华大报道癌症通路表观遗传畸变高富集基因

2014年12月3日，深圳华大基因研究院、生物芯片上海国家工程研究中心、国家人类基因组中心和广东医学院附属深圳第三人民医院的研究人员，在国际著名学术期刊《Genome Biology》发表了一项最新研究成果，题为“Integrated analyses of DNA methylation and hydroxymethylation reveal tumor suppressive roles of ECM1, ATF5, and EOMES in human hepatocellular carcinoma”。这项研究报道了癌症信号通路中具有表观遗传畸变的高富集基因。有6个基因被选作肿瘤抑制基因的候选因子，经siRNA实验证明，其中ECM1、ATF5和EOMES三个基因具有潜在的抗癌功能。

肝细胞癌（HCC），通常是由肝炎病毒（B和C）感染及酗酒引起的，是最常见的原发性肝癌，也是世界上癌症死亡的第三大原因。虽然HCC的外科手术治疗和化学疗法不断发展，手术切除仍然是许多患者的治疗选择。接受手术切除的患者五年生存率为50%，然而，有70%的复发率。

我们对HCC发展的机制仍然知之甚少。人们普遍认为，积累的遗传学改变（如染色体改变、基因扩增和突变），与HCC有关。此外，表观遗传学改变，特别是胞嘧啶5位上异常的DNA甲基化，已被广泛地研究。癌细胞中的DNA低甲基化，被认为可导致染色体不稳定和致癌基因激活，已被普遍视为高度稳定的临床癌症标志物。更重要的是，许多研究报道，抑癌基因（TSGs）的高甲基化有助于肝癌的发病机制。因此，DNA甲基化的准确检测，可以为肝癌发生机制提供深入见解，可能对HCC的临床诊断具有潜在的应用价值。

然而，羟甲基胞嘧啶（5hmC）分布的差异，可能会使之前关于异常胞嘧啶甲基化状态的观察结果复杂化。以前的技术，例如重亚硫酸盐处理和限制性内切酶为基础的技术，无法区分5mC和5hmC，5hmC在样品中的存在，可降低DNA甲基化检测的准确度。5hmC是由ten-eleven易位（TET）蛋白所催化，它首先将5mC转换成5hmC，然后转换成5-formylcytosine (5fC)，最终转换为5-carboxylcytosine (5caC)，从而可能在DNA脱甲基化作用中扮演一定的角色。研究发现，5hmC大量存在于胚胎干细胞和神经元中，但是它在肿瘤细胞中大大减少，包括HCC细胞。

因此，在基因组分析研究的背景下同步检测5mC和5hmC，重新引起了人们的兴趣，这可能会促使我们以更高的准确度在HCC细胞中发现更多的异常甲基化基因。到目前为止，已知的异常启动子甲基化基因的数量，在HCC中少于结肠癌和胃癌。此外，要确定其在肝癌发生中所起的作用，就必须开展一项关于HCC中5hmC状况的、较全面的研究。

为了全面检查5mC和5hmC 在HCC中的状态，本研究采用超高效液相色谱/串联质谱（UPLC-MS/MS）和新开发的单碱基高通量测序方法（羟甲基化和甲基化敏感标签测序，HMST-seq），在HCC样本及它们相邻的非癌肝组织（non-HCCs）中同步检测这两种修饰。

该研究报道了5hmC的一种总体缺失，和包含改变了的甲基化或羟甲基化作用的关键基因，它们富集在重要的肿瘤相关信号通路中。特别是，研究人员确定了三个新的基因（ECM1、ATF5和EOMES），它们可能具有抗癌功能，可促进我们对于HCC发生和发展的分子机制的理解，增强5hmC检测在未来的临床应用前景。

总而言之，本研究报道了癌症信号通路中具有表观遗传畸变的高富集基因。有6个基因被选作肿瘤抑制基因的候选因子，经siRNA实验证明，其中ECM1、ATF5和EOMES三个基因具有潜在的抗癌功能。

（生物通：王英）