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表观遗传学研究范文1
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
表观遗传学研究范文2
关键词 表观遗传 高中生物 科学的本质 生命观念
中图分类号 G633.91 文献标志码 A
表观遗传学为人们理解遗传现象提供了全新的视角，成为“后基因组”时代的重要研究内容之一。同时，表观遗传学作为一个前沿领域，将是高中生物课程内容的一部分。如何在高中课程中实现其教育价值，对教育工作者又提出了新的要求。
1 表观遗传学：从“意外”发展而来的科学领域
“众所周知，DNA是生命的基本遗传物质，但令人怦然心动的是，你可以继承的不仅仅只有DNA序列，还有表观遗传信息。”表观遗传学是从对经典遗传学理论无法解释的“意外”现象的探索中发展起来的，这也使表观遗传学的研究格外令人着迷。
经典遗传学认为，遗传信息储存于核酸序列中，并通过生殖将遗传信息传递给下一代。它所揭示的“基因型决定表型”的遗传模式被广泛认知。然而，不符合此模式的遗传现象却一直困扰着遗传学研究者们。作为遗传信息完全相同的同卵双胞胎为什么会在成长发育过程中表现出不尽相同的外表特征？在生物体的发育过程中，虽然每个细胞拥有相同的遗传物质，为什么它们却遵循高度的时空特异性，从而分化为不同的组织？在过去的30年中，随着对DNA甲基化、组蛋白修饰、X染色体失活、基因组印记以及非编码RNA等领域的不断深入研究，许多困惑科学家已久的遗传学问题得到了解释，表观遗传学也逐渐成为一个新兴的热点研究领域。
表观遗传现象被定义为“非DNA突变引起的可继承的表型变化”。其中包涵三个关键点：
（1） 不是由DNA突变引起的；
（2） 可以继承的，或是说可遗传的；
（3） 引起了表型的变化。
一直以来，DNA被认为是遗传信息的唯一承载者。表观遗传学的研究表明，子代可以继承的不仅仅有DNA携带的遗传信息，还有“表观遗传信息”。而这些表观遗传信息虽然没有伴随DNA序列的改变却可以遗传下去。例如，在发育过程中，分化后的细胞和组织之间存在明显的表型差异，这些差异一旦形成便可以以一种克隆性的方式遗传给子代细胞。需要说明的是表观遗传现象中的表型变化是“开关”型的，即这种表型非“有”即“无”，而不是程度上的变化。
表观遗传学与克隆、干细胞、衰老与癌症等研究都有密切联系。在“后基因组”时代，表观遗传学的发展对生物学研究以及人类疾病领域的研究都具有深远的意义。
2 发挥表观遗传学在高中生物学中的教育价值的教学策略
表观遗传学现象广泛存在于生命周期的各个过程中，表观遗传学的调控对生物体来说具有普遍且重要的意义。不过，目前国内外高中生物教材几乎都没有完整介绍表观遗传学相P内容的章节。其原因固然比较多，但主要原因有：表观遗传学是近些年来才发展迅速，属于比较新的研究领域；表观遗传的机制非常复杂，要让高中学生理解其内在机制，有一定困难。然而，将表观遗传学的内容纳入我国的高中生物课程，已经基本达成共识。那么，这一内容在高中生物课程中的教育价值究竟表现在哪里？笔者认为，它不仅仅是为了让学生掌握更多的遗传学知识，完善遗传知识体系，更重要的是发挥它在提升学生学科核心素养方面的价值。
2.1 引导学生深入理解科学的本质
目前，人们对“科学的本质”还没有一个统一的定义，《2061计划――面向所有美国人的科学》所阐述的科学的本质得到很多学者的认可：
（1） 科学世界观：自然是可以理解的；科学知识是可改变的；科学知识并非很容易就可以；科学并非万灵丹，能解决所有的问题。
（2） 科学探究活动：证据对科学而言是重要的；科学是逻辑与想象融合成一体；科学知识除了能说明自然界的现象也具有预测的功能；科学家会验证理论以减少误差；既定的科学知识并不具有永久的权威地位。
（3） 科学事业：科学是人类的一项事业。
表观遗传学的发展历程，典型地体现出了科学的本质。因此，表观遗传学内容的教学，应着力于引导学生更好地理解科学的本质。
2.1.1 引导学生理解科学具有开放性
表观遗传学的发展表明，人类对遗传现象和本质的认识是不断发展的，因此，科学知识是一个开放的系统。虽然遗传学已经建立100多年，但是科学家们并没有停止对遗传问题的探索，遗传学仍然在发展。
在教学中，教师可以让学生尝试回答：“为什么遗传背景相同的同卵双胞胎在成长过程中会出现表型差异？”“为什么克隆后的小猫与‘单亲妈妈’会有不同花色？”……学生在寻求答案的过程中，会发现用之前所学的经典遗传学知识并不能回答好这些问题，而是要进一步寻找更合理的科学解释。由此可以让学生直观地感受到科学的开放性。
2.1.2 引导学生感悟科学讲求证据与逻辑
人们对遗传现象的认知程度会随着科学的发展而改变，但所有观点的产生都不是异想天开，而是基于科学实证。表观遗传学从对现象的认知到理论的建立都是基于科学证据的积累。这期间出现了很多假说，也经历了理论的不断提出与的过程。虽然目前仍然有很多还不能够被解答的问题，但是通过科学家们在DNA与组蛋白修饰、染色质重组以及非编码RNA等领域的不断探索，人们已经可以解释很多表观遗传学现象。科学研究的发展往往从认知规律开始，进而通过科学探究来逐步揭示规律形成的机制。教学时，如果教师引导学生基于表观遗传的现象，科学家揭示现象获得的研究事实来得出结论，既可以让学生更好地理解表观遗传学内容，知道知识是如何形成的，也能进一步引导他们认识到科学是重视证据和逻辑的。
