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表觀遺傳學主要研究范文第1篇

孫英麗，中國科學院北京基因組研究所“百人計劃”研究員、博士生導師，研究方向包括癌癥表觀基因組和癌癥基因組的研究、腫瘤細胞中表觀遺傳調控和DNA通路損傷修復通路的關系研究、針對腫瘤細胞特異表觀遺傳調控的藥物設計和篩選、針對腫瘤細胞DNA通路的藥物設計和篩選。2000年獲得北京大學生命科學學院博士學位之后，她先后在麻省理工學院和哈佛大學醫學院從事博士后研究和講師工作，進行腫瘤與細胞凋亡、DNA損傷修復的研究。2010年回國后，進入中國科學院北京基因組研究所工作。

我們能改變遺傳病掌控人類命運這個事實嗎？“這正是現代醫學努力的方向，現在我們已經知道人類全部的基因組序列，接下來的任務就是通過人為手段調控和靶向作用于疾病基因。”孫英麗笑著說，“人類基因組解密以前想都不敢想，但現在人體內幾乎每個密碼都被我們掌握了，這就涉及到一個新的概念—個性化醫療。”

“個性化醫療”，是一種新型的疾病診療理念，是指針對每個人身體特質與病情特點給予針對性治療。如今，個性化醫療已不再是夢想，它已經在發病率很高的乳腺癌的治療中發揮了作用，運用個性化醫療的方法，早中期乳腺癌的生存率已經能夠達到90%。個性化醫療是中科院北京基因組研究所非常重要的一個研究方向，據孫英麗介紹，北京基因組研究所專門建立了個性化醫療和重大疾病重點實驗室，希望在個性化醫療方面能夠開展更多研究，為每個人找到戰勝疾病的最佳“武器”。

孫英麗回國后主要從事的腫瘤細胞以及干細胞的表觀遺傳和基因組穩定性的研究，又涉及到了一個新的研究方向—表觀遺傳學。表觀遺傳學是與遺傳學相對應的概念，是人類基因組概念的一個補充，是不涉及DNA序列改變但影響細胞性狀的遺傳改變。傳統遺傳學認為只有DNA的性狀發生了改變，才會影響功能和性狀。但隨著研究深入，人們發現即使是同卵雙胞胎，也會存在很大差別，有時候其中一個患了嚴重的疾病，另外一個可能很健康，這些傳統遺傳學無法解釋的問題，有望用表觀遺傳學解答。

孫英麗解釋說，人類患病原因除了受遺傳因素影響之外，還受環境影響，表觀遺傳學則將環境因素包括進來，對傳統遺傳學進行了很好的補充。目前在表觀遺傳學方面，孫英麗的研究主要集中在DNA甲基化和組蛋白甲基化兩個方向，目標是檢測腫瘤患者的甲基化水平，并進行相關調節，研發對腫瘤治療有針對性、特異性的藥物，提高治愈率。

表觀遺傳學主要研究范文第2篇

    1 DNA甲基化和組蛋白乙酰化

    1.1 DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA復制以后,在DNA甲基化酶的作用下,將S-腺苷甲硫氨酸分子上的甲基轉移到DNA分子中胞嘧啶殘基的第5位碳原子上,隨著甲基向DNA分子的引入,改變了DNA分子的構象,直接或通過序列特異性甲基化蛋白、甲基化結合蛋白間接影響轉錄因子與基因調控區的結合。目前發現的DNA甲基化酶有兩種:一種是維持甲基轉移酶;另一種是重新甲基轉移酶。

    1.2 組蛋白乙酰化 染色質的基本單位為核小體,核小體是由組蛋白八聚體和DNA纏繞而成。組蛋白乙酰化是表觀遺傳學修飾的另一主要方式,它屬于一種可逆的動態過程。

    1.3 DNA甲基化與組蛋白乙酰化的關系 由于組蛋白去乙酰化和DNA甲基化一樣,可以導致基因沉默,學者們認為兩者之間存在串擾現象。

    2 表觀遺傳學修飾與惡性腫瘤耐藥

    2.1 基因下調導致耐藥 在惡性腫瘤中有一些抑癌基因和凋亡信號通路的基因通過表觀遺傳學修飾的機制下調,并與化療耐藥有關。其中研究比較確切的一個基因是hMLH1,它編碼DNA錯配修復酶。此外,由于表觀遺傳學修飾造成下調的基因,均可導致惡性腫瘤耐藥。

    2.2 基因上調導致耐藥 在惡性腫瘤中,表觀遺傳學修飾的改變也可導致一些基因的上調,包括與細胞增殖和存活相關的基因。上調基因FANCF編碼一種相對分子質量為42000的蛋白質,與腫瘤的易感性相關。2003年,Taniguchi等證實在卵巢惡性腫瘤獲得耐藥的過程中,FANCF基因發生DNA去甲基化和重新表達。另一個上調基因Synuclein-γ與腫瘤轉移密切相關。同樣,由表觀遺傳學修飾導致的MDR-1基因的上調也參與卵巢惡性腫瘤耐藥的形成。

