表观遗传学的研究意义精选(九篇)

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第1篇：表观遗传学的研究意义范文

    1 DNA甲基化和组蛋白乙酰化

    1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA复制以后,在DNA甲基化酶的作用下,将S-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基转移到DNA分子中胞嘧啶残基的第5位碳原子上,随着甲基向DNA分子的引入,改变了DNA分子的构象,直接或通过序列特异性甲基化蛋白、甲基化结合蛋白间接影响转录因子与基因调控区的结合。目前发现的DNA甲基化酶有两种:一种是维持甲基转移酶;另一种是重新甲基转移酶。

    1.2 组蛋白乙酰化 染色质的基本单位为核小体,核小体是由组蛋白八聚体和DNA缠绕而成。组蛋白乙酰化是表观遗传学修饰的另一主要方式,它属于一种可逆的动态过程。

    1.3 DNA甲基化与组蛋白乙酰化的关系 由于组蛋白去乙酰化和DNA甲基化一样,可以导致基因沉默,学者们认为两者之间存在串扰现象。

    2 表观遗传学修饰与恶性肿瘤耐药

    2.1 基因下调导致耐药 在恶性肿瘤中有一些抑癌基因和凋亡信号通路的基因通过表观遗传学修饰的机制下调,并与化疗耐药有关。其中研究比较确切的一个基因是hMLH1,它编码DNA错配修复酶。此外,由于表观遗传学修饰造成下调的基因,均可导致恶性肿瘤耐药。

    2.2 基因上调导致耐药 在恶性肿瘤中,表观遗传学修饰的改变也可导致一些基因的上调,包括与细胞增殖和存活相关的基因。上调基因FANCF编码一种相对分子质量为42000的蛋白质,与肿瘤的易感性相关。2003年,Taniguchi等证实在卵巢恶性肿瘤获得耐药的过程中,FANCF基因发生DNA去甲基化和重新表达。另一个上调基因Synuclein-γ与肿瘤转移密切相关。同样,由表观遗传学修饰导致的MDR-1基因的上调也参与卵巢恶性肿瘤耐药的形成。

    3 表观遗传学修饰机制在肿瘤治疗中的应用

    3.1 DNA甲基化抑制剂 目前了解最深入的甲基化抑制剂是5-氮杂脱氧胞苷(5-aza-dc)。较5-氮杂胞苷(5-aza-C)相比,5-aza-dc首先插入DNA,细胞毒性比较低,并且能够逆转组蛋白八聚体中H3的第9位赖氨酸的甲基化。有关5-aza-dc治疗卵巢恶性肿瘤的体外实验研究结果表明,它能够恢复一些沉默基因的表达,并且可以恢复对顺柏的敏感性,其中最引人注目的是hMLH1基因。有关地西他滨(DAC)治疗的临床试验,研究结果显示,结果显示:DAC是一种有效的治疗耐药性复发性恶性肿瘤的药物。 3.2 HDAC抑制剂 由于组蛋白去乙酰化是基因沉默的另一机制,使用HDAC抑制剂(HDACI)是使表观遗传学修饰的基因重新表达的又一策略。根据化学结构,可将HDACI分为短链脂肪酸类、氯肟酸类、环形肽类、苯酸胺类等4类。丁酸苯酯(PB)和丙戊酸(VPA)属短链脂肪酸类。PB是临床前研究最深入的一种HDACI,在包括卵巢恶性肿瘤在内的实体肿瘤(21例)Ⅰ期临床试验中有3例患者分别有4~7个月的肿瘤无进展期,其不良反应是短期记忆缺失、意识障碍、眩晕、呕吐。因此,其临床有效性仍有待于进一步在Ⅰ、Ⅱ期临床试验中确定。在VPA的临床试验中,Kuendgen等在对不同类型血液系统肿瘤中使用VPA进行了Ⅱ期临床试验,结果显示,不同的患者有效率差异甚远。辛二酰苯胺异羟肟酸(SAHA)是氯肟酸类中研究较深入的一种HDACI。其研究表明,体内使用安全剂量SAHA时,可有效抑制生物靶点,发挥抗肿瘤活性。大量体外研究结果显示,联合使用DNA甲基化抑制剂和HDACI会起到更明显的协同作用。

    3.3 逆转耐药的治疗 Balch等使用甲基化抑制剂—5-aza-dc或zebularine处理卵巢恶性肿瘤顺柏耐药细胞后给予顺柏治疗,发现此细胞对顺柏的敏感性分别增加5、16倍。在临床试验中,Oki等将DAC和伊马替尼(imatinib)联合使用治疗白血病耐药患者,结果说明,应用表观遗传学机制治疗恶性肿瘤确实可以对化疗药物起到增敏作用,并且在一定范围内其疗效与体内表观遗传学的改变呈正比。Kuendgen和Pilatrino等对HDACI和化疗药物的给药顺序进行研究,结果显示,在使用VPA达到一定血清浓度时加用全反式维甲酸可增加复发性髓性白血病和骨髓增生异常综合征患者的临床缓解率,这可能与VPA引起的表观遗传学改变增加患者对药物的敏感性有关。

    4 展望

    总的来说,应用表观遗传学修饰机制治疗肿瘤具有良好的应用前景,与传统化疗药物联合来逆转耐药,将给攻克恶性肿瘤等疾病带来新的希望。

    参 考 文 献

第2篇：表观遗传学的研究意义范文

表观遗传学研究发现，基因及其表达的遗传性改变不仅仅是指基因突变或基因多样性等DNA序列的变化。已知的三种可调节基因表达的表观遗传学改变主要是：基因组DNA的甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA的调节（如microRNA）。上述机制均涉及外在因素在蛋白质编码序列不变的情况下仍可调节基因转录[4]。表观遗传学调节机制存在个体及组织差异性，并且可以随年龄增长、环境及疾病状态的改变而变化。表观基因组在基因组表达过程中起关键作用，个体间基因表达的不同造成药物不同的反应性，这可能是通过表观遗传学改变进行调节的。因此，目前认为表观遗传学改变可以帮助解释基因突变在药物反应中的作用，继而在临床医学中发挥作用，这一迅速崛起的新学科称为表观遗传药理学。个体间药物的反应性不同，该学科不仅研究表观遗传因子在这一过程中的作用，而且旨在开发新的药物靶点[5]。笔者认为表观遗传药理学与遗传药理学将共同在药理学、临床医学中发挥重要作用。目前为止，表观遗传药理学的大多数研究集中于肿瘤学领域，例如，研究细胞色素p450在个体间表达的差异。幸运的是，表观遗传学修饰的作用已被应用于解释其他复杂并且多源的现象，应用的范围越来越广。在这里，笔者总结了表观遗传修饰在心衰及心血管疾病治疗方面最新的研究。

1表观遗传修饰与心力衰竭

1.1组蛋白的修饰

庞大的真核生物基因组在高度保守的组蛋白的作用下得到了紧密的压缩。在核小体中，基因组DNA围绕核心组蛋白（核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两组）折叠、压缩，形成了染色体的基本单位。基因组DNA与染色体蛋白的相互作用有助于转录因子向靶基因片段聚集，从而调节转录活性[6]。通过这种机制，核小体利用其核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰包括组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修饰。核心组蛋白的氨基末端从染色质丝上伸出来，与DNA或其他组蛋白、蛋白质等相互作用。该末端上的赖氨酸、精氨酸残基是组蛋白修饰的主要靶点。多数研究旨在了解赖氨酸乙酰化、甲基化的作用。事实证明，赖氨酸的乙酰化作用主要与染色质亲和力及转录相关，而赖氨酸的甲基化作用取决于何种残基被修饰。有趣的是，正如Mano所总结的那样，组蛋白乙酰化的调控与心肌肥厚相关。去氧肾上腺素可诱导心肌细胞肥大，这一过程需要乙酰基转移酶介导的组蛋白乙酰化。与此结果相一致的研究是针对Ⅱ类组蛋白去乙酰基酶（HDACs）5、9的研究，其通过抑制心肌细胞增强因子2（MEF2）的活性进一步阻碍致肥厚基因（pro-hypertrophicgenes）的表达来发挥抗肥厚的作用。与此相反，Ⅰ类HDACs具有相当强的致肥厚作用，其通过调节磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表达发挥作用。这意味着，HDACs在多水平上控制肌肉细胞的体积。

1.2DNA甲基化

在真核生物中，DNA甲基化是通过将甲基团转移到核苷酸胞嘧啶环的5''''位碳原子上完成的。在哺乳动物体内，DNA甲基化主要发生在基因的5''''-CG-3''''序列，也指的是CpG双核苷酸；人体内，大约70%的CpGs发生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于许多基因的5''''端调控区域，以CpG岛的形式出现。与其他DNA区域相比，CpG双核苷酸在CpG岛出现的概率较高。人体内CpG岛甲基化的不同是表观遗传学改变的组成部分。DNA胞嘧啶甲基化有助于局部转录因子复合物的结合，其与组蛋白修饰共同在局部及整个基因组中影响染色体的结构。因此，DNA甲基化的一个重要作用是调控基因的表达。在这方面，CpG岛超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因发生转录。有人认为，甲基化是一种稳定遗传的修饰，但同时它也受到环境因素的影响。如小鼠野鼠色基因位点，可以受到其上游转座子甲基化状态的影响。从遗传角度来讲，完全相同的亲代其野鼠色基因不同的甲基化状态可使得后代出现不同的毛色[7]。最近，Kao等[8]的研究结果发现，DNA甲基化在心衰特定的基因转录调控中发挥作用。他们发现促炎症基因TNF-α可下调肌浆网Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表达，这是通过增强SERCA2A启动子的甲基化状态完成的。Movassagh等[9]发现，在心肌病及人类心肌组织形成时甲基化的状态是不同的。而且，他们鉴别出三个基因位点（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心脏样本中，位点甲基化状态与基因表达的调控密切相关。

1.3MicroRNAs

MicroRNAs是短的双链RNA分子，来源于细胞核及细胞质中较大的RNA前体，其可以在基因转录后对基因表达发挥调节作用。miRNAs可以对30%～50%的蛋白质编码基因进行调控，这一过程主要是通过与mRNA3''''端未转录区域的碱基对进行互补结合，继而干扰转录，靶mRNAs可降解或暂时沉默[10]。miRNAs调节蛋白的表达是非常复杂的，多种miR-NAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一种miR-NAs的调节。miRNAs的表达具有组织、疾病特异性。近年来，多种病理状态下的miRNA分子标记已被检测出来，如各种类型的肿瘤以及多种心血管疾病[11]。越来越多的证据表明，miRNAs与基本的细胞功能密切相关。目前，miRNAs与心衰的关系已得到明确，在过去的几年中，该领域的报道层出不穷。对心血管疾病的研究主要集中于两种心脏组织特异表达的miRNA家族（miRNA-1/miR-NA-133、miRNA-208）。多项研究显示，miRNA在健康、高血压以及不同病因所导致的人、小鼠、大鼠衰竭的心脏中均有表达，Divakaran等[12]发现心脏特异性的miRNA-208不仅可调节心肌细胞肥大、纤维化同时可在应激、甲退时调节β-肌球蛋白重链（β-MHC）的表达。这种miRNA由α-MHC基因的内含子编码。该基因编码α-MHC及一种主要的心肌收缩蛋白，使心脏变大，在应激以及激素信号作用下通过miR-NA-208及其作用位点发挥调节作用。再者，定向删除心肌特异性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它们在心脏中的多种功能，包括调节心脏的形态发生、电信号传导及细胞周期的调控。Thum等[13]发现，受损心肌中miRNA标记与胚胎心中miRNA表达的类型极为相似，这说明受损心肌中重启了胚胎基因的表达程序。Thum等[13]另一个发现是miRNA-21可以调控ERK-MAP激酶途径，这种调控在心脏成纤维细胞中尤为明显，心肌细胞中却没有这种表现，这可以影响到心脏的结构及功能。在成纤维细胞中，miRNA-21水平的增高可通过抑制特定基因来激活ERK激酶，经由这种机制，miRNA-21调节了间质纤维化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心脏成纤维细胞中，基因调节的另一种方式是在miRNA介导的旁分泌水平上进行的。miRNA在心脏肥厚反应中的意义得到了进一步的研究，miRNA成为基因调控的主要调节因子。到目前为止，miRNA已被证实不仅可以影响心肌，还可以影响心脏电信号转导及调节血管再生[14]。

2表观遗传筛选方法

表观基因组学示意图不是固定的，它因细胞类型、时间的不同而不同，并且可在生理学、病理学、药物作用情况下发生改变。因此，作为人类基因组计划的后续工程，表观基因组测序是一项艰巨的任务。虽然判断基因组序列的表观遗传学状态是比较容易完成的，描绘整个表观基因组需要对数十个基因组进行测序，覆盖一个有机体在生命不同阶段的所有细胞类型。亚硫酸氢盐测序法是标测DNA甲基化类型最为准确的方法。基因组DNA与亚硫酸氢钠相作用，导致未甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变。为观察特定基因的甲基化状态，用特异性引物对目的片段进行扩增，随后对产物测序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被标记为Cs，未甲基化的胞嘧啶为Ts。近来出现了多个对甲基化进行定位的全基因组研究方法，它们都是以甲基化和未甲基化的CpGs对限制性内切酶的敏感性不同为基本原理的。限制长度的基因组扫描利用两种酶双酶切DNA，一种是频繁切割的甲基化非敏感性限制内切酶，另一种是罕见的甲基化敏感性的酶如Not1，这种酶只有在非甲基化状态时才可以酶切所识别的位点。还有一种完全不同全基因组研究方法是利用DNA芯片技术，它可以一次性标测成千上万的CpG岛的甲基化状态。这种方法可以用来识别CpG岛，相对于正常的调控过程来说，CpG岛在肿瘤组织中发生甲基化。亚硫酸盐转化的替代方法是ChIP-seq方法（一种与测序相结合的染色质免疫沉淀方法）。通过免疫共沉淀技术使得目的蛋白与DNA发生交联，然后对DN段进行基因组测序。这一方法可以帮助识别任何DNA相关蛋白的DNA结合位点。该技术还可以提供组蛋白修饰的信息，如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修饰。对ChIP技术进行改进得到的DCS方法，是将ChIP与消减式PCR进行偶联。该方法旨在避免基因组片段与芯片杂交后产生非特异性信号。以同样的方式可以检测人体病理状态下miRNA的作用，大多数研究是利用高通量的方法分析临床病例中总miRNA的表达情况。高通量技术是以miRNA基因芯片和real-timeRCP为代表的。尽管分子间的差别给这些技术带来了巨大的挑战，但miRNA芯片最大的优点是具有很高的特异性，而缺陷是其敏感性较低。

3药物可以改变表观遗传状态

表观遗传学改变正常及疾病状态下的表型，这可能意味着充分理解和调控表观基因组对于人类常见疾病的防治具有重要意义。表观遗传学为我们提供了一个重要的窗口，来认识环境与基因在疾病发生过程中的相互作用以如何调节这些作用达到改善人类健康的目的。miRNA派生的反义寡核苷酸是单链RNA分子，对其进行化学修饰可能是针对致病miRNA新的方法。但是这种方法困难重重，miRNA属于密切相关的家族，且很难合成针对每一种miRNA的反义寡核苷酸。再者，一个单独的miRNA可针对多种基因发挥作用，它们之中可能含有对心肌有益的分子。在这方面，寡核苷酸的化学修饰可能会特异性破坏miRNA与单个mRNA的作用，这可能是疾病治疗良好的备选方案。每一种miRNA可以以不同的强度针对成百上千的基因发挥作用，所以在体内miRNA修饰的最终作用尚不明了。最终，将miRNA拮抗剂应用于临床领域将面临很多困难，这与我们在基因治疗方面所遇到的极为相似，如导入方式、载体、特异性以及毒性等问题[15]。至少在理论上，针对特异性miRNA的方法将来可能是治疗缺血性心脏病、心肌肥厚、心衰、血管再生、离子通道病的有效手段，可控制心衰的发展。另一种方法可能是将靶DNA甲基化。一些影响基因组DNA甲基化的化学合成剂已经应用于临床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基转移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脱氨基。其它药物是通过阻碍甲基化酶的活性而发挥抑制甲基化作用。更多信息可参照Gomez等[16]的文章。除了要开发可以调节DNA甲基化的药物外，还需要设计可以影响组蛋白修饰的药物。在抗肿瘤药物的发展过程中，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂占据着重要地位，它可以通过逆转与肿瘤相关的异常表观遗传改变，继而发挥作用。已有证据表明，在心肌肥厚时，HDAC抑制剂可修复基因表达程序。Gallo等证明体外试验中，曲古霉素A、丁酸钠可延缓心脏肥厚。

