Cell Research雜誌在線發表北京大學第一醫院周利群教授...

近日，北京大學第一醫院周利群教授課題組與中科院北京基因組研究所慈維敏研究員課題組、劉江研究員課題組合作，在單鹼基水平探究了5-甲基胞嘧啶（5-mC）和5-羥甲基胞嘧啶（5-hmC）在透明腎細胞癌（clear cell Renal Cell Carcinoma，ccRCC）中的重編程模式和規律，發現了5hmC作為腎癌潛在的預後標記物以及5hmC在腎癌發生中可能的驅動作用及其分子機制，尋找到一種潛在的腎癌治療新策略。該研究結果（「Loss of 5-hydroxymethylcytosine is linked to gene body hypermethylation in kidney cancer」）於2015年12月18日在線發表在Cell Research雜誌上。北京大學第一醫院周利群教授的博士生郭中強、北京基因組研究所的陳科和張靖為該論文的共同第一作者。該項研究得到重大基礎研究項目（2015CB856200）和國家自然科學基金（91231112、81372746、81101940）的支持。

ccRCC是腎癌中最常見的亞型，90%以上的ccRCC患者中 VHL 抑癌基因是失活的，但在小鼠實驗中發現該基因的缺失並未能引起透明細胞癌形成，這意味著還存在其它的致瘤機制。以往的研究發現，與腎癌發生發展、患者總體生存率以及預後相關的基因突變主要集中在表觀調控因子上，意味著表觀遺傳變異對腎癌的發生發展起到了重要的作用。長期以來由於技術的限制，以前研究觀察到的全基因組甲基化修飾包含了5mC和5hmC兩部分修飾的總和，並不知道它們各自真實的修飾水平、相互調控關係及其生物學意義。

研究團隊通過質譜方法發現與以往研究結果的不同——同癌旁組織相比，腎癌樣品中5mC的總體水平並沒有顯著變化，而5hmC在全基因組上的修飾則在幾乎所有的腫瘤患者中呈現一致的顯著下調。採用原發腫瘤組織晶片、免疫組化染色分析分析5hmC 和5mC 的動態規律並同臨床信息關聯，他們發現幾乎所有ccRCC樣本中5hmC的水平都降低了，5hmC水平還可以作為獨立因子預測患者的總體生存期：5hmC水平越低，患者的生存期越短。研究團隊進一步通過整合BS-Seq和Tet氧化輔助的重亞硫酸鹽測序結果，克服了以往大多數研究只關注啟動子區域的甲基化狀態，以及廣泛使用的重亞硫酸鹽測序BS-Seq方法不能區分5mC和5hmC等局限，獲得了單鹼基解析度的5mC真實的修飾水平以及5hmC全基因組圖譜。該研究清晰闡明了基因體區（gene body）存在著廣泛的超甲基化；並且證實了腎癌發生過程中5hmC重編程被抑制，導致腎癌細胞中存在廣泛的基因體區超甲基化。進一步研究還發現，基因體區的甲基化修飾同一些基因的沉默有顯著關聯。他們推測，5mC或者5hmC在基因體區的改變可能是通過類似mRNA剪切的方式來調控基因表達的，但其功能還需深入研究。他們通過在裸鼠模型中回調5hmC水平，發現可以減慢腫瘤細胞的侵襲性，抑制腫瘤生長。

研究團隊的發現不但清晰闡明了腎癌發生過程中5mC真實重編程規律，並闡明了5hmC重編程參與腎癌特異的DNA甲基化圖譜形成。結合臨床數據發現，5hmC水平降低而非5mC水平降低是腎癌更敏感的預後表觀標記物，而裸鼠實驗中5hmC的回調抑制了腫瘤的生長也說明了5hmC在腎癌中的重編程不是一種伴隨現象，更有可能是一種驅動力。該研究通過探索腎癌中5mC和5hmC的重編程的動態變化和規律，暗示5hmC可以作為腎癌預後監測的新的表觀遺傳標記物和靶向治療的靶點。（文/劉瑾）

編輯：安寧