    3 表觀遺傳學修飾機制在腫瘤治療中的應用

    3.1 DNA甲基化抑制劑 目前了解最深入的甲基化抑制劑是5-氮雜脫氧胞苷(5-aza-dc)。較5-氮雜胞苷(5-aza-C)相比,5-aza-dc首先插入DNA,細胞毒性比較低,并且能夠逆轉組蛋白八聚體中H3的第9位賴氨酸的甲基化。有關5-aza-dc治療卵巢惡性腫瘤的體外實驗研究結果表明,它能夠恢復一些沉默基因的表達,并且可以恢復對順柏的敏感性,其中最引人注目的是hMLH1基因。有關地西他濱(DAC)治療的臨床試驗,研究結果顯示,結果顯示:DAC是一種有效的治療耐藥性復發性惡性腫瘤的藥物。 3.2 HDAC抑制劑 由于組蛋白去乙酰化是基因沉默的另一機制,使用HDAC抑制劑(HDACI)是使表觀遺傳學修飾的基因重新表達的又一策略。根據化學結構,可將HDACI分為短鏈脂肪酸類、氯肟酸類、環形肽類、苯酸胺類等4類。丁酸苯酯(PB)和丙戊酸(VPA)屬短鏈脂肪酸類。PB是臨床前研究最深入的一種HDACI,在包括卵巢惡性腫瘤在內的實體腫瘤(21例)Ⅰ期臨床試驗中有3例患者分別有4~7個月的腫瘤無進展期,其不良反應是短期記憶缺失、意識障礙、眩暈、嘔吐。因此,其臨床有效性仍有待于進一步在Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗中確定。在VPA的臨床試驗中,Kuendgen等在對不同類型血液系統腫瘤中使用VPA進行了Ⅱ期臨床試驗,結果顯示,不同的患者有效率差異甚遠。辛二酰苯胺異羥肟酸(SAHA)是氯肟酸類中研究較深入的一種HDACI。其研究表明,體內使用安全劑量SAHA時,可有效抑制生物靶點,發揮抗腫瘤活性。大量體外研究結果顯示,聯合使用DNA甲基化抑制劑和HDACI會起到更明顯的協同作用。

    3.3 逆轉耐藥的治療 Balch等使用甲基化抑制劑—5-aza-dc或zebularine處理卵巢惡性腫瘤順柏耐藥細胞后給予順柏治療,發現此細胞對順柏的敏感性分別增加5、16倍。在臨床試驗中,Oki等將DAC和伊馬替尼(imatinib)聯合使用治療白血病耐藥患者,結果說明,應用表觀遺傳學機制治療惡性腫瘤確實可以對化療藥物起到增敏作用,并且在一定范圍內其療效與體內表觀遺傳學的改變呈正比。Kuendgen和Pilatrino等對HDACI和化療藥物的給藥順序進行研究,結果顯示,在使用VPA達到一定血清濃度時加用全反式維甲酸可增加復發性髓性白血病和骨髓增生異常綜合征患者的臨床緩解率,這可能與VPA引起的表觀遺傳學改變增加患者對藥物的敏感性有關。

    4 展望

    總的來說,應用表觀遺傳學修飾機制治療腫瘤具有良好的應用前景,與傳統化療藥物聯合來逆轉耐藥,將給攻克惡性腫瘤等疾病帶來新的希望。

    參 考 文 獻

表觀遺傳學主要研究范文第3篇

[關鍵詞] 心力衰竭；表觀遺傳學：藥理學

[中圖分類號] R541.61 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2012）06（a）-0007-03

表觀遺傳學是研究基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因及基因表達發生了可遺傳的變化。這些改變包括DNA的甲基化、多種形式的組蛋白修飾及小分子RNA（microRNA）等。個體間疾病易感性及治療反應性的差異在很大程度上取決于遺傳因素[1]。然而，根據全基因組研究，筆者不得不承認遺傳表型的改變不僅僅是核苷酸序列的變化[2-3]。表觀遺傳學與核苷酸的改變共同調控了基因的表達，因而從另一種角度解釋了個體間的差異。