2.1.3 引导学生理解科学的连续性
科学的本质特征，一方面表现在科学知识是暂时的、可变的；另一方面表现为科学知识又具有持久性。虽然科学家反对绝对真理的概念，并认为其中不确定性是事物本性的一部分，但绝大部分知识都具有持久性。因此，改变性与连续性是科学一贯的特征。高中阶段学生对表观遗传学相关内容的学习，既需要、也可以体现出科学的连续性。
经典的分子遗传学可以说是从“基因”的层面来进行研究，表型的改变归结于DNA序列的变化。而表观遗传学是从“染色质”的层面来进行研究，表型的改变归结于染色质状态的调整。所以表观遗传学狭义的定义为：通过调整染色质状态，在不改变DNA序列的情况下实现对基因转录的调节。学习有关内容时，教师要引导学生认识：表观遗传学的发展对经典遗传学来说并不是一种质疑和挑战，而是一种补充，是遗传学研究的一种延续。随着表观遗传现象分子机制的揭开，其与经典遗传学以及普遍的生物调控更容易地被结合起来。这种联系是一直就存在的，只是科学家需要通过对科学的不断探究去发现和理解它。科学是人类的一项永无止境的事业，遗传学的探索还将继续为人们揭开更多生命的奥秘。
2.2 注意引导学生进一步建立生命观念
“生命观念”是理解生命的本质所需要的观念，是对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象。构建生命观念是发展核心素养的重要组成部分。表观遗传学内容的学习可以帮助学生完善结构与功能观、进化与适应观以及稳态与平衡观。
2.2.1 注意凸显表观遗传学如何体现出结构与功能的统一性
结构与功能观是基本的生命观念之一。结构是功能的基础，功能的有效执行必定依赖于特定的结构。在生物体的生命历程中，结构与功能是一个不可分割的整体。
表观遗传现象充分体现出结构与功能的辩证统一关系。研究结果表明，在表观遗传学“开启”和“关闭”两种不同的表型状态下，总是可以在其中的关键调控点找到结构差异，即结构决定功能。染色质在结构上并不是均一存在的，既有相对松散的有利于基因表达的常染色质，又有高度浓缩使基因沉默的异染色质。常染色质是以一种开放式的、对转录等过程所需的各种酶更为敏感的构象存在，随时可以开启基因的表达。而异染色质以一种超浓缩的致密结构存在，转录等相关的酶无法结合上去，从而抑制表达。这体现出染色质的结构和功能是相适应的。表观遗传学的各种机制之间其实是相互关联的，表观遗传因素通过调节染色质的结构、对染色质进行修饰等来影响基因的转录，从而达到调节功能的目的。
在教学中，教师可以结合表观遗传的实例渗透结构与功能观。例如，表观遗传学因素导致雌性哺乳动物的一条X染色体失活，失活后的染色体以致密的异染色质状态存在，称为巴氏小体。以玳瑁猫为例，玳瑁猫（母猫）的体表有黄色和黑色随机分布的花斑。控制黄色和黑色毛色的基因是位于X染色体上的两个等位基因。在个体的发育过程中，细胞内的一条X染色体随机浓缩而失去活性，从而呈现出这种黄黑相间的花色。
2.2.2 注意发挥表观遗传学在建立进化和适应观念上的价值
“生物进化”是生物学核心概念的重要组成部分，提供了将大部分生物学知识建成一个整体的框架。“遗传”“进化”与“环境”三者之间存在很微妙的关系。生物进化的前提是有可遗传的变异；遗传素材的多样性为自然选择提供了更多的原料从而更好地适应环境；而环境又像是一个有力的推手影响着进化的方向。表观遗传学的学习是一个将遗传、进化与环境很好整合的过程，能够帮助学生进一步理解三者的内在联系。
生物体能够产生后代并稳定遗传依赖于稳定传递的遗传信息与精密的调控机制。表观遗传信息的发现是对遗传信息的重要补充，拓展了遗传密码（DNA）的信息承载量。表观遗传信息的加入相当于扩大了遗传样本量，为自然选择提供了更多的素材。很多表观遗传学现象都是在生物后天的发育中表现出来的，体现出环境的塑造性。借助表观遗传学研究手段，人们能更好地理解环境因素对生命的影响，进一步理解“基因型+环境=表型”这一遗传学命题。研究结果显示，从单细胞到多细胞，表观遗传相关的DNA甲基化、组蛋白修饰的程度与类型以及RNA干扰机制在不同的物种中具有显著的差异，暗示着表观遗传调控在生物进化过程中的作用。表观遗传信息的发现以及表观遗传调控机制的研究对进一步理解遗传与进化具有重要意义。
2.2.3 利用表观遗传学内容引导学生建立稳态与平衡观念
在自然界生存，生物种群会找到一个合适的平衡点来有效地适应环境从而维持稳态。稳态不是恒定不变的，而是一种动态的平衡。动态平衡无处不在，各物种与生存环境之间存在平衡，物种之间存在平衡，种群之间存在平衡，个体之间存在平衡。与此同时，每一个生物个体也是一个复杂而精密的系统，在生存过程中，个体的各种结构之间、各种调控机制之间都存在平衡。在进行表观遗传学的教学时，教师可以通过以下几个层次引导学生建立相关的生命观念。
