摘要 背景 为实现个性化治疗方法,迫切需要预测头颈部鳞状细胞癌 (HNSCC) 患者对抗程序性细胞死亡 1 (PD-1) 免疫检查点抑制剂 (ICI) 反应的生物标志物。我们研究了炎症参数和 DNA 甲基化分析对接受抗 PD-1 ICI 治疗的 HNSCC 患者的预测潜力。方法 我们在两个独立中心确定了在接受铂类化疗后进展为复发或转移性 HNSCC 患者,并接受了抗 PD-1 ICI 治疗。我们通过 Infinium MethylationEPIC 微阵列分析了这些患者肿瘤标本中 >850.000 个 CpG 位点的 DNA 甲基化谱,通过免疫组织化学分析了肿瘤微环境中的免疫细胞密度(CD8、CD3、CD45RO、叉头框 P3 (FOXP3)、CD68)、PD-1 和程序性细胞死亡配体 1 (PD-L1) 的表达,以及血液炎症标志物(血小板与淋巴细胞比率、白细胞与淋巴细胞比率、单核细胞与淋巴细胞比率、中性粒细胞与淋巴细胞比率)。DNA 甲基化谱和免疫标志物在生物信息学和统计学上与抗 PD-1 ICI 的放射学反应相关。结果 共纳入 37 名 HNSCC 患者(中位年龄 62 岁;范围 49–83 岁;8 名(21.6%)女性,29 名(78.4%)男性)(中心 1 N=26,70.3%;中心 2 N=11,29.7%)。既往全身治疗的中位数为 1(范围 1-4)。37 名患者中有 5 名(13.5%)对 ICI 实现了客观反应。中位无进展生存期和中位总生存期分别为 3.7 个月(范围 0-22.9 个月)和 9.0 个月(范围 0-38.8 个月)。微阵列分析揭示了包括低甲基化和高甲基化的甲基化特征,可预测对 ICI 的反应,并包括几个参与癌症相关分子通路的基因。过度表达的差异甲基化
大量 X 连锁基因逃避 X 染色体失活,并与独特的表观遗传特征相关。与 X 逃避密切相关的一种表观遗传修饰是启动子区域的 DNA 甲基化降低。在这里,我们通过编辑 CDKL5 启动子上的 DNA 甲基化,从人类类神经元细胞中沉默的 X 染色体等位基因中创建了一种人工逃避,CDKL5 是一种导致婴儿癫痫的基因。我们发现,使用三个向导 RNA 将 TET1 的催化域与靶向 CDKL5 启动子的 dCas9 融合,结合从 CpG 二核苷酸中去除甲基,可显著重新激活失活等位基因。令人惊讶的是,我们证明 TET1 和 VP64 转录激活因子的共表达对非活性等位基因的重新激活具有协同作用,使活性等位基因的水平超过 60%。我们进一步使用多组学评估来确定转录组和甲基化组上的潜在脱靶。我们发现 dCas9 效应物的协同传递对靶位点具有高度选择性。我们的研究结果进一步阐明了与逃避 X 染色体失活相关的 DNA 甲基化降低的因果作用。了解与逃避 X 染色体失活相关的表观遗传学对患有 X 连锁疾病的人有很大的帮助。
胰腺神经内分泌肿瘤 (PNET) 是第二大最常见的胰腺肿瘤。然而,除了涉及多发性内分泌肿瘤 1 (MEN1)、ATRX 染色质重塑基因和死亡结构域相关蛋白基因的突变(约 40% 的散发性 PNET 中存在这些基因突变)之外,人们对其致瘤驱动因素知之甚少。PNET 的突变负担较低,因此表明其他因素可能促使其发展,包括表观遗传调节因子。DNA 甲基化是一种这样的表观遗传过程,它通过 5'甲基胞嘧啶 (5mC) 沉默基因转录,这通常由基因启动子周围富含 CpG 区域的 DNA 甲基转移酶促进。然而,5'羟甲基胞嘧啶是胞嘧啶去甲基化过程中的第一个表观遗传标记,与 5mC 的功能相反,与基因转录有关,尽管其重要性尚不清楚,因为当仅使用常规亚硫酸氢盐转化技术时,它与 5mC 难以区分。基于阵列的技术的进步促进了 PNET 甲基化组的研究,并使 PNET 能够通过甲基化组特征进行聚类,这有助于预测和发现导致肿瘤发生的新的异常调控基因。本综述将讨论 DNA 甲基化的生物学、其在 PNET 发展中的作用以及对预测和发现表观基因组靶向疗法的影响。
