据实现精准的诊断与治疗，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。因此，精准医疗体系在传统医疗的基础上还涉及如何采用测序、荧光定量PCR、荧光原位杂交（FISH）等技术分析疾病发生的分子生物学本质；如何根据疾病的分子分型针对性地选择靶向药物；如何利用多维数据去揭示疾病的病理生理状态。显然，传统的教育体系已不适应精准医学的发展需求。在精准医学体系下，医学生培养内容除了涉及基础医学与临床医学外，还应加强对化学、生物学、遗传学、信息学、分子生物学及计算机技术等交叉领域的培养，建立适合精准医学人才培养的教育体系。

2.2加强学科交叉，培养团队精神

目前占主导地位的医学模式是循证医学，循证医学是遵循科学证据的临床医学。精准医学依然是遵循科学证据的临床医学，而且其对科学证据的要求更全面、更深入，因此，可以说精准医学是循证医学的升华。但精准医学关注的不再是疾病本身，而是患者本人，其核心理念是“个体化”，即通过对患者进行全面、深入的分析和综合判断，尽可能认识和把握疾病的分子生物学本质，定制出针对患者个体的一套诊疗方案[5]。基于疾病的复杂性和各个学科的专业局限性，单独一个学科很难全面、深入地认识和把握疾病复杂的病理现象，这就要求不同学科之间加强合作，建立多学科联合诊疗模式。未来医学将更加重视“环境—社会—心理—工程—生物”医学模式，因此，精准医学的突破性进展不单单依靠医学内部多学科的交叉，亦有赖于医学与生物学、工学等学科的结合。基于这种背景下，我们的医学教育必须让每位医学生、医务人员认识到精准医学是一个多学科交融的新兴医学发展领域，提倡团队作战精神，培养与其他学科的合作意识，这样才能有效打破技术壁垒，融合多元数据，达到资源共享的目的。

2.3加强科研意识和创新思维培养

精准医学的研究内容主要有：①疾病防控体系研发：积极开发前瞻性的、探索性的疾病预防体系，建立个体化疾病预防模式，以期达到治病于未病、防病于未然的目标。②分子诊断体系的完善：分子诊断是精准医学的重要基石，其研究内容涉及基因组、表观遗传组、转录组、蛋白质组和代谢组等多个层面，研究目标旨在发现在临床诊疗过程能发挥指导和参考作用的生物标志物，如：一些与疾病关联性、特异性强的标志物，可以用于疾病的筛查、早期诊断及复发监控；一些与药物疗效密相关的标志物，可以作为指导个体化用药的参考和依据；一些反映疾病预后的标志物，可用于疾病预后和转归的预测。③分子影像学技术研究：包括研发分子标志物为指导的MRI、CT、超声等多模态图像融合技术，以实现微创或无创的精准诊断。④临床精准医疗研究：精准医疗的核心即治疗方案的“个体化”，以患者分子诊断结果、个人全面信息、影像学以及大数据的分析结果为依据，选择个体化的治疗方案，通过开展回顾性及前瞻性的临床研究，全面评估精准治疗方案的疗效、优势和不足，作为开展精准治疗的循证医学依据[6]。精准医学的发展离不开人类基因组测序技术的革新，生物信息学及大数据分析技术的进步；亦有赖于生物芯片技术、蛋白质组学技术、代谢组学技术、分子影像、微创等生物医疗技术的发展。因此，对我国医疗技术的创新提出了更高的要求。因此，医学教育中除了让广大医学生及医务工作者意识到精准医学的战略地位外，更要让他们充分意识到精准医学目前正处于发展阶段，整个精准诊疗体系的各个环节尚有待于进一步发展和完善，充分调动广大医学生及临床医务工作者的创新意识和研究热情，积极营造浓厚的科研氛围。同时各大医学院校、医疗机构出台相关支持政策，并加大精准医学研究平台建设，为精准医学的发展提供可靠的支撑。

3结语

精准医学将改变人们对疾病的认知水平，并使疾病的分类、诊断、治疗及后续健康管理等各个环节的指南和规范发生革命性的变化，这对我国医学人才的培养和梯队建设，科研环境的支撑都提出了新要求。医学教育应顺应时代的发展需求，加强精准医学理念传输，优化医学教育体系，加强学科交叉培养，灌输团队精神，激发科研和创新意识，深化精准医学人才的培育，以期促进我国精准医学的健康发展。

参考文献

[1]RichardsonPE.DavidSackettandthebirthofEvidenceBasedMedicine:HowtoPracticeandTeachEBM.2015,350(3):2382~2383.