表觀遺傳學研究發現，基因及其表達的遺傳性改變不僅僅是指基因突變或基因多樣性等DNA序列的變化。已知的三種可調節基因表達的表觀遺傳學改變主要是：基因組DNA的甲基化，組蛋白修飾，非編碼RNA的調節（如microRNA）。上述機制均涉及外在因素在蛋白質編碼序列不變的情況下仍可調節基因轉錄[4]。表觀遺傳學調節機制存在個體及組織差異性，并且可以隨年齡增長、環境及疾病狀態的改變而變化。表觀基因組在基因組表達過程中起關鍵作用，個體間基因表達的不同造成藥物不同的反應性，這可能是通過表觀遺傳學改變進行調節的。因此，目前認為表觀遺傳學改變可以幫助解釋基因突變在藥物反應中的作用，繼而在臨床醫學中發揮作用，這一迅速崛起的新學科稱為表觀遺傳藥理學。個體間藥物的反應性不同，該學科不僅研究表觀遺傳因子在這一過程中的作用，而且旨在開發新的藥物靶點[5]。筆者認為表觀遺傳藥理學與遺傳藥理學將共同在藥理學、臨床醫學中發揮重要作用。

目前為止，表觀遺傳藥理學的大多數研究集中于腫瘤學領域，例如，研究細胞色素p450在個體間表達的差異。幸運的是，表觀遺傳學修飾的作用已被應用于解釋其他復雜并且多源的現象，應用的范圍越來越廣。在這里，筆者總結了表觀遺傳修飾在心衰及心血管疾病治療方面最新的研究。

1 表觀遺傳修飾與心力衰竭

1.1 組蛋白的修飾

龐大的真核生物基因組在高度保守的組蛋白的作用下得到了緊密的壓縮。在核小體中，基因組DNA圍繞核心組蛋白（核心組蛋白H2A、H2B、H3、H4各兩組）折疊、壓縮，形成了染色體的基本單位。基因組DNA與染色體蛋白的相互作用有助于轉錄因子向靶基因片段聚集，從而調節轉錄活性[6]。通過這種機制，核小體利用其核心組蛋白的共價修飾傳遞表觀遺傳學信息。這些修飾包括組蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修飾。核心組蛋白的氨基末端從染色質絲上伸出來，與DNA或其他組蛋白、蛋白質等相互作用。該末端上的賴氨酸、精氨酸殘基是組蛋白修飾的主要靶點。多數研究旨在了解賴氨酸乙酰化、甲基化的作用。事實證明，賴氨酸的乙酰化作用主要與染色質親和力及轉錄相關，而賴氨酸的甲基化作用取決于何種殘基被修飾。

有趣的是，正如Mano所總結的那樣，組蛋白乙酰化的調控與心肌肥厚相關。去氧腎上腺素可誘導心肌細胞肥大，這一過程需要乙酰基轉移酶介導的組蛋白乙酰化。與此結果相一致的研究是針對Ⅱ類組蛋白去乙酰基酶（HDACs）5、9的研究，其通過抑制心肌細胞增強因子2（MEF2）的活性進一步阻礙致肥厚基因（pro-hypertrophic genes）的表達來發揮抗肥厚的作用。與此相反，Ⅰ類HDACs具有相當強的致肥厚作用，其通過調節磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表達發揮作用。這意味著，HDACs在多水平上控制肌肉細胞的體積。

1.2 DNA甲基化

在真核生物中，DNA甲基化是通過將甲基團轉移到核苷酸胞嘧啶環的5''位碳原子上完成的。在哺乳動物體內，DNA甲基化主要發生在基因的5''-CG-3''序列，也指的是CpG雙核苷酸；人體內，大約70%的CpGs發生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于許多基因的5''端調控區域，以CpG島的形式出現。與其他DNA區域相比，CpG雙核苷酸在CpG島出現的概率較高。人體內CpG島甲基化的不同是表觀遺傳學改變的組成部分。

DNA胞嘧啶甲基化有助于局部轉錄因子復合物的結合，其與組蛋白修飾共同在局部及整個基因組中影響染色體的結構。因此，DNA甲基化的一個重要作用是調控基因的表達。在這方面，CpG島超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因發生轉錄。有人認為，甲基化是一種穩定遺傳的修飾，但同時它也受到環境因素的影響。如小鼠野鼠色基因位點，可以受到其上游轉座子甲基化狀態的影響。從遺傳角度來講，完全相同的親代其野鼠色基因不同的甲基化狀態可使得后代出現不同的毛色[7]。

最近，Kao等[8]的研究結果發現，DNA甲基化在心衰特定的基因轉錄調控中發揮作用。他們發現促炎癥基因TNF-α可下調肌漿網Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表達，這是通過增強SERCA2A啟動子的甲基化狀態完成的。Movassagh等[9]發現，在心肌病及人類心肌組織形成時甲基化的狀態是不同的。而且，他們鑒別出三個基因位點（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心臟樣本中，位點甲基化狀態與基因表達的調控密切相關。

1.3 MicroRNAs

MicroRNAs是短的雙鏈RNA分子，來源于細胞核及細胞質中較大的RNA前體，其可以在基因轉錄后對基因表達發揮調節作用。miRNAs可以對30%～50%的蛋白質編碼基因進行調控，這一過程主要是通過與mRNA3''端未轉錄區域的堿基對進行互補結合，繼而干擾轉錄，靶mRNAs可降解或暫時沉默[10]。miRNAs調節蛋白的表達是非常復雜的，多種miRNAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一種miRNAs的調節。miRNAs的表達具有組織、疾病特異性。近年來，多種病理狀態下的miRNA分子標記已被檢測出來，如各種類型的腫瘤以及多種心血管疾病[11]。

