Nature揭秘：癌症表观遗传学新突破

Nature揭秘：癌症表观遗传学新突破

近日，Nature期刊发布了两项重要研究成果，分别来自蒙彼利埃大学和德国亥姆霍兹慕尼黑中心。这两项研究深入探讨了癌症表观遗传学机制，揭示了表观遗传学改变在癌症发生和发展中的关键作用。

蒙彼利埃大学的研究团队通过果蝇模型，发现表观遗传学改变可以独立驱动癌症的发生，而无需基因突变。这一发现挑战了传统上认为癌症主要由基因突变驱动的观点。

研究团队发现，Polycomb蛋白的短暂缺失足以诱导不可逆的癌细胞命运转变。Polycomb蛋白通常负责调节关键基因的表达，当这些蛋白被实验性去除时，部分基因会激活自身的转录并维持自我表达。即使将Polycomb蛋白重新整合到细胞中，这部分基因仍会保持异常表达状态，从而推动癌症的持续发展。

亥姆霍兹慕尼黑中心的研究团队则在解码表观遗传学修饰的复杂语言方面取得了重要突破。人体由数百种不同类型的细胞组成，每种细胞都有其独特的形状和功能。虽然所有细胞共享相同的DNA，但它们读取DNA的方式却各不相同。表观遗传学修饰，如化学标签，决定了细胞如何使用DNA中的信息。

研究团队开发了一种创新方法，在体外重建表观遗传学修饰，并使用先进的生物化学和质谱技术研究它们与细胞蛋白质的相互作用。通过AI方法解码表观遗传学修饰的复杂语言，研究人员首次揭示了不同修饰组合如何被蛋白质机器“读取”和翻译。

这一突破为理解基因组功能及其失调如何导致人类疾病提供了新的线索，也为开发新型癌症疗法提供了重要依据。

除了DNA甲基化，表观遗传学中还有多种机制与癌症相关，主要包括组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA调控等。

• 组蛋白修饰：组蛋白通过乙酰化、甲基化、磷酸化等化学修饰影响染色质结构，从而调节基因表达。这些修饰在肿瘤发生中起重要作用。例如，异常的组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性会导致抑癌基因沉默，而抑制HDAC可恢复这些基因的功能，成为潜在的抗癌策略。

• 染色质重塑：染色质重塑通过改变核小体定位和结构，影响基因可及性。在癌症中，这种重塑可能促进致癌基因激活或抑癌基因失活。此外，染色质可及性的变化还涉及转录因子结合位点的开放或关闭，进一步影响细胞命运和肿瘤发展。

• 非编码RNA调控：非编码RNA如lncRNA、miRNA、circRNA和piRNA通过多种方式参与表观遗传调控。例如，lncRNA通过招募表观遗传修饰酶到特定基因座，诱导基因沉默；miRNA通过靶向mRNA降解或翻译抑制，调控基因表达；circRNA作为miRNA海绵，调节其对目标mRNA的作用；piRNA则主要在生殖细胞中发挥作用，维持基因组稳定。

这些表观遗传学机制通过多层次调控基因表达，在癌症的发生和发展中扮演重要角色。理解这些机制有助于开发新的诊断标志物和治疗策略，为精准医疗提供支持。

这两项突破性研究不仅增进了我们对癌症生物学的理解，也为未来的癌症治疗带来了新的希望。通过深入研究表观遗传学机制，科学家们有望开发出更有效的癌症治疗方法，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。