表观遗传学与肿瘤

表观遗传学与肿瘤表观遗传学是指研究基因表达或蛋白表达的改变不涉及DNA序列变化，但又可以通过细胞分裂和增殖而稳定遗传现象的遗传学分支领域。其研究对象是表观遗传修饰，表观遗传修饰主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等。DNA甲基转移酶抑制物、组蛋白乙酰化抑制剂等在治疗肿瘤患者的成功临床应用，表观遗传学逐渐成为肿瘤研究的热点。主要对DNA甲基化和组蛋白修饰两种表观遗传修饰的分子调控机制、与肿瘤发生的关系及其在肿瘤的表观遗传治疗中的研究进展作一综述自20世纪70年代美国提出攻克癌症计划起，至今已逾30年，全球花费大量人力、物力致力于肿瘤的研究。现在对肿瘤发生、发展的机制有了初步的了解，但还未真正认清癌变的本质。人类基因组计划（humangenomeproject，HGP）基本完成后，研究基因的表达调控成为了解肿瘤发生机制的关键问题之一。最近，研究发现基因的表达不仅取决于基因本身，还取决于不改变基因序列的表观遗传修饰（epigeneticmodification）。表观遗传修饰对于肿瘤的发生、诊断和治疗等具有重要意义。异常的表观遗传修饰会使基因错误地表达，引起代谢紊乱和疾病甚至肿瘤的发生。表观遗传修饰有DNA的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控4种方式，其中，DNA甲基化和组蛋白修饰是主要的［1-2］。笔者对上述2种表观遗传修饰的分子调控机制、与肿瘤发生的关系及其在肿瘤的表观遗传治疗中的研究进展作一综述。1表观遗传学表观遗传的概念是1942年由Waddington提出的［3］。目前，表观遗传被定义为DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的改变，也就是说基因型未变化而表型却发生了改变，这种变化是细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物质的改变，并且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定地传递下去［4］。该表现型变化因没有直接涉及基因的序列信息，因而是“表观”的，称为表观遗传修饰，又叫表观遗传变异。于是，遗传学的研究又开辟了一个新的领域———表观遗传学。表观遗传对人体组织中多种类型细胞的生长和分化都是至关重要的，像X染色体失活等一些正常细胞生理过程都是由表观遗传决定［5］。包括肿瘤细胞在内，表观遗传在控制细胞行为方面扮演着重要的角色。表观遗传修饰主要包括DNA以及一些与DNA密切相关的蛋白质（例如组蛋白）的化学修饰，另外，某些非编码的RNA也在表观遗传修饰中起着重要的作用。因此，表观遗传修饰能从多个水平上调控基因的表达：在DNA水平，DNA共价结合修饰基团，使序列相同的等位基因处于不同修饰状态，如DNA甲基化；在蛋白质水平，通过对蛋白质的修饰或改变其构象实现对基因表达的调控，如组蛋白修饰；在染色质水平，通过染色质位置、结构的变化实现对基因表达的调控，如染色质重塑；在RNA水平，非编码RNA可通过某些机制实现对基因转录以及转录后的调控，如RNA干扰等［6］。以上几个水平之间相互关联，任何一方面的异常都将影响染色质结构和基因表达。2肿瘤中存在表观遗传修饰的异常2.1DNA甲基化修饰以DNA甲基化（methylation）为代表的表观遗传修饰在肿瘤细胞中经常发生改变。