雌性与雄性之间的平衡：众所周知，X染色体的基因携带量较Y染色体来说是大很多的。如果雌性动物的两条X染色体都具有活性，那么雌性性染色体所携带的基因数目几乎是雄性的两倍之多。在哺乳动物中，雌性个体的一条X染色体会随机失活，从而维持与雄性之间基因的剂量平衡。
染色质结构之间的平衡：基因的表达与沉默是一个复杂且精密的过程。在哺乳动物中，染色质中的常染色质比例只占不到4%，而剩余的96%都为异染色质。需要注意的是，沉默染色质是动态变化的，这增加了问题的复杂性。要维持和延续染色质的这种动态平衡状态必定需要一个十分可靠的调控过程。因此，表观遗传现象往往是多种机制共同作用的结果。
表观遗传调控与环境因素之间的平衡：在表观遗传学研究还不明确的年代，人们常常把经典遗传学无法解释的现象都归结于“环境”的因素。研究数据表明，环境因素可以通过影响表观遗传标记从而影响基因功能。表观遗传具有时间上的多样性，同卵双胞胎在出生早期具有相似的表型，但随着不断地成长，差异会不断出现。数据显示，同卵双胞胎在遗传学标记的程度和分布上都有明显的不同，说明表观遗传调控与环境的变化之间存在一种动态的联系。
综上所述，高中阶段的表观遗传学内容的教学关键不在于表观遗传知识的深挖和补充，而在于以此为脚手架，引导学生更好地理解科学的本质、构建生命观念，从而使学生建立终生受益的素养基础。
参考文献：
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表观遗传学研究范文3
题目：表观遗传学调控NK细胞分化及功能的研究进展
表观遗传学 (epigenetics) 是指在基因核苷酸序列不发生变化的情况下, 通过对转录表达的调控和转录后的调控使基因表达发生变化, 包括DNA甲基化、组蛋白共价修饰、染色质重塑、基因印记、及非编码RNA、微小RNA (miRNA) 、反义RNA转录后调控等[1]。环境、年龄改变、压力、疾病状态等, 均可以引起免疫细胞表观遗传学改变, 造成免疫系统功能紊乱, 导致疾病的发生与进展。因此, 表观遗传学逐渐成为免疫学研究的热点。
自然杀伤细胞 (natural killer cell, NK) 是天然免疫细胞, 主要来源于造血干细胞, 全身广泛分布。NK细胞通过一系列细胞生物学过程获得激活信号, 包括胞外钙离子内流、细胞骨架重排以及与靶细胞接触部位免疫突触形成, 最终通过分泌细胞因子、趋化因子及释放毒性颗粒执行清除病毒、肿瘤细胞以及发挥免疫调节功能。NK细胞功能异常导致多种疾病发生, 包括感染、肿瘤及自身免疫疾病[2,3]。近年来, 有很多学者先后报道了表观遗传学改变对NK细胞增殖、分化及功能的影响, 为NK细胞研究提供了新思路, 为新药的临床应用奠定了理论基础。本文对NK细胞的表观遗传学研究进展作一综述。
1 表观遗传学对NK细胞分化的影响
人类NK细胞表面特异性表达CD56或CD16分子, 根据其表达水平将NK细胞分为CD3-CD56bright CD16- (CD56bright) 、CD3-CD56dimCD16+ (CD56dim) 、CD3-CD56-CD16+3个亚群[4]。其中CD56bright亚群为调节性NK细胞, 可以参与适应性免疫调节, 通过分泌细胞因子和趋化因子 (IFN-、TNF-、IL-10、IL-13和GM-CSF) 对树突状细胞 (DCs) 、调节性T细胞 (Tregs) 、辅T细胞 (Ths) 及细胞毒性T细胞 (CTLs) 等进行免疫调控[5]。在类风湿关节炎中, NK细胞可以通过分泌IFN-诱导B细胞活化, 促进DC细胞成熟, 并可抑制T细胞向Th17细胞分化[6]。NK细胞分泌IFN-可以促进DC细胞分泌IL-27, 而IL-27可促进IFN-分泌, 这种正反馈参与抑制Th17介导的自身免疫疾病[7]。人和小鼠NK细胞均可通过分泌IFN-可以抑制CD4+T细胞向Tregs分化[8]。CD56dim为功能性NK细胞, 通过穿孔素/颗粒酶途径、Fas/FasL途径、TNF-а/TNFR-1途径、以及抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用 (ADCC) 完成对靶细胞的直接杀伤。近期也有研究者发现, 功能性NK细胞参与适应性免疫的调节, 直接杀伤适应性免疫细胞, 如Th17及滤泡辅T细胞 (Tfh) [9]。而CD3-CD56-CD16+亚群目前研究较少, 目前认为主要发挥ADCC作用。