越來越多的證據表明，miRNAs與基本的細胞功能密切相關。目前，miRNAs與心衰的關系已得到明確，在過去的幾年中，該領域的報道層出不窮。對心血管疾病的研究主要集中于兩種心臟組織特異表達的miRNA家族（miRNA-1/miRNA-133、miRNA-208）。多項研究顯示，miRNA在健康、高血壓以及不同病因所導致的人、小鼠、大鼠衰竭的心臟中均有表達，Divakaran等[12]發現心臟特異性的miRNA-208不僅可調節心肌細胞肥大、纖維化同時可在應激、甲退時調節β-肌球蛋白重鏈（β-MHC）的表達。這種miRNA由α-MHC基因的內含子編碼。該基因編碼α-MHC及一種主要的心肌收縮蛋白，使心臟變大，在應激以及激素信號作用下通過miRNA-208及其作用位點發揮調節作用。再者，定向刪除心肌特異性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它們在心臟中的多種功能，包括調節心臟的形態發生、電信號傳導及細胞周期的調控。Thum等[13]發現，受損心肌中miRNA標記與胚胎心中miRNA表達的類型極為相似，這說明受損心肌中重啟了胚胎基因的表達程序。Thum等[13]另一個發現是miRNA-21可以調控ERK-MAP激酶途徑，這種調控在心臟成纖維細胞中尤為明顯，心肌細胞中卻沒有這種表現，這可以影響到心臟的結構及功能。在成纖維細胞中，miRNA-21水平的增高可通過抑制特定基因來激活ERK激酶，經由這種機制，miRNA-21調節了間質纖維化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心臟成纖維細胞中，基因調節的另一種方式是在miRNA介導的旁分泌水平上進行的。

miRNA在心臟肥厚反應中的意義得到了進一步的研究，miRNA成為基因調控的主要調節因子。到目前為止，miRNA已被證實不僅可以影響心肌，還可以影響心臟電信號轉導及調節血管再生[14]。

2 表觀遺傳篩選方法

表觀基因組學示意圖不是固定的，它因細胞類型、時間的不同而不同，并且可在生理學、病理學、藥物作用情況下發生改變。因此，作為人類基因組計劃的后續工程，表觀基因組測序是一項艱巨的任務。雖然判斷基因組序列的表觀遺傳學狀態是比較容易完成的，描繪整個表觀基因組需要對數十個基因組進行測序，覆蓋一個有機體在生命不同階段的所有細胞類型。

亞硫酸氫鹽測序法是標測DNA甲基化類型最為準確的方法。基因組DNA與亞硫酸氫鈉相作用，導致未甲基化的胞嘧啶脫氨基轉變成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不變。為觀察特定基因的甲基化狀態，用特異性引物對目的片段進行擴增，隨后對產物測序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被標記為Cs，未甲基化的胞嘧啶為Ts。

近來出現了多個對甲基化進行定位的全基因組研究方法，它們都是以甲基化和未甲基化的CpGs對限制性內切酶的敏感性不同為基本原理的。限制長度的基因組掃描利用兩種酶雙酶切DNA，一種是頻繁切割的甲基化非敏感性限制內切酶，另一種是罕見的甲基化敏感性的酶如Not1，這種酶只有在非甲基化狀態時才可以酶切所識別的位點。還有一種完全不同全基因組研究方法是利用DNA芯片技術，它可以一次性標測成千上萬的CpG島的甲基化狀態。這種方法可以用來識別CpG島，相對于正常的調控過程來說，CpG島在腫瘤組織中發生甲基化。

亞硫酸鹽轉化的替代方法是ChIP-seq方法（一種與測序相結合的染色質免疫沉淀方法）。通過免疫共沉淀技術使得目的蛋白與DNA發生交聯，然后對DN段進行基因組測序。這一方法可以幫助識別任何DNA相關蛋白的DNA結合位點。該技術還可以提供組蛋白修飾的信息，如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修飾。對ChIP技術進行改進得到的DCS方法，是將ChIP與消減式PCR進行偶聯。該方法旨在避免基因組片段與芯片雜交后產生非特異性信號。

以同樣的方式可以檢測人體病理狀態下miRNA的作用，大多數研究是利用高通量的方法分析臨床病例中總miRNA的表達情況。高通量技術是以miRNA基因芯片和real-time RCP為代表的。盡管分子間的差別給這些技術帶來了巨大的挑戰，但miRNA芯片最大的優點是具有很高的特異性，而缺陷是其敏感性較低。