DNA甲基化是目前研究得最清楚，也是最重要的表观遗传修饰形式。在肿瘤形成过程中，DNA甲基化的模式发生了巨大变化，包括整个基因组的去甲基化和部分区域高度甲基化2种现象［7-8］。正常细胞内，启动子区的胞嘧啶—磷酸—鸟嘌呤（CpG）岛呈非甲基化状态，而大部分散在分布的CpG二核苷酸多发生甲基化。肿瘤中，常伴随基因组整体甲基化水平降低和某些基因CpG岛区域甲基化水平异常升高（如抑癌基因），而且这2种变化可以在一种肿瘤中同时发生（见图1）。基因组整体甲基化水平降低，可导致原癌基因活化、转座子的异常表达、基因组不稳定等，这些因素促进了肿瘤的发生；基因启动子区的CpG岛发生异常高甲基化，可导致基在试验过程中往往需要通过试验来选择适宜的重结晶溶剂。请你说说试验的方法。答：取0.1g固体样品置于小试管中，用滴管逐滴加入溶剂，并不断振摇，待加入的溶剂约1ml时，在水浴上加热至沸(使其溶解)，冷却时析出大量晶体，则此溶剂一般认为是合适的。6.重结晶时，溶剂用量为什么不能过量太多，也不能太少？正确的用量应该是多少？答：要使重结晶得到的产品纯且回收率高，溶剂的用量多少相当重要。用量过少，在热过滤时，会带来很大麻烦和产品损失；用量太多，则被提纯物残留在母液中的量太多，损失大，甚至根本无结晶析出。因此，必须使用适量的重结晶溶剂，即一般比需要量(按溶解度计算得出)多加20-100%的溶剂为宜。5.在抽滤过程中，怎样对滤饼进行洗涤？答：为了除去晶体表面的母液，应用溶剂洗涤晶体。洗涤滤饼前，将连接抽滤瓶的橡皮管拆开，关闭水泵。把少量溶剂均匀地洒在滤饼上，使全部晶体刚好被溶剂盖住为宜。用刮刀或玻璃棒小心搅动(切勿接触滤纸)，使所有的晶体湿润，重新装好抽滤装置抽滤。为了抽尽母液，可用洁净的玻塞或小烧杯底用力挤压。洗涤过程中，应坚持少量(溶剂)多次(洗涤)的原则。14.抽滤装置包括哪几部分？抽滤时应注意哪些事项？答：抽滤装置包括布氏漏斗，抽滤瓶及水泵三个部分。其装配方法是：将布氏漏斗装一橡皮塞，然后塞在抽滤瓶上，但必须紧密不漏气。漏斗的下段斜口要正对抽滤瓶的支管，瓶的支管用厚的橡皮管与水泵(或机械泵)支管相接。抽滤时应注意以下几点：(1)滤纸不应大于布氏漏斗的底面，也不能太小，应以盖住底面小孔为宜(2)在抽滤前，必须用同一溶剂将滤纸湿润，使滤纸紧贴于布氏漏斗的底面，然后打开水泵或机械泵将滤纸吸紧，避免晶体在抽滤时从滤纸边缘吸入抽滤瓶中(3)停止抽滤时，先将抽滤瓶与水泵间连接的橡皮管拆开或将机械泵抽滤装置中安全瓶上的活塞打开与大气相通(防止水倒流入抽滤瓶内)。最后关闭水泵(或关掉机械泵)重结晶重结晶的效果与溶剂选择大有关系，最好选择对主要化合物是可溶性的，对杂质是微溶或不溶的溶剂，滤去杂质后，将溶液浓缩、冷却，即得纯制的物质。药物毒性是否产生取决于：（1）药物本身的理化特性（毒性类型、毒性作用剂量）（2）给药情况（剂量和给药途径）（3）如何被机体代谢（间接毒性）长期毒性试验的意义判断受试药物能否进行临床试验；预测人类临床用药时可能毒性和安全范围；制定临床试验中的防治措施；确定应该着重评价的生理生化指标；选择I期临床试验时的初试剂量，等。剂量设计：高剂量：能足以使新药的毒性作用充分表现出来，产生一定的毒性，如体重下降10%，器官毒性，个别动物死亡但20%;中剂量：引起轻微的毒性反应，为高剂量的几何平均值；低剂量：应为无毒剂量组，一般为动物有效剂量或人临床治疗剂量的2-3倍。