多篇重要文章解析科学家们在表观遗传学研究取得的新成果！

本文中，小编整理了多篇重要研究成果，共同解读科学家们在表观遗传学研究领域取得的新进展，分享给大家！

图片来源：Manel Esteller

【1】Leukemia：新发现！白血病细胞或会通过表观遗传学改变转分化为非癌变细胞！

doi：10.1038/s41375-019-0643-1

日前，一项刊登在国际杂志Leukemia上的研究报告中，来自Josep Carreras白血病研究所等机构的科学家们通过研究发现，白血病细胞或能通过表观遗传学改变转化称为非癌变细胞。

我们机体的所有组织都携带相同的DNA，但其却会发挥不同的功能，比如，淋巴细胞和神经元就拥有相同的遗传物质，但其却履行着不同的任务，而且其在显微镜下的样子也是完全不同的，那么什么给予了细胞的身份和特异性呢？那就是表观遗传学，即控制基因表达的化学修饰，几十年来，科学家们一直认为肿瘤细胞的外表（表型）与最初的正常细胞的外表并不一样，而且最近研究人员还发现，在癌症中会出现一种不同寻常的现象，即一种细胞可能会转变成为另外一种类型的细胞。

【2】Nature创刊150周年—表观遗传学进展将遗传学、环境与疾病联系了起来！

doi：10.1038/s41586-019-1411-0

21世纪，表观遗传学的研究得到了快速发展，同时其产生了让研究人员感兴趣和憧憬的东西，当然了，这其中也存在一些大肆宣传的成分，本文中，我们回顾了表观遗传学在过去几十年里是如何演变的，同时分析了近年来改变科学家们对生物学理解的一些研究进展；我们讨论了表观遗传学和DNA序列改变之间的相互作用，以及表观遗传学对细胞记忆和可塑性的影响，同时我们还考虑了环境以及代际和跨代表观遗传学对生物学、疾病和进化的影响。最终，我们提出了一些对人类健康有意义的表观遗传学研究新领域。

长期以来，生物学家一直在试图理解受精卵是如何形成由数百种特殊细胞类型组成的有机体的，每一种类型的细胞都会表达一组特定的基因，而细胞的身份如今被认为是特殊基因组合表达所产生的结果；表达模式必须被建立和维持，即两种不同但存在联系的过程，原始细胞的多能性及细胞类型的建立在很大程度上依赖于数百种转录因子的协同作用，这些转录因子能与特定DNA序列相结合来激活或抑制细胞谱系基因的转录。这一建立阶段通常与Conrad Waddington对表观遗传学的第一个定义最为接近，即研究在发育背景下基因型产生表型的机制；而维持阶段通常涉及大量非DNA序列特异性染色质辅因子，其能通过细胞分裂并在长时间内建立和维持染色质的状态，当然，有时候会缺少初始转录因子。

【3】Sci Adv：鉴别出与阿尔兹海默病发病相关的表观遗传学标记

doi：10.1126/sciadv.aaw2880

近日，一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告中，来自布莱根妇女医院、中国复旦大学医学院等机构的科学家们通过研究发现了与阿尔兹海默病相关的表观遗传学标志物，同时研究者还描述了阿尔兹海默病患者非阿尔兹海默病患者机体皮肤培养物的甲基化状况及他们的研究发现。

尽管经过了多年的努力和无数资金的投入，如今科学家们仍然无法治愈阿尔兹海默病，阿尔兹海默病是一种最常见的老年痴呆症，但目前科学家们对该病已经有了更为深入的理解；此前研究结果表明，阿尔兹海默病并不是一种可遗传的疾病，但研究人员推测，表观遗传学机制或许在其中扮演着非常关键的角色，为了阐明这种情况是否属实，研究人员重点对DNA甲基化进行了相关研究，DNA甲基化就是将一个甲基化基团添加到DNA核苷酸上，这种改变并不会改变DNA自身，但却会改变基因的表达。