[2]肖飞.从循证医学到精准医学的思考[J].中华肾病研究电子杂志,2014,3(3):123~128.

[3]ReardonS.Precision-medicineplanraisehopes.Nature.2015,517(7536):540.

[4]CollinsFS,VarmusH.Anewinitiativeonprecisionmedicine.NEnglJMed,2015,372(9):793~795.

[5]李雷，郎景和.精准医学[J].国际妇产科学杂志，2016,43(4):365~376.

第9篇：表观遗传学的应用范文

[关键词] 长链非编码RNA；肝癌；分子机制

[中图分类号] R735.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）11（a）-0049-04

原发性肝癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，发病率位于恶性肿瘤第六位且逐年上升。在我国，2015年肝癌新发病例和死亡病例均在40万例以上，严重威胁人类的身体健康[1]。肝癌患者发现时大多已属于晚期，而手术切除及肝移植等治疗方法仅对早期肝癌具有良好的治疗效果[2]，目前亟需找到能够有效治疗肝癌方法的新靶点。最近研究表明，基因组中的长非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在肿瘤发生、发展中扮演着重要角色，其在肝癌演变分子生物学机制的深入研究以及肝癌生物标志物的发现，有助于肝癌的预防、早期诊断以及有效治疗[3]。本文对lncRNA在肝癌发生、发展中的最新研究进展作简要综述。

1 lncRNA概述

哺乳动物基因组序列中可产生编码蛋白序列的转录本不到2%，大部分基因不能编码蛋白质，被统称为非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs），其中长度超过200个核苷酸的被称为lncRNA。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物，缺乏有效的开放阅读区，起初被认为是基因组中的“暗物质”，但最近的研究表明，lncRNA具有非常重要的功能和多种分子机制，能在多种生命活动中发挥重要作用[4]。lncRNA主要是以RNA的形式从表观遗传学、转录及转录后水平参与X染色体沉默，基因组印记以及染色质修饰，转录激活，转录干扰，核内运输等一系列细胞的重要功能调控。lncRNA与疾病的发生、发展有密切联系，为了解疾病的发病机制提供新的可能性，有望成为疾病诊断、预后的生物学标记或直接的治疗靶点[5]。

2 lncRNA在肝癌中的异常表达

自从lncRNA的生物学功能被关注以来，其在肿瘤中的差异表达与肿瘤发生机制的关联性研究也逐渐开展和深入。已有一些lncRNA被证实在肝癌发生、发展中发挥着重要的功能，且与肝癌复发转移、预后相关，如HULC（hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA）、H19、HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）和MEG3（maternally expressed 3）等。HULC在肝癌组织中显著高表达，与患者的TNM分期、肝内转移、复发及预后相关，能够通过上调SPHK1（sphingosine kinase 1）的表达促进肿瘤血管生成[6]。H19属于印记基因，在人胚胎阶段高表达，在出生后的多数器官中表达下调，但在肝癌组织中呈高表达，其影响肝癌发生、发展的机制仍未阐明[7]。HOTAIR在肝癌组织中较癌旁组织高表达，能够下调SETD2（SET domain -containing protein 2）促进肝癌干细胞恶性生L[8]。MEG3在肝癌中低表达，可以促进P53的转录活性，改变P53靶基因的表达，抑制肝癌生长[9]。

3 lncRNA在肝癌中的作用机制

3.1 lncRNA调节基因转录

基因的转录由转录因子和染色质修饰因子进行调节。lncRNA可以靶向作用于转录因子、RNA聚合酶等影响基因转录过程，调节基因转录和表达。lncRNA通过顺式作用或反式作用调节转录激活因子或抑制因子，从而正向或负向调节基因的表达。细胞水平实验证明，lncRNA URHC（up-regulated in HCC）能够通过顺式方式作用于下游基因ZAK（zipper containing kinase AZK），失活ERK/MAPK通路，促进肝癌细胞增殖、抑制凋亡[10]。LinC00152在肝癌组织中显著高表达，在转录水平调控EpCAM（epithelial cell adhesion molecule）的表达，进而活化mTOR信号通路，促进肝癌增殖生长[11]。