4表观遗传学和环境

众所周知，环境因素如毒素、饮食可以影响DNA甲基化和染色质修饰，并且可遗传给下一代。雌激素、抗雄激素类物质可改变DNA甲基化状态降低男性的生育能力，这也是可遗传的。该假说认为，环境因素可以改变表观遗传学标记和基因表达形式，这可能在人类疾病研究中具有重要意义。常见疾病大多受到基因和环境因素的双重影响，环境可诱导表观遗传结构发生改变，进而将基因和环境因素联系起来[17]。年龄在基因与环境相互作用中发挥重要作用。常见病的发病率随着年龄的增加不断增高，这与在人的一生中表观遗传学改变不断累积有关。有研究发现，相对于年轻者而言，年长的同卵双胞胎体内总DNA甲基化及组蛋白H3K9乙酰化的水平较高，但该研究没有检测同一个体中表观遗传学改变随时间变化的情况。

第3篇：表观遗传学的研究意义范文

【摘要】

目的RAS相关结构域蛋白1A基因（RASassociateddomainfamily1Agene，RASSF1A）启动子区超甲基化介导的基因转录失活在卵巢癌中频见，可作为卵巢癌诊治过程中有意义的分子生物学指标，RAS相关结构域蛋白2A基因（RASassociateddomainfamily2Agene，RASSF2A）与RASSF1A同源，其基因异常甲基化在多种肿瘤发生发展中发挥重要作用。本研究探讨上皮性卵巢癌组织RASSF2A甲基化水平，并分析其临床意义及高甲基化与mRNA表达情况的相关性。方法选择2013－10－01－2014－12－31聊城市人民医院手术治疗的50例上皮性卵巢癌、27例交界性上皮性卵巢肿瘤和20例良性上皮性卵巢肿瘤患者，应用甲基化特异性PCR（MSP）检测卵巢肿瘤组织中RASSF2A基因启动子甲基化状态，采用RT－PCR检测其mRNA表达水平。采用5－氮杂2′－脱氧胞苷（5－aza－dC）对人卵巢癌细胞株SKOV3、3AO进行去甲基化干预实验，并检测药物作用前后RASSF2A基因启动子甲基化及其mRNA的表达情况。结果RASSF2A基因mRNA在良性上皮性卵巢肿瘤中的表达阳性率为95．00％（19／20），交界性上皮性卵巢肿瘤为59．26％（16／27），上皮性卵巢癌组织为34．00％（17／50），表达强度依次下降，差异有统计学意义，χ2＝21．855，P＜0．001。RASSF2A基因启动子在良性上皮性卵巢肿瘤组织中的甲基化率为0（0／20），交界性上皮性卵巢肿瘤为22．22％（6／27），上皮性卵巢癌组织为46．00％（23／50），差异有统计学意义，χ2＝15．474，P＜0．001。RASSF2A甲基化水平与卵巢癌患者的年龄、病理类型、临床分期、组织分化程度及淋巴结转移无明显相关性。RASSF2A基因甲基化与其mRNA的表达呈负相关，甲基化阳性组织的mRNA表达水平明显低于甲基化阴性组织。5－aza－dC药物作用后，卵巢癌细胞株中RASSF2A基因甲基化被逆转，而其基因表达明显升高。结论RASSF2A启动子区高甲基化导致的基因表达沉默与上皮性卵巢癌的发生发展有关。

【关键词】

上皮性卵巢癌；甲基化；RAS相关结构域蛋白2A基因；基因检测

上皮性卵巢癌是女性生殖系统中恶性程度最高和预后最差的肿瘤，其病死率居妇科恶性肿瘤首位［1］。大量研究已证实，RAS相关结构域蛋白1A基因（RASassociateddomainfamily1Agene，RASSF1A）启动子区超甲基化介导的基因转录失活是卵巢癌中的频发事件，可作为卵巢癌诊治过程中有意义的分子生物学指标［2－4］。与RASSF1A具有高度同源性的RAS相关结构域蛋白1A基因（RASassociateddomainfamily2Agene，RASSF2A）异常甲基化在多种肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。本研究通过RT－PCR和MSP方法检测良性上皮性卵巢肿瘤、交界性上皮性卵巢肿瘤和上皮性卵巢癌组织及卵巢癌细胞株中RASSF2AmRNA的表达及其启动子甲基化状态，分析RASSF2A启动子甲基化与其mRNA的表达以及卵巢癌临床病理特征的关系，探讨RASSF2A启动子区甲基化在卵巢癌发生发展中的作用。

1材料与方法

1．1标本来源收集2013－10－01－2014－12－31聊城市人民医院妇产科收治的上皮性卵巢癌患者50例，交界性上皮性卵巢肿瘤27例，良性上皮性卵巢肿瘤20例。所有组织标本均经病理学确诊，所有患者术前均未接受任何放化疗或激素治疗。标本采集在离体后10min内进行，并迅速放入液氮罐保存，后转移至－80℃冰箱保存。上皮性卵巢癌病例中，依据2006年FIGO分期标准，Ⅰ～Ⅱ期19例，Ⅲ～Ⅳ期31例；依据2003年WHO组织学分类标准，浆液性腺癌24例，黏液性腺癌16例，子宫内膜样癌10例；高分化10例，中分化15例，低分化25例；有淋巴转移27例，无淋巴转移23例；年龄＜50岁者19例，≥50岁者31例。

1．2细胞株卵巢癌细胞株SKOV3和3AO由聊城市人民医院中心实验室提供。

1．3主要试剂Trizol试剂购自美国Invitrogen公司，DNA甲基化试剂盒购自德国Qiagen公司，引物均由上海生工设计合成。

1．4实验方法

1．4．1细胞培养及药物处理在37℃、5％CO2及饱和湿度的孵育箱中静置培养卵巢癌细胞株，用含10％胎牛血清的RPMI1640细胞培养基及时换液。用终浓度为10μmol／L的5－aza－dC处理卵巢癌细胞株，常规换液，保持上述药物浓度。于药物连续作用72h后收集细胞。

1．4．2RT－PCR检测参照Trizol试剂说明书提取组织及细胞总RNA。测得其浓度及纯度符合实验要求后，取2μL总RNA进行逆转录。所得cDNA经半定量PCR扩增。RASSF2A基因上游序列为5′－GCG－CCTAGAACGTGTTTTTC－3′，下游序列为5′－ACT－AGGCGTCCTCACATTGC－3′，扩增产物长度为563bp。以GAPDH作为内参基因，上游为5′－CAA－CGGATTTGGTCGTATT－3′，下游为5′－CACAGTC－TTCTGGGTGGC－3′，扩增片段长度为166bp。PCR反应条件为95℃10min，95℃30s，58℃30s，72℃30s，30个循环，最后72℃延伸10min。扩增产物在2％琼脂糖凝胶电泳，紫外线下观察实验结果。

1．4．3DNA的提取及亚硫酸盐修饰采用酚氯仿法提取组织及细胞总DNA，并对基因组DNA进行亚硫酸盐修饰，按照甲基化特异性PCR试剂盒说明书进行。所得产物直接用于PCR扩增或保持在－20℃冰箱保存备用。

1．4．4甲基化特异性PCR使用2对引物检测RASSF2A基因启动子甲基化状态。甲基化引物正义链为5′－GTTCGTCGTCGTTTTTTAGGCG－3′，反义链为5′－AAAAACCAACGACCCCCGCG－3′，非甲基化引物正义链为5′－AGTTTGTTGTTGTTTTTTA－GGTGG－3′，反义链为5′－AAAAAACCAACAACCC－CCACA－3′，扩增产物长度均为108bp。反应条件为95℃预变性10min，95℃变性30s，58℃复性30s（甲基化）；54℃复性30s（非甲基化），72℃延伸30s，35个循环，最后72℃延伸10min。所得产物电泳后摄像，分析结果。

1．4．5甲基化结果判定标准若仅甲基化引物扩增出阳性条带，为完全甲基化；若仅非甲基化引物扩增出阳性条带，为非甲基化；若两者均扩增出阳性条带，为部分甲基化。

1．5统计学方法采用SPSS13．0分析数据。RASSF2A甲基化、mRNA表达在卵巢肿瘤组织间的差异以及基因甲基化与临床病理特征等计数资料采用χ2检验或Fishier确切概率法。RASSF2A甲基化及其表达之间的关系采用Spearman相关性分析法。卵巢癌细胞系中RASSF2AmRNA表达量比较采用t检验。检验水准α＝0．05。

2结果

2．1卵巢肿瘤组织RASSF2AmRNA的表达表1和图1所示，卵巢良性肿瘤、交界性肿瘤及卵巢癌组织中RASSF2AmRNA表达率依次降低，分别为95．00％（19／20）、59．26％（16／27）和34．00％（17／50），差异有统计学意义，χ2＝21．855，P＜0．001。两两比较结果显示，卵巢癌组与交界性肿瘤组比较，χ2＝4．568，P＝0．033；卵巢癌组与良性肿瘤组比较，χ2＝21．280，P＜0．001；交界性肿瘤组与良性肿瘤组比较，χ2＝7．719，P＝0．005；差异均有统计学意义。

2．2卵巢肿瘤组织RASSF2A基因甲基化水平表1和图2所示，97例卵巢组织标本均成功进行了MSP实验。50例卵巢癌组织标本中有13例发生了部分甲基化，10例完全甲基化，甲基化频率为46．00％（23／50）；27例交界性卵巢肿瘤中甲基化阳性率为22．22％（6／27），其中2例为完全甲基化。而20例良性卵巢肿瘤组织均未扩增出甲基化阳性条带，甲基化频率为0，差异有统计学意义，χ2＝15．474，P＜0．001。

2．3RASSF2A基因甲基化与其表达的相关性表2所示，RASSF2A基因甲基化状态与其mR－NA表达水平呈负相关。在RASSF2A基因发生甲基化的组织中，RASSF2A基因表达明显降低，提示RASSF2A基因高甲基化可能是该基因表达沉默的原因之一。

2．4甲基化状态与卵巢癌临床病理特征相关性表3所示，RASSF2A甲基化程度与卵巢癌患者的年龄、病理类型、临床分期、分化程度及淋巴结转移之间无明显的相关性。

2．55－aza－dC作用结果图3所示，卵巢癌细胞株SKOV3和3AO中均检测到RASSF2A基因甲基化，经去甲基化药物5－aza－dC作用后，SKOV3细胞由完全甲基化转变为非甲基化，而3AO细胞甲基化状态被部分逆转。SKOV3和3AO中RASSF2AmRNA表达水平较低，经药物干预后，SKOV3（t＝－5．258，P＝0．006）和3AO细胞株（t＝－3．060，P＝0．038）RASSF2AmRNA表达水平明显升高，差异有统计学意义。

3讨论

近年来，随着肿瘤分子生物学及表观遗传学的发展，肿瘤抑制基因失活在癌症发生发展中的作用越来越受到人们的重视。总的来说，其机制可概括为遗传学机制及表观遗传学机制，换言之，肿瘤抑制基因功能的失活既可以是不可逆的，即遗传学机制，如基因的突变或染色体的缺失，也可以是可逆的，即表观遗传学机制，如基因甲基化或组蛋白修饰。与遗传学不同，表观遗传学主要研究内容不涉及DNA序列的改变，且在细胞分裂过程中具有可遗传的、可逆性的基因组修饰作用［5］。DNA甲基化是哺乳动物基因组中最普遍的表观遗传学事件。相对于Knudson’s的二次打击学说，基因甲基化仅靠一次打击就可导致基因失活，肿瘤易感性增加［6］。RASSF2是新近发现的RASSF家族成员之一，生物信息学分析显示，RASSF2与其他成员一样，也含有RAS相关域［7］。RASSF2位于人类常染色体20p13，有329个氨基酸的开放阅读框，11个外显子。根据不同的启动子和外显子选择剪接，可形成RASSF2A、RASSF2B和RASSF2C3个不同的转录本，其中，RASSF2A是最长的转录本，也是唯一一个含有5′CpG岛的转录本。RASSF2A在卵巢癌组织中发挥抑癌基因的作用，如抑制细胞生长，阻滞细胞周期，促进细胞凋亡等，是一个肿瘤抑制基因。本研究分析了RASSF2A基因在上皮性卵巢癌组织中的转录表达及其甲基化水平。RT－PC检测结果显示，RASSF2A基因表达水平在良性卵巢肿瘤、交界性肿瘤及卵巢癌组织中依次降低，提示RASSF2A的转录失活，可能参与了卵巢癌的恶性演进过程，RASSF2A在上皮性卵巢癌中也起到抑癌基因的作用。张娴等［8］研究结果显示，RASSF2A基因甲基化可能参与了宫颈癌的发生，与宫颈癌的恶性进展密切相关。本研究结果显示，良性卵巢肿瘤组织中未发生RASSF2A启动子区甲基化，而基因异常甲基化从交界性肿瘤到癌呈逐渐上升的趋势，RASSF2A基因甲基化从无到有，从少到多的现象，说明了RASSF2A基因启动子区甲基化从卵巢上皮增殖阶段就开始起作用，与卵巢癌发生密切相关。多项研究表明，RASSF2A启动子区高甲基化与基因表达沉默有关［9－11］。本研究结果表明，在发生RASSF2A甲基化的组织中，其基因表达水平明显下降，两者呈负相关。结果提示，在卵巢癌中RASSF2A启动子甲基化是导致其低表达或者表达缺失的重要原因，这在细胞试验中也得到验证。应用甲基转移酶抑制剂5－aza－dC对卵巢癌细胞株进行去甲基化处理后，卵巢癌细胞株的基因启动子甲基化被逆转，而其mR－NA的表达水平明显升高，从而进一步证实了RASSF2A启动子CpG岛的异常甲基化在调节RASSF2A基因的表达中发挥重要作用。研究显示，RASSF2A基因甲基化程度与宫颈癌、胃癌的淋巴结转移有关［8，12］，而与胰腺癌和结直肠癌［9，13］患者临床病理特征无关。另有研究表明，基因启动子甲基化水平与癌症患者年龄密切相关［14］。在子宫内膜癌的研究中显示，＞45岁的患者更容易发生RASSF2A甲基化（P＝0．041）［15］。在结肠癌和口腔鳞癌中也发现，RASSF2A基因甲基化程度与年龄相关［13，16］。在生物个体发育过程中，伴随着时间的进程，DNA甲基化异常会不断呈现，由此认为，表观遗传学疾病是一种与年龄相关性疾病。这在某种程度上解释了为什么肿瘤多发生在老年人。检测DNA甲基化程度可作为细胞衰老的标志之一。本研究结果显示，RASSF2A基因甲基化水平与卵巢癌患者的临床病理参数之间无明显的相关性，是上皮性卵巢癌中的早期频发事件，随着患者年龄的增加，RASSF2A基因甲基化有增高的趋势，但差异无统计学意义，可能上皮性卵巢癌中RASSF2A基因甲基化不是年龄相关的表观遗传学改变。

综上所述，RASSF2A启动子区的高甲基化是卵巢癌发生和发展过程中的频发事件，是导致卵巢癌中RASSF2A低表达或表达缺失的重要原因，其参与了卵巢癌的发病过程，并在卵巢癌的发生和发展中发挥着重要作用。监测RASSF2A基因启动子CpG岛甲基化水平可作为表观遗传学的分子靶标，指导卵巢癌的诊断及其预后判定。

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第4篇：表观遗传学的研究意义范文

[关键词] 胃癌；遗传学；表观遗传学；非编码RNA；DNA甲基化；组蛋白修饰

[中图分类号] R735.2 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）07（a）-0043-04

胃癌是消化道最常见的恶性肿瘤之一，在全球肿瘤死亡原因中排名第二，其5年生存率在10%左右[1]。胃癌的发生与发展是多种因素交互作用的结果，包括环境、饮食、遗传、幽门螺杆菌感染、慢性炎症浸润、癌前病变等。随着人们对胃癌研究的不断加深，遗传因素及表观遗传因素已经成为研究中的热点，对于胃癌的发病机制、细胞免疫与防御、细胞分化及预防治疗等方面具有十分重要的意义，本文就其研究进展做一综述。

1 表观遗传学

表观遗传学是研究细胞分裂增殖过程中，不改变相关基因的DNA序列而影响相关基因的表达，这种改变能通过有丝分裂和减数分裂进行遗传的一门学科[2-3]。表观遗传的变化在肿瘤的发生、发展、复发、预测预后的价值已经得到了证实[4-7]。表观遗传学的范畴包括DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA的改变等。

1.1 DNA甲基化与胃癌

DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶（DNMT）的作用下，将甲基由S-腺苷甲硫氨酸转移到胞嘧啶5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶[8]。胃癌中存在很多癌相关基因的甲基化，在胃癌形成的各个阶段都能检测到DNA甲基化的存在[9]。Cooper等[5]对包括220份慢性萎缩性胃炎、196份肠上皮生化、134份胃腺瘤、102份不典型性增生和202份胃癌及其癌旁组织和相应血液标本，采用甲基化特异性聚合酶联反应（methylation-specific PCR，MSP）检测RUNT相关转录因子3（RUNX3）启动子的甲基化状态。结果发现RUNX3的甲基化水平与胃癌的发生发展有关，从萎缩性胃炎（15.9%）到肠上皮生化（36.7%）、胃腺瘤（41.8%）、不典型性增生（54.9%）、胃癌（75.2%），甲基化水平逐渐提高，RUNX3基因甲基化在血清中检测到的水平与胃癌组织中的水平显著一致，表示循环RUNX3基因甲基化可作为标志物检测早期胃癌并有望用于胃癌的筛查。