表观遗传学修饰在NK细胞的分化、成熟中发挥了重要作用。早期的研究显示, IL-15受体信号通路对NK细胞的分化成熟至关重要, E4BP4 (NFIL3) 在其中发挥调节作用, 促进了造血干细胞 (HSC) 向NK细胞分化。动物实验显示, E4BP4基因缺陷小鼠NK细胞减少、功能下降, 而过表达E4BP4可增加Id2和Gata3的转录, 从而促进HSC向NK细胞分化增加[10]。在NK细胞发育中, 组蛋白甲基化也具有重要调控作用。Yin等[11]研究了zeste基因增强子同源物2 (EZH2) 对早期NK细胞分化的影响。EZH2作为重要的表观遗传修饰酶, 是PcG (polycomb group) 蛋白家族的重要成员, 在调控基因表达的过程中起关键作用[12]。EZH2主要对组蛋白H3K27进行甲基化, 从而沉默下游基因, 在细胞增殖、分化及肿瘤形成方面都有重要作用[13]。研究者[11]发现, 在小鼠及人中, 选择性失活EZH2或用小分子抑制其活性后, 可以增加IL-15受体 (CD122+) 阳性的NK祖细胞数量, 并促进成熟NK细胞增殖。NK细胞的扩增及杀伤作用还与CD122及NKG2D有关, NKG2D缺失可降低EZH2抑制剂对促进NK细胞增殖及分化的作用。另外, Tsuyama等[14]研究报道, NKT细胞淋巴瘤患者存在组蛋白去甲基化酶KDM6A基因突变, 此基因与血液肿瘤关系密切, 可能影响NK细胞的增殖。
FcRIIIA (CD16a) 由FCGR3A编码, 为NK细胞在成熟过程中获得。研究发现, 在CD16a+细胞中, FCGR3A启动子中转录起始位点的甲基化水平较CD16a-细胞和中性粒细胞明显降低。此外, 研究者还发现miR-218是NK细胞CD16a转录后的负调控因子。在NK细胞中过度表达miR-218可降低CD16a的mRNA和蛋白表达水平, miR-218在CD16a-细胞中水平明显高于CD16a+细胞。因此, 研究者推断, FCGR3A的转录起始位点甲基化及转录后miR-218的调控作用可以通过改变CD16a的表达来调节NK细胞的分化成熟[15]。
记忆性NK细胞的概念由Sun等[16]最早提出。这类NK细胞可以长期存活, 具有免疫记忆功能, 当再次接触到记忆抗原时被激活。多种病毒可以诱导记忆性NK细胞产生, 目前报道的有巨细胞病毒, 单纯疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒等[17,18]。记忆性NK细胞表达CD57和NKG2C, 不表达FcR、SYK、DAB2、ETA-2、PLZF和ILZF2。FcR、ETA-2、SYK的缺乏均有表观遗传学机制的参与[19,20]。IL-12信号通路通过其下游转录因子信号和转录因子4 (STAT4) 的激活影响记忆性NK细胞的扩增。Rapp等[21]发现Runx1和Runx3的启动子区域是STAT4的结合位点, 在NK细胞活化过程中, STAT4的结合会诱导RUNX基因位点的表观遗传学修饰, 从而导致表达增加。在病毒感染中, Runx1和Runx3或它们的伴侣分子表达减低是影响NK细胞扩增及记忆NK细胞形成障碍的原因。该研究证明, STAT4介导的Runx转录因子表观遗传学修饰可以调节NK细胞对病毒的适应行为。
2 表观遗传学对NK细胞功能的影响
NK细胞的功能主要包括杀伤及免疫调节作用。有研究显示, 在NK细胞活化过程中, 81%的主要位点出现CpG去甲基化, 生物学分析显示差异甲基化位点主要集中在免疫调节功能中 (如TNFA、LTA、IL-13、CSF2等) [22], 这提示表观遗传学修饰参与了NK细胞的活化, 并与NK细胞功能关系密切。
2.1 表观遗传学修饰对NK细胞表面受体的调节作用
NK细胞表面激活性受体与抑制性受体的相互平衡, 在NK细胞功能中发挥了重要调节作用。如激活性受体表达占优, 则NK细胞活化, 反之, NK细胞处于静止状态。
有学者[23,24,25]检测了NK细胞免疫球蛋白样受体 (KIR) 启动子的甲基化水平, 结果发现, 处于静息状态的人NK细胞92细胞系中KIR2DL1、KIR2DL2/L3高甲基化, 同时, 细胞表面的KIR表达降低。当应用5-氮杂胞苷进行去甲基化处理后, KIR启动子去甲基化, NK细胞表面KIR表达明显增加。另外, KIR的表达受miRNA调节。PIWI样RNA可以诱导KIR双向启动子KIR3DL1产生KIR反义转录本, 影响双链DNA的合成, 可减少90%的KIR表达[25]。
NKG2D是NK细胞激活性受体, 其表达增加可增强NK细胞功能。NKG2D通过识别不同的配体家族 (MICA、MICB、ULBPs 1-6等) 参与激活效应细胞、溶解靶细胞。NKG2D基因在NKG2D+NK细胞中去甲基化, 并与组蛋白H3赖氨酸9乙酰化 (H3K9Ac) 相关。用组蛋白乙酰转移酶 (HAT) 抑制剂 (姜黄素) 可以明显下调NKG2D基因H3K9乙酰化水平, 进而下调NKG2D的转录, 导致NKG2D表达减低, NK细胞杀伤功能下降。此研究提示NKG2D在NK细胞表面表达差异是由表观遗传学机制调节的, 并可以通过表观遗传治疗改善[26]。组蛋白去乙酰化酶抑制剂丙戊酸 (VPA) 通过激活基因启动子中组蛋白K9的高甲基化和DNA甲基化, 从而下调NKG2D的表达[27]。同样, miRNA也可发挥对NKG2D的调节作用。在HCV感染患者的NK细胞中, miR-182与对照组相比过表达, miR-182表达升高可降低NKG2D的mRNA水平, 而miR-182抑制剂能降低抑制性受体NKG2A的mRNA水平[28]。
