《Stem Cell Rep:科学家发现特殊的表观遗传标志物 有望治疗癌症及不育等多种人类疾病》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-05-12
  • 近日,一项刊登在国际杂志Stem Cell Reports上的研究报告中,来自马里兰大学的研究人员通过研究发现了一种新型机制,其能指挥种系干细胞或生殖细胞的发育,这种特殊的细胞类型能将遗传信息传递到下一代中,干细胞领域的研究有望帮助研究人员未来有效对抗人类疾病,这项研究中,研究人员发现了能够鉴别雄性生殖细胞的特殊标志物,同时他们还深入阐明了环境因素或表观遗传学因素如何影响这些生殖细胞,这或为开发男性不育的新型疗法提供新的思路。

    干细胞研究有望帮助治疗多种人类疾病,比如癌症、心脏病、诸如阿尔兹海默病等神经性障碍、糖尿病,甚至损伤等,这些细胞能够复制并且替代损伤的细胞,因此理解其发育机制对于后期研究人员深入开展干细胞领域的研究工作至关重要,表观遗传学因素能影响基因表达的方式,在细胞和组织发育过程中扮演着非常重要的角色,目前还没有科学家们研究种系干细胞的发育机制以及表观遗传学因素在其中所扮演的角色。

    研究者Jiuzhou Song说道,从基因组到表型是一个非常复杂的过程,不同的基因网络常常会在动物或人类机体中创造出一些能够看到的特征,关键基因的活动在普通细胞类型中往往是相同或相似的,但其它基因的活性或许在其它物种就是完全不相同的,尤其是干细胞所扮演的角色,通过阐明帮助解析基因表达的特殊机制,理解其复杂特性,或能帮助研究人员开发新型的策略来理解人类和动物机体的健康。

    文章中,研究人员重点对生殖细胞进行了研究,同时还阐明了影响生殖细胞发育和基因表达的特殊机制,研究者常常能在与癌症和病毒感染相关的单个基因中发现特殊的生物学过程,同时还能在雄性细胞中识别出特殊标志物来鉴别并且追踪基因的表达情况,或有望开发出不育症的疗法,这些表观遗传学标志物对于鸡非常特殊,鸡是一种研究人员使用原来越多的动物模型,研究人员能利用这些生物学模型来研究机体的表观遗传学机制、干细胞发育等。

    研究者Song表示,当我们进行动物或人类健康研究时首先就会想到小鼠模型,但鸡和人类基因组之间的调节性元件往往非常相似,实际上,人类和鸡之间的遗传相似性大约只有60%左右,而鸡的发育非常快速,而且易于观察,也能便于研究人员操作,这就使其与其它动物模型比较起来非常特殊,同时鸡也是进行干细胞研究理想的动物模型,因为研究人员能够实时观察鸡蛋的发育和鸡胚的生长过程。后期研究人员希望能够通过更为深入的研究来寻找能够指示多种疾病的特殊机制以及表观遗传学标志物。

