科研

表观遗传编辑揭示早期乳腺癌发展

此前研究表明,表观遗传学改变是癌症的重要特点,在癌症的发展过程中,细胞会产生明显的表观遗传学变化。但直至今日,我们仍不清楚这些变化是否足以让健康细胞转化为癌细胞或导致癌症。

近年来,随着人们对表观遗传学认识的深入,DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。一般情况下,癌细胞都具有低甲基化基因组,并且不同的癌症具有相似的异常修饰模式。以前,由于缺乏合适的实验工具,很难从癌症的驱动因素中分离出异常的表观遗传变化。而现在,表观基因组编辑方法,使我们能够识别出DNA甲基化在早期肿瘤发生过程中的作用。

11月13日,伦敦大学玛丽皇后学院(QMUL)的一项最新研究结果表明,通过表观遗传编辑技术改变一个基因的表观遗传编码,足以使正常的乳腺细胞出现一系列异常的连锁反应。这一最新发现有助于早期乳腺癌诊断并开发新型癌症疗法。

这项研究发表于Nature Communications期刊,研究人员从健康人乳腺组织中分离出原代乳腺细胞,使用CRISPR-dCas9表观遗传编辑工具,利用DNA甲基转移酶对这些健康乳腺细胞中的不同基因进行甲基化修饰,包括癌症中通常发生甲基化的CDKN2ARASSF1HIC1PTEN基因。结果表明,这些变化足以阻止细胞衰老并引起过度增殖,而这种异常的细胞快速分裂通常发生在肿瘤早期阶段。研究人员进一步分析发现,出现这一表型的关键驱动因素是CDKN2A编码的抑癌蛋白p16受到了抑制。

来自QMUL Barts癌症研究所的首席研究员Gabriella Ficz博士表示:“我们惊讶于健康细胞会如此‘宽容’地允许这些表观遗传变化发生。表观遗传编辑工具的‘轻轻一击’就能够使健康细胞出现连锁反应,产生癌症细胞的基因表达特性。”研究人员还表示,这一发现有可能帮助科学家更好地了解异常细胞启动过程的早期表观遗传学变化,以及机体细胞如何从疾病阶段过渡到癌变阶段,也助于研究人员开发出用于早期诊断的新型生物标记物。

此外,Gabriella Ficz博士格外强调了“表观遗传学漂移”(epigenetic drift)的重要性他指出,这可能会影响当前对衰老和癌症的认识,因为表观遗传变化发生在细胞的所有时期。随着时间的积累,个体的表观基因组会逐渐“扭曲”,出现“表观遗传漂移”,如果可以证明这种“漂移”能够引发或者加速与衰老相关的疾病发生,将为研究人类衰老迈出重要一步。

或许在未来,我们可以通过表观遗传编辑来设计新的治疗方法。同时,相对于直接进行DNA序列编辑,表观遗传编辑对DNA带来的损伤更小,而且表观遗传编辑也更容易可逆。因此,针对某些疾病或应用方向,这种方法也有可能在未来成为一种更可行的方法。

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