基因复制是进化新颖性的来源。DNA甲基化可能通过其与基因表达的关联在重复基因的演化中起作用。虽然在少数个单个物种中对这种关系的研究程度有所不同,但这些结果在广泛的系统发育规模上具有不同的重复历史或人群中的种类,但尚不清楚。我们将比较表观基因组学方法应用于整个系统发育中的43种被子植物物种和928个拟南芥的种群,研究了DNA甲基化与旁系同源物进化的缔合。Genic DNA甲基化与重复类型,重复,序列进化和基因表达的年龄有差异化。整个基因组重复物通常用于仅CG基因体甲基化或未甲基化基因,而单基因的重复通常富含非CG甲基化或未甲基化基因。非CG甲基化,特别是最近的单基因重复项的特征。核心的被子植物基因家族分为那些优先保留旁系同源物和“抗复制”的家族的核心基因家族,这些家族在重复后会汇聚为单例。耐重复的家庭仍然具有寄生态副本,对于核心被子植物基因而言,富含非CG甲基化的核心基因。非CG甲基化的旁系同源物具有较高的序列演化速率,较高的存在频率 - 缺乏变化和更有限的表达。这表明非CG甲基化沉默对于在重复后保持剂量可能很重要,并且是分馏的前体。我们的结果表明,基因甲基化标记寄生虫基因之间的进化轨迹和命运不同,并且在复制后保持剂量。
DNA甲基化(DNAME)是一种表观遗传标记,其中包括CPG岛中胞质的修饰(5MC)。除了调节基因表达,烙印和沉默的寄生DNA元素的表征良好的作用外,DNAME的不正调还与多种疾病有关。有证据表明,dname不是独立的表观遗传标记,而是与组蛋白的翻译后修饰(PTM)密切相关。但是,检查5MC和PTM之间的直接关系受到无法建立直接机械链接的单独测定的相关分析。此外,测量5MC的传统方法依赖于DNA的苛刻的Bisulfite化学对话,DNA引入了DNA断裂和全身偏见。为了解决这些局限性,我们开发了一种靶向的酶甲基化测序(TEM-SEQ)方法,这是一种超敏感的多摩变基因组映射技术,可在表位定义的染色质特征下提供高分辨率的DNAME谱。重要的是,该测定法可以检查5MC与组蛋白PTM和/或染色质蛋白(CHAPS)之间的直接分子联系。
抽象DNA甲基化是一种典型的表观遗传机制。被广泛认为是基因沉默的稳定调节剂,它代表了一种“分子盲文”的形式,它在DNA上进行了化学印刷,以调节其结构及其遗传信息的表达。然而,曾经有一段时间,甲基仅存在于细胞中,我的单独斑点在DNA的胞嘧啶构建块上斑点。为什么生命守则化学修改,显然是“没有酶作用的事故”(Wyatt 1951)?如果人体中的所有细胞共享相同的基因组序列,它们如何采用独特的功能并保持稳定的发育状态?细胞还记得吗?从这个历史的角度来看,我回顾了表观遗传史和原理以及工具,关键科学家和概念,这些概念使我们综合和发现原核生物和真核甲基化的DNA。大量借鉴了杰拉德·怀亚特(Gerard Wyatt)对跨物种甲基化DNA的不对称水平以及一对有远见的1975 DNA甲基化论文的观察,5-甲基胞嘧啶与细菌中的DNA甲基化酶有关,通过稳定的细胞的发育和构成蛋白质的构造,稳定的细胞状态的维持稳定的细胞状态与稳定的细胞状态结合。这些作品不仅塑造了我们对遗传力和基因调节的看法,而且还提醒我们,核心表观遗传概念源于对表观遗传机制的内在要求出现。在原核生物和真核世界的观察过程中,表观遗传系统的功能可访问和解释各种生命形式的遗传信息。共同为我们的当今表观遗传学理解提供了许多指导原则,并为后基因组学界的下一代表观遗传探究提供了许多指导原则。