【4】Genome Biol：新图谱揭示表观遗传学与疾病之间的关系

doi：10.1186/s13059-019-1708-1

最近，贝勒医学院和德克萨斯儿童医院的USDA / ARS儿童营养研究中心的研究人员提供了加速表观遗传学和人类疾病研究的“蓝图”，相关结果发表在Genome Biology杂志上。表观遗传学是一种用于分子标记DNA的系统 - 它告诉身体中的不同细胞哪种基因在该细胞类型中打开或关闭。但是表观遗传学的细胞特异性使得相关研颇具挑战。

研究人员确定了基因组的特殊区域，并通过血液样本推断全身的表观遗传调控机制，使科学家能够进行测试对于表观遗传病的原因。为此，他们专注于最稳定的表观遗传调控形式- DNA甲基化。为了鉴定人类之间DNA甲基化不同但在不同组织中一致的基因组区域，他们在10个尸体中的每一个的三个组织（甲状腺，心脏和脑）中描绘了整个基因组中的DNA甲基化。

【5】Nat Genet：表观遗传学研究揭示治疗侵袭性癌症的新型联合疗法

doi：10.1038/s41588-019-0413-z

表观遗传过程通过调节细胞基因的活性，使细胞能够对环境的变化做出反应。在基因激活中起关键作用的蛋白之一是BRD4，这是一种研究较透彻的"表观遗传学解读器"，可与组蛋白和非组蛋白上的乙酰化赖氨酸残基结合。为了测量细胞BRD4活性，奥地利科学院分子医学CeMM研究中心的Stefan Kubicek实验室在2016年生成了一个细胞报告系统。现在，研究人员用这个模型来测试大约23000个人类基因中的任何一个缺失是否产生类似于BRD4抑制的效果。令人惊讶的是，他们发现叶酸代谢与基因调控的相互作用。这项研究的参与者包括来自分子病理学研究所(IMP)和维也纳医科大学的科学家，相关研究结果现已发表在Nature Genetics杂志上。

现代全基因组筛选技术使突变细胞群体的产生成为可能，每个细胞中都有一个基因被破坏。BRD4报告细胞使Stefan Kubicek在CeMM的实验室能够精确地从这些细胞群中选择那些表现出BRD4被抑制的细胞。然后用下一代测序来确定哪些基因被关闭。Kubicek说："我们本以为能找到一种经典的表观遗传因素，所以我们更惊讶的是，最符合的基因竟然是MTHFD1。"这种酶参与叶酸代谢，之前从未发现这一过程与BRD4相关。此外，MTHFD1主要位于细胞质中，而BRD4位于细胞核中。

图片来源：en.wikipedia.org

【6】JCI Insight：关键基因的表观遗传化缺失或会改变癌细胞的获能方式

doi：10.1172/jci.insight.125888

很多年以来科学家们都知道，癌细胞会改变代谢模式，而且这在多种生化代谢途径上都会有所体现，尤其是癌细胞在获取生存所需的能量方式上；如果健康细胞利用线粒体呼吸链，肿瘤则利用有氧糖酵解过程，这种过程会使其快速获取能量但需要依赖于葡萄糖，这种现象称之为沃伯格效应（Warburg effect），其是在细胞转化发生时的多种改变所诱发。近日，一项刊登在国际杂志JCI Insight上的研究报告中，来自巴塞罗那大学的科学家们通过研究在人类肿瘤中发现了一种表观遗传学损伤，其会改变通路从而使得癌细胞获取能量。

研究者Esteller表示，我们通过对头、颈、食道和子宫颈进行研究发现，鳞状上皮肿瘤（squamous tumors）中SVIP基因的活性会缺失，SVIP基因会抑制对细胞平衡非常重要的蛋白质退化，而SVIP基因功能的错误会诱发细胞代谢机体的破坏，这就会让葡萄糖的生理途径以一种可控的方式来获取能量，最终其会被一种“快餐”分子所替代，这种分子能为肿瘤提供廉价的能量。

