美国看病：探索癌症基因的“沉默”机制

一项研究表明，已经保存超过4亿年的表观遗传变化，可以在人类发育的晚期使一些与癌症相关的基因失活。美国看病机构爱诺美康了解到，表观遗传变化是DNA控制的一种形式。相关论文近来发表在Nature Communication上。

人类中某些癌症的基因也存在于斑马鱼中，但它们在受精后几小时内“沉默”下来。这项研究为表观遗传学如何调节进化史上的基因提供了新的线索。它还揭示了斑马鱼和人类胚胎的表观遗传“自我重置”的显着差异，并将指导未来的表观遗传研究。

美国看病机构爱诺美康介绍，负责这项研究的澳大利亚悉尼加文医学研究所发育表观基因组学实验室主任Ozren Bogdanovic说：“我们已经证明，人类已经保留了关闭与人类癌症有关的基因的胚胎事件。这很有趣，尽管我们仍然不知道为什么会这样，但它表明保持这些基因沉默对人类健康很重要是多么重要。”

意想不到的“亲戚”

乍一看，人类和斑马鱼（原产于南亚的鱼）似乎没有什么关系，但事实上，两者的共同进化祖先可以追溯到4亿多年前。

从遗传学的角度来看，斑马鱼与人类没有什么不同 - 共享约87％的基因。斑马鱼是生命科学，健康科学和环境科学研究的重要模范动物。它被称为“水鼠”。

中国科学院华南植物园研究员陈峰在接受中国科学院期刊采访时指出，斑马鱼具有生殖能力强，体外受精发育，胚胎透明的特点，短性成熟周期，小个体易于繁殖，使其成为功能基因组。脊椎动物时代生命科学研究的重要模型之一。　　

Bogdanovic团队的研究始于DNA“阅读” - 他们开始研究胚胎发育过程中表观遗传变化的持续性，这些变化控制着DNA的读取方式。

通过甲基化在一定程度上控制基因，甲基化是DNA上的标记物，其阻止基因被读取。 “人体内的每种细胞类型，包括精子和卵子，都有独特的DNA甲基化标记模式 -  DNA上的化学标记调节基因活性，”Bogdanovic说。

甲基是一个碳原子和三个氢原子的组合。 DNA甲基化涉及甲基修饰的DNA分子。作为基本的表观遗传现象，DNA甲基化是基因表达的变化而不改变基因的DNA序列，这是正常发育所必需的，但包括肿瘤发展。其中许多重要的病理生理过程也密切相关。

在受精后的首周，人类和其他哺乳动物“重置”其DNA甲基化模式，允许胚胎发育并分化成不同的细胞类型。另一波DNA甲基化复位发生在胚胎原始生殖细胞，即精子和卵细胞的前体，在人类胚胎发育的第三周和第七周之间。然而，到目前为止，所有脊椎动物的表观遗传复位原理是否在进化上都是保守的，这仍然是个谜。　　

斑马鱼基因的“父亲形象”

研究人员首先从斑马鱼胚胎中分离出原始生殖细胞（来自精子和卵子的前体细胞）并生成全基因组甲基化测序（WGBS）数据 - 细胞中所有DNA甲基化的快照。

然后该团队发现了哺乳动物和斑马鱼胚胎中DNA甲基化的根本差异。

在人类中，当卵受精时，大多数这些DNA甲基化标签被“清洗”，然后逐渐甲基化以确保适当的胚胎发育。相比之下，斑马鱼胚胎保留了父亲的甲基模式。

在这项研究中，Bogdanovic团队还发现斑马鱼原始生殖细胞没有重置其甲基化模式，但继承了父亲的DNA甲基化模式。

美国看病机构爱诺美康介绍，这与哺乳动物形成鲜明对比 - 哺乳动物原始生殖细胞的DNA甲基化标签第二次被“扫描干净”。研究人员表示，研究结果揭示了生殖系统发育的分子原理，并强调斑马鱼是一种有用的实验模型，用于研究表观遗传特征如何代代相传。

此外，研究人员筛选了DNA在斑马鱼胚胎发育的四个阶段是如何甲基化的。他们发现68个基因在胚胎发育的早期阶段，即受精后24小时内被甲基化并关闭。

该论文的作者Ksenia Skvortsova说：“有趣的是，这些基因大多属于一组称为睾丸癌抗原（CTA）的基因。我们的研究表明这些基因是斑马鱼和哺乳动物中的首个基因。以“沉默”或DNA甲基化为目标。“

对古代机制的新见解

CTA编码基因仅在雄性睾丸中有活性，并且在所有其他人体组织中是封闭的。由于未知原因，CTA基因在一些癌症中重新激活，例如黑素瘤。

“哺乳动物和鱼类的胚胎发育策略截然不同，”波格丹诺维奇说。 “尽管有这些策略，他们对CTA基因的控制似乎在整个进化过程中都得到了保护。”

此外，DNA甲基化标记物是一种新的微创检测方法，可以检测少量组织以获得足够的DNA用于分析，并且可以有效地鉴定肿瘤，例如结肠直肠癌，肺癌，乳腺癌和肝癌。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校和其他研究人员的研究人员发现，利用特定部位DNA甲基化水平的差异，三个数据库中区分正常组织和肿瘤组织的准确率超过95％，与传统诊断方法相比，但是样品。只需要少量，过程更简单，更快捷。

此外，北京燕华医院肿瘤科技术主任，中国癌症研究协会北京分会成员李丁刚告诉记者，“癌症从基因突变到不受控制的肿瘤形成和临床，有很长的演变。症状。“因此，对于癌症治疗，还应注意早期筛查。

“但这只是二级预防。一级预防是预防原因，包括免疫接种等。”李丁刚说。病因预防是针对致病因素的预防措施，分为环境措施和身体措施。在这个阶段，疾病没有发生，但已经存在一些风险因素，如病原体感染，过度紧张和营养不良。 “这会增加疾病的风险，现阶段的一些风险因素可以改变，如抗感染，心理调节和营养强化。这个阶段可以称为感染阶段。”

美国看病机构爱诺美康介绍，无论如何，斑马鱼研究为理解人类进化提供了新的线索，并可能对人类健康的未来产生潜在影响。科学家们开始研究CTA靶向药物治疗癌症的潜在用途。 “目前的研究提供了更多证据证明CTA的重要性以及它们在进化过程中的严格控制，”Bogdanovic说。

来源于：光明网

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