司静静- 表观遗传学的研究分析进展

1、5/12/2021整理ppt1 肝癌表观遗传学研究进展肝癌表观遗传学研究进展 作者：黄健. 肝癌表观遗 传学研究进展. 中国科学杂志.2008， 38（10）：913922 5/12/2021整理ppt2 摘要：摘要：肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型，肝细胞癌是原发性肝癌的主要类型， 也是恶性程度最高的肿瘤之一。肝癌最主也是恶性程度最高的肿瘤之一。肝癌最主 要病因是慢性肝炎病毒感染，食物中黄曲要病因是慢性肝炎病毒感染，食物中黄曲 霉毒素霉毒素B1摄入，长期过量饮酒和遗传性肝摄入，长期过量饮酒和遗传性肝 病肝硬化等。目前，人们对肝癌的发病机病肝硬化等。目前，人们对肝癌的发病机 制并不十分清楚，研究

2、表明，由遗传学和制并不十分清楚，研究表明，由遗传学和 表观遗传学改变引起的原癌基因的活化和表观遗传学改变引起的原癌基因的活化和 抑癌基因的灭活而引起细胞恶性改变是肿抑癌基因的灭活而引起细胞恶性改变是肿 瘤发生时核心生物学进程。瘤发生时核心生物学进程。 5/12/2021整理ppt3 过去，人们普遍认为遗传学上的基因突变过去，人们普遍认为遗传学上的基因突变 是肿瘤发病机制的关键事件，尤其是抑癌是肿瘤发病机制的关键事件，尤其是抑癌 基因的体细胞突变与肿瘤的发生有着密切基因的体细胞突变与肿瘤的发生有着密切 的联系。但是，近年来随着对肿瘤认识的的联系。但是，近年来随着对肿瘤认识的 深入，人们发现深入，

3、人们发现DNA序列以外的调控机制序列以外的调控机制 （即（即表观遗传学表观遗传学）异常在肿瘤的发生发展）异常在肿瘤的发生发展 过程中也起到非常重要的作用。因此随着过程中也起到非常重要的作用。因此随着 对肝癌的抑癌基因及其影响因素等研究的对肝癌的抑癌基因及其影响因素等研究的 深入，表观遗传学深入，表观遗传学(Epigenetics)在肝癌的在肝癌的 发病机制上越来越受到人们的重视。发病机制上越来越受到人们的重视。 5/12/2021整理ppt4 表观遗传学主要包括：表观遗传学主要包括： DNA甲基化修饰甲基化修饰 组蛋白修饰组蛋白修饰 非编码非编码RNA(microRNA) 染色体重塑等染色体重

4、塑等 （其中DNA甲基化和microRNA与肝癌发生 的关系是得到最为深入研究的表观遗传学 机制） 5/12/2021整理ppt5 1 DNA甲基化与肝癌甲基化与肝癌 随着表观遗传学的发展，人们认识到肿瘤随着表观遗传学的发展，人们认识到肿瘤 不仅仅是遗传性疾病不仅仅是遗传性疾病 ，同时也是由，同时也是由DNA甲甲 基化异常引起的基因调控失常的表观遗传基化异常引起的基因调控失常的表观遗传 性疾病。肿瘤中的甲基化异常主要表现为：性疾病。肿瘤中的甲基化异常主要表现为： 普遍性低甲基化，个别基因的低甲基化，普遍性低甲基化，个别基因的低甲基化， 区域性区域性cpG岛的高甲基化以及印记丢失岛的高甲基化以及

5、印记丢失 （loss of imprinting）等）等 5/12/2021整理ppt6 1.1肝癌基因组广泛性低甲基化肝癌基因组广泛性低甲基化 基因组低甲基化状态在恶性肿瘤中广泛存基因组低甲基化状态在恶性肿瘤中广泛存 在，可能是肿瘤特征之一。研究发现：头在，可能是肿瘤特征之一。研究发现：头 颈部癌，前列腺癌以及恶性血液病（如颈部癌，前列腺癌以及恶性血液病（如B- 细胞慢性淋巴细胞性白血病）中的基因低细胞慢性淋巴细胞性白血病）中的基因低 甲基化很普遍。当然，肝癌也不例外。甲基化很普遍。当然，肝癌也不例外。 5/12/2021整理ppt7 1997年，日本国家肿瘤研究所年，日本国家肿瘤研究所Us