3 藥物可以改變表觀遺傳狀態

表觀遺傳學改變正常及疾病狀態下的表型，這可能意味著充分理解和調控表觀基因組對于人類常見疾病的防治具有重要意義。表觀遺傳學為我們提供了一個重要的窗口，來認識環境與基因在疾病發生過程中的相互作用以如何調節這些作用達到改善人類健康的目的。

miRNA派生的反義寡核苷酸是單鏈RNA分子，對其進行化學修飾可能是針對致病miRNA新的方法。但是這種方法困難重重，miRNA屬于密切相關的家族，且很難合成針對每一種miRNA的反義寡核苷酸。再者，一個單獨的miRNA可針對多種基因發揮作用，它們之中可能含有對心肌有益的分子。在這方面，寡核苷酸的化學修飾可能會特異性破壞miRNA與單個mRNA的作用，這可能是疾病治療良好的備選方案。每一種miRNA可以以不同的強度針對成百上千的基因發揮作用，所以在體內miRNA修飾的最終作用尚不明了。最終，將miRNA拮抗劑應用于臨床領域將面臨很多困難，這與我們在基因治療方面所遇到的極為相似，如導入方式、載體、特異性以及毒性等問題[15]。至少在理論上，針對特異性miRNA的方法將來可能是治療缺血性心臟病、心肌肥厚、心衰、血管再生、離子通道病的有效手段，可控制心衰的發展。

另一種方法可能是將靶DNA甲基化。一些影響基因組DNA甲基化的化學合成劑已經應用于臨床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基轉移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脫氨基。其它藥物是通過阻礙甲基化酶的活性而發揮抑制甲基化作用。更多信息可參照Gomez等[16]的文章。除了要開發可以調節DNA甲基化的藥物外，還需要設計可以影響組蛋白修飾的藥物。

在抗腫瘤藥物的發展過程中，組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑占據著重要地位，它可以通過逆轉與腫瘤相關的異常表觀遺傳改變，繼而發揮作用。已有證據表明，在心肌肥厚時，HDAC抑制劑可修復基因表達程序。Gallo等證明體外試驗中，曲古霉素A、丁酸鈉可延緩心臟肥厚。

4 表觀遺傳學和環境

眾所周知，環境因素如毒素、飲食可以影響DNA甲基化和染色質修飾，并且可遺傳給下一代。雌激素、抗雄激素類物質可改變DNA甲基化狀態降低男性的生育能力，這也是可遺傳的。該假說認為，環境因素可以改變表觀遺傳學標記和基因表達形式，這可能在人類疾病研究中具有重要意義。常見疾病大多受到基因和環境因素的雙重影響，環境可誘導表觀遺傳結構發生改變，進而將基因和環境因素聯系起來[17]。

年齡在基因與環境相互作用中發揮重要作用。常見病的發病率隨著年齡的增加不斷增高，這與在人的一生中表觀遺傳學改變不斷累積有關。有研究發現，相對于年輕者而言，年長的同卵雙胞胎體內總DNA甲基化及組蛋白H3K9乙酰化的水平較高，但該研究沒有檢測同一個體中表觀遺傳學改變隨時間變化的情況。

5 結論

表觀遺傳學為研究個體在臨床療效、藥物反應及毒性間的差異，以及發現新的藥物治療靶點等方面開拓了更為廣闊的空間。隨著人類表觀基因組工程的開展，表觀遺傳學機制得到不斷完善，這有助于更為充分地了解人類疾病和表觀遺傳藥物的一系列分子靶點。表觀遺傳藥理學已被應用于腫瘤學領域，對于心血管疾病的表觀遺傳學研究不斷增多，尤其是在miRNA方面的研究最為突出。Mishra等[18]清楚地描述了心血管疾病微觀RNA組學的最新進展，以及miRNA作為一種潛在治療靶點或藥物制劑的前景。

表觀基因組學在健康或疾病狀態下表現型的形成過程中發揮重要作用，這可能意味著充分認識和合理調控表觀基因對于人類常見病的防治具有重要意義。

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表觀遺傳學主要研究范文第4篇

目前已有研究證實胎兒期不良環境因素的暴露會影響進化中胎兒肺組織的結構和免疫系統的功能，這也使得表觀遺傳學成為理解哮喘等過敏性疾病發展起源的基石。但導致這些過敏性疾病發生發展的機制是某些獨立因素引起的，還是多種因素相互作用的結果，至今尚不明確。吸煙環境暴露、空氣污染、飲食結構改變等對哮喘患者、孕婦和胎兒均會產生影響，因此可以在孕期和嬰幼兒期采取可能的保護性干預措施，即一級預防干預措施，來預防疾病的發生。現就近年來有關預防過敏性疾病的一級預防措施的研究進展簡介如下。