2.2 表观遗传学修饰对NK细胞细胞因子分泌水平的调节作用
NK细胞分泌细胞因子同样受到表观遗传学修饰的调节。Luetke-Eversloh等[29]报道, NK细胞受到刺激后, IFN-及T-bet位点转录增加, 并发生去甲基化, 从而增加IFN-的分泌。Li等[30]发现, 在NK细胞激活过程中, 组蛋白去甲基化酶及甲基转移酶发生明显变化。在NK92细胞系中, 与NK细胞激活密切相关的PI3KCA, 、NFATC1及TNFSF9等基因, 经PMA和依诺霉素刺激可出现H3K4me3和H3K27甲基化修饰, 从而调控上述基因表达。采用H3K4和H3K37的特异性抑制剂可以增加NK细胞脱颗粒及IFN-、TNF-的分泌[22,30]。Cribbs等[31]用染色质甲基化及乙酰化的小分子抑制剂进行筛选, 并通过基因敲除方法确定了Jumonli型组蛋白H3K27脱甲基酶是NK细胞分泌细胞因子的关键调节因子。JMJD3/UTX (含有Jumonji结构域的蛋白3) H3K27去甲基化酶抑制剂GSK-J4可引发细胞因子转录起始位点H3K27甲基化, 并造成NK细胞IFN-、TNF-、GM-CSF、IL-10分泌下降。GSK-J4可以明显抑制类风湿性关节炎患者外周血或组织中分离出的NK细胞的细胞因子分泌, 抑制破骨细胞形成及骨破坏。除甲基化外, 组蛋白乙酰化修饰也对NK细胞细胞因子分泌起调节作用。VPA可抑制NK细胞对白血病细胞的溶解, 并且有剂量依赖性。VPA预处理可降低NK细胞IFN-分泌, 破坏CD107A脱颗粒, 并通过激活PD-1/PD-L1途径诱导细胞凋亡[27]。
H3K4me3脱甲基酶KDM5A调节基因转录并参与肿瘤的发生。Zhao等[32]研究证明KDM5A缺陷使IFN-产生减少, 并损害NK细胞的活化。KDM5A (-/-) 小鼠对单核细胞增生李斯特氏菌 (LM) 感染高度敏感。在NK细胞活化过程中, KDM5A的缺失影响STAT4磷酸化和核定位, 并增加了细胞因子信号转导抑制因子1 (SOCS1) 的表达。进一步研究揭示其机制为KDM5A与P50结合, 并与静止NK细胞中的SOCS1启动子区结合, 抑制染色质重塑, 导致在SOCS1启动子中H3K4me3修饰显著减少。
另外, Lee等[19]在研究记忆性NK细胞时发现, 人巨细胞病毒感染后, NK细胞Syk转录起始位点甲基化, Syk基因沉默, 可引起表达IFN-水平升高。BHLHE40为转录调节因子, 在活化的NK细胞中去甲基化, 诱导细胞因子分泌 (如IL-2、IL-12、IL-15、IFN、TNFA等) , 增强NK细胞功能。NFAT转录因子家族通过与启动子及增强子区域结合来增加NK细胞因子的表达。在活化的NK细胞中, NFATC1内含子9明显去甲基化, 可调节NK细胞分泌细胞因子[22]。
3 引起NK细胞表观遗传学变化的因素
多种疾病状态下, NK细胞的表观遗传学修饰会发生变化, 如巨细胞病毒感染会激活NK细胞, 引起81%的位点发生DNA去甲基化[22]。在儿童哮喘患者中, NK细胞DNA去甲基化, 引起NK细胞活性升高[33]。在类风湿关节炎及强制性脊柱炎中, NK细胞均存在表观遗传学改变[31,32,33,34]。
一些药物可以引起NK细胞的表观遗传修饰变化。Misale等[35]报道, 糖皮质激素可以通过影响H3K27me3来降低IFN-的表达, 从而抑制NK细胞的免疫功能。5-氮杂胞苷可引起NK细胞DNA去甲基化, 诱导相关基因激活, 促进NK细胞活化[36]。
运动也可以引起NK细胞表观遗传学修饰发生改变。Zimmer等[37]选取30例非霍奇金淋巴瘤患者及10名健康人, 干预组每人每天骑车运动30min。运动组的患者血清巨噬细胞游走抑制因子 (MIF) 及IL-6水平升高, NK细胞组蛋白H3、H4乙酰化水平降低。近期, 研究者再次证明运动可以通过升高组蛋白乙酰化水平及NKG2D的表达, 改善正常人NK细胞活化状态[38]。
压力及年龄的增长对NK细胞的表观遗传学也有明显影响。创伤后应激综合征可以加速NK细胞由年龄造成的甲基化水平升高, 从而影响机体免疫状态[39]。
综上所述, 表观遗传学修饰影响着NK细胞的增殖、分化、杀伤、免疫调节等, 在NK细胞调控中, 扮演重要角色。但目前, NK细胞表观遗传学研究多集中在基础实验阶段, 在临床疾病中的应用很少。NK细胞参与肿瘤、自身免疫疾病及感染的发病, 其异常是否与表观遗传学修饰有关?进一步研究NK细胞表观遗传学异常在疾病发生中的作用, 将基础研究向临床应用转化, 开拓疾病中NK细胞功能异常的新思路, 并为新型药物在临床中的应用提供研究基础, 将是本课题组今后努力的方向。
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表观遗传学研究范文4
【关键词】 精准医疗；肿瘤；研究进展；综述
DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2016.04.216