6、hijima等等 人利用人利用MS-RDA技术分析致癌剂诱导小鼠技术分析致癌剂诱导小鼠 肝癌的研究中发现，肝癌的基因组甲基化肝癌的研究中发现，肝癌的基因组甲基化 水平与正常小鼠肝组织比较明显低。水平与正常小鼠肝组织比较明显低。 2007年美国年美国Thorgeirsson利用利用3HdcTP 掺入技术检测掺入技术检测6例正常肝组织和例正常肝组织和30对肝癌和对肝癌和 癌旁组织基因，甲基化水平后发现，肝癌癌旁组织基因，甲基化水平后发现，肝癌 组织组织DNA甲基化水平明显低于癌旁和正常甲基化水平明显低于癌旁和正常 肝组织。肝组织。 5/12/2021整理ppt8 目前，全基因组低甲基化在人类肝癌目

7、前，全基因组低甲基化在人类肝癌 中的作用尚不清楚，可能与以下几方中的作用尚不清楚，可能与以下几方 面有关：面有关： （1）DNA低甲基化可导致染色体不稳定低甲基化可导致染色体不稳定 1998年，chen在利用DNA甲基化转移酶突变技 术制备的小鼠模型中发现，该基因可导致染色体 去甲基化而影响胚胎到成体发育过程，促进了小 鼠胚胎干细胞染色体的不稳定性。 整理ppt 5/12/2021整理ppt10 （3）DNA低甲基化激低甲基化激 活了惰性基因的表达，活了惰性基因的表达， 尤其是原癌基因尤其是原癌基因 ras,myc及其他的肿及其他的肿 瘤促进基因等的表达，瘤促进基因等的表达， 诱发肿瘤的发生。

8、诱发肿瘤的发生。 5/12/2021整理ppt11 1.2cpG岛的高甲基化与肝癌岛的高甲基化与肝癌 现已确认这种现已确认这种cpG岛高甲基化作用在肿瘤岛高甲基化作用在肿瘤 的发生发展中起重要作用，也是肿瘤发生的发生发展中起重要作用，也是肿瘤发生 中基因表达沉默的主要机制，尤其影响肿中基因表达沉默的主要机制，尤其影响肿 瘤抑制基因跟错配修复基因转录表达，对瘤抑制基因跟错配修复基因转录表达，对 肿瘤发生和发展有重要意义。肿瘤发生和发展有重要意义。 1.3DNA甲基转移酶与肝癌甲基转移酶与肝癌 DNA甲基转化由甲基转化由DNAC5胞嘧啶甲基转移酶胞嘧啶甲基转移酶 (DNMTs)催化而成，催化而成，

9、 DNMTs在调节在调节DNA 甲基化中起重要作用。甲基化中起重要作用。 5/12/2021整理ppt12 1.4 DNA甲基化分析在肝癌研究中的甲基化分析在肝癌研究中的 作用作用 （一）（一）DNA甲基化与肝细胞甲基化与肝细胞 癌的诊断，癌的诊断，疗效疗效观察及预后判观察及预后判 断断 （二）（二）DNA甲基化与肝细甲基化与肝细 胞癌的防治胞癌的防治 5/12/2021整理ppt13 （一）DNA甲基化与肝细胞癌的 诊断，疗效观察及预后判断 研究显示异常研究显示异常DNA甲基化是肿瘤形成过程甲基化是肿瘤形成过程 中一个早期频发事件，而外周血（血浆，中一个早期频发事件，而外周血（血浆， 血清）

10、，肿瘤累及器官相关的体液（如唾血清），肿瘤累及器官相关的体液（如唾 液，痰等）中同样可以检测到肿瘤组织中液，痰等）中同样可以检测到肿瘤组织中 已经存在的肿瘤相关基因已经存在的肿瘤相关基因DNA异常甲基化。异常甲基化。 因此，检测体液和组织中某些肿瘤相关基因此，检测体液和组织中某些肿瘤相关基 因的甲基化状态，可以为肿瘤的诊断，疗因的甲基化状态，可以为肿瘤的诊断，疗 效观察及预后诊断提供有价值的信息。效观察及预后诊断提供有价值的信息。 5/12/2021整理ppt14 （二）（二）DNA甲基化与肝细胞癌的防治甲基化与肝细胞癌的防治 通过研究通过研究DNA甲基转移酶抑制剂甲基转移酶抑制剂 来抑制酶活