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表观遗传修饰,例如 DNA 甲基化,在癌症中被广泛研究。研究表明,DNA 甲基化模式可以区分各种癌症(包括前列腺癌)中的良性和恶性肿瘤。它还可能导致癌变,因为它通常与肿瘤抑制基因的下调有关。DNA 甲基化的异常模式,特别是 CpG 岛高甲基化表型 (CIMP),已显示出与不同临床特征和结果相关的证据,例如侵袭性亚型、更高的 Gleason 评分、前列腺特异性抗原 (PSA) 和整体肿瘤分期、整体预后较差以及生存期缩短。在前列腺癌中,特定基因的高甲基化在肿瘤和正常组织之间存在显着差异。甲基化模式可以区分前列腺癌的侵袭性亚型,包括神经内分泌前列腺癌 (NEPC) 和去势抵抗性前列腺腺癌。此外,DNA甲基化在无细胞DNA(cfDNA)中是可检测的,并且可反映临床结果,使其成为前列腺癌的潜在生物标志物。本综述总结了了解癌症中DNA甲基化变化的最新进展,重点是前列腺癌。我们讨论了用于评估DNA甲基化变化的先进方法以及这些变化背后的分子调节剂。我们还探讨了DNA甲基化作为前列腺癌生物标志物的临床潜力及其开发前列腺癌CIMP亚型靶向治疗的潜力。
1 美国国立卫生研究院国家环境健康科学研究所流行病学分部,北卡罗来纳州三角研究园 27709 美国 2 美国国立卫生研究院国家心肺血液研究所卫生与公众服务部弗雷明翰心脏研究部,马萨诸塞州弗雷明翰 01702 美国 3 爱丁堡大学遗传与癌症研究所基因组与实验医学中心,爱丁堡西部综合医院,英国爱丁堡克鲁路 4 密歇根大学公共卫生学院流行病学系,密歇根州安娜堡 48109 美国 5 埃默里大学罗林斯公共卫生学院环境健康系流行病学与恒河猴病学系,佐治亚州亚特兰大 30322 美国 6 波士顿大学公共卫生学院生物统计学系,马萨诸塞州波士顿 02215 美国 7 波士顿大学弗雷明翰心脏研究部,马萨诸塞州弗雷明翰 01702 8 临床脑科学中心,校长大楼,49 Little France Crescent,爱丁堡生物区,英国爱丁堡 9 埃克塞特大学心理学院,英国埃克塞特 10 埃默里大学神经病学和人类遗传学系,美国佐治亚州亚特兰大 30322 11 环境科学网络基础设施办公室,国家环境健康科学研究所,北卡罗来纳州三角研究园 27709,美国 12 埃默里大学精神病学和行为科学系,美国佐治亚州亚特兰大 30322,美国 13 马萨诸塞大学医学院眼科系,美国马萨诸塞州伍斯特 01655,美国 14 老道明大学数学与统计学系,美国弗吉尼亚州诺福克 23529,美国 15 弗雷明翰心脏研究,马萨诸塞州弗雷明翰 01702,美国 16 内部研究部人口科学分部研究,国家心肺血液研究所,美国国立卫生研究院,马里兰州贝塞斯达 20892,美国 17 拉什阿尔茨海默病中心,拉什大学医学中心,伊利诺伊州芝加哥 60612,美国 *通讯作者:london2@niehs.nih.gov
欧洲白血病(ELN)的诊断和管理建议都使用细胞遗传学和遗传信息将AML分类为不同的亚型[1]。通过细胞遗传学信息的亚型,约有49%的AML患者在核遗传学上是N ormal(CN-AML)。该组代表具有非常广泛的临床结果的患者,而CN-AML患者的总体风险水平是“中间”。目前,遗传变异是进一步超过CN-AML患者的唯一标记。基本基因的某些突变,例如FLT3-ITD,CEBPA,NPM1和IDH2,可以表明CN-AML的预后不同。但是,仍然有大约36%的CN-AML患者没有明显的突变[2]。此外,在某些CN-AML患者中,遗传突变的有效性可能很低(图1A)。整体等位基因负担与白血病的空闲时间没有显着相关,因为Epiallele的负担确实[3]。包括DNA修饰在内的新型标记层可以提供其他信息来对CN-AML患者进行分类[3]。