【7】Cell：癌症治疗新策略！抑制CDK9可重新激活在表观遗传上被癌症沉默的基因

doi：10.1016/j.cell.2018.09.051

周期蛋白依赖性激酶9（CDK9）是一种DNA转录调节因子。在一项新的研究中，来自美国天普大学等研究机构的研究人员发现抑制CDK9可重新激活在表观遗传上被癌症沉默的基因。这种重新激活恢复肿瘤抑制基因表达和增强抗癌免疫反应。这是首次发现这种特定的激酶与哺乳动物中的基因沉默相关联；相关研究结果发表在Cell期刊上。

科学家们已确定用于基因沉默的表观遗传因子为癌症药物提供了新的靶标。Zhang通过遗传验证进行了活细胞药物筛选，鉴定出CDK9是一种开发和测试一种有效的抑制剂---MC180295---的蛋白靶标。这种新的药物具有高度选择性，可潜在地避免与抑制细胞周期相关的副作用。在这项新的研究中，它在体内和体外表现出广泛的抗癌活性。这种药物分子是与天普大学药学院莫尔德药物发现中心的研究人员一起合作发现的。

【8】Nat Biotechnol：一种新方法有望通过解析DNA表观遗传学代码来诊断疾病

doi：10.1038/nbt.4204

日前，一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中，来自宾州佩雷尔曼医学院（Perelman School of Medicine）的科学家们通过研究开发了一种新方法能对DNA表面吸附的化学基团进行测序，或有望帮助检测癌症和其它疾病，这些化学基团能够标记基因组中的一种DNA碱基，这些标记的差异或能控制基因的表达或沉默。

为了能够尽可能早地对疾病进行检测并且提高准确性，研究人员非常感兴趣在有限数量的环境中对游离的DNA进行分析，比如从肿瘤组织进入血液中的游离DNA。研究者Rahul Kohli博士说道，我们希望这种新方法能帮助解析小型短暂细胞群中DNA的表观遗传学标记，从而确定是否这种DNA来自于特殊的组织或者是肿瘤组织，而此前研究人员很难对此进行研究。

【9】J Neurosci：科学家们发现关键蛋白的在记忆形成中表观遗传学调控机制

doi：10.1523/JNEUROSCI.0538-18.2018

了解记忆的形成可以帮助精神病学，神经学和神经退行性疾病方面的研究，并可能有助于减轻精神疾病中的适应不良记忆。在记忆重建相关研究中已经有了两个重要的发现。第一个广泛的发现是在记忆重建期间转录与翻译控制的变化（从活化基因形成新蛋白质的过程），该过程发生在与记忆形成有关的大脑区域。第二个广泛的发现是表观遗传机制（已知改变基因活性而不改变其DNA序列的各种分子修饰）在记忆再巩固或强化过程中也以某种方式参与进来。

现在，UAB的研究人员描述了一种将表观遗传变化与功能联系起来的新机制。在《Journal of Neuroscience》杂志上发表的研究中，他们报告了大鼠脑海马体中几种特殊的表观遗传变化如何控制恐惧记忆重建过程中大脑神经元翻译的下游调节过程。他们该发现该过程通过一种名为Pten的基因起作用。已知PTEN是AKT-mTOR的有效抑制剂，但之前未与记忆的表观遗传控制相关联。

【10】Nat Med：恶性胶质瘤表观遗传学分析取得突破

doi：10.1038/s41591-018-0156-x

胶质瘤的特点之一就是广泛的遗传学和转录学异质性，但是迄今为止科学家们对表观遗传学在脑胶质瘤疾病进展过程中发挥的作用知之甚少。为此，来自澳大利亚科学院等机构的研究人员使用通过国家患者登记表选择的高度注释的临床队列的数据对原发和对应复发脑胶质瘤的全基因组DNA甲基化图谱进行了描述，相关研究结果发表在Nature Medicine杂志上。

研究人员发现对常规收集的FFPE样品进行DNA甲基化图谱绘制是很容方便的，研究人员还验证了将亚硫酸氢盐测序作为一种多用途测试手段是可行的，可以帮助研究人员确定一系列肿瘤样品的遗传学、表观遗传学和转录学特征。（生物谷Bioon.com）

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