11、性，并可通过恢复甲来抑制酶活性，并可通过恢复甲 基化沉默的肿瘤相关基因的表达，基化沉默的肿瘤相关基因的表达， 还可抑制肿瘤细胞的生长。还可抑制肿瘤细胞的生长。 5/12/2021整理ppt15 2 microRNA与肝癌的关系研究与肝癌的关系研究 1993年年Lee等人在秀丽新小杆线虫中发现了一种等人在秀丽新小杆线虫中发现了一种 发育时序性基因发育时序性基因Lin4， Lin4不编码任何蛋白，而不编码任何蛋白，而 是形成小分子是形成小分子RNA，该小分子，该小分子RNA可抑制可抑制Lin4 蛋白合成，而蛋白合成，而Lin4RNA的水平却无明显变化。随的水平却无明显变化。随 后，在人和果蝇及其他

12、生物中也检出类似基因后，在人和果蝇及其他生物中也检出类似基因 let-7及其同源物，此后又相继发现数百种类似小及其同源物，此后又相继发现数百种类似小 分子分子RNA，这类具有调控基因表达功能的小分子，这类具有调控基因表达功能的小分子 非编码非编码RNA被称为被称为microRNAs 5/12/2021整理ppt16 microRNA是一类长约是一类长约1925个核苷酸的单个核苷酸的单 链非编码小链非编码小RNA分子。分子。microRNA在各类在各类 生物中广泛存在，具有一定的保守性，与生物中广泛存在，具有一定的保守性，与 机体生长，发育，分化等重要功能密切联机体生长，发育，分化等重要功能密切

13、联 系。系。 近年来，随着生物信息学发展，分子生物近年来，随着生物信息学发展，分子生物 学实验技术改进，学实验技术改进，microRNA的研究突飞的研究突飞 猛进，猛进， microRNA与肿瘤发生发展的关系与肿瘤发生发展的关系 及其潜在价值越来越受到人们的重视。及其潜在价值越来越受到人们的重视。 5/12/2021整理ppt17 2000年，年，Murakami等人利用自制等人利用自制microRNA芯芯 片，检测了片，检测了25对肝癌和癌旁组织中的对肝癌和癌旁组织中的180种人类种人类 成熟的成熟的microRNA和和206个人类个人类microRNA前体前体 的表达水平，结果发现了的表达

14、水平，结果发现了2种成熟种成熟microRNA和和 一个一个microRNA前体在肝癌组织中高表达，而一前体在肝癌组织中高表达，而一 些些microRNA在肝癌组织中低表达。这些数据都在肝癌组织中低表达。这些数据都 为深入理解为深入理解microRNA在肝癌发生发展中的作用在肝癌发生发展中的作用 奠定了良好的基础，相信对这些奠定了良好的基础，相信对这些microRNA功能功能 的研究必将加深人们对肝癌发生机制的了解的研究必将加深人们对肝癌发生机制的了解。 5/12/2021整理ppt18 结束语和展望结束语和展望 目前，人们认识到一些区域目前，人们认识到一些区域DNA异常异常 甲基化是肿瘤形成

15、过程中一个早期，甲基化是肿瘤形成过程中一个早期， 频发事件，因此，深入研究肝癌基因频发事件，因此，深入研究肝癌基因 组特异甲基化与肝癌临床病理分型的组特异甲基化与肝癌临床病理分型的 关系可以为肿瘤的早期诊断，疗效观关系可以为肿瘤的早期诊断，疗效观 察及预后判断提供非常有价值的信息。察及预后判断提供非常有价值的信息。 5/12/2021整理ppt19 当前，检测体液和组织中肝癌相关基因的当前，检测体液和组织中肝癌相关基因的 调控元件的调控元件的DNA甲基化状态为肝癌诊断，甲基化状态为肝癌诊断， 疗效观察及预后判断提供了一些线索，但疗效观察及预后判断提供了一些线索，但 需要在更多样本上进行验证和前瞻性研究。需要在更多样本上进行验证和前瞻性研究。 此外针对甲基转移酶和去乙酰化酶调控基此外针对甲基转移酶和去乙酰化酶调控基 因沉默的表观遗传机制开发出一些潜