既然检测DNA甲基化可能用于胃癌的早期诊断，那么甲基化与胃癌的临床病理特征、预后及治疗是否存在某种联系呢？贾安平等[10]应用甲基化特异性PCR（MSP）检测74例胃癌组织p16基因的启动子CpG岛的甲基化状态，发现胃癌组织中p16基因的甲基化阳性率为56.8%，肿瘤分期晚、有淋巴结转移的阳性率更高。Guo等[11]使用MSP的方法检测了92例胃贲门腺癌RASSF1A基因启动子甲基化的情况，其中54例的出现异常甲基化，随着胃癌的进展，其甲基化率也逐渐增高。表明p16基因及RASSF1A基因甲基化可能与胃癌的病期相关。姜蕊等[12]在54例胃癌组织中检测钙黏蛋白（E-cadherin）基因的异常甲基化，发现E-cadherin基因启动子异常甲基化频率为48.1%，显著高于癌旁正常组织中的11.11%，并随疾病进展而进一步提高。E-cadherin异常甲基化状态与患者的性别及年龄均无关，而与胃癌的分化程度、病例类型、浸润深度及淋巴结转移、临床分期有关。提示胃癌组织中E-cadherin基因甲基化状态可帮助判断胃癌分化程度、进展情况，及预测预后。Sugita等[13]又对转移复发性胃癌异常甲基化与化疗疗效相关性进行了研究，分析80例手术治疗后发生转移或复发的患者，使用氟尿嘧啶为基础的化疗。发现存在BNIP3（Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein 3）和DAPK（death-associated protein kinase）基因甲基化的患者总生存期（OS）及无进展生存期（PFS）较短，且对化疗的反应率较低。可见DNA甲基化与胃癌发生、发展和预后之间有着密切的关系，进一步研究DNA甲基化的机制，全面绘制DNA甲基化谱，可能对于胃癌的筛查、早期诊断、疗效预测及预后判断有帮助。

1.2 胃癌与组蛋白修饰

组蛋白是存在于真核生物体细胞染色质中的一组进化上非常保守的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸较多，是由德国科学家A.柯塞尔于1834年首先发现的。常见的组蛋白修饰方式有乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。研究发现组蛋白修饰与其他表观遗传学改变共存于胃癌中，现在以乙酰化、甲基化、磷酸化研究最多[14]。

组蛋白磷酸化 组蛋白磷酸化是在组蛋白尾区加入带有负电荷的PO4基团，常发生于真白的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上，并且是可逆性修饰。其在有丝分裂、细胞死亡、DNA损伤修复、DNA复制和重组过程中有着直接的作用[15]。Fehri等[16]发现幽门螺杆菌可以诱导组蛋白H3丝氨酸10（H3S10）磷酸化水平降低，从而调节细胞周期，与幽门螺杆菌诱导胃癌发生相关。

1.2.1 组蛋白甲基化 组蛋白甲基化的位点多位于组蛋白H3和H4的精氨酸及赖氨酸残基上，其甲基化方式有单甲基化、双甲基化、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，这些甲基化改变在肿瘤早期出现并随肿瘤进展变化而改变[17]。这些都与胃癌的发生发展有着密切的关系。

1.2.2 组蛋白乙酰化 组蛋白乙酰化是组蛋白乙酰基转移酶将乙酰辅酶A乙酰基部分转移到核心组蛋白氨基末端特定赖氨酸残基上。一般认为组蛋白乙酰化与基因激活相关，而组蛋白去乙酰化与基因沉默或抑制有关。Mitani等[18]通过对29例胃癌组织标本的分析，发现组蛋白H3去乙酰化可以抑制抑癌基因p21（WAF1/CIP1）的表达，而对乙酰化抑制剂处理后，胃癌细胞组蛋白乙酰化水平升高，从而诱导p21（WAF1/CIP1）的表达上调。

总之，特定的组蛋白修饰与特定的基因激活或抑制相关，组蛋白修饰在基因调控中起着重要作用。进一步研究组蛋白修饰及其与基因调控的关系，有利于肿瘤发病机制研究，开发新的抗肿瘤药物，例如去乙酰化抑制剂等。

1.3 胃癌与非编码RNA

非编码RNA是指参与蛋白质翻译过程，不被翻译成蛋白质的RNA，如tRNA、rRNA、miRNA、snRNA等，而miRNA是目前研究的热点。miRNA（microRNA）属于非编码RNA的一种，是内源性非编码小RNA。miRNA是长约18-26nt的单链RNA分子，起始于pri-miRNA，pri-miRNA在核内被Drosha酶复合体切割为miRNA前体，经转运蛋白expoin5的作用下，从核内运输到胞质，再由Dicer酶进一步切割成miRNA[19]。Wu等[20]应用RT-PCR的方法检测了30例胃癌组织和配对正常组织的60个候选miRNA，从中筛选出5个miRNA（miR-125a-3p， miR-133b， miR-143， miR-195，miR-212），经过ROC分析表明miR-195和miR-212对于预测是否发生淋巴结转移具有较高的敏感性和特异性。Brenner等[21]通过从45例胃癌患者手术标本中提取RNA，再通过QRT-PCR（Quantitative real-time polymerase chain reaction）的方法检测发现，miR-451、miR-199a-3p、miR-195在预后良好及预后不良的患者中，表达存在差异，表达高的患者复发率高、预后差。miR-451、miR-199a-3p、miR-195可以作为胃癌预后的预测因子。Konishi等[22]对胃癌患者的血浆检测发现miR-451和miR-486的浓度在术后分别下降90%和93%，表明miR-451和miR-486可能作为血液学检查的手段用以筛查胃癌。

miRNA的种类很多，对胃癌的作用途径多种多样，表1列举了部分miRNA与胃癌的发生发展、治疗及预后之间的关系。随着对于miRNA作用机制的进一步深入研究，有望使miRNA成为胃癌诊断及预后预测的新的生物学标记，还可能使其成为药物标靶或模拟其进行新药研发，为胃癌治疗提供一种新的手段。

2 遗传学改变

遗传学改变是指基于基因序列改变而导致的基因表达水平的变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等。其中尤其以单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）最为常见。SNP影响并改变了某些正常的炎症过程、免疫调节、DNA合成及修复等病理生理过程，而这些变化最终导致胃癌的发生。

2.1细胞因子及酶的基因多态性与胃癌

细胞因子是免疫细胞产生的一大类能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的蛋白质或小分子多肽。主要包括白介素（IL）、肿瘤坏死因子（TNF）、表皮生长因子（EGF）、转化生长因子（TGF）、基质金属蛋白酶（MMP）、环氧合酶（COX）等。Guo等[29]通过分析中国北方人群胃贲门腺癌患者的转化生长因子-β1（TGF-β1）基因多态性，发现患者中-509T和869C基因型和等位基因分布较健康人群明显升高，与非携带者相比，携带者发生Ⅲ期和Ⅳ期肿瘤的风险增加。有研究发现，IL-10的-1082G等位基因与胃癌高风险相关[30]，Sun等[31]研究发现，IL-10的基因多态性分析中-1082G等位基因使胃癌患者发生恶液质的风险显著增加。宋传贵等[32]对福建地区102例完整随访的胃癌患者进行MMP-1基因多态性的基因型鉴定发现，2G/2G基因型可能是影响福建地区胃癌患者生存的不良预后因子之一，与含1G基因型相比，2G/2G等位基因携带者发生肝脏转移的机会明显增大。殷霞丽等[33]通过对118例胃癌患者的COX-2基因启动子区-1195G>A的多态性研究发现-1195G>A基因型与肿瘤大小及浸润深度明显相关，其中-1195A提示存在肿瘤大、浸润深度深的高风险，同时与COX-2免疫组化表达存在显著相关性。

2.2 DNA修复基因多态性与胃癌

DNA损伤修复是一个非常复杂的过程，维持基因稳定性和细胞正常功能的中心环节主要是DNA修复能力，如果相关修复基因发生突变，就会导致整个基因组DNA修复能力下降，从而引起细胞增殖和分化失控，导致肿瘤发生[34]。Yuan等[35]通过分析160例胃癌患者与其对照组的X射线损伤修复交叉互补基因1（XRCC1）的基因多态性分布，发现携带XRCC1 194Trp基因型的个体患胃癌风险增高，可能是由于该变异影响了XRCC1蛋白的修复功能。

2.3抑癌基因多态性与胃癌

抑癌基因是一类调控细胞生长、抑制肿瘤表型表达的基因，可通过纯合缺失或失活而引起细胞恶性转化。p53基因作为重要的肿瘤抑制基因，在肿瘤的发生、发展中都具有重要作用。Song等[36]通过大规模的病例对照研究发现p53-72Pro.Pro基因型的个体患胃癌的风险增加。而Shirai等[37]的研究也表明该基因型的胃癌化疗效果及预后差、容易发生远处转移。

2.4其他基因多态性与胃癌

除了上述各种遗传基因多态性与胃癌的发生发展及预后密切相关，还有多种胃癌易感基因。在中国人群中研究发现，前列腺干细胞抗原基因（PSCA）的rs2294008T等位基因能显著提高非贲门胃癌的发病风险，并且rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因与非贲门胃癌低分化和高级别有关[38]。而最近的一项荟萃分析通过对9个病例对照研究的分析，表明PCSA的rs2294008T等位基因和rs2976392A等位基因与非贲门或弥漫性胃癌的易感性有关[39]。Xu等[40]通过对929例中国胃癌患者超氧化物歧化酶2（SOD2）和谷胱甘肽巯基转移酶（GSTP1）基因多态性研究发现，SOD2的rs4880 CT+CC基因型与淋巴结转移高度相关，GSTP1的rs1695 GA+GG基因型与肿瘤大小关系密切，表明SOD2的rs4880 CT+CC基因型与GSTP1的rs1695 GA+GG基因型与胃癌的进展及侵袭性相关，而活性氧（ROS）的代谢途径可能成为潜在的治疗靶点。

2.5遗传学改变研究中的一些问题

以上论述只是目前已发现颇具规模的胃癌易感多态性基因中的一小部分，然而只有PSCA等少数几个基因与胃癌易感性的关系较为明确。其主要原因可能为：①目前胃癌关联研究样本普遍都很小[41]；②不同胃癌类型还受到表观遗传学的影响；③不良饮食、生活习惯和环境等外在因素促进甚至导致胃癌发生[42]；④胃癌家系成员生活环境和遗传背景较一致，基于家系的连锁分析是鉴定胃癌相关基因的比较简单的方法，但是胃癌家系样本难以获得，并且通过家系定位的致病基因往往是该家族特异的，应用到群体中具有一定局限性。

因此尽量使病例同质化，采用较大规模的研究样本和不同群体的验证，并在分析时注意不良饮食、生活习惯及环境等外在影响因素，将有利于明确胃癌的易感基因。

3 总结

胃癌的发生是多基因遗传和表遗传共同作用的结果，通过研究遗传和表遗传改变发现了很多与胃癌的发生、发展及预后密切相关的因素，它们对于胃癌的早期诊断及预后判断起着至关重要的作用，而阻断这些遗传和表遗传改变的发生为胃癌的治疗提供了更广阔的研究和发展空间。

近年来的遗传学和表观遗传学研究主要集中在胃癌的早期诊断及预后预测方面，但是其中大多数研究仅针对单个位点或者单个基因多态性的变化上，很少有研究其相互关联的变化对胃癌的影响。而且这些检测运用于临床前，其敏感性及特异性也有待进一步明确。对于那些被发现可能成为潜在治疗靶点的基因位点，需要更多更大的重复性研究来确定它的真实可靠性，而后才是更深入地去发现通过何种手段去阻断及干预。随着研究的不断深化，基因与基因、基因与环境之间的相互作用将被更深入地解析，利用基因分析的方法来评估个体胃癌风险，制定更加个体化的治疗方案是未来研究的方向。

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第5篇：表观遗传学的研究意义范文

关键词 行为遗传学；数量遗传学；分子遗传学：基因：人格

分类号 B845

1 引言

人格是一个人独特精神面貌的整体反映，是需要、动机、兴趣、态度、价值观、气质、性格、能力等多个方面的整合。它的形成和发展与遗传因素息息相关。然而，人格的遗传性究竟如何？到底哪些基因在起作用？它们又是如何起作用的？针对诸如此类的问题，行为遗传学家们试图为我们提供有效的解答，并由此形成了一个重要的研究领域，即人格行为遗传学研究。

人格行为遗传学研究就是运用行为遗传学理论和方法来考察和揭示人格特征（包括人格障碍）和人格差异的遗传基础问题。它强调遗传基因是塑造人格核心特征和造成人格个别差异的主要因素，但并不忽视环境的作用，甚至主张人格特征与人格差异是多种基因、多种环境以及基因与环境动态交互作用的结果。早在19世纪中后期，英国心理学家高尔顿（Galton，F.）就首先利用家谱法和双生子法研究了人格差异的遗传基础。尽管他的研究因未将遗传和环境区分开来而具有诸多局限，但它“为人类行为的变异范围提供了档案证明并且说明了行为变异存在遗传基础”（Plomin，DeFries，McClearn，& McGuffin，2008），是运用行为遗传学方法研究人格差异的先驱性尝试。高尔顿之后的20世纪，人格的行为遗传学研究因行为主义主流范式的盛行而长期遭到“冷遇”。前者强调人格的遗传性，而后者坚持环境论并认为人格由社会化的习惯决定，两者的矛盾在这种势力不均的情势下曾一度不可调和。

但近几十年来，行为主义的逐渐衰落和现代生物学特别是分子生物学的飞速发展分别为人格的行为遗传学研究提供了巨大发展空间和发展动力，并使它由传统的数量遗传学取向发展到分子遗传学取向。分子遗传学取向是发端于20世纪初而到20世纪末才应用于人格研究的一种新取向，它在研究方法和研究理念上都较数量遗传学取向具有革命性突破，目前正以惊人的速度发展着。可以说，人格遗传学研究进入到分子遗传学时代（Johnson，Penke，& Spinath，2011）。不过，两种研究取向在基本思路方面各有特色，在具体研究方面都取得了很多有价值的成果，积极推动了人格行为遗传学研究的复兴和发展。

2 数量遗传学取向

人格的数量遗传学（quantitative genetics）研究取向主张运用双生子研究、收养研究等设计来估计群体中遗传因素对人格表现型方差的贡献率，旨在用数量化的手段从宏观上估计某种人格变异在多大程度上是由遗传效应引起的，并考察遗传通过与环境交互作用或相关影响人格的方式以及这些效应发生的具体情境。

2.1 人格遗传率

数量遗传学衡量人格遗传性大小的核心指标是遗传率（heritability），即在某群体内观测到的人格总变异中能被遗传变异解释的百分比，它既可以揭示遗传是否影响某种人格特征又可以指明这种影响达到何种程度。人格遗传率可以用公式h2=Vg/Vp（其中h2代表人格遗传率，Vg代表遗传导致的人格变异，V。代表观测到的人格总变异）来表示，数值在0～1之间，越接近于0，说明变异越少源于遗传；越接近于1，说明变异越多源于遗传。需要指出的是，遗传率估计具有如下三个特点：第一，它具有群体特异性，仅仅适用于解释样本或群体的人格差异，而不适用于描述个体人格的遗传性；第二，它假定遗传因子和环境因子之间不存在相关或交互作用；第三，它会因测量方法和计算方法不同而有细微差别（郭永玉，2005；Larsen & Buss，2009）。

2.2 数量遗传学设计

为了把基因和环境对人格差异的贡献分离开来，数量遗传学家采用了家族研究、双生子研究和收养研究等多种研究设计。家族研究是最早用于人格研究的行为遗传学方法，但它不能将遗传与共同环境的作用区分开来，因而不能得出准确的遗传率；双生子研究是现代人格行为遗传学研究最常用的一种有效方法，它在一定程度上克服了家族研究的缺陷，但它的等环境假设和代表性也往往令人担忧：收养研究作为一种强有力的自然实验法，是“解开影响家族相似性的遗传和环境源之结的最直接方法”，避免了双生子研究中的等环境假设问题，提供了环境影响人格差异的最佳证据，但它也存在三个争议，即代表性、生前环境影响和选择性安置效应（Plomin et al.，2008）。