3.2 lncRNA参与表观遗传调节

表观遗传的改变如DNA甲基化、组蛋白修饰和基因印记等是包括肿瘤在内的许多人类疾病的发病因素。近年研究证明，lncRNA直接结合PRC1（polycomb repressive complex 1）和PRC2、染色质修饰蛋白如CoREST（corepressor of RE1 silencing transcription factor）和JARID1C（jumonji AT-rich interaction domain 1C），引导染色质修饰复合物发挥改变表观遗传的特异性效应。lncRNA TUG1能够募集并结合PRC2，抑制KLF2（Kruppel-like factor 2）的转录促进肝癌细胞增殖、克隆形成、肿瘤发生和抑制凋亡[12]。lncRNA HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）位于染色体12q13.13HOXC基因座上，能够结合PRC2复合体到HOXD基因座上，通过促进PRC2基因组定位和H3K27甲基化调节基因的表达[13]。lncRNA SRHC（greatly-reduced in HCC）在肝癌组织中甲基化，显著低表达，且与血清中甲胎蛋白（AFP）水平和组织分化程度相关，能够抑制肝癌细胞增殖和克隆形成[14]。

3.3 lncRNA稳定蛋白质和蛋白复合体

很多lncRNA通过与蛋白质和蛋白复合体直接相互作用作为支架、变构激活剂或抑制剂发挥致癌作用，如HOTAIR参与HBXIP（hepatitis B X-interacting protein）/HOTAIR/LSD1的构建[3]。体内外实验证明，高表达lncRNA PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）通过稳定NOP2（nucleolar protein 2）能够促进肝癌增殖和细胞周期进展[15]。lncRNA PCNA-AS1（proliferating cell nuclear antigen-antisense 1）在肝癌组织中高表达，通过与PCNA结合形成RNA杂交稳定PCNA的表达，抑制肿瘤的生长[16]。

3.4 lncRNA发挥miRNA海绵吸附作用

近年来研究发现，lncRNA可以通过结合miRNAs作为竞争性内源RNA（ceRNAs）机制发挥海绵吸附作用，干扰miRNAs对靶基因的影响。许多lncRNA通过这种方式参与肿瘤的发生、发展过程。lncRNA-ATB（lncRNAs-activated by TGF-β），通过竞争性结合miR-200家族诱导肝癌细胞上皮间质化转换和侵袭[17]。通过细胞水平实验证明，lncRNA CCAT1（colon cancer associated transcript-1）能够竞争性结合miRNA let-7，抑制其靶基因HMGA2（High Mobility Group A2）和c-Myc的表达，促进肝癌细胞增殖和侵袭转移[18]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）能够通过抑制miR-21，上调miR-21的靶基因PDCD4（programmed cell death 4）和PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome1）的表达，进而抑制肝癌细胞侵袭转移[19]。lncRNA-UCA1（urothelial carcinoma-associated 1）直接结合并抑制miR-216b的表达，上调FGFR1（fibroblast growth factor receptor 1）表达，抑制ERK信号通路促进肝癌进展[20]。

4 lncRNA作为肝癌诊断标志物

肿瘤分子预测因子是肝癌早期诊断、个体化治疗的必要因素。通过使用RNA免疫沉淀、测序技术、微阵列芯片和实时定量PCR等技术可以在人体血液中探测到lncRNAs，证明其可以作为肿瘤诊断的非侵入性标志物。Yang等[21]收集了179例肝癌手术后患者和同样数量健康志愿者的外周血样本，运用荧光定量PCR方法检测各组血浆lncRNA HEIH（hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated long non-coding RNA）表达水平，证实肝癌患者血浆lncRNA HEIH表达水平显著高于健康对照组，血浆lncRNA HEIH表达水平与肝癌发病风险显著正相关，说明lncRNA HEIH可以作为早期诊断肝癌的检测指标。Xie等[22]收集了30例肝癌患者和20例健康人血浆进行PCR检测，证明lncRNA HULC表达水平比健康人要高，且与患者Edmondson分期和HBV感染风险相关。Konishi等[23]在肝癌手术后患者、肝脏疾病患者和健康人血浆检测发现lncRNA MALAT1在肝癌患者中高表达，且与患者肝损伤程度、肝癌预后相P。因此在将来，与肝癌相关的lncRNA分子机制的进一步研究会为以lncRNA为靶向治疗提供重要依据。