1孕期飲食結構

現代飲食結構的改變為我們提供豐富食物的同時，也帶來非常多的不利因素。飲食經過更多的加工處理（含有添加劑和激素等），人造食品，蔬菜、水果、魚蝦類海產品不夠新鮮，多不飽和脂肪酸、水溶性纖維、抗氧化劑和其他的維生素含量的降低等，這些改變增加了哮喘等過敏性疾病的發生風險。有研究表明飲食中的某些營養物質對過敏性疾病有預防作用：葉酸已被證實用于預防神經管缺陷，但近年來葉酸在哮喘等呼吸道疾病發病機制中的作用越來越受到重視，這是基于葉酸可以為DNA提供甲基進一步調節基因表達的作用。血清中較高的葉酸水平與過敏性疾病和喘息性疾病的發生風險較低有關。但Whitrow等研究表明孕晚期補充葉酸增加了5歲半時兒童哮喘的發生風險。孕期葉酸的補充量及其對預防過敏性疾病的作用機制仍有待于進一步研究。

2吸煙環境和污染環境暴露

研究表明外界環境因素對疾病的發生、發展和轉歸起著重要作用，例如已有證據表明吸煙環境的暴露對哮喘兒童是一個非常重要的觸發因素，暴露于煙草煙霧環境與哮喘兒童氣道高反應有關，并且吸煙環境的暴露可以加重哮喘癥狀、使哮喘控制不良、降低患者的肺功能等，同時也增加了疾病相關的缺勤和醫療資源的利用。事實上吸煙環境每年可能會導致多達100萬兒童哮喘急性發作，給家庭及社會帶來嚴重的經濟負擔。減少兒童吸煙環境暴露對哮喘控制是非常重要的。在孕期暴露于吸煙環境和污染環境所產生的氧化應激作用能通過改變NF-κB或組蛋白修正和致炎因子對染色質重塑有重要的表觀遺傳學效應，炎癥因子誘導基因能夠影響胎盤功能和胎兒的生長發育。孕期吸入汽車尾氣所產生的氧化應激作用也能夠產生表觀遺傳學影響，Perera 等最近報道了孕期暴露于高水平汽車尾氣與輔酶A合成酶長鏈家族成員3的甲基化和兒童哮喘癥狀的發展有關。因此在孕期避免吸煙、被動吸煙，避免過多的污染環境暴露能夠降低哮喘等過敏性疾病的發生風險。

3孕期微生物暴露

目前細菌感染對表觀遺傳學的影響始于胎兒期這一觀點越來越清晰。已有研究表明在人類暴露于農村含較高微生物水平的環境對哮喘等過敏性疾病有預防作用。新的研究表明在實驗條件下，不致病的微生物菌株（魯氏不動菌屬）有誘導表觀遺傳學的效應，有助于預防妊娠動物及其后生哮喘。這種作用與通過增加IFN-γ啟動子H4乙酰化介導的IFN表達增強有關。人類的研究也表明胎兒期微生物的暴露能預防過敏性疾病與增強新生兒Treg的相關功能、FoxP3表達以及相關的FoxP3基因的表觀遺傳學效應有關。

4持續吸入有機污染物對表觀遺傳學的影響

近來研究表明許多污染物與表觀遺傳學有關，包括周圍環境中低劑量污染物的暴露對全球DNA甲基化模式的影響。因此在生命早期避免持續吸入有機污染物，對于預防過敏性疾病有重要意義，但這一作用機制有待于進一步研究。

5出生后的喂養方式

既往許多研究表明，母乳喂養對哮喘等過敏性疾病有預防作用，但也有研究認為呼吸道感染是喘息性疾病的主要觸發因素，母乳喂養對早期喘息性疾病的影響反應在預防呼吸道感染上，而不是真正的降低哮喘的發生風險。

6其他可能影響早期基因表達和疾病發生風險的因素

研究發現孕產婦哮喘和過敏狀態對變態反應性疾病和新生兒產生Th1 IFN-γ有更重要的作用。

其他宮內環境的變化對胎盤基因表達和潛在的改變后代的表型有直接的影響。子癲前期、皮質類固醇的使用、壓力與基因表達的遺傳學改變、胎盤免疫功能、生長遲緩和先天性缺陷有關。最近的研究也表明在新生兒早期感應固有炎癥基因（包括IL-1β和腫瘤壞死因子α）與過敏性疾病的后續發展密切相關。

表觀遺傳學主要研究范文第5篇

關鍵詞 去甲基化藥物 表觀遺傳學 血液系統腫瘤

中圖分類號：R979.1； R733 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533（2014）11-0003-04

Application of demethylating agents in the treatment of hematologic malignancies

Zhao Min*， Wang Chun**

（Department of Hematology， Shanghai First People’s Hospital， Shanghai 200080， China）

ABSTRACT Epigenetic dysregulation is linked to the pathogenesis of a number of malignancies. The methylation of DNA plays an important role during the maliganant transformation of hematopoietic malignancies since it can inhibit the expression of tumor suppressor genes. Demethylating agents have been successfully used in the treatment of various hematopoietic malignant disease， especially in the treatment of myelodysplastic syndromes and acute myeloid leukemia. In this review， we discuss the clinical development of demethylating agents in hematology.