鉴于以上三种方法各有其长处和不足，在过去的20多年中，数量遗传学家已经开始利用家族研究、双生子研究和收养研究的组合设计来研究人格。例如，研究分开抚养的同卵双生子就把双生子研究和收养研究各自的优点进行了有效整合，并且分开抚养的同卵双生子在某种人格特质上的相关系数可以直接解释为遗传率的一个指标（Larsen & Buss，2009）。另外，随着离异和再婚现象增多而产生的继亲家庭研究，自然地综合了家族研究与收养研究的优势，也是一种有趣和有效的组合研究设计。对多组比较的组合设计，甚至简单的收养和双生子研究，现代行为遗传学通常采用模型拟合（model fitting）的方法进行统计分析，即建立一个反映各种遗传和环境因素对某种人格特质贡献大小的结构方程模型，并将其与观测到的相关进行比较，从而估计出遗传和环境的影响程度（郭永玉，2005）。

2.3 具体研究与发现

数量遗传学取向的人格研究者利用上述设计主要对人格特质、人格障碍以及态度与偏好的遗传性问题进行了考察。

2.3.1 人格特质

数量遗传学关于人格特质的研究主要涉及人格的五大特征，即外倾性、宜人性、责任心、神经质和经验开放性，其中研究最充分的要数外倾性和神经质。多数数量遗传学研究表明，“大五”人格模型中的所有因素都具有中等大小的遗传率，并且此研究结果在不同年龄段、不同性别以及不同文化背景的样本群体中具有普遍一致性（saudino，1997；Loehlin，McCrae，Costa，& John，1998）。例如，两项以双生子为被试的研究表明，神经质和外倾性的遗传率估计值分别为43%和52-54%（Wray，Birley，Sullivan，Visscher，& Martin，2007；Rettew，Rebollo-Mesa，Hudziak，Willemsen，& Boomsma，2008）。以往数量遗传学对“大五”人格的研究通常都以正常人群为被试，最近许多研究开始关注异常人群“大五”人格的遗传性问题。例如，Kendler，Myers和Reichborn-Kjennerud（2011）的研究表明，边缘型人格障碍与“大五”人格中的神经质维度存在显著的遗传正相关，而与宜人性和责任心维度存在显著的遗传负相关。Hare等人（2012）的研究表明，躁郁症患者人群“大五”人格的遗传率（23%～32%）某种程度上低于正常人群的研究结果（40%～60%）。我们固然可以推测是异常人格影响了“大五”人格遗传率的变化，但要得出确切的因果结论还需依赖未来数量遗传学和分子遗传学更加细致的综合研究。

除“大五”人格外，研究者还对活动水平（activity level）和“精神病”人格特质的个别差异进行了行为遗传学分析。活动水平是气质的一个组成元素，其个别差异出现于生命早期，并随着时间推移在儿童身上表现出稳定性。Spinath，Wolf，Angleitner，Borkenau和Riemann（2002）对300对双生子的研究表明，活动水平存在40%的遗传率。“精神病”人格特质包括权术主义、铁石心肠、冲动性不一致、无所畏惧、责备外化和压力免疫等方面。Blonigen，Carlson，Krueger和Patrick（2003）对353名男性双生子进行了研究，发现所有这些“精神病”人格特质都表现出中等或高等的遗传率。

数量遗传学研究发现，尽管不同研究设计所得出的具体数值会有所不同，但一般的人格特质都具有较高的遗传率估计值（Krueger & Johnson，2008）。

2.3.2 人格障碍

数量遗传学系统研究的人格障碍主要有精神分裂型人格障碍、强迫型人格障碍和边缘型人格障碍。精神分裂型人格障碍具有轻微精神分裂样症状，用个人访谈法和问卷法所做研究表明，它具有非常高的遗传率（Kendler，Myers，Torgersen，Neale，& Reichbom-Kjennerud，2007）。强迫型人格障碍是一种神经精神病状态，以思想、情感、观念以及行为的反复为典型症状，它所包含的五个因素即禁忌、污驰/清洁、疑虑、迷信/仪式和对称/囤积的遗传率位于24%和44%之间（Katerberg etal.，2010）。上述两种人格障碍可能是精神机能障碍遗传连续体的一部分，因为它们分别与精神分裂症和强迫焦虑症之间存在某种程度的遗传重叠（Plomin et al.，2008）。边缘型人格障碍是一种以心境反复无常、自我认同感紊乱、情绪冲动以及行为不稳定等为主要表现的人格障碍，它很大程度上受遗传基因影响。例如，对荷兰、比利时和澳大利亚三个国家5000多名双生子的数量遗传学研究表明，加性遗传效应（additive genetic effect）可以解释42%的边缘型人格障碍变异，而且这一结果具有跨性别和跨国别的一致性（Distel et al.，2008）。最近一项10年的双生子纵向研究发现，边缘型人格障碍特质在14～24岁的各个年龄段都具有中等的遗传率，且遗传率有随年龄增长而轻微上升的趋势，而这些特质的稳定性和变化受遗传因素高度影响，一定程度上也受非共享环境的影响（Bornovalova，Hicks，Iacono，& McGue，2009）。

2.3.3 态度与偏好

稳定的态度和偏好通常被看作人格的一部分，并表现出广泛的个体差异。数量遗传学家对态度和偏好的遗传性进行了饶有趣味的考察。综观多数研究可知，态度的核心特征传统主义具有中等的遗传率。例如，一项明尼苏达的双生子研究表明，传统主义的遗传率为63%；一项对654名收养和非收养儿童的纵向研究表明，遗传对保守态度具有重要影响，并且显著的遗传影响早在12岁时就已产生（Larsen & Buss，2009）。然而，并不是所有态度和信仰都表现出中等水平的遗传率，这要因所研究的态度类型而异。例如，一项对400对双生子的研究表明，对上帝的信仰、对宗教事务的参与以及对种族一体化的态度的遗传率为零（Larsen&Buss，2009）。基因似乎也影响职业兴趣或偏好。一项用修订版的杰克逊职业兴趣量表（JVIS）做的研究表明，34种职业兴趣中有30种的遗传率在37%和61%之间（schermer & Vernon，2008）。这表明，我们绞尽脑汁作出的职业选择很大程度上受到我们从父母那里继承的基因的影响。但值得我们注意的是，为什么有些态度和兴趣具有较高的遗传性，而有些态度和信仰的遗传性不明显甚至为零？或许未来的行为遗传学研究能够给出答案。

3 分子遗传学取向

人格的分子遗传学（molecular genetics）研究取向主张在DNA水平上用基因测定方法研究特定基因对人格表现型的影响效应，旨在超越传统人格数量遗传学研究仅停留在统计学层面考察遗传率的局限，而从微观层面直接鉴别对人格产生重要遗传影响的具体基因或基因组合，以精确揭示人格特征（包括人格障碍）或人格差异的根本遗传机制。

3.1 人格候选基因

已知人类基因具有数万种之多，要想从中找出对人格起作用的特定基因是件困难的事情。况且，复杂的人格或行为特质并不简单地遵循孟德尔的单基因遗传定律，而是同时受作用幅度不完全相同而又相互协同和相互作用的多个基因的影响，这就又大大增加了确定这些基因的难度。因此，研究者不可能对所有基因都进行考察，更多的是考察候选基因与人格的关系。人格候选基因（candidate gene）是被假定与某一人格特质有关的基因，通常人们已了解其生物学功能和序列，它们可能是结构基因、调节基因或在生化代谢途径中影响性状表达的基因。研究者一般通过了解相关生理机制来确定人格的候选基因。例如，用于治疗活动过度的药物常含有多巴胺，因而像多巴胺受体、多巴胺启动子和多巴胺转运体这样与多巴胺有关的基因便成为候选基因研究的目标。我们通常缺乏哪些基因是人格候选基因的强假设，因此试图将那些与具有生理作用的DNA标记有关的基因与人格联系起来的做法是很有道理的（张丽华，宋芳，邹群，2006）。

3.2 研究策略

人格分子遗传学研究者主要采用连锁策略和关联策略来寻找和鉴别对特定人格或行为特质有广泛遗传影响的具体基因。连锁策略（linkagestrategy）采取从行为水平到基因水平的“自上而下”的研究思路，它以携带某种人格特质或障碍的家系为研究对象，对连续几代人的DNA样本进行分析，以确定是否有对该人格特征影响较大的特定基因存在。由于研究者并无假定的候选基因，这种策略对定位单基因遗传特质的强效基因十分有效，但当牵涉若干个作用较小的基因时它便不再那么有效。然而，大多数复杂的人格或行为特质往往牵涉多个微效基因，于是另一种较新的关联策略（association strategy）便成为最常用的确定人格基因的策略。关联策略采取由基因到行为的“自下而上”的研究思路，通过考察拥有某种特定基因（或等位基因）的个体比没有该基因的个体在某种特定人格特质上的得分是高还是低，来确定候选基因与人格或行为特质之间的关联情况，即一种可能的因果关系。关联策略比连锁策略更容易找到只有微弱效应的特定基因，但系统性不够强。

随着人类基因组多态性研究以及SNP分型技术的发展，全基因组扫描（genome-wide scanning）逐渐成为一种标志性的分子遗传学人格研究策略（Strobel & Brocke，2011）。它主要包括对人格表现型的全基因组连锁分析和全基因组关联分析，先将人格表现型的相关位点定位于染色体某个区域，然后再进行候选基因研究或连锁不平衡分析，确定其具体基因位点。例如，一项用全基因组扫描做的研究表明，伤害回避与8p21染色体区域存在显著相关（zohar et al.，2003）。

3.3 具体研究与发现

基因主要是通过大脑中的神经递质系统来影响人格的，因而参与调节神经递质系统的基因便成为主要的候选基因。在Cloninger等人的人格心理生物模型中，新颖性寻求（novelty-seeking）、伤害回避（harm-avoidance）和奖赏依赖（reward-dependence）三种气质维度被假定分别与大脑调节不同类型刺激反应的三种神经递质系统即多巴胺（dopamine）系统、5-羟色胺（serotonin）系统和去甲。肾上腺素（noradrenaline）系统相联系。此类理论假设促使人格分子遗传学研究者们主要从这三种神经递质路径考察了基因多态性与人格之间的关系。

3.3.1 多巴胺系统

多巴胺是脑部负责快乐和兴奋的一种积极化学物质，它的缺乏会促使个体积极寻求有效物质或新异经验以增加多巴胺释放。到目前为止，人格研究中最早且最多关注的DNA标记是位于第11号染色体短臂上的多巴胺D4受体基因（DRD4）。1996年，两个独立研究小组同时在《自然遗传学》上报告了DRD4基因的3号外显子中的48-bp VNTR多态性与新颖性寻求之间存在正相关，标志着人格分子遗传学研究的初步登场（Ebstein & Israel，2009）。其中，Ebstein领导的小组运用三维人格问卷（TPQ）对124名犹太健康志愿者进行了测量，发现长重复段DRD4等位基因对新颖性寻求具有6%的解释效应，而未发现它与另外三个TPQ指标（奖赏依赖、伤害回避和坚持性）有显著关联（Ebstein et al.，1996）；Beniamin领导的小组运用大五人格量表修订版（NEO-PI-R）对315名美国成人和兄弟姐妹进行了预测测量，也发现拥有长重复段DRD4等位基因的个体比拥有短重复段DRD4等位基因的个体新颖性寻求水平显著高，并且发现长重复段DRD4等位基因与NEO-PI-R量表的外倾性和责任心两个维度显著相关，而在其他三个维度即神经质、开放性和宜人性上未见此结果（Benjamin et al.，1996）。对于这两种研究的结果可能的解释是，拥有长重复段DRD4等位基因的个体对多巴胺的相对缺乏反应敏感，需要寻求外界新异经验来增加多巴胺释放，而拥有短重复段DRD4等位基因的个体倾向于对脑中已经存在的多巴胺作出高度反应，无需寻求新异经验便可使多巴胺含量达到适当水平。

此后，一系列研究对DRD4基因与新颖性寻求这种人格特质之间的关联进行了重复验证，但结果并不完全一致。两项分别以德国人和日本人为被试的研究证实DRD4基因与新颖性寻求特质之间的确存在显著关联（strobel，Wehr，Michel，&Brocke，1999；Tomitaka et al.，1999）；Burt等人对明尼苏达137个双生子家庭所做的研究发现，DRD4基因与新颖性寻求测量指标之间不存在任何关联（Bun，McGue，Iacono，Comings，&MacMurray，2002）；Ekelund等人则得出了与1996年研究相反方向的结果，即在新颖性寻求水平较高的群体中，2次和5次重复等位基因而非7次重复等位基因的频率更高（Ekelund，Lichtermann，Jarvelin，& Pelmnen，1999）。除此之外，有些研究还发现DRD4基因与其他人格候选基因存在联合效应。一项关于1岁新生儿对新异事物反应的研究发现，DRD4基因中的48-bp VNTR与5-羟色胺转运体基因（5-HTT）中的一种多态性存在联合效应（Lakatos et al.，2003）。之所以会出现如此多样的研究结果，可能与样本大小、被试特点（年龄、性别和种族文化等）、测量工具、研究设计等因素有关。例如，分组方法不同所得研究结果就会有很大差异（Tsuchimine et al.，2009）。不管怎样，这都有待于进一步研究证实。

除DRD4基因外，研究者还对多巴胺系统中的其他人格候选基因进行了考察，如多巴胺D2受体基因（DRD2）、多巴胺D3受体基因（DRD3）、多巴胺D5受体基因（DRD5）以及多巴胺转运体基因（DATl）等。一项用多种人格测验所做的研究表明，DRD2基因的-141C插入/缺失多态性与卡氏人格量表（KSP）测量的冷漠以及北欧大学人格量表（SSP）测量的自信缺乏之间存在关联（JSnsson et al.，2003，），而利用气质性格量表（TcI）对被试所做的一项研究表明，-141C插入/缺失多态性和DRD2/ANKK1基因的TaqlA多态性与人格特质之间可能并非存在直接强相关，而是在DRD2基因与ANKKl基因的交互作用条件下才对人格产生影响（Tsuchimine et al.，2012）。在一个由862名个体组成的样本中发现DRD3基因与神经质和行为抑制存在关联，而当该样本扩大到1465人时这种关联未得到验证（Henderson et al.，2000）。有研究表明，DRD5基因可能与人格的持续性发展有关（Vanyukov，Moss，Kaplan，Kirillova，&Tarter，2000）。由于发现DAT1基因与具有某些新颖性寻求特征的注意缺陷多动症（ADHD）存在关联（Jorm et al.，2001，），有人用极端分数个体为被试考察了DATl基因与新颖性寻求之间的关联，结果表明这种效应只在女性被试身上有所显现（van Gestel et al.，2002）。

3.3.2 5-羟色胺系统

5-羟色胺作为一种生物胺，对于人类的攻击性、抑郁、焦虑、冲动、幸福感等情绪情感具有重要调控作用。此系统中最经常被研究的人格候选基因是5-羟色胺转运体基因（5-HTT），该基因越长释放和回收5-羟色胺的效率越高，已有许多研究考察了它与伤害回避等焦虑类人格特质之间的关联。5-HTT基因具有两种多态性：5-HTT基因连锁的多态性区域（5-HTTLPR）和5-HTT基因2号内含子中的VNTR多态性，其中人格研究关注最多的是5-HTTLPR。

1996年的一项经典研究发现，短5-HTTLPR等位基因携带者较长5-HTTLPR等位基因携带者在神经质和伤害回避维度上的表现水平更高（Lesch et al.，1996）。功能性磁共振成像表明，携带一个或两个短5-HTTLPR等位基因复本的个体在对恐怖刺激的反应中表现出更强的杏仁核神经元活动（Harid et al.，2002）。这种由遗传导致的杏仁核对情绪刺激的兴奋性差异支持了该结论。不过，也有一些其他研究并未发现此种关联（Flory et al.，1999；Tsai，Hong，& Cheng，2002）。还有一些研究得出了相反结果。例如，使用极端得分个体做的一项研究发现，短5-HTTLPR等位基因在低伤害回避群体中比在高伤害回避群体中出现的频率更高（van Gestel et al.，2002）。2004年的一份元分析指出。这种可重复性的缺乏很大程度上是由于样本量过小以及所使用的量表不同而导致（Sen，Burmeister，& Ghosh，2004）。分析者发现，运用大五人格量表测量的神经质与5-HTTLPR有显著关联，而运用气质性格量表测量的伤害回避与5-HTTLPR不存在任何显著关联。2008年的另一份元分析也得出了类似结论（Munaf6 et al.，2008）。然而，使用NEO-PI-R量表对4000多名被试进行的一项大型研究发现，5-HTTLPR与神经质或其各维度（焦虑，抑郁，愤怒，敌意，自我意识，冲动。易受伤害性）之间不存在任何关联（Terracciano etal.，2009）。近年来，有研究者发现，与其杂合子同伴或短等位基因的纯合子同伴相比，具有长5-HTLPR等位基因的纯合子个体通常更关注积极情感画面，而选择性地回避一同呈现的消极情感画面（Fox，Ridgewell，& Ashwin，2009）。这表明他们通常更加乐观。使用信息加工眼动跟踪评估法进行的另一项研究发现，短5-HTLPR等位基因携带者在视觉上更加偏爱积极场景而回避消极场景，长5-HTLPR等位基因的纯合子个体更加无偏地看待情绪场景（Beevers，Ellis，Wells，& McGeary，2009）。这表明，短5-HTLPR等位基因携带者可能比长等位基因纯合子个体对环境中的情绪信息更加敏感。对于5-HTLPR与人格特质之间关系的这些看似不一致的结论，还有待进一步研究确证。此外，一项最新研究显示，5-HTLPR与Val66Met两种多态性对伤害回避存在显著交互作用（Ariaset al.，2012）。