精准医疗是通过基因组、蛋白质组等组学技术和其他前沿科技， 依据患者内在生物学信息及临床特点， 在分子学水平为疾病提供更加精细的分类及诊断， 从而对患者进行个性化精准治疗的一种新型医疗模式[1]。2011 年美国相关学者首次提出精准医疗的概念[2]。2015年美国总统奥巴马在国情咨文中谈到“人类基因组计划”， 并宣布实施精准医疗计划将这一研究推向新的[3]。
恶性肿瘤已成为目前全球主要的死亡原因之一， 其是一类基因性疾病， 大多具有自己独特的基因印记和变异类型， 基因组发生的突变， 可以影响细胞信号、染色体、表观调节及代谢等过程。这些研究成果很早已被利用在肿瘤的治疗中， 许多针对这些特异基因改变及表观遗传学改变的靶向药物已经上市或正在研发。肿瘤的精准医疗通常分为3个步骤：基因及表观遗传学检测、大数据分析和临床药物应用[1]。
1 基因及表观遗传学检测
基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列， 是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息， 从而控制生物个体的性状表现。基因检测是通过对血液、其他体液或细胞的DNA检测， 获得肿瘤单核苷酸有义突变、拷贝数变异、融合基因等基因变异的信息。弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）曾一度认为是一类性质单一的疾病， 但近年发现DLBCL中具有不同的基因表达亚型， 如GCB（germinal-center B-cell-like）、ABC（activated B-cell-like）， 其起源于B细胞分化的不同阶段， 具有不同的生物学特性， ABC亚型中的基因变异可以引起NF-κB的活性改变， 导致预后不良[4]， 这已被临床实践所证实。
表观遗传学就是研究基因表达的学科， 是指基因表达的改变不依赖于基因信息的改变， 而是依赖于DNA甲基化和组蛋白的化学修饰。这些异常改变在一定条件下可以向正常逆转。肿瘤发生过程最常见的表观遗传学改变为抑癌基因启动子区CpG岛的甲基化， 其引起的表达沉默可以影响肿瘤相关信号通路[5]。DNA甲基化是真核细胞的表观遗传修饰之一， 甲基化程度愈高， 基因的表达则降低。骨髓异常增生综合征存在p15、p16、降钙素基因等一系列抑癌基因的过度甲基化， 使抑癌基因表达受抑制， 细胞易于形成恶性克隆[6]。其他表观遗传学改变如组蛋白的乙酰化、磷酸化等也均可影响基因的转录活性[5]。随着二代基因测序技术及大规模多水平组学生物学技术的兴起， 肿瘤精准医疗有了越来越强的技术基础。
2 大数据分析
目前已经知道人类各种正常组织的基因及基因表达， 患者的基因及基因表达都有了参考标准， 基因表达数据的分析与建模已成为生物信息学研究领域中的重要课题。人类的基因数目很大， 基因及其表达的变异信息数据库也十分庞大， 从海量的组学数据中提取有价值的数据， 就要祛除大量的“无关信息”， 这需要具有极高精确性的分析模型与分析方法， 全球很多学者均致力于该领域的研究。如人类肿瘤基因图谱计划（TCGA）， 就是应用基因组分析技术， 特别是采用大规模的基因组测序方法， 将人类全部癌症（近期目标为50种包括亚型在内的肿瘤）的基因组变异图谱绘制出来， 并进行系统分析， 旨在找到所有致癌和抑癌基因的微小变异， 其中包含体细胞突变、拷贝数变异、mRNA表达、蛋白质表达等各类信息。这一计划整合了约7000种人类肿瘤的复杂分子网络[7]。2012年， 国际千人基因组计划团队发表了1092个人类基因数据， 绘制了人类基因组遗传多态性图谱[8]。这些均表明人群中存在大量的遗传变异， 从而造成肿瘤细胞生物学行为和药物疗效等方面的差异。
3 临床药物应用
肿瘤的精准医疗就是以大数据分析结果作为参考， 给予患者个体化的药物治疗方案， 再根据治疗结果进行反馈， 确认更多有价值的基因及蛋白组靶点， 开发更多的药物， 保证精准医疗的不断完善。在应用这些药物治疗肿瘤之前， 必须明确肿瘤中是否包含这些药物所靶向的改变， 也只有这一部分患者才会对上述治疗敏感。而对于无特异性基因改变或表观遗传学改变的肿瘤患者， 上述治疗除了无效， 还会带来一定的毒副反应。
1997年11月上市的利妥昔单抗是抗CD20人鼠嵌合抗体， 是第1个应用于临床肿瘤的靶向治疗药物， 已成为治疗弥漫大B细胞淋巴瘤及滤泡淋巴瘤等CD20阳性的淋巴瘤的一线药物[9]。伊马替尼通过抑制bcr/abl融合基因的酪氨酸激酶活性、PDGFR和干细胞因子受体c-kit的活性， 治疗慢性粒细胞白血病、Ph染色体阳性的急性淋巴细胞白血病和胃肠间质瘤[10， 11]。曲妥珠单抗仅适用于HER2基因阳性的乳腺癌患者[12]。而阿扎胞苷则是首个被美国食品和药物管理局（FDA）批准的去甲基化的表观遗传药物， 用于骨髓增生异常综合征的治疗[13]。均显示出了显著的疗效， 堪称精准医疗的典范。可以看出， 可供选择的药物的多少直接关系到治疗的成败。研究表明， 这些靶向药物除了单用， 还能相互或与化疗药物联用， 以进一步提高临床疗效。例如利妥昔单抗联合CHOP方案治疗DLBCL， 可以提高缓解率， 延长患者的生存时间， 是目前国际上治疗DLBCL的一线方案。