KEY WORDS demethylating agents； epigenetics； hematologic malignancies

近年來，去甲基化藥物在血液系統腫瘤治療中的作用越來越受到重視。與傳統化療藥物相比，去甲基化藥物的毒、副反應相對較輕，加之作用機制不同，治療骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndromes， MDS）和急性髓細胞性白血病（acute myelocytic leukemia， AML）等的療效更好。

1 去甲基化藥物

去甲基化藥物治療的理論基礎是表觀遺傳學。后者是指在基因的DNA序列沒有發生改變的情況下，基因功能發生了可遺傳的變化并最終導致了表型的不同。表觀遺傳學對由DNA決定遺傳特征（由DNA到RNA、再到蛋白質進行表達）的“中心法則”作了補充，指出生物的遺傳特性在不改變其基因序列的情況下也會發生變化，而這種變化在腫瘤的發病機制中已一再被檢測到。現在認為，決定表觀遺傳學過程的主要因素包括DNA修飾、組蛋白修飾和非編碼RNA調控。DNA甲基化是一種最為重要的表觀遺傳學修飾，在DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase， DNMT）的催化下，胞嘧啶的第5位碳原子被甲基化，從而轉變為5-甲基胞嘧啶。在哺乳動物基因組中，DNA甲基化的主要位點是CpG二核苷酸，它在基因組中呈不均勻分布。在某些區域，CpG序列的密度較平均密度高10 ～ 20倍、鳥嘌呤和胞嘧啶的總含量>50%、長度>200個堿基，這些區域被稱為CpG島。大約50%的人基因中含有CpG島，常位于基因上游調控區的啟動子區。啟動子區的CpG島通常處于非甲基化狀態，基因能正常表達。當CpG島發生甲基化時，會影響基因轉錄調控，使基因表達發生沉寂。而去甲基化藥物能改變這一病理過程，進而達到治療目的[1]。現有去甲基化藥物主要為DNMT抑制劑，可分為核苷類和非核苷類2類，其中核苷類去甲基化藥物中的阿扎胞苷和地西他濱是目前臨床應用較廣且以去甲基化為主要作用機制的藥物。

2 在血液系統腫瘤治療中的應用

2.1 治療MDS

在MDS的治療中，去甲基化藥物的作用越來越受到重視。近年來多項研究證實，MDS的分子異常包括DNA甲基化等表觀遺傳學進程，如CpG島的高甲基化和基因啟動子區的甲基化即與MDS的嚴重性和患者的生存期相關，而使用去甲基化藥物治療雖不能治愈MDS，卻可獲高反應率。與需要且可接受造血干細胞移植術的年輕患者相比，去甲基化藥物更適宜用于老年患者，這主要表現在血液學參數改善和生存時間延長上，因即使沒有達到完全緩解的患者也同樣能夠獲得這些益處[2]。地西他濱用于老年患者的安全性已得到多項臨床試驗的確認，而被認為無骨髓毒性的阿扎胞苷亦被證實對老年患者有很好的療效和安全性，對需接受造血干細胞移植術的患者也一樣。有人建議將地西他濱和阿扎胞苷用于“先期治療”，但這種“橋接治療”的必要性還待更多研究的證實[3]。在治療MDS時，去甲基化藥物的療效多需在治療2 ～ 4個療程后才逐步顯現，終止治療后則會導致疾病復發[4-5]。即使不間斷地接受去甲基化藥物治療，幾乎所有的患者也仍難以避免疾病的耐藥和復發，而一旦出現疾病耐藥或復發就會大大縮短患者的生存期[6]。

目前，MDS患者可通過國際預后評分系統（International Prognostic Scoring System， IPSS）、國際預后評分系統修正版和世界衛生組織的預后評分系統進行分層，這對恰當地使用去甲基化藥物具有實際指導意義。對IPSS評分為低危和中危-1的患者，減少的血細胞類型、促紅細胞生成素濃度以及細胞遺傳學、分子生物學異常如5q、DR-15等生物學特征是選擇恰當的一線治療藥物的依據，去甲基化藥物主要用于輸血依賴的、經促紅細胞生成素等藥物一線治療后復發或耐藥患者的后續治療。也有人提出應使用阿扎胞苷一線治療主要表現為血小板減少和中性粒細胞減少的低危MDS患者。一些臨床試驗結果顯示，地西他濱或阿扎胞苷治療低危MDS患者的總反應率為30% ～ 60%。對IPSS評分為中危-2和高危的患者，去甲基化藥物已用于一線治療，可使患者獲得較高的總反應率和較長的總生存期，且毒性明顯較低。在臨床試驗中，地西他濱或阿扎胞苷單藥治療高危MDS患者的總反應率為40% ～ 55%。但異體造血干細胞移植仍是可治愈MDS的唯一選擇[2，7]。目前尚不能完全預測去甲基化藥物治療的療效。骨髓增生異常法語工作組建立了一套預測模型以預測去甲基化藥物治療的總反應率、反應持續時間和總生存期，同時提出先期使用低劑量阿糖胞苷、骨髓原始細胞占比>15%以及異常核型與反應率相關，復雜核型與反應持續時間相關，總生存期與體能狀態等因素相關，并建立了積分系統[8]。也有報道稱，骨髓纖維化的出現對去甲基化藥物治療不利[9]。