除5-HTT基因外，研究者还对5-羟色胺系统中的另外两个人格候选基因5-羟色胺2A受体基因（5-HT2A）和5-羟色胺2C受体基因（5-HT2C）进行了考察。有研究者在双极性精神障碍患者和健康控制组群体中检验了5-HT2A的1号外显子中的一种单核苷酸多态性与伤害回避维度之间的关联，但是没有发现任何关联存在（Blairy et al.，2000）。还有研究者以健康日本人为样本对5-HT2A的5种单核苷酸多态性进行了考察，没有发现它们与气质性格量表的任何维度存在关联（Kusumi et al.，2002）。就5-HT2C与人格的关系而言，研究者发现5-HT2C中的一个点突变与三维人格问卷的奖赏依赖维度和坚持性维度存在关联，并且DRD4与5-HT2C对奖赏依赖存在显著交互效应（Ebstein et al.，1997）。然而，后来的一项重复性研究发现，5-HT2C对奖赏依赖不存在主效应，但DRD4与5-HT2C对奖赏依赖确实存在显著交互效应（Kühn et al.，1999）。

3.3.3 去甲肾上腺素系统

在人格的分子遗传学研究中，人们对去甲肾上腺素系统的关注远不及对多巴胺系统和5-羟色胺系统的关注多，但也取得了一些研究成果。有研究以健康被试为样本，考察了去甲肾上腺素转运体（NET）的一种外显子限制性片段长度多态性（RFLP）与气质性格量表中各维度之间的关系，但没有发现任何关联存在（Samochowiec et al.，2001）。不过，另一项以朝鲜人为被试的研究表明，去甲肾上腺素转运体的T-182C基因多态性与气质性格量表的奖赏依赖维度存在显著关联（Ham，Choi，Lee，Kang，& Lee，2005）。有研究表明，在中国人被试中，αla肾上腺素受体基因（ADRAlA）和0c2a肾上腺素受体基因（ADRA2A）的多态性与三维人格问卷各维度之间不存在任何关联（Tsai，Wang，& Hong，2001）。而之前的另一项研究发现，ADRA2A的一种常见单核苷酸多态性与易怒性、敌对性和冲动性诸测量值之间的确存在某些关联（comings et al.，2000）。关于去甲肾上腺素系统的诸候选基因与人格之间关系的研究，有待进一步加强。

4 总结与展望

行为遗传学通过数量遗传学和分子遗传学两条取径对人格遗传性问题进行了不同层次的详细探索，取得了较为丰富的研究成果，推进了我们对人格遗传程度和遗传机制的深刻认识，也有利于促进人格研究的科学化。人格行为遗传学研究的两类取向各具优势和不足。数量遗传学取向借助生态研究设计从宏观上估计遗传变异对人格差异的解释程度，资料获取经济简单、技术要求低，并且结果解释相对容易，但它无法确切地告诉我们究竟哪些基因或多态性导致了人格差异以及具体作用过程如何（Parens，2004），对研究设计和被试取样的依赖性较强，况且面对遗传与环境实际存在相关或交互作用的不争事实，遗传率的解释意义往往遭到质疑（Lerner，2011）。分子遗传学取向摆脱了数量遗传学取向存在的诸多不足，可以从DAN水平精确细微地探知造成人格障碍或差异的特定基因及其作用机制，但研究程序繁琐复杂，对新兴生物技术要求较高，在人格候选基因的选择上带有推测性，迄今为止尚未产生符合最初预期的可重复的实质性人格研究成果（McClellan & King，2010）。除此之外，两类研究取向还存在诸多共同的问题：一是受测量手段限制，对被试自陈报告依赖性高，往往会造成某些人格特质在防卫或伪装心理作用下被隐藏；二是由于研究设计和技术、被试取样、人格和基因自身复杂性以及环境与基因的交互作用等原因，研究结果的可重复性不高（Kim & Kim，2011）；三是受过去百余年消极心理学研究传统的影响，所研究的对象主要是精神分裂症、抑郁症、多动症等病理人群（张文新，王美萍，曹丛，2012），缺乏对健康人群积极人格品质的遗传研究；四是研究成果的现实利用率低，未能把研究所得成果及时有效地转化为现实效益。

鉴于人格行为遗传学研究所存在的诸多问题，未来研究应特别注意以下五个方面：

（1）强调两种研究取向的有机结合，在数量遗传设计中加入对特定基因型的直接测量。这两种研究取向各有优缺，可以相互弥补，况且分子遗传学的许多工作需用传统数量遗传学设计综合考虑环境与遗传因素来完成。未来研究可以在数量遗传设计中加入对特定基因型的直接测量，例如，可以先用数量遗传学方法确定某种人格特征是否具有遗传性以及遗传到什么程度，然后再用分子遗传学方法从根本上细微探究影响人格的具体基因及其作用方式。

（2）注重多学科和多范式的有效整合。人格的行为遗传学研究是一项综合性很高的困难工作，涉及遗传学、心理学、生物学、神经科学、医学和社会学等多门学科，因此需要在更广泛的视野下进行多学科的整合研究。人格的遗传机制相当复杂，靠单一研究工具（如自陈问卷）或研究范式很难获得理想结果，今后应在传统研究范式的基础上综合采用脑成像、诱发电位、前脉冲抑制和计算机博弈模型等一些新的研究范式，从多个角度综合考察和相互印证人格与基因的关系，从而弥补由自陈报告带来的弊端，同时克服可重复性低的问题。

（3）扩大对健康人群积极人格品质的研究。未来人格行为遗传学研究不仅要研究病理人群的消极人格品质，而且更要研究正常人群甚至超常人群的积极人格品质，探究它们的遗传性及分子作用机制，为积极人格品质的培养提供遗传学依据。

第6篇：表观遗传学的研究意义范文

【关键词】 肿瘤抑制基因;DNA甲基化;胃癌

Abstract:Epigenetics is the study of genetic changes in gene expression without the sequence change of DNA， in which DNA methylation is one of the most widely studied epigenetic mechanism. CpG island is the sequence of human genome， located mainly in the promoter as well as the first extron regions. The size of it is nearly 100～1 000 bp and it links with 60% of human coding genes. Methylation of CpG sites in the promoter regions of genes can lead to decreased expression and silence the tumor suppressor genes and contribute to oncogenesis. The research development of DNA methylation in gastric carcinoma was reviewed in this article.

Key words：tumor suppressor genes; DNA methylation;gastric carcinoma

胃癌是人类常见的恶性肿瘤之一，发病率高，据统计，其死亡率居全球恶性肿瘤死亡率的第二位，严重的危害着人类的健康和生命。胃癌发生的机制目前仍不是很清楚，研究表明，细胞无限增殖及分化受阻是肿瘤发生的基本过程，随着分子生物学和基因工程技术的迅速发展，人们逐渐深化了对肿瘤发生学的认识。近年研究结果显示肿瘤的发生是多基因异常共同作用的结果，包括癌基因活化和肿瘤抑制基因失活，有关表遗传学研究显示[1]，表遗传学异常参与了肿瘤发生过程，而且在某种肿瘤的发生中起重要作用，其中DNA异常甲基化可致基因表达减弱或基因沉默，是导致肿瘤抑制基因失活的重要机制之一。本文就胃癌的发生发展过程中一些肿瘤抑制基因DNA异常甲基化研究进展作一综述。

1 DNA甲基化及其作用

表遗传学(epigenetics)是1939年由waddington首先提出的。表遗传学是研究在DNA序列没有改变的情况下，所发生的可遗传性基因表达的改变[1]168-174。其中包括DNA甲基化、基因组印记、染色体组蛋白修饰、隔离蛋白以及非编码RNA调控等方式，这种模式传递给子代细胞是不依赖DNA序列的。其中DNA甲基化是研究最多、最深入的一种表遗传学表达机制。

DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases DNMTS)的介导下，二核苷酸中胞嘧啶(C)的第5位原子上的H被S—腺苷甲硫氨酸提供的甲基取代，使之变成5—甲基胞嘧啶(5-methy1cytosine，m5C)[2]的化学修饰过程。甲基化酶包括维持甲基化转移酶(DNMT 1) 和重新甲基化酶(DNMT 3a，DNMT 3b)。维持甲基化酶的作用是识别子代DNA 双链中亲代单链上已甲基化的CpG 位点，催化互补单链的胞嘧啶(C) 发生甲基化;重新甲基化酶的作用是使非甲基化的双链DNA 发生甲基化的过程[3] 。DNA的甲基化修饰反应主要发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶，CpG 位点以两种形式存在，一种为分散于DNA中，正常情况下这些 CpG二核苷酸甲基化可作为一种宿主基因的保护机制，它会抑制重复子转录以及重复子同源性重组，还可以抑制“寄生”DNA序列(如逆转录病毒片段)的侵入;另一种是CpG 结构高度聚集在一起，即CpG 岛(CpG island)。CpG岛在基因组内呈不连续分布，通常位于基因的启动子区域(promoter region)，也可位于第一外显子区域， 故又称5′-CpG 岛[4]。在正常细胞中，CpG 岛通常不发生甲基化修饰，而肿瘤组织常发生其相关基因启动子区域的异常甲基化。DNA 甲基化异常可分为甲基化增强、甲基化减弱和甲基化转移酶水平增高三种情况，其中抑癌基因甲基化增强在肿瘤中最常见。可通过改变基因的构型或与核内甲基化CG序列结合蛋白结合，阻止转录因子与基因形成转录复合物，从而导致其表达沉默，使肿瘤抑制活性丧失，被认为是肿瘤抑制基因失活的重要途径。另外，DNA 的甲基化还可促进肿瘤相关基因突变，因5-甲基胞嘧啶可自发性或在SAM 作用下引起邻位脱氨转变为胸腺嘧啶，使甲基化的CpG 突变为TpG，因此其也是甲基化促进恶变的机制之一。

CpG岛甲基化是一种基因外修饰，在正常细胞中基因的甲基化大多发生在其启动子CpG 岛之外，而在肿瘤细胞中某些抑癌基因的CpG岛甲基化则导致该基因转录失活，故在肿瘤研究中检测基因启动子区CpG 岛甲基化状态，对于阐明肿瘤发生、发展的机制及建立早期诊断方法均具重要意义。目前DNA甲基化的检测方法比较多，其中广泛应用的技术是甲基化特异性的PCR技术(MSP)和甲基化敏感的单碱基延伸技术(Ms-SNuPE)，这些技术的敏感性高，特异性强，适用于微量DNA或石蜡包埋DNA。在MSP技术的基础上，又先后发展了基于荧光检测方法的实时定量PCR(MethyLight)和依赖于限制性核酸内切酶的甲基化分析方法(COBRA)，这些技术提高了检测的敏感性，实现了高通量和高特异性。此外，有人将MSP技术与变性高效液相色谱法(DNPLC)相结合，来测定整个CpG位点的甲基化。近年，中国科学院化学研究所与清华大学的研究人员合作，发展了基于水溶性阳离子型共轭聚合物的新DNA甲基化分析方法。通过荧光共振能量转移技术(FRET)研究了质粒和人肿瘤细胞p16基因启动子区特异CpG位点的甲基化状态该技术具有较高的灵敏度和特异性。引物无需荧光标记，检测在均相溶液中进行，无需分离、纯化等手段，而且与高通量分析兼容，在癌症临床诊断上具有潜在的应用价值[5]。

2 胃癌相关基因的甲基化

近年研究结果显示，多种基因的异常甲基化在胃癌发生发展中起着重要的作用。有研究[6]表明，DNA的甲基化率在胃癌前病变转化为癌的过程会发生改变。Kang等[7] 对非肿瘤胃黏膜和胃肿瘤进行p16、hMLH1、DAP—kmase、THBS1、及TIMP-3等5种基因检测，发现除DAP—kmase甲基化的频率相近之外，其他基因从慢性胃炎到肠化生及从腺瘤到腺癌甲基化频率都有不同程度的增高。因此认为，这些基因的高甲基化在胃癌变发生过程中的较早阶段就已出现，这为胃癌的早期诊断提供了新思路。

2.1 p16基因甲基化

p16基因又称多肿瘤抑制基因(multiple tumor suppressor，MTS)，定位于9p21 位点，由2个内含子和3 个外显子组成。该基因编码的蛋白是一种重要的细胞周期负调控蛋白，可与D型细胞周期蛋白(cyclinD)竞争性结合细胞周期蛋白依赖激酶CDK4 和CDK6而抑制蛋白激酶活性，使肿瘤细胞周期调节中抑癌基因Rb的表达产物(PRb)不能磷酸化而保持活化状态，抑制转录因子EF解离，使细胞周期进展最关键的G 1/S转换停滞，对细胞周期起负调控作用。因此，p16 基因的变异或其蛋白的失活会导致cyclinD-CDK4/6-pRb-E2F调节途径的失控，而使细胞过度增殖，导致肿瘤发生。目前研究表明p16基因的纯合缺失和点突变异常多种肿瘤的发生有关。在胃癌中p16基因异常甲基化主要发生在外显子1和启动子区域，且基因启动子的高度甲基化更为常见。Lee等[8]最早报道了p16 甲基化与胃癌的关系，他们用甲基化敏感性限制性内切酶研究了9 个胃癌细胞株，发现2个细胞株有甲基化，而且不表达p16mRNA;体外以去甲基化剂5-deoxy-ezecytidine对胃癌细胞系处理后，因CpG岛异常甲基化而封闭的基因又重新表达。Ficorella 等[9]发现原发性胃癌中p16 基因启动子区域高甲基化是导致其转录失活的重要原因。Bai等[10]利用诱发Wistar 大鼠胃癌模型研究发现，在大鼠胃黏膜向胃癌演变过程中，p16 基因甲基化是在胃癌发生过程的较早阶段出现，其甲基化的频率在正常胃上皮中为2.7%， 在慢性萎缩性胃炎中为16.7%，在肠上皮化生中为37.5%，在胃腺瘤中为64.7%，在胃癌中则高达82.5%。Abbaszadegan 等[11]通过MSP 和免疫组化等方法同时对52 例胃癌患者组织和血清中p16基因甲基化及蛋白表达情况分析后，认为p16 启动子区高甲基化在胃癌发生中起重要作用，并且与胃癌恶性程度相关。同时提出血清中DNA 甲基化水平的检测可能是胃癌早期检查的一个重要的生物学指标。

2.2 DNA错配修复基因(MMR)、CpG甲基化表型(CIMP)与胃癌

研究发现，在胃癌的发生中存在微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)和 CpG甲基化表型(CpG island methylator phenohype，CIMP)两种分子途径。在DNA MMR中起主要作用的是基因hMLH1 和hMSH2。MMR通过修复DNA碱基错配、降低自发性突变，而增强DNA的保真性和维持基因组的稳定性。Herman等[12]最早报告了在结直肠癌中MMR hMLH1失活与DNA甲基化有关，后来发现胃癌中同样存在微卫星不稳定性(microsatellite instability，MSI)亚型，但还没有胃癌中有关DNA MMR发生突变的报道。Fleisher 等[13]检测了65 例胃癌组织的hMLH1甲基化情况发现，随着胃癌中MSI频率的降低hMLH1基因的甲基化率也随之降低。由此推测，hMLH1基因启动子区域甲基化与MSI有关，有可能是该基因失活的一种普遍机制。Poplawski等[14]通过甲基化敏感限制性内切酶PCR(MSRE-PCR)对比分析27例胃癌患者与25 例健康人后认为，hMLH1 甲基化对胃癌形成有促进作用。由此可见，hMLH1启动子的甲基化与胃癌的发生有关，可能是胃癌发生机制中的早期分子事件。

CpG甲基化表型(CIMP)是指一些病例同时存在多个基因甲基化的现象。CIMP已在大肠癌、肝癌、肝内外胆管癌、胰腺癌、卵巢癌、急性髓性白血病、膀胱癌等恶性肿瘤中得到证实。由于胃癌的发生是一个多步骤、多因素相互作用的结果，也涉及许多相关基因的异常表达，因此多基因的启动子甲基化的研究也就自然得到了研究人员的青睐，而且越来越多的研究发现CIMP与胃癌有着密切的关系。Kim等[15] 通过检测40例早期胃癌组织中hMLH1、TIMP3、THBS1、DAP—K、GSTP1、APC和MINT2的甲基化状况发现，除了2 例基因甲基化阴性外，CIMP尽然高达40%。可见，启动子甲基化在早期胃癌中是一种普遍现象。同时研究还发现，在肿瘤发生的不同阶段、不同基因的启动子甲基化表达状况是不同的，有的基因随胃癌的进展其甲基化发生率有不断升高的趋势，而在健康青年人标本及胎盘中未发DNA甲基化。可见CIMP在胃癌的发生中是一早发事件，可以利用此特征作为胃癌的早期诊断指标，同时对建立胃癌相关基因的甲基化谱也具有积极的作用。