5 lncRNA判断肝癌预后标志物

研究证实，有部分lncRNA在肝癌异性表达且与肝癌生存期相关，可能成为肝癌判断预后的指标。有研究者通过组织微阵列芯片测序发现，lncRNA-UFC1在肝癌组织中高表达，且与门静脉血栓、肿瘤大小、疾病分期和总生存期、无病生存期相关[20]。lncRNA CCAT1在肝癌组织中高表达，且与患者的肿块大小、微血管侵袭、AFP值和预后相关[18]。HOTAIR高表达的肝癌患者比低表达患者具有更差的预后[13]。lncRNA AOC4P（amine oxidase，copper containing 4，pseudogene）在肝癌组织中显著低表达，且与吸烟、肝被膜受侵、血管浸润和病理分期、整体生存期相关[24]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）在肝癌组织中低表达，且与肝癌患者的生存期相关[19]。

6 lncRNA对肝癌治疗的临床应用前景

lncRNA和肿瘤发生机制之间关系的研究是近些年的热点，然而临床治疗的应用还很遥远。以lncRNA为靶点的实验性治疗方法在快速发展。lncRNA能以多种方式作为治疗靶点，如siRNA、小分子抑制剂、天然转录反义物（NATs）及反义寡核苷酸等。lncRNA可以通过特定的小RNA（siRNA）结合RISC（RNA-induced silencing complex），结合靶基因特定序列能靶向抑制lncRNA的表达[25]。小分子抑制剂能够阻碍lncRNA与其靶向蛋白质之间的相互作用，相比RNA干扰、反义寡核苷酸等治疗方法，小分子抑制剂容易摄取和管理，为研究者以lncRNA为靶点治疗肿瘤带来很好的方向[26]。NATs（natural antisense transcripts）是一种lncRNA，抑制NATs可以增加正义mRNA转录水平，NATs拮抗剂已被应用来上调特定正义mRNA的表达[27]。反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）治疗是使用合成的寡核苷酸沉默基因的表达，在细胞核中能够结合内源性RNA靶标，引导核糖核酸酶到达细胞核降解目标lncRNA[28]。这些实验性治疗方法为lncRNA在临床的早日应用带来希望。

7 小Y

随着新一代测序和高通量基因芯片技术的应用，许多报道说明，lncRNA可以影响肝癌的发生、进展和治疗。如上述，lncRNA在肝癌发生、发展中起重要调节作用，它们的紊乱表达与肿瘤发生的各种生物过程相关。虽然HULC、HOTAIR、H19和MEG3等lncRNA已被证实与肝癌相关，但详细的机制仍不清楚，人们普遍认为lncRNA可以为肝癌诊断治疗带来新办法。随着基因组学、蛋白组学、生物信息学的发展，越来越多的lncRNA被证实与肝癌早期诊断、更好的预后评估和有效治疗靶点相关，有望应用于临床。

[参考文献]

[1] Chen W，Zheng R，Baade PD，et al. T cancer statistics in China[J]. CA Cancer J Clin，2016，66（2）：115-132.

[2] Sonia Pascual，Iván Herrera，Javier Irurzun. New advances in hepatocellular carcinoma[J]. World J Hepatol，2016，8（9）：421-438.

[3] Xin Yang，Xia Xie，Yu-Feng Xiao，et al. The emergence of long non-coding RNAs in the tumorigenesis of hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Letters，2015（360）：119-124.

[4] Geisler S，Coller J. RNA in unexpected places：long non-coding RNA functions indiverse cellular contexts[J]. Nat Rev Mol Cell Biol，2013（14）：699-712.

[5] Takahashi K，Yan I，Haga H，et al. Long noncoding RNA in liver diseases[J]. Hepatology，2014，60（2）：744-753.

[6] Lu Z，Xiao Z，Liu F，et al. Long non-coding RNA HULC promotes tumor angiogenesis in liver cancer by up-regulating sphingosine kinase 1（SPHK1）[J]. Oncotarget，2016， 7（1）：241-254.

[7] Li H，Li J，Jia S，et al. miR-675 upregulates long noncoding RNA H19 through activating EGR1 in human liver cancer[J]. Oncotarget，2015，6（31）：31958-31964.

[8] Li H，An J，Wu M，et al. LncRNA HOTAIR promotes human liver cancer stem cell malignant growth through downregulation of SETD2[J]. Oncotarget，2015，6（29）：27847-27864.