2.2 治療AML

去甲基化藥物現已在AML治療中占有重要地位。AML患者廣泛存在基因高甲基化現象，常見的甲基化基因有8種，約95%的AML患者至少有1種基因高度甲基化，75%至少有2種基因高度甲基化。這些數據提示去甲基化藥物在AML治療中的潛力，但其同樣被認為無法治愈AML。目前，經典的蒽環類藥物和阿糖胞苷聯合誘導化療方案仍是AML的首選誘導化療方案，且造血干細胞移植術仍是AML的最主要治愈性治療手段。但對一些難以接受常規誘導化療方案和造血干細胞移植的患者如老年AML患者，去甲基化藥物因相對較低的毒性和較好的療效已經成為重要的治療藥物。地西他濱已獲準治療這類AML患者，常用治療方案為20 mg/（m2?d）×5 d。臨床試驗證實，地西他濱治療的反應率優于支持治療和低劑量阿糖胞苷；也有臨床試驗顯示，地西他濱治療可獲較之支持治療更長的生存期。但與常規誘導化療方案不同，去甲基化藥物治療AML往往需要進行多個療程后才能達到完全緩解且此療效無法持久維持[10]。近期國內報道，地西他濱聯合阿柔比星、粒細胞集落刺激因子等治療初治及難治/復發AML的療效較好；也有地西他濱聯合硼替佐米治療的報道。盡管去甲基化藥物已用于AML治療，但其不能治愈疾病，對那些治療有效患者的后續治療選擇也還處在摸索階段。有關研究證實，某些分子學和細胞遺傳學參數與患者對地西他濱治療的反應有關。例如，有人發現，對地西他濱治療有反應患者的DNMT miR-29b水平明顯高于無反應患者[11]。一項回顧性分析顯示，伴有5和7號染色體異常的患者對阿扎胞苷或地西他濱治療的反應與對大劑量伊達比星和阿糖胞苷治療相似，且患者的持續反應時間和中位生存期也更長。DNMT 3A基因突變為AML的獨立的預后不良指標，不受患者的年齡、白細胞計數、染色體組型和其他遺傳學參數的影響[12]。但利用細胞遺傳學和分子生物學參數來預測患者對去甲基化藥物治療的反應尚處在探索階段，現還只能通過患者的病程、腫瘤增殖程度和一些臨床指標來作治療前評估。

2.3 治療慢性粒單核細胞性白血病（chronic myelo-monocytic leukemia， CMML）

造血干細胞移植術也是CMML的治愈性治療手段。但由于年齡和并發癥等原因，CMML患者往往只能接受低劑量化療治療，無法有效控制疾病進展。在CMML患者中發現存在細胞周期調節基因p15（INK4b）的異常甲基化以及降鈣素基因和細胞信號轉導抑制因子-1基因的甲基化，這給對CMML進行去甲基化治療提供了一定的理論基礎。一項對31例CMML患者進行的臨床試驗顯示，以每6周為1個療程、每療程使用地西他濱15 mg/（m2?次）×3次/d×3 d治療1 ～ 6個療程，總反應率為26%（完全緩解率10%、部分緩解率16%），骨髓改善率為19%，疾病穩定率為32%，2年生存率為25%，所有患者的中位生存期為15個月[13]。與治療MDS和AML相似，地西他濱在近年來進行的一些臨床試驗中也不再以大劑量使用。一項臨床試驗以每28 d為1個療程、每療程使用地西他濱20 mg/（m2?d）×5 d治療CMML患者共3個療程，結果發現總反應率為38.6%，2年總生存率為48%，中位無進展生存期為12個月，3/4級不良反應為血細胞減少、感染和乏力[14]。

2.4 治療其他血液系統腫瘤

對慢性粒細胞性白血病、多發性骨髓瘤等亦有使用地西他濱等去甲基化藥物治療的研究報道，但療效尚待進一步臨床試驗的證實。

3 結語

DNA甲基化異常被認為是血液系統腫瘤發生、發展的一個重要生物學機制，一些臨床試驗也已證實去甲基化藥物治療某些血液系統腫瘤的療效確切，但仍需對如聯合用藥和最適治療劑量等作進一步的研究，以期獲得更好的治療療效。

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