APC 基因是一种抑癌基因，编码的APC蛋白可以抑制上皮细胞增殖而抑制肿瘤的发生。早期研究证实该基因是结直肠癌的管家基因，近来研究发现该基因在胃癌的发生发展中也起重要作用。曾有学者用免疫组化方法分析了120 例胃癌病人的APC基因的表达情况，结果发现，APC缺失率为78%，因此认为APC 基因缺失可能与胃癌的发生有关。近年来大量的研究显示APC基因启动子1A部位甲基化与胃癌发生关系密切。Hosoya等[16]研究发现APC基因启动子1A蛋白表达率与甲基化率在正常胃粘膜和非癌粘膜中保持一致，在癌粘膜中甲基化率增高。而1B均未发现有甲基化。由此可见，ACP启动子甲基化主要发生在1A部位，且ACP启动子1A部位的甲基化可能是胃癌发生的一个中间环节，而不是胃癌发生的始动因素。3 结 语

通过对胃癌相关基因甲基化分析发现，多种相关基因甲基化是胃癌形成的重要机制之一。DNA甲基化异常不仅可在手术标本中检测到，还可从各种体液如外周血清中检测到，为临床应用带来极大便利，因此肿瘤相关基因启动子甲基化状态是一种非常有前途的生物标记物，可作为肿瘤的敏感性生物标志物。检测胃癌相关基因启动子异常甲基化不仅可用于高危人群监测、肿瘤风险评估、胃癌早期诊断，还可用于判断肿瘤迁移情况，预测胃癌手术、放化疗疗效等。由于DNA甲基化是一个可逆的过程，故通过恢复仅被抑制而未发生突变或丢失的生长调控基因表达.来恢复细胞正常生长调控功能，并且已有这方面的动物模型研究证实了这一想法。故DNA的去甲基化将为癌症的治疗提供新思路。由于一些病原体的感染可以诱发肿瘤相关基因甲基化从而导致胃癌的发生，故预防感染和及时的根除这些病原体会对预防胃癌的发生有重要的意义。

参考文献

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第7篇：表观遗传学的研究意义范文

同时，学生难以通过自身的自主学习与实践获取知识，更难有机会对课程的内容和问题发表基于自己理解的看法与意见。教与学的双方对这一现象都颇有微词。教师觉得学生学得太被动，没有主动思考; 而学生则抱怨老师教学不够精彩，提不起兴趣。为了改善这一状况，提高教学效果，自2012 年始至2014 年的三个教学周期里，本教学团队在原有教学体系的基础上，尝试进行了教学方法的改革，采用探究式教学模式，改变教师的教学方法和学生的学习方式。强调教师的作用不单是传道、授业和解惑，还要尽可能地激发学生学习的兴趣，提高学习效率，同时培养学生的科学精神和科学态度，形成一定的创新意识品质和实践能力，以期为农科其他专业课的教学改革研究与实践提供可借鉴的范例。

一、构建基于问题的探究式教学模式

通过设计问题情景，激发学生好奇心和求知欲是探究式教学模式的本质特征，其关键在于挑起学生在认识上的矛盾，形成认知冲突，并提出问题。怎样才能在教学过程中制造出认知冲突呢? 最有效的方法就是创设悬念法。悬念是一种学习心理机制，是由学生对所学对象感到疑惑不解而又想解决时所产生的一种心理状态。它能激发学生的学习动机和兴趣，使思维活跃、想象丰富，在解决所提出问题的同时还培养了学生克服困难的意志力。探究式教学的基本框架与模式或步骤如下: ( 1) 设置情景。( 2) 提出问题( 包含问题) 。( 3) 提出猜想或假设。( 4) 搜集资料和事实。( 5) 验证假设。( 6) 交流评价与得出结论。( 7) 整合、建构、迁移、应用。

( 一) 课堂理论教学方面

课堂理论教学是课程教学过程最重要的方式，在教学过程中，随着生命科学、信息技术和工程技术的迅猛发展，我们一直不断将新理论和新技术补充到园艺植物育种学课程的教学内容之中，如离体培养育种、分子育种等近年来取得的研究新成果都在课堂上余小林等基于问题的园艺植物育种学探究式教学模式研究得到了及时的反映。同时，在课程讲授中，以育种途径为主线，重点介绍园艺植物种质资源调查( 查) 、引种驯化( 引) 、选择育种( 选) ，以及在现有资源基础上，通过人工创造变异，选择获得新的品种类型的创造变异育种( 育) 途径，以及采用这些途径选育新品种的理论、方法、技术等内容。

根据探究式教学模式的要求，我们将部分章节的课程内容进行了问题化，把定论形式陈述的材料转化成引导学生探究的问题形式。为此，本教学团队经过多次讨论，设计了10 个情景问题: ( 1) 如何协调栽培品种遗传背景越来越窄与种质资源亟需保护间的矛盾? ( 2) 为什么在明末清初时我国的人口有个剧增的高峰( 主要得益于红薯、玉米和马铃薯等重要农作物种质资源的引进) ? ( 3) 如何制定园艺植物的育种目标? ( 4)如何在育种过程中避免遗传累赘，实现优良性状的定向重组? ( 5) 航天育种是未来的发展方向吗? ( 6) 杂种优势的分子遗传机制是什么? ( 7) 芽变的遗传机理及其在育种中的应用。( 8) 转基因作物的是天使还是魔鬼? ( 9) 基因组测序及分子设计育种的现在与将来。( 10) 表观遗传在育种中的作用。在上述精心设计的情景问题中，有些是本学科相关研究领域的研究前沿问题，如杂种优势的分子遗传机制、表观遗传在育种中的作用和消除遗传累赘实现定向重组是迄今为止植物育种领域的研究瓶颈和未解之谜; 有些是业内和社会当前的热点关注问题，如分子设计育种、芽变的遗传机理、航天育种和转基因作物的取舍等; 有些则是影响社会发展进程的重大问题，如种质资源的保护和人口社会发展问题等。但所有情景问题都是动态和开放的，没有唯一的标准答案，需要学生通过查询大量的文献资料，进行认真分析和整理，才能形成自己的观点或假设，并通过大量论证来支撑自己的观点或假设。

具体做法为: 将全班同学分成67 个小组( 5 人/小组) ，每小组负责一个题目。当授课到相应章节，在讲授完基本概念和理论知识以后，就由某一小组接受本章的探究式情景问题的任务，通过小组讨论，一般在四周后选择合适的时间，由本小组代表通过PPT 形式在全班进行交流，并由授课教师和各小组组长对其探究式教学成效进行考核，同时，各小组还要递交以学术论文格式撰写的总结报告。探究式教学讨论部分占总成绩的20%30%。为了促进小组之间的生生交流，防止产生能者多劳的现象，采用临时抽签的方式产生小组交流的代表，其他组员可以在后面的答疑阶段进行必要的补充。

正是这一小小操作上的改进，大大增加了小组内学生的交流和讨论时间。只有每个组员都熟悉本小组的探究问题和PPT 内容，才能在全班交流时取得好成绩，因为上台前谁也不知道谁会上台主讲，谁也不想因自己而拖全小组的后腿。

( 二) 实验教学方面

实验是培养学生独立思考、分析和解决问题能力的一个重要教学环节，是进一步掌握和理解理论知识的钥匙，也为学生后续实习及毕业后的工作提供专业基本操作技能的训练。在传统的实验课教学中，大多偏重于对相关理论的验证，且过于强调程序性，老师讲得多，学生参与少。学生完全按照教师所讲或教材所示的步骤，机械性地操作实验，缺少对研究原理与方法、实验过程和技巧的深入思考，甚至互相抄袭实验报告，导致学生过分依赖教师及教材，缺乏学习的主动性与积极性，不利于创新性人才的培养。针

对这一现实问题，结合本课程实验内容理论基础要求高、操作性强和实验周期长等特点，我们对部分自主设计性实验开展了探究式教学方法的改革。在上一次实验课结束的时候我们就布置下次实验的任务，让学生自主设计实验，使其全程参与前期实验方案的制定、实验材料的准备和试剂的配制等各个环节。以园艺植物花粉生活力测定实验为例，目前测定植物花粉生活力的方法主要有: 形态检验法、发芽法、授粉法和染色法，其中染色法有I - KI 法、氯化三笨四氮唑法( TTC) 、联苯胺- 萘酚法和亚历山大染色法等。

对此我们提出下面两个问题: 这些方法对所有植物的花粉都适用吗? 哪些方法适合哪些植物? 同时，老师在课前仅对各种检测方法进行介绍和指导，具体实验材料和方法均由每组自行选择。在随后制定实验方案时，学生选择最多的是形态检验法和染色法，发芽法和授粉法由于需要的时间太长而很少有人问津。

实验的结果也同样让人感到欣喜，结果表明，上述四种染色法对十字花科植物( 白菜、油菜、萝卜和二月兰等) 的花粉均得到比较满意的结果，TTC 法和联苯胺- 萘酚法对桃花和梨花的花粉有较好的染色效果，而结香和白玉兰的花粉仅对亚历山大染色法较为敏感。在比较了多种植物的花粉和染色法以后，通过一系列的置疑、判断、比较、选择以及相应的分析、综合、概括等过程，由发散到收敛，学生得到了不同植物的花粉对上述不同方法的检测效果各异的结论。学生普遍反映，这样得到的知识比老师在课堂上强调10 遍的效果还要好很多。通过自主设计实验、自主完成实验和自主管理实验，大大激发了学生创新思维和创新意识，让学生逐渐掌握思考和解决问题的方法，提高了学生创新实践的能力。

随后，我们对园艺植物开花习性调查和有性繁殖园艺植物的常规品种育种计划制定等两个设计性和综合性的实验也实行了类似的探究式教学改革，也同样取得了较好的教学效果。

二、探究式教学模式提高了教学效果

学生的学习效果是检验教师教学效果的标尺。探究式教学模式是对传统的授予式教学模式的一种改革与补充，它以学生的自主探究为基础，使学生掌握自主学习的基本方法，形成运用所学知识解决实际问题的能力，并逐步广泛的迁移到一切学习和生活领域之中，弥补知识转化为能力的裂隙，培养学生的创新能力，这与前人的研究结果基本一致。经过2012-2014 年三个学年度的教学改革实践，园艺植物育种学课程教与学的方式得到了根本性的改变，教师的责任由教逐渐过渡到导，引导学生积极思考，拓宽了学生思维，激发学生的学习兴趣，培养学生的个人寻找问题和解决问题的能力与团队协作能力。学生的学也由主动代替了以往的被动，由以前的要我学变成我要学。真正体现了学生的主体地位老师和学生的平等关系，拉近了师生之间的距离。针对不同的情景问题，学生通过不同的途径查询文献资料，通过小组讨论和课堂讨论，有效地提高了学生总结归纳和口头表达能力，整个教学过程培养和锻炼了学生获取知识和运用知识的能力。在近3 年的教学改革实践中，我们还设计了一套问卷调查来检测探究式教学模式的教学效果，

现将结果小结与分析如下。

( 一) 学生对探究式教学改革整体表示满意根据对近3 年的调查问卷进行统计分析结果显示，2012 年非常满意的比例是76%，基本满意的比例是19%; 2013 非常满意的比例是81%，基本满意的比例是15%; 2014 年非常满意的比例是82%，基本满意的是比例14%。说明同学们对基于问题的探究式教学改革整体表示满意，而且，随着实施经验的进一步丰富和对问题做相应的调整，非常满意的比例呈逐年上升的趋势。

( 二) 学生认可所凝练的十个情景问题统计分析结果显示，对课程所提出的讨论主题的平均满意度高达92% 以上，说明学生对所凝练的十个情景问题表示相当的认可。出现这一结果的原因是上述情景问题都是据本课程的理论和实验的教学内容，结合最新的研究热点和前沿，以及身边耳熟能详的现象和事件而设计，因此，获得高度认可也在情理之中。另外，学生普遍认为讨论主题的意义是影响探究式教学成效的最关键环节，从重要性的排序为:讨论主题的意义 文献阅读师生讨论生生讨论，说明我们在实施探究式教学方法的时候必须十分重视情景问题的凝练，同时，增加学生的文献阅读量，加强师生和生生之间的讨论也是影响探究式教学的重要环节。鉴于此，我们拟建立一个情景问题库，将根据学科发展的情况以及学生的实际情况实行动态筛选和匹配，挑选最适宜的讨论主题供学生选择。

( 三) 抽签产生主讲人的小改革极大地促进了学生小组内的讨论

根据参加小组讨论的情况，以及对近3 年的问卷调查进行统计分析结果显示，小组领到讨论题目以后，一般由23 个骨干分子领衔查阅文献和整理研讨报告，学生小组讨论的方式主要是QQ 群、课间和卧谈会等时间开展交流，但面对面的长时间深入讨论的机会较少。2012 年问卷调查中选择交流很多和交流一般的有65%，而选择交流很少和不交流的比例高达35%; 2013 年选择交流很多和交流一般的有88%，而选择交流很少和不交流的比例骤降到12%; 2014 年选择交流很多和交流一般的有91%，而选择交流很少和不交流的比例仅9%。2013 和2014 年小组讨论时间大幅增加的原因可能是由于小组主讲代表由临时抽签产生而造成的，说明教学改革过程中适时适当地做些细小的程序改正也能显著提高课程的教学效果，有着四两拨千斤之功效。

( 四) 学生对探究式教学所需时间有所顾虑对调查问卷进行统计分析的结果显示，有23%的同学认为探究式教学占用了太多的时间，认为占用时间有点多的比例是39%，选择一般的有33%，仅有5%的人选择根本不。上述结果显示，认为需要较多时间的同学约占2 /3，说明我们所设计的情景问题的难易度稍偏难。如何把握设计情景问题的难易程度是目前摆在我们面前的一个现实问题，所讨论的主题既要涉及学科的前沿，又要难易适中，其标准就是让学生跳一跳能够得着就好。通过对本课程的学习，学生全面、系统掌握园艺植物育种学的基本理论和基本方法，并能应用于分析和解决生产中的有关问题。同时，学生在科学的态度、严谨的研究方法方面也得到了训练，取得了良好的教学效果。学生对教师的教学评价连续3 年都在4. 5 分( 5 分制) 以上。

三、问题与展望

改变传统的教学观念和教学方法对教师和学生而言都是一个严重的挑战，因为教学双方都要花时间和精力进行磨合以适应新的教学模式。众所周知，近年来，随着宽口径、厚基础、重素质教改方向的确立，一些专业课程的课时缩减了很多，园艺植物育种学课程也由原来的84 课时缩减到现在的58 课时，要在有限的时间内把更多的知识教授给学生，必须改变原有的教学方式和教学观念。通过20122014 三个年度的教学改革实践，园艺植物育种学课程教学效果有了明显的提高，但也存在着一些问题和不足，需要在今后的课程教学过程中加以不断地改正和完善。

( 一) 坚持有所为、有所不为的原则开展探究式教学改革

研究表明，不是所有的课程和教学内容都适合探究式教学模式。在本课程的教学过程中，一些基础育种理论和育种方法还是采用授予式的教学方式，让学生先具备一定的专业理论知识和技能才能更好地开展探究式的学习和工作。虽然采用授予式教学，但在课上也要适当注意师生的互动，积极调动学生的学习兴趣。

在理论学习方面，如绪论、育种途径、引种驯化和选择育种等内容是植物育种学的基本概念和基础知识，这些内容适宜采用传统的教学方式进行授课，重组育种和杂交优势育种中的后部分内容可以开展探究式教学，而诱变育种、离体育种和分子育种则完全应用探究式教学模式开展教学。在实验教学部分，基础性实验和验证性实验一般不适于探究式教学，而综合性和自主设计性实验是开展探究式教学模式的主要对象。在课时允许的前提下，今后我们将尝试将更多的教学内容引入探究式教学模式，从而提高其教学效果。

( 二) 鼓励学生在课堂上积极提问

和国外学生一有问题就举手提问的习惯相比，我们的学生在课堂上提问的意愿非常低，不愿意在课堂上主动展示自己的观点，只有在教师点名的情况下才会回答问题。对调查数据进行统计分析的结果显示，产生这一现象的主要原因有: 学生认为打断教师不礼貌( 22%) 、怕耽误大家的时间( 20%) 、怕别人笑话自己问题太简单( 12%) 、以上都是( 46%) 。因此，在课程教学开始，我们首先要培养学生的提问意识，不断向他们灌输上课打断老师讲课是认真听课的体现的思想，打消他们不敢提问的顾虑，实现课堂上更好的师生互动，从而不断提高课堂的教学效果。