[9] Zhu JJ，Liu SH，Ye FQ，et al. Long noncoding RNA MEG3 interacts with p53 protein and regulates partial p53 target genes in hepatoma cells[J].PLoS One，2015，10（10）：e0139790.

[10] Xu WH，Zhang JB，Dang Z，et al. Long non-coding RNA URHC regulates cell proliferation and apoptosis via ZAK through the ERK/MAPK signaling pathway in hepatocellular carcinoma[J]. Int J Biol Sci，2014，10（7）：664-676.

[11] Ji J，Tang J，Deng L，et al. LINC00152 promotes proliferation in hepatocellular carcinoma by targeting EpCAM via the mTOR signaling pathway[J]. Oncotarget，2015，6（40）：42813-42824.

[12] Huang MD，Chen WM，Qi FZ，et al. Long non-coding RNA TUG1 is up-regulated in hepatocellular carcinoma and promotes cell growth and apoptosis by epigenetically silencing of KLF2[J]. Mol Cancer，2015，14（8）：165-174.

[13] Li Y，Wang Z，Shi H，et al. HBXIP and LSD1 Scaffolded by lncRNA hotair mediate transcriptional activation by c-Myc[J]. Cancer Res，2015，76（2）：293-304.

[14] Zheng H，Yang S，Yang Y，et al. Epigenetically silenced long noncoding-SRHC promotes proliferation of hepatocellular carcinoma[J]. J Cancer Res Clin Oncol，2015， 141（7）：1195-1203.

[15] Wang F，Yuan JH，Wang SB，et al. Oncofetal long noncoding RNA PVT1 promotes proliferation and stem cell-like property of hepatocellular carcinoma cells by stabilizing NOP2[J]. Hepatology，2014，60（4）：1278-1290.

[16] Tao R，Hu S，Wang S，et al. Association between indel polymorphism in the promoter region of lncRNA GAS5 and the risk of hepatocellular carcinoma[J]. Carcinogenesis，2015，36（10）：1136-1143.

[17] Yuan JH，Yang F，Wang F，et al. Along noncoding RNA activated by TGF-β promotes the invasion-metastasis cascade in hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Cell，2014， 25（5）：666-681.

[18] Deng L，Yang SB，Xu FF，et al. Long noncoding RNA CCAT1 promotes hepatocellular carcinoma progression by functioning as let-7 sponge[J]. J Exp Clin Cancer Res，2015， 34：18.

[19] Hu L，Ye H，Huang G，et al. Long noncoding RNA GAS5 suppresses the migration and invasion of hepatocellular carcinoma cells via miR-21[J]. Tumour Biol，2016，37（2）：2691-2702.

[20] Feng Wang，Hou-Qun Ying，Bang-Shun He，et al. Upregulated lncRNA-UCA1 contributes to progression of hepatocellular carcinoma through inhibition of miR-216b and activation of FGFR1/ERK signaling pathway[J]. Oncotarget，2015，6（10）：7899-7917.

[21] Yang Z，Li J，Ma Z，et al. Association between expression of LncRNA-HEIH in plasma and hepatocellular carcinoma risk：a case-control study[J]. Modern Oncol，2015，23（1）：80-84.

[22] Xie H，Ma H，Zhou D，et al. Plasma HULC as a promising novel biomarker for the detection of hepatocellular carcinoma[J]. Biomed Res Int，2013，2013：136106.

[23] Konishi H，Ichikawa D，Yamamoto Y，et al. Plasma MALAT1 level is associated with liver damage and predicts development of hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Sci，2015，107（2）：149-154.

[24] Wang TH，Lin YS，Chen Y，et al. Long non-coding RNA AOC4P suppresses hepatocellular carcinoma metastasis by enhancing vimentin degradation and inhibiting epithelial-mesenchymal transition[J]. Oncotarget，2015，6（27）：23342-23357.

[25] Carninci T. Widespread genome transcription：new possibilities for RNA therapies[J]. Biochem Biophys Res Commun，2014，452（2）：294-301.

[26] Pedram Fatemi R，Salah-Uddin S，Modarresi F，et al. Screening for small-molecule modulators of long noncoding RNA-protein interactions using alpha screen[J]. J Biomol Screen，2015，20（9）：1132-1141.

[27] Wahlestedt C. Targeting long non-coding RNA to therapeutically upregulate gene expression[J]. Nat Rev Drug Discov，2013，12（6）：433-446.