4 小结
当前的肿瘤治疗正逐渐从宏观层面对“病”用药向更微观的对“基因、表观遗传”用药转变， 精准医疗可以实现“同病异治”或“异病同治”， 已成为肿瘤治疗的一个趋势。但目前该治疗模式仍需进一步完善， 需要发现更多的目标靶向， 建立更完善的疾病知识网络和新分类系统， 建立更精确、可靠的组学数据标准化整合模型， 研发更多有效、低毒的靶向药物。肿瘤的精准医疗之路任重道远。
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表观遗传学研究范文5
【关键词】恶性肿瘤；表观遗传；甲基化；基因印记；微小RNA；组蛋白
【中图分类号】R730.5 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2013）04-0017-02
随着近年来分子生物学研究的不断发展，人们已经认识到恶性肿瘤的遗传和表观遗传的因素综合作用导致了恶性肿瘤的发生。在分子水平上对于恶性肿瘤的研究发现几乎所有肿瘤都能找到表观遗传水平的异常。恶性肿瘤的发生机制的研究对于早期诊断、治疗以及提高生存率有极其重大的意义。
1.恶性肿瘤细胞的生物学性状及特点
肿瘤是一种多基因，经历多步骤突变所引起的细胞克隆性疾病，具有以下生物学特性：①分化不好，异型性大。②核分裂象多，可见病理性核分裂象。③生长速度较快。④浸润性或外生性生长。⑤常见出血、坏死、、溃疡形成等继发改变。⑥对机体的影响较大，破坏原发部位和转移部位的组织；坏死、出血，合并感染和恶病质也常发。
2.肿瘤的发生与表观遗传
传统遗传学认为肿瘤是多基因参与的疾病，通常是2个/2个以上癌/抑癌基因参与按一定方式组合的多基因、经历多步骤突变所引起的细胞克隆性退化性疾病。主要基因：缺失、重排、断裂、突变等。基因改变的结果就是原癌基因激活，抑癌基因失活，如结肠癌相关基因：APC，RAS，P53，DCC.脑胶质瘤相关基因：P53，Interferons，MTS1，MTS2，EGFR，肺癌相关基因：RAS，c-myc，Rb，P53等。
近期的研究表明，在相当一部分肿瘤患者的癌细胞中，其主要的基因是完整的，并没有发现任何的变异，突变和缺失等，这些事实就提示我们重新思考恶性肿瘤的发生机制，是不是有什么比基因改变更为重要的因素导致了正常细胞的恶变。随着后基因时代的到来和日益发展，人们越来越深刻的认识到，生物体除了具有编码遗传信息外，还存在大量隐藏在DNA序列之中或之外的遗传信息，这些非编码RNA、DNA甲基化和组蛋白共价修饰系统共同构成的组蛋白密码等，统称为表观遗传学信息 [1]。 此种遗传方式称为表观遗传方式，而研究表观遗传方式的学科称之为表观遗传学[2]。表观遗传有三个特点①可遗传性；②可逆的基因表达调节；③没有DNA序列的变化或者不能用DNA序列变化来解释。表观遗传的研究的具体内容主要包括：DNA甲基化、基因印记、DNA甲基化与转座子的稳定性、组蛋白共价修饰、染色质重塑、假基因、基因组中的非编码RNA、微小RNA、反义RNA、内含子、核糖开关。
2.1 DNA甲基化
对于不同肿瘤细胞的DNA分析表明，恶性肿瘤细胞中出现基因突变的概率要大大低于预期[3]而在转录组范围内检测结肠直肠癌中由启动子高甲基化引起的基因表达的抑制，发现高达5%的已知基因在肿瘤细胞中发生了异常的启动子高甲基化[4]。因此我们可以推测，与基因突变相比，DNA甲基化改变在细胞恶变过程中可能发挥了更大的作用。
众所周知，p53基因是一个重要的抑癌基因，对于畸变、损伤的细胞可引发其凋亡程序，使细胞发生凋亡，50%的恶性肿瘤中存在p53基因的沉默失活[5]。p53基因编码区的甲基化状态很容易发生脱氨基作用而发生5mCT的转换。同时，INK4a/ARF基因启动子区域的甲基化可以使p14ARF 表达下降，导致原来受p14ARF 抑制的MDM2表达上升，从而结合p53并使其发生蛋白质水平的讲解，进而帮助细胞逃避p53引起的细胞凋亡[6]。近年来研究结果表明，肝癌细胞中端粒酶阳性率高达84%，明显高于癌旁组织、肝硬变组织及慢性肝炎组织，而正常肝脏组织没有端粒酶活性。端粒酶的重要成分人端粒酶逆转录酶（hTERT）的活性与端粒酶活性高度相关。次研究中的肝细胞系L02中hTERT启动子有甲基化修饰，其mRNA低水平表达，经5’-aza-dC去甲基化处理，hTERT mRNA可被上调，端粒酶活性也随之上升，其mRNA高表达亦不受5’-aza-dC影响[7]。由此我们可以认为hTERT mRNA的低表达与启动子甲基化修饰相关，从而导致恶性肿瘤的无限复制。钙结合蛋白（S100A4）是S100A家族中的一个成员，在结肠，胃，胰腺，乳腺等恶性肿瘤中呈现高表达，并与肿瘤细胞的侵袭，转移以及不良的预后有关，它能调控产生降解细胞外基质的酶，有利于细胞的运动侵袭扩散，是单个的恶变细胞穿过细胞外基质转移到毛细血管和淋巴道。Xie R等研究表明，在子宫内膜中，S100A4过表达时由于启动子区低甲基化造成的[8]。位于线粒体的BCL-2相关蛋白BNIP3，也是一个凋亡因子，可诱使缺氧损伤的细胞凋亡，但是BNIP3的启动子区域也包含有CpG岛，发生恶性变的细胞BNIP3启动子区高甲基化会引起该基因的沉默，那么细胞液就可以逃避缺氧时的凋亡[9]。
