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【翻译】白血病的比较表观基因组学研究-commen
Joseph F Costello
CpG岛异常甲基化在人类肿瘤发生过程中的作用一直是肿瘤表观基因组学研究的一个重要方面。目前有研究表明急性淋巴细胞白血病的小鼠模型可以较好的模拟人类白血病中异常甲基化的发生模式、发生频率和靶基因，从而使研究CpG岛异常甲基化的发生原因及发生时间成为可能。
人类基因组与啮齿类动物非常相似，比较基因组学利用这一特点来识别新的基因和基因调控元件。但基于小鼠的研究究竟能在多大程度上说明人类的情况？本期的256页于力[1]等对人鼠之间的的恶性肿瘤进行了比较，使人类对CpG岛异常甲基化的认识迈进了一大步。
CpG二核苷酸中胞嘧啶的甲基化是基因组DNA中常见的一种遗传外修饰，能抑制某些基因的转录，调控另外一些基因对外界刺激的应答。CpG二核苷酸富集区，即通常所说的CpG岛，常跨越基因启动子区。正常细胞中CpG岛通常不甲基化，基因得以正常表达。而人类肿瘤细胞中有些CpG岛发生异常甲基化，其中部分CpG岛的甲基化导致基因沉默[2、3]。人类肿瘤中CpG岛甲基化的发生并不是随机事件，而是肿瘤特异性的，每种肿瘤都有自己的基因甲基化谱，这说明各种肿瘤中不同基因发生甲基化的易感性是不同的，而基因甲基化后获得优势生长的肿瘤细胞更适合生存[4]。数以百计的发生异常甲基化的基因中哪个才是肿瘤发生的真正原因？为了解决这个问题，于力等将目光投向了我们四条腿的远亲－小鼠[1]。
Fehniger和Caligiuri曾创建了一种转基因小鼠模型，该模型中NK细胞和CD8+T细胞发生早期扩增[5]。其中有30％的这种“白血病前期”转基因小鼠最终发生致死性的淋巴细胞白血病，而这种淋巴细胞白血病的某些病理特征与人急性淋巴细胞白血病（ALL）相同。但毕竟小鼠模型与人白血病之间的基因学损害是不同的，小鼠白血病模型究竟能不能帮助我们理解人类中的表观遗传学异常呢（图1）？
甲基化－位点
为回答上述问题，于力等应用了限制性路标基因组扫描技术（RLGS）分析基因的甲基化。限制性路标基因组扫描技术是近年来发展的一项新技术，它应用可重复的二维凝胶技术，可以一次性检测数以千计的CpG岛的甲基化状况[6] 。于力[1]等应用小鼠基因组阵列库中与特定RLGS片断相同的克隆来识别CpG岛及其相关基因。
在第一次试验中他们未发现正常细胞与白血病前期小鼠来源细胞间CpG岛甲基化模式存在差异。但应用RLGS技术分析8只白血病小鼠中2447个CpG岛后发现：小鼠白血病中广泛存在CpG岛甲基化，而且CpG岛甲基化并不是随机事件，这一点与包括白血病在内的人类肿瘤相同。值得一提的是小鼠白血病中CpG岛甲基化的总发生率为1.8-8.5%，接近人类白血病（0-8.3%[7、8]）。这表明正是在细胞早期扩增和白血病之间的阶段发生了CpG岛异常甲基化，也许在这个阶段中才能找到异常甲基化发生的原因。不过虽然总的甲基化模式非常相近，但小鼠中发生甲基化的特定基因也许与人类白血病中的完全不同。
肿瘤抑制基因 ID‘4’急性淋巴细胞白血病
人类白血病的发生是多因素共同作用的结果，染色体易位或超倍体是我们所熟知的白血病发病因素，其他遗传外改变，如表观遗传学的变化在白血病发病中可能也发挥了作用[9]。于力[1]等分析了他们获得的大量RLGS数据后，逐渐将目光锁定在小鼠白血病中一批最常发生甲基化的基因上，最终深入研究了其中一个基因，DNA结合抑制因子4（小鼠中为Idb4，人类中为ID4）。ID基因编码螺旋－环－螺旋蛋白的一个亚类，它们缺乏碱性DNA结合区，是碱性螺旋－环－螺旋蛋白的显性负调控因子[10、11]。小鼠和人类白血病中ID4基因的表达下调，研究发现ID4基因表达下调与两种生物体内ID4基因启动子区不同程度的异常甲基化有关。尽管至今还没有人类急性淋巴细胞白血病的特异性分析，但进一步研究表明也许在人类白血病中ID4表达下调更为普遍。
要证实ID4是一个新的肿瘤抑制基因，就必须证明ID4的表达抑制肿瘤生长。既往研究发现ID4可以诱导星形胶质细胞调亡[12]，初步表明ID4有可能是一个肿瘤抑制基因。于力等将ID4转入低血清条件下培养的小鼠淋巴细胞肿瘤细胞系中，发现细胞生长受抑，调亡增加，验证了上述假设。他们将表达ID4的肿瘤细胞系注射到NOD-SCID小鼠皮下，结果发现其形成肿瘤的能力明显下降。当然并不排除外源性插入ID4基因的表达超过了生理水平，导致结果不能特异性说明人体内的情况。可以考虑在表达适量ID4的白血病细胞系中敲除ID4基因或将白血病易感小鼠和ID4基因敲除小鼠杂交，来进一步证实ID4是一个肿瘤抑制基因[11]。
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作者:admin@医学,生命科学 2011-03-27 11:48
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