( 三) 需更加合理地安排小组间的交流与班级研讨时间

第8篇：表观遗传学的研究意义范文

线粒体DNA非编码区由两个tRNA基因分离，D-loop区域就处在这个非编码区中[2]。在线粒体DNA中，D-loop区是重链和轻链的复制起点，也称之为“控制区ControlRegion”，其进化压力较小，是线粒体DNA基因组序列和长度变异最大的区域，Horai等[3]发现该区域的基因变化速度比细胞核DNA和其他细胞器的基因快5倍，同时也是进化最快的部分。因此，选择D-loop区作为鉴定种群遗传状况的分子标记直接有效。利用D-loop的序列在群体遗传学上进行分析的工作在20世纪70年代就已经展开了，那时候仅仅用于分析区域内种间的亲缘关系。现今，D-loop区已经广泛被用作非常高效的工具来推断不同区域内种间或种内的亲缘关系和遗传状况。D-loop区中仍然细分为3个部分，中央保守区、终止序列区和保守序列区。其中终止序列区包含了线粒体DNA终止复制的相关序列，是变异最大的部分[4]，最具研究和分析价值。在进行数据结果分析时，由D-loop序列分析得到的单倍型多样性指数和核苷酸多样性是两个评价群体遗传资源或者群遗传多样性的重要指标。

1.1野生群体遗传多样性分析

1.1.1D-loop部分序列分析D-loop序列分析中，由于并不是整个D-loop序列都发生碱基的插入或者替换，可以采取对保守序列区或者终止序列区的部分区域进行扩增。由于这两个部分的进化比中央保守区迅速得多，只对这一区段的序列进行分析也能代表物种的遗传多样性和进化过程。张仁意等[5]对青海4个不同湖水采集的155尾裸鲤（Gymnocyprisprzewalskii）个体的线粒体DNA的D-loop区中部分序列进行扩增，得到754bp的序列长度，分析发现155个样本中有34个单倍型，但4个群体中可鲁克湖群体的单倍型多样性和核苷酸多样性远低于其他种群；进一步的遗传分化系数的分析表明，该地区已经产生一定的遗传分化，但由于地理隔离的原因，系统发育树结果还没有发展出明显的单枝，加之该区域群体的遗传多样性偏低，需要进行重点保护。

郑真真等[6]对全球大青鲨（Prionaceglauca）进行了D-loop区中694bp扩增分析，采集了来自中东太平洋、中西太平洋、中东大西洋、西南大西洋和印度洋5个海域的165尾个体，分析发现145个单倍型，变异程度非常大。进一步分析后发现5个区域的大青鲨种群的单倍型和核苷酸都处于较高水平，种质资源较好；但是遗传分化指数显示5个区域存在强烈的基因交流，种群遗传分化水平较低。邹芝英等[7]采集了8尾长鳍鲤（Cyprinuscarpiovar.longfin），扩增得到600bp的部分序列，找到了与终止区域相关的6个特征序列；对这些特定的区域分析得到6个单倍型，13个变异位点，显示了较好的种质资源状况，核苷酸多样性数值与其他鱼类接近，遗传状况中等，由于该物种稀有且仅存在偏远地区，保护珍惜水产动物资源已经迫在眉睫。向燕等[8]为了了解3种鲟鱼：达氏鲟（Acipenserdabryanus）、中华鲟（A.sinensi）和史氏鲟（A.schrencki）亲鱼的遗传状况和遗传背景，对线粒体D-loop区部分序列进行分析，扩增得到400bp的序列，49尾亲鱼个体一共得到仅18个单倍型，并且对于单倍型系统发育树分析后，发现集中在6个单倍型中，说明这些群体很有可能来自同一母亲；不过各单倍型遗传距离较远，说明父本来自不同的个体；其结果提示，在生产中仍要采用不同单倍型进行人工繁育，以避免近亲而导致种质退化。

Kumazawa等[9]研究发现，D-loop的5＇端和3＇端有串联重复序列，这段的变异速率较快。Abinash等[10]在北美不同区域采集淡水扁头鲶（Pylodictisolivaris），对35bp的串联重复区进行分析检测，从美国35个水系采集了330尾样本，分析结果发现，在东南墨西哥湾的70%样本出现串联重复的变异，而采自密西西比河95％的样本和墨西哥湾西南沿岸的扁头鲶没有出现这个区域的变异；系统发育的计算结果表明，在70万年和205万年左右出现群体分流；从地理位置上看，密西西比河的支流进入墨西哥湾西南沿岸流域，而东南墨西哥湾为另一条流域；该结果表明种群的遗传结构受到地域特殊性的影响。D-loop区部分序列的结果分析能满足一定程度的遗传多样性和遗传状况分析，可以得到可靠的结果数据帮助人们进行资源保护和简单的育种工作。随着科技进步和测序水平的改善，进行全序列的测序渐渐进入研究者的视野，全长序列将获得更加完整和正确的结果。

1.1.2D-loop全序列分析D-loop的多态性一种是来源于碱基的突变、插入和替换形成的不同单倍型，不仅种间有差异，种内个体间也存在差异，只是重复的差异小于种间的差异。而且在个体中D-loop一旦发生差异，线粒体DNA会稳定地将这种差异遗传下去，这种差异在个体间表现为线粒体DNA分子的长度变异，因此对D-loop全长进行分析研究更能体现整体的变异程度。肖明松等[11]在淮河淮滨段、凤台段、蚌埠段、洪泽湖段采集84尾野生乌鳢（Ophicephalusargus）进行种群资源的研究，分析发现33个单倍型，检测了单倍型多样性（h）、核苷酸多样性（Pi）、遗传分化指数（Fst）、遗传距离以及中性检验、错配分析和NJ树，发现其h和Pi较高，表明种群平均多态性相对较好；但在遗传距离的分析中发现所有群体的差异都较小，这可能是由于在淮河流域中不同支流的种流程度较高造成的，所以变异发生在种内，而种群之间的分化较少。董志国等[12]对大连、东营、连云港、舟山、湛江和漳州6个地区的野生三疣梭子蟹（Portunustritubercatus）进行D-loop全基因组区的遗传多样性及群体遗传结构的分析，选择单倍型多样性和核苷酸多样性作为重要指标，并加入了群体遗传分化指数的分析，进行Tajima’sD中性检验和单倍型间的分子变异分析，发现不同地区梭子蟹的遗传多样性很高，产生一定的遗传分化；不过在系统发育关系分析中，地理距离对遗传距离没有显著的关系，原因仍需要进一步研究。赵良杰等[13]在千岛湖汾口、富文、临岐3个大眼华鳊（Sinibramamacrops）主要繁殖区域采集了115尾个体，对样品进行了形态学和D-loop序列测定后，分析形态主成分和各个基因遗传学分析指标，发现千岛湖各地的大眼华鳊之间有丰富的基因交流，并没有形成容易灭绝的小种群，表明各个地理群体仍然有丰富的遗传多样性，面对一定的灾害时有一定的弹性，不过这样的良好状况仍然需要政府和渔民对该区域的种质资源进行保护。高志远等[14]对海南松涛水库南丰镇、番加乡、白沙群体的长臀鮠（Cranoglanisbouderius）的D-loop序列全场进行分析，44尾个体中发现11个单倍型，但在分析中发现单倍型较高，而核苷酸多样性较低，认为是由于海南岛偏僻的地理位置难与大陆长臀鮠进行基因交流，推断在历史中可能出现过严重的瓶颈效应；中性检测也表明没有任何整体或局部的种群扩张，数据皆表明该地域长臀鮠正处在较危险的境地，需要进行种群的保护措施。

1.2养殖群体遗传多样性分析目前，国内对水产动物养殖过程中出现的生长不良与病害频繁大多归结于饲料与环境的问题。诚然，营养和免疫是养殖的关键，但是由于人工育种和繁育杂交造成的种质资源下降也是重要因素之一。养殖户往往在育种过程中，没有考虑到育种群体的遗传状况，导致近亲杂交，子代产生各种问题。徐钢春等[15]对灌江纳苗养殖刀鲚（Coilianasus）的子三代品种与在淡水生活环境下湖鲚（C.nasustaihuensis）两个群体的遗传多样性进行了比较和分析，进行单倍型和核苷酸分析后，发现养殖刀鲚的遗传多样性要优于湖鲚，这可能是由于刀鲚仅是子三代，还未经历大量的人工繁殖和育种，保留了较好的遗传状况；而湖鲚由于其陆封型的特点，导致其种质资源渐渐下降，需要进行放流等活动保证种质资源。姚茜等[16]对来自浙江湖州某公司的养殖群体、缅甸引进的群体和两者杂交的“南太湖1号”群体的罗氏沼虾（Macrobrachiumrosenbergii）的D-loop区进行分析，共16尾群体分析得到14个单倍型，结果表明缅甸引进的群体核苷酸多样性最高，浙江湖州人工养殖群体的多样性最低，说明人工育种对遗传多样性有较大的影响。通过遗传距离和遗传分化指数分析发现，杂交群体更加偏向本地种群。在今后的育种工作中，可在杂交代中选取优秀性状的沼虾，与缅甸种群杂交，以获得更优秀的品种，为今后的人工繁育打下基础。李胜杰等[17]将珠江水产研究所养殖品种大口黑鲈（Micropterussalmoides）与北方和佛罗里达两个野生群体进行D-loop区的遗传分析，在23尾采集的样品中，5尾个体含有两种单倍型，北方11尾个体发现9种单倍型，而佛罗里达仅有1种单倍型。在遗传距离分析上发现，珠江水产研究所的养殖群体与北方群体更加接近。对于单倍型多样性和核苷酸多样性分析，结果表明养殖群体与国外种群相比，其遗传多样性处于较低水平，需要开展种质的保护工作，应引入国外品种进行杂交，改善国内养殖群体的遗传结构，提高遗传多样性，丰富大口黑鲈的种质资源。

1.3亲缘与起源分析D-loop区串联重复的现象虽然丰富，但是不同动物的重复位置不一致，重复的序列和重复的单元也不一致，所以相近物种之间对比分析有助于明确不同物种的关系。郝君等[18]对乌克兰鳞鲤（Cyprinuscarpio）、鲫（Carassisauratus）、鲢（Hypophthalmichthysmolitrix）、鳙（Aristichthysnobilis）、草鱼（Ctenopharyngodonidellus）和乌苏里拟鲿（Pseudobagrusussuriensis）6种不同鱼的线粒体D-loop区进行测序，分析了种内、种间遗传结构差异，发现作为分子标记对系统分化效果的差异，6种不同鱼的碱基含量、碱基差异、遗传距离和系统发育都有显著的差异，构建的D-loop序列的NJ系统树展示了6种鱼的分类地位，肯定了D-loop区比邻近区段的tRNA和12sRNA在鱼类识别、分类、种类鉴定和遗传多样性分析上更加可靠。侯新远等[19]对5种虾虎鱼类进行了系统进化关系的研究，分析了河川沙塘鳢（Odontobutispotamophila）、鸭绿沙塘鳢（O.yaluensis）、中华沙塘鳢（O.sinensis）、葛氏鲈塘鳢（Perccottusglenii）及尖头塘鳢（Eleotrisoxycephala）这6种虾虎鱼类同源长度约为830bp的D-loop序列，通过系统发育树和遗传距离分析，得到6种鱼类的亲缘关系即河川沙塘鳢、鸭绿沙塘鳢、中华沙塘鳢、平头沙塘鳢聚为一支，尖头塘鳢、葛氏鲈塘鳢和褐塘鳢等聚为另一支，为鱼类资源的分类和利用提供了基础。马波等[20]在额尔齐斯河采集了两种类型的银鲫（C.auratusgibelio），对几种鲫鱼的可量性状和D-loop区进行分析，得到了优势种群的生长性状，确定了它们的遗传学特征和分类学地位，同时通过D-loop区的单倍型共享率研究了两种鲫的起源和遗传特征，这些结果对我国将来进行银鲫育种有很大帮助。Klaus等[21]利用D-loop序列对欧洲鲤鱼（C.carpio）137的起源进行研究。在此之前对于欧洲鲤鱼也有过很多关于起源的研究：Zhou等[22]发现一些欧洲养殖的鲤鱼起源可能在德国和欧洲，而俄罗斯主要养殖的鲤鱼起源在亚洲。Zhou等[23]在德国镜鲤和伏尔加河的野生鲫鱼利用D-loop区全序列获得独特的3种单倍型；而Mabuchi等[24]在日本鲤鱼中发现有两个D-loop区单倍型与Zhou等报道的欧洲发现的单倍型非常相似。Klaus等[21]的研究结果指出欧洲和中亚所有的鲤鱼品种有一个共同的祖先，而且有可能是在后冰河时期传播到中亚或者欧洲。对于这种现象，可能是由于在育种过程中，没有进行规范的养殖记录，导致各种群出现杂交现象。而且，养殖户挑选具有优势性状的品种进行，容易导致其他稀有单倍型的消失，从而使得种质资源慢慢下降。

1.4个体内异质性分析同一个体内存在多种重复序列数目不同从而表现为异质。高祥刚等[25]采用克隆技术，在我国海域随机采集了3头斑海豹（Phocalargha），每尾个体任选14个克隆菌，对它们的线粒体DNAD-loop区的终止序列区进行扩增测序，发现其个体内存在多种不同的串联重复单位，即存在异质现象，说明我国的斑海豹种质资源保护较好，进化状态比较积极。张四明等[26]在野生的中华鲟种群种间和个体体内检测线粒体DNA的长度变异情况，发现中华鲟有较多个体的异质性，表现出良好的遗传多样性。由此可见，个体的异质存在是导致线粒体DNA中控制区D-loop长度变化的主要原因，而个体的线粒体DNA长度异质性是直接推动动物物种遗传多样性的重要途径。综上所述，可以发现线粒体D-loop区的序列分析已经在水产行业取得大量进展，D-loop区基因的插入、突变和替换都是影响多样性的关键，而个体内的异质和串联重复的高频率变化不仅存在于水产动物个体中，也存在于种群内，甚至在不同物种之间都对野生水产动物的起源、亲缘关系、遗传多样性、遗传结构和动物进化程度起着重要的作用。在养殖群体中，D-loop区的分析正在渐渐起到重要的作用，若结合微卫星、RFLP等其他分子标记技术，将来对人工育种和对亲鱼、亲虾的选育工作有重大意义。

2细胞色素b序列（cytb）

线粒体DNA中编码蛋白质的基因有还原型辅酶I的亚基、ATP合成酶的亚基、细胞色素c氧化酶的3个亚基和细胞色素b[27]。Zardoya等[28]研究认为，cytb的进化速度适中，适合进行种内和种间的遗传分析。现今利用cytb序列多数用于种内和种间的遗传分化分析、遗传图谱建立和遗传多样性调查，并辅以其他标记技术进行组合分析。王晓梅等[29]获取中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)cytb序列的PCR产物后，利用DGGE技术分析了温州、仪征、江都、南京、盘锦和合浦地区的中华绒螯蟹的遗传多样性，并与合浦绒螯蟹(E.japonicahepuensis)对比，发现中华绒螯蟹与合浦绒螯蟹遗传距离较大，在亲缘关系上具有显著的差异，但是仍有部分遗传标记相同，说明存在一定的基因交流。

黄小彧等[30]利用cytb序列检测了长江支流贵定与干流合江和宜都的中华倒刺鲃(Spinibarbussinensis)群体的遗传多样性，分析群体的遗传距离，结合地理因素分析了该物种的种质资源现状，发现合江的遗传多样性最好，而支流群体与干流群体的遗传分化较大，地理隔离使同一物种的基因交流程度降低。夏月恒等[31]利用cytb序列对中国近海3个地区的鮸鱼（Miichthysmiiuy）的遗传多样性进行分析，通过对地理环境和历史因素的解释，认为中国鮸鱼基因型的单倍型多样性高和核苷酸多样性低可能是因为种群在某个时期突然扩张，使单倍型突变大量产生，但这段时间对于提高核苷酸多样性时间不足，所以产生了如此差别；且Fst结果极低，说明该地区遗传分化程度很低，加上不同地理的单倍型网络图交错呈现，有可能是因为种群由于扩张之后还未达到平衡，需要对该地区进行保护。钟立强等[32]调查了长江中下游5个湖泊的黄颡鱼，利用cytb序列分析了不同地区遗传多样性和遗传分化的程度，60尾个体检测出37个单倍型，Fst分析显示这5个种群的变异大部分都来自群体内，说明各个种群间有一定的基因交流，系统树显示它们没有分化成谱系。司从利等[33]从长江贵定和乐山两个群体的泉水鱼cytb序列分析其遗传状况、结构和多样性程度，发现这两个群体由于三峡大坝的地理因素，已明显受到严重的影响，出现高度的遗传分化，建议对该物种进行分区保护，提高遗传多样性，丰富种质资源。