2.2 组蛋白
组蛋白甲基化的失平衡与人类许多肿瘤相关，比如常见的乳腺癌、前列腺癌、肝癌等。失平衡的出现导致与这些恶性肿瘤相关的抑癌基因或者癌基因平衡的改变。众所周知，EB病毒感染与鼻咽癌及Burkitt淋巴瘤的发生息息相关，其中EBNA2是EB病毒的核心抗原之一，LMP1（潜伏期膜蛋白1）是已确认的EB病毒编码蛋白，有促癌的作用，二者在EB病毒相关的鼻咽癌及Burkitt淋巴瘤的发生中，主要在原始B淋巴细胞的分化和增殖过程中起作用。而最近的研究表明，组蛋白的甲基化的改变可导致EBNA2和LMP1基因转录能力的异常，从而影响EB病毒感染潜伏期细胞的致癌潜能。Chau等研究发现，EB病毒Ⅰ期潜伏期细胞中的H3K9高甲基化导致EBNA2和LMP1基因转录的抑制，致使其致癌能力下降。而H3K4的甲基化导致EBNA2和LMP1基因转录的激活，使得EB病毒Ⅲ期潜伏细胞致癌潜能提高。组蛋白去乙酰化酶能取出赖氨酸残基上的乙酰基，是基因表达沉默，由此可见组蛋白的异常去乙酰化可能源于乙酰化酶特异性下降.故组蛋白去乙酰化酶的改变引起组蛋白活性的改变从而导致基因表达的沉默，如果这个沉默基因是抑癌基因，那么就会引起恶性肿瘤的发生.
2.3 基因印记
H19是位于人11p15.5染色体区域的印记型基因，可能是一种与肿瘤发生呈负相关的基因。11p15.5是人类最大的基因基因簇集区域之一，近年来的研究表明H19与肾母细胞瘤、胚胎性横纹肌肉瘤呈现负相关[10]。 并且H19基因在高分化侵袭力弱的肿瘤细胞中不表达，而在低分化高侵袭力的肿瘤细胞中大量表达。葡萄胎中当H19基因丢失会增加恶性倾向的的发生机率[11]。Li[12] 报道了肝癌和肝胚胎瘤都有IGF2的启动子和LOI（Loss of Imprinting）的表达异常。IGF2在我们人类有四个启动子，其中启动子Ⅰ是非印记基因，主要是启动非等位基因的表达，例如人肝脏IGF2的表达。而启动子Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是印记化基因，可以启动单等位基因的表达，主要在胚胎期具有活性。如果成年肝脏出现P2、P3和P4的激活表达，并且伴随LOI的出现，则与肝癌的发生密不可分。如果胚胎期的IGF2发生了LOI则大大提高了发生肝胚胎细胞瘤的可能性。由此可见基因印记的发生与其发育的不同阶段对于肿瘤类型以及发生有不同的影响，也就是具有发育阶段的特异性。
2.4 微小RNA
Yanaihara等[13]研究发现，肺癌肿瘤细胞与正常细胞比较有43种微小RNA的差异，28种表达下降，15种表达上升，这些变化的微小RNA大部分处于基因的缺失、扩增、转位的高发区域。其中49%的微小RNA在复发的和没有复发的非小细胞肺癌中出现表达差异。由此我们可知，特殊的微小RNA表达谱可以预测肺癌的预后情况。马兆龙等[14] 利用实时定量PCR及微小RNA芯片技术检测乙肝病毒相关性肝癌组织、乙肝肝硬化组织、人类正常肝脏细胞中的微小RNA表达谱的差异，发现乙肝相关性肝癌组织、乙肝肝硬化组织两者与正常的肝细胞的微小RNA相比较，前两者的表达超过正常2倍的微小RNA有6个，下调超过2倍的微小RNA有8个。与正常肝细胞相比有明显差异的微小RNA，在乙肝肝硬化和乙肝病毒相关肝癌中在表达量上无明显差别。故推测微小RNA表达的出现可能表明了这一病理进程：乙肝病毒感染肝硬化肝癌的必然进程，而微小RNA的表达的出现是此进程的使动因素。Kota等[15]研究表明，恢复在肝细胞肝癌中表达下调的微小RNA的表达水平可以抑制肿瘤的进一步发展。由此进一步证实了，微小RNA在恶性肿瘤发生中的重要作用
3.结语
综上所述，DNA甲基化、组蛋白、基因印记、微小RNA等表观遗传修饰的异常在恶性肿瘤发生、发展中有着不可或缺的作用。由此我们可以据此对恶性肿瘤的早期诊断，治疗以及预后的判断。由于部分表观遗传修饰的可逆性，对于恶性肿瘤的治疗，一些甲基化转移酶抑制剂和去乙酰化抑制剂在临床中的良好的治疗效果，要求我们对于各种表观遗传修饰与肿瘤病因之间关系仍需要进行深入研究，从而明确肿瘤发生过程中的重要靶标.更好的做好早期筛查和诊断，以及治疗，为此更好地为恶性肿瘤的诊断治疗提供更好的理论基础途径。我们相信，随着表观遗传学以及恶性肿瘤等相关学科的深入研究，表观遗传修饰将成为恶性肿瘤筛查，早期诊断以及靶向治疗提供新的科研途径。
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表观遗传学研究范文6
[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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