  • 原文来源:https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(18)30145-0
相关报告
  • 《mBio:科学家发现与EB病毒相关的人类胃癌的潜在治疗靶点》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-08-30
    • EB病毒(EBV)与10%的人类胃癌发生相关,这些胃癌常常以CpG岛甲基化表型为特征。近日,一篇发表在国际杂志mBio上题为“Decitabine disrupts EBV genomic epiallele DNA methylation patterns around CTCF binding sites to increase chromatin accessibility and lytic transcription in gastric cancer”的研究报告中,来自Wistar研究所等机构的科学家们通过研究发现了一种与EB病毒相关的人类胃癌的潜在靶点。 文章中,研究人员调查了与EB病毒相关的胃癌(即EBVaGC)的表观遗传学特征,在评估EBVaGC的表观遗传学特性时(与基因组相关的一系列生物性信号,能确定给定基因是否会发生表达),研究人员识别出了一种能作为未来开发新型疗法的特殊靶点;研究人员表示,一种名为地西他滨(decitabine)的表观遗传活性化合物能通过表观遗传修饰癌症的DNA来干扰EBVaGC的基因组,这一研究发现或有望帮助开发治疗EBVaGC的新方法。 研究者Tempera说道,我们所发现的从本质上来讲是这类癌症的一种自毁按钮,而且文章中我们找到了如何按下这个自毁按钮。通常情况下,能重新激活并开始杀灭细胞的潜伏病毒或许是一件坏事,但通过使用表观遗传学信号在这些癌细胞中重新开启病毒溶解过程,我们或许就能有效促使病毒杀灭其首先要杀灭的癌细胞。在EBVaGC中,癌细胞的DNA甲基化程度过高,即DNA中含有大量携带有5-甲基基团的胞嘧啶(相对于正常未发生甲基化的胞嘧啶而言)。作为基因表达的抑制剂,DNA的甲基化常常会促使EBV保持潜伏状态,这种甲基化模式在调节癌细胞内EBV潜伏-溶解循环过程中发挥着重要作用。 DNA甲基化作为一种表观遗传因子,通常发挥着基因沉默机制的作用,尤其是在基因组的特定区域中,甲基化的基因仍然会处于基因组中(甲基化并不会剔除遗传信息),但甲基化却会阻止基因所编码的蛋白质进行转录。为了破坏这种表观遗传学特征,研究人员转而使用地西他滨(一种能降低DNA甲基化水平的化合物),他们利用地西他滨处理了来自EBVaGC肿瘤的两类细胞系,接受该疗法的细胞系相比对照组而言,其整个基因组中的DNA甲基化程度会大幅下降。在观察地西他滨疗法对EBVaGC所产生的影响效应时,研究人员发现癌症的表观遗传特征会受到破坏,而利用地西他滨治疗的EBVaGC中的EBV基因组会导致EBVaGC的表观遗传组出现大范围、大部分均匀的低水平甲基化(少数区域除外)。 研究者发现,地西他滨疗法的低甲基化效应会重新激活癌细胞中潜在的EBV溶解周期,由于溶解过程对于细胞是致命的,因此与EBV相关的胃癌中重新对溶解过程进行表观遗传化激活或许就会为治疗EBVaGC的特定亚群提供一种潜在的疗法。研究者Tempera说道,目前我们知道,我们能利用EB病毒的表观遗传组来抵御受其影响的胃癌,这或许就是一种令人兴奋的癌症治疗方法,而我们也研究了表观遗传模式与疾病生命周期之间的相互作用。 综上,本文研究结果强调了5mC在维持EBV基因组染色质结构和潜伏性方面的重要性,此外,5mC表观等位基因(epialleles)的存在表明,EBV+胃癌中拥有转录水平不同的EBV游离基因,其或许在维持潜伏期和驱动肿瘤发生方面发挥着不同的功能性角色。 原始出处: Sarah Preston-Alp,Lisa Beatrice Caruso,Chenhe Su, et al. Decitabine disrupts EBV genomic epiallele DNA methylation patterns around CTCF binding sites to increase chromatin accessibility and lytic transcription in gastric cancer, mBio (2023). DOI:10.1128/mbio.00396-23
  • 《Cancer Dis:科学家发现新靶点 有助开发癌症治疗新药》

    • 来源专题:再生医学与健康研发动态监测
    • 编译者:malili
    • 发布时间:2017-09-27
    • 最近,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现靶向一种对肿瘤生长非常关键的酶能够帮助对抗癌症,该研究将有助于开发抑制黑色素瘤、胰腺癌和结直肠癌生长的新药物。相关研究结果在线发表在国际学术期刊Cancer Discovery上。 这个叫做PPT1的酶分子能够控制mTOR分子的活性和细胞自噬过程,而mTOR和自噬都对癌细胞的生长和存活有重要调节作用。美国FDA已经批准了许多靶向mTOR的药物用于癌症病人的治疗,但是靶向mTOR的药物通常会激活细胞自噬导致肿瘤对药物产生抵抗。 “我们在这项研究中了解到mTOR和自噬并非向之前研究报道的那样完全对立。它们实际上也是互补的,因为自噬能够为细胞提供营养成分,而mTOR则可以利用这些营养成分帮助癌细胞生长,不过当细胞不需要自噬过程提供营养的时候mTOR就会将其关闭。”文章作者Ravi K. Amaravadi教授这样表示。 研究人员找到一种叫做DQ661的药物能够有效靶向PPT1这个酶分子,同时阻断mTOR和细胞自噬,该研究表明通过这种方法靶向PPT1有望改善癌症病人的治疗效果。DQ661实际上是抗疟疾药物quinacrine的二聚体形式,而据研究人员介绍,两个单体中间的连接物以及两个单体如何连接在一起对于药物的作用发挥至关重要,在这项研究中他们药物进行了特殊的化学处理使其能够特异性靶向溶酶体上的PPT1分子。 虽然临床前实验表明这种方法有比较好的效果,但是仍然需要对这种药物进行进一步的优化使其更适合人类病人,他们将在这方面付出更多努力。(生物谷Bioon.com) 原始出处: Vito W. Rebecca et al, A unified approach to targeting the lysosome's degradative and growth signaling roles., Cancer Discovery (2017). DOI: 10.1158/2159-8290.CD-17-0741