司从利等[34]在广东、广西等地基于cytb序列分析了华南居氏银鱼（Salanxcuvieri）的遗传现状，从邻接树上可发现有一定的分支，认为地理因素正在逐渐影响遗传结构，推测琼州海峡的地理位置可能影响广东、广西种群间的遗传交流；中性检测结果表明在更新世晚期发生扩增，地球当时的气候影响了该种群的遗传多样性；根据现状，建议分地区对该种群进行人为保护，避免出现种质退化。李伟文等[35]两年中在7个远洋捕捞点采集了黄鳍金枪鱼（Thunnusalbacares），扩增了cytb部分序列得到663bp，108尾个体仅有24个单倍型，且单倍型多样性和核苷酸多样性都处于较低水平，群体的遗传多样性较差；Fst分析得到变异大多发生在群体内部，表明其遗传分化程度较低，并且基因交流非常强烈，种质资源正在衰退，这与人类破坏环境和大面积捕杀有密切关系。谢楠等[36]利用cytb对鲂属（Megalobrama）4种鱼类及长春鳊（Parabramispekinensis）进行了系统分类。但在结果分析过程中仅靠cytb的信息难以准确将不同品种进行区分，仍需要配合其他标记进一步研究。

3其他标记与组合分析

16SrRNA序列、12SrRNA序列和COI序列在线粒体基因组中变异速度较慢，保守性较高，因此很难由其单独作为验证工具来进行遗传分析，往往需要结合其他的基因片段，才能同时作为鉴定种内亲缘关系和物种遗传多样性程度的工具。刘萍等[37]选取了山东青岛中华虎头蟹（Orithyiasinica）野生群体的16SrRNA和COI基因片段研究其遗传多样性，但是发现16SrRNA变异程度较小，效果不佳；在遗传距离和系统进化研究中，两种技术检测了不同蟹之间的亲缘关系以及它们的进化分化时间，利用NJ系统进化树发现中华虎头蟹与梭子蟹类的亲缘关系最近，并采用“分子钟”对4个蟹类的分化时间进行计算。吴玲等[38]对沿海6个群体的白氏文昌鱼（Branchiostomabelcheri）和日本文昌鱼（B.japonicum）分别进行COI和16SrRNA序列的研究，发现两种鱼种内遗传多样性较高，但还没有明显的遗传分化；其中茂名群体和威海群体具有最高的核苷酸多样性，很有可能为这两类鱼的祖先。

翁朝红等[39]对近江蛏（Sinonovacularivularis）、缢蛏（S.constricta）、小刀蛏（Cultellusattenuatus）、尖刀蛏（C.scalprum）和大竹蛏（Solengrandis）的COI和16SrRNA部分序列进行测序和分析，在进行遗传距离和系统演化分析后，结果表明近江蛏已进化至独立为一个种，并且通过聚类分析推断近江蛏应归属于竹蛏超科，解决了这几种蛏分类归属。郁建锋等[40]结合12SrRNA和16SrRNA的序列为太湖流域河川沙塘鳢的分类提供了重要的帮助，发现了大量的变异位点和简约位点，而且在两种标记的验证下，比较得出太湖流域河川沙塘鳢与福建流域河川沙塘鳢已经存在一定的遗传差异。同时，系统发育树分析表明，太湖流域河川沙塘鳢与其他鳢已存在遗传分化差异。王庆容等[41]对长江中上游舞阳河、乌江、雅砻江、岷江和金沙江5个野生鲇(Silurusasotus)群体的亲缘关系和遗传差异进行了分析，对比了核苷酸和单倍型多样性，发现舞阳群体与其他群体的亲缘关系较远。杨慧荣等[42]同时利用D-loop和cytb的序列对长江水系的赤眼鳟（Squoliobarbuscurriculus）进行了遗传多样性的分析，通过遗传变异率、单倍型多样性等指标发现长江赤眼鳟遗传多样性较高，种质状况较好；同时，根据Fst和分子变异等级差异分析发现，不同水系的群体存在明显的遗传分化；系统发育树证明了珠江水系赤眼鳟与长江水系赤眼鳟正在逐渐分化为两类群体，并提出cytb序列在变异显著的群体间更能发挥作用。

孙希福等[43]利用cytb序列和D-loop序列分析了江豚（Neophocaenaphocaenoides）在鼠豚类及一角鲸类的分类地位，系统发育树表明，江豚的遗传距离与一角鲸科较为接近，并确定棘鳍鼠海豚、太平洋鼠海豚及黑眶鼠海豚3种群有较近的亲缘关系，否定了之前仅凭借形态学的分类方式。毕潇潇等[44]在某一水产品公司采集了来自美国与荷兰的狭鳕（Theragrachalcogramma）、太平洋鳕（Gadusmacrocephalus）、蓝鳕（Micromesistiuspoutassou）和远东宽突鳕（Eleginusgracilis）4种不同属的鳕鱼，利用16SrRNA、cytb和COI序列比较了它们的序列结构，根据核苷酸分歧速率以及NJ系统发育树，将太平洋鳕、狭鳕和宽突鳕归为一支，也显示了它们较接近的遗传距离，给分类学提供了非常重要的理论基础。

4展望

线粒体分子标记技术主要用于物种的遗传多样性分析、亲缘、亲权分析和物种进化程度分析。该基因组功能重要且能稳定遗传，是物种个体基因组中变化速度较快且保留较好的部分。对D-loop区的序列进行测序、比对、计算和分析后能得到物种的种属分类、遗传结构、历史发育情况和遗传多样性状态。而且，D-loop区稳定的母系遗传，使得分析起源有较好可靠性，聚类分析结果准确。同时，细胞色素b和16SrRNA等序列虽然进化速度较慢，但其稳定性的特征可以得到较好保留，获得的插入、替换和缺失等突变可以持续遗传，以作为数据分析的可靠依据。在进行不同情况的分析时，可以结合一到两种分子标记技术，作为重要的辅助参考标记。

综上，在水产行业的遗传分析中，野生群体的遗传多样性是将来进行育种和引进的关键，通过线粒体分子标记技术对野生经济水产动物的遗传结构和遗传多样性分析是高效、准确和可靠的。其中单倍型多样性和核苷酸多样性表现了分子结构的变异程度，体现了野生群体种质资源的现状；遗传分化特征能表现群体的基因交流状况，表明了群体间自由的自由度；分子变异等级分析可以让我们了解不同地域群体突变的来源，表现了群体遗传结构的差异；中性检测等分析从分子层面揭示了鱼类的系统发育状况。

第9篇：表观遗传学的研究意义范文

[关键词] 干扰素调节因子8；骨髓增生异常综合征伴原始细胞增多；外周血RNA；逆转录PCR；实时荧光定量PCR

[中图分类号] R551.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）09-0043-05

Study on expression of interferon regulatory factor 8 in myelodysplastic syndromes with excess blasts subtype

XU Xudong1 XIAO Xiangyang1 CHEN Long1 WANG Jianchao2

1.Zhejiang Chinese Medicine University Second Clinical Medical College， Hangzhou 310053， China； 2.The Second Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University， Hangzhou 310005， China

[Abstract] Objective To investigate whether the expression of interferon regulatory factor 8（IRF-8） is abnormal in myelodysplastic syndromes with excess blasts （MDS-EB） subtype and to analyze its correlation with MDS-EB. Methods A total of 30 experimental specimens from three groups were collected. 20 cases were MDS-EB case specimens and divided into MDS-EB1 group and MDS-EB2 group. 10 cases of healthy physical examination were as healthy control group. All the samples were collected from the peripheral venous blood of the subjects. The total RNA was extracted from the peripheral blood immediately after the collection. The expression level of IRF-8 mRNA was detected by real-time fluorescence quantitative PCR after reverse transcription PCR. The average expression of each group was expressed as RQ（x±s）. Results The mean RQ values of real-time fluorescent quantitative PCR in the three groups were MDS-EB1（0.59±0.08）， MDS-EB2（0.26±0.10）， healthy control（1.20±0.26）， and there was significant difference among the three groups（P

[Key words] Interferon regulatory factor 8； Myelodysplastic syndromes with excess Blasts； Peripheral blood RNA； Reverse transcription PCR； Real-time quantitative PCR

骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndromes，MDS）是一组源于髓系造血干细胞的克隆性疾病。根据WHO 2016年出版的诊断指南，MDS目前主要有8种亚型[1]，其中病情程度较为严重的亚型是骨髓增生异常综合征伴原始细胞增多（MDS-EB）。MDS-EB占所有MDS亚型中发病的34.2%[2]。MDS-EB的骨髓原始细胞数目可达到5%～19%，根据MDS国际预后积分系统（IPSS）的评价，MDS-EB一般可划分为中危或高危，平均转白率接近40%[3]，其发病及转白过程中，可存在多种基因位点的突变和相关细胞因子的表达沉默，但其机制尚不明确。

干扰素调节因子（interferon regulatory factor，IRF）是一种具有抗病毒、抗肿瘤、调节机体免疫功能等多种功能的细胞因子[4]，IRF-8是其重要的家族成员之一，在肿瘤发病以及抗肿瘤相关免疫中具有重要作用[5，6]。在血液肿瘤方面，IRF-8表达缺失是慢性髓细胞性白血病（chronic myelogenous leukemia，CML）发病的重要分子事件，大多数CML患者的IRF-8 mRNA表达严重缺乏[7]。而同样作为血液肿瘤疾病的MDS-EB，目前还未有与IRF-8表达相关的研究报道。

1资料与方法

1.1一般资料

选择2014年12月～2016年12月收集浙江中医药大学附属第二医院血液科住院的MDS-EB患者20例作为研究对象，并根据临床资料分为MDS-EB1组和MDS-EB2组。MDS-EB1组样本来自临床确诊的MDS-EB1患者，骨髓报告提示原始细胞数>5%且10%且

1.2方法

采用实时荧光定量PCR法测定外周血单个核细胞IRF-8 mRNA的表达水平。

1.2.1总RNA抽提 使用肝素抗凝管采集新鲜外周血，自然沉淀后收集上清液，1000 rpm离心15 min，分装上清，-80℃冻存。沉淀后的细胞部分以PBS洗涤，Ficoll分离外周血单个核细胞后，迅速进行总RNA抽提。

1.2.2 OD260/OD280 抽提总RNA后，取2 μL总RNA样品，测定260 nm、280 nm的吸光值，计算OD260/OD280，测定其纯度和浓度。

1.2.3 IRF-8的相对表达量 使用SYBR荧光染料试剂盒对样本进行定量分析，每个样本重复3次。引物由上海生工生物技术公司合成。IRF-8引物序列：上游引物5’-TTGTTGCCAGGAAGATTAG-3’，下游引物5’-CAAAGGAGAAAGGAGGACA-3’。计算机自动Ct分析法获得各个反应孔的Ct值，计算不同样本的平均Ct值，应用Ct法计算表达量。IRF-8用内参基因GAPDH进行校正，应用Step One Plus 2.2.3软件进行数据处理，根据公式2-Ct（RQ）计算IRF-8的相对表达量。

1.3统计学方法

采用SPSS17.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用方差分析，再采用LSD-t检验行两两比较，P

2结果

2.1 总RNA提取浓度检测

对30个标本进行总RNA提取后进行浓度测定，各组平均浓度分别为MDS-EB1组（642±199）ng/μL，MDS-EB2组（495±110）ng/μL，健康φ兆椋514±88）ng/μL，具体数值见表3。各标本浓度符合进一步实验要求。

2.2实时荧光定量PCR结果

通过对三组样品进行实时荧光定量PCR检测，用内参基因GAPDH对结果进行校正。检测结果平均RQ值：MDS-EB1组（0.59±0.08），MDS-EB2组（0.26±0.10），健康对照组（1.20±0.26），具体数值及表达水平见表4和图1。

采用SPSS17.0统计软件对三组数据进行成对样本检验，三组实验样本间表达量存在显著差异（P

3讨论

迄今为止，对于MDS发病及其演变机制尚无明确定论，但一般认为骨髓免疫异常、基因水平改变、遗传学异常和细胞凋亡过度等是导致MDS骨髓造血干细胞克隆性病变的四大重要因素。近年来随着分子生物学技术的发展，对于MDS的分子诊断研究已经逐渐成为热点，在WHO最新出版的2016年MDS诊断指南中，提及了9种在MDS中80%～90%常见基因异常，包括SF3B1、TET2、SRSF2、ASXL1、DNMT3A、RUNX1、U2AF1、TP53和EZH2[1]。其中，SF3B1作为骨髓增生异常综合征伴环形铁粒幼红细胞增多（myelodysplastic syndrome with ring sideroblast，MDS-RS）非常重要的一个分子突变位点，对于疾病的诊治具有重要意义[8]。但另一方面，与其他血液肿瘤不同，目前临床上反应MDS疗效的生物标记物还非常有限[9]，尤其在MDS-EB这一亚型方面。

IRF-8是IFN-γ调控因子家族的成员，对于髓系细胞生成非常重要[10]，其作为IFN-γ/STAT1信号通路的关键分子，参与JAK/STAT的调控过程[11]，并介导Fas、Bax、FLIP、JAK1和STAT1的表达实现实体瘤细胞凋亡[12，13]。Watanabe T等[14]也在IRF-/-的小鼠实验中发现，IRF-8在调节髓细胞生成、发展分化及生长过程中起着重要的决定性作用。另外也证实了IRF-8在急性髓系白血病（acute myelogenous leukemia，AML）、CML中的肿瘤抑制功能，恢复IRF-8的表达可拮抗Bcr/Abl的致瘤性作用[15]。

本研究将IRF-8运用到MDS-EB中，通过检测其mRNA的表达水平分析IRF-8的表达是否异常。实验结果显示相较于健康对照组，MDS-EB组的表达水平显著降低，表明IRF-8在MDS-EB发病过程中表达受到明显抑制，提示IRF-8可能是一种MDS-EB的抑制基因，对MDS-EB发病具有抑制作用。另外MDS-EB组间对比显示MDS-EB2中IRF-8的表达水平比MDS-EB1更低，这可能与IRF-8调节骨髓细胞生成、促进髓细胞分化成熟的作用有关[16]。因此IRF-8的表达抑制可能会造成骨髓细胞的成熟障碍，从而导致原始细胞数量增加，而原始细胞数量的增加与MDS-EB的发病和转白都具有密切关联，提示IRF-8的表达水平对于MDS-EB的疾病进展具有重要提示作用。

本研究中发现IRF-8在MDS-EB中表达存在抑制，而这种抑制可能涉及多种分子机制，并且与肿瘤的发病发展相关。在一些实体瘤中，异常甲基化是肿瘤发病的重要原因之一，实验研究表明，鼻咽癌和消化道肿瘤中，IRF-8启动子的异常甲基化会导致IRF-8表达抑制[17]，在肾细胞癌（RCC）中IRF-8作为功能性肿瘤抑制因子也经常发生甲基化[18]，而娄晔等[19]发现MDS-EB存在高甲基化状态，这可能与IRF-8的表达抑制相关。当然除甲基化外，组蛋白修饰等表观遗传机制也参与IRF-8的抑制表达。Banik等[20]研究发现IRF-8对组蛋白脱乙酰酶抑制剂的抗肿瘤活性具有重要作用，并且确认了IRF-8-MMP3新的肿瘤发病机制。Wonyong Lee等[21]研究表明甲基化试剂联合组蛋白脱乙酰酶抑制剂才能恢复IRF-8 mRNA水平的表达，这说明多种IRF-8的抑制机制可能存在多种控制中心。而在对IRF8-/-的小鼠模型恢复IRF-8表达能力后，证实IRF-8对AML和CML具有肿瘤抑制功能。因此，IRF-8对于MDS-EB也可能具有重要的抑制作用。

目前，一些肿瘤药物的开发研究主要用于抑制肿瘤细胞的增殖，从而达到缓解疾病的效果。如华蟾素就具有体内外抑制人胰腺癌细胞增殖作用[22]，而基于多信号通路报告基因对于这类药物抑制肿瘤进展的分子机制研究具有重要作用。IRF-8作为多种细胞信号通路当中的关键分子，其表达和抑制对于肿瘤进展及药物疗效都具有重要的提示意义。因此进一步研究IRF-8的分子机制不仅能对MDS-EB的靶向治疗奠定实验基础，还能对于华蟾素等肿瘤抑制药物在抑制肿瘤过程中的分子作用机制提供研究价值。

另一方面，在MDS-EB的发病机制上，除遗传学异常以外，骨髓免疫异常也被认为是MDS-EB发病的一个重要原因。而骨髓免疫异常也是免疫相关性全血细胞减少症（immuno-related pancytopenia，IRP）的主要发病原因。这两种疾病都具有骨髓造血异常、贫血等相似的临床症状，因此在临床鉴别上具有一定难度。IRP的发病机制一般认为与T淋巴细胞的调控异常有关，并伴有TH1、TH2、TH17阳性细胞比例异常[23，24]。而IRF-8在T淋巴细胞与B淋巴细胞的诱导分化上具有重要作用[25-28]，并且具有抑制Th17细胞分化的作用。所以，IRF-8不仅在MDS-EB中存在异常表达，也可能在IRP中也有异常表达，因此进一步研究IRF-8的作用与功能，对于这两种疾病发病机制的研究和鉴别均具有重要价值。

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