【昊閱讀】Nature綜述| Nature Reviews Clinical Oncology：腫瘤中的甲基化，位置是關鍵！

發(fā)稿時間：2018-05-17來源：天昊生物

 

目前約有超過14,000篇學術文章探討了DNA甲基化作為腫瘤標志物的可能性以及它們的臨床相關性。今天小編就和大家分享一篇新鮮出爐的Nature綜述文章，看看腫瘤甲基化領域研究大牛們對這個研究領域的最新看法和探討。

 

文章題目：Analysis of DNA methylation in cancer: location revisited

發(fā)表雜志： Nature Reviews Clinical Oncology, 2018.

影響因子：20.693

 

 

癌癥中的DNA甲基化變化被視為用于癌癥診斷、 病程監(jiān)控和療效評估的潛在生物標志物。盡管目前約有超過14,000篇學術文章探討了DNA甲基化作為腫瘤標志物的可能性以及它們的臨床相關性，但目前只有14種甲基化相關生物標志物被轉化為了商業(yè)化的臨床檢測指標。甲基化的檢測方法在一定程度上阻礙了甲基化的應用，但DNA甲基化在基因組的位置與其生物標志物表現(xiàn)力的關系，往往被人們所忽視。本綜述主要在三方面展開了討論：

1） 探討DNA甲基化的位置對于其用于癌癥生物標志物發(fā)展的重要性

2） 細化了解商業(yè)可用檢測指標中甲基化的位置和其特性

3） 強調公開可用數(shù)據(jù)庫對于開發(fā)DNA甲基化生物標志物重要性

 

 

 

 

早在2003年，Peter Laird就提出：近年來，人類癌癥的甲基化研究進展將在未來某天為我們提供眾多強有力的DNA甲基化生物標志物，特別是用作癌癥診斷的標志物。這一想法其實是來源于DNA甲基化自身的一些特性：在癌癥早期就可發(fā)生改變并且頻繁發(fā)生；已有較為穩(wěn)定的檢測技術；DNA甲基化在固定樣本中本身比較穩(wěn)定；在各種體液中都有存在并具有細胞類型特異性。經(jīng)過研究者的文獻檢索，約有14,743學術文章探討了DNA甲基化作為腫瘤標志物的可能性以及它們的臨床相關性，涉及近1,800個生物標記物，但目前只有14種甲基化相關生物標志物被轉化為了商業(yè)化的臨床檢測指標（見下表）。

這些生物標志物中，僅有9個（GSTP1，APC，RASSF1，NDRG4，BMP3，兩個SEPT9生物標志物，SHOX2和MGMT）被納入一個或多個臨床指南中。僅有兩個用作結直腸癌篩查的指標獲得FDA批準：Cologuard（NDRG4和BMP3）用于分析糞便DNA和Epi proColon（SEPT9）用于分析采集的血液樣本。這個轉化率目前只有0.8％。

 

1. 位置的重要性

早先的DNA甲基化研究，主要專注于抑癌基因啟動子區(qū)超甲基化的影響

。但是，即使在一個啟動子區(qū)域，不同CpG島的功能也不是等同的。

例如，轉錄沉默通常是受到啟動子的一個或多個小區(qū)域控制的，而不是整個

啟動子區(qū)域。因此，識別臨床相關的甲基化位置對于生物標記物的開發(fā)至關重要。以下的例子可以讓我們進一步了解位置的重要性：

• 診斷標志物：多個研究都報道了GSTP1的甲基化可作為肝癌（HCC）的一種有前景的診斷標記物，但其特異性缺波動很大。其原因可能是不同研究者關注的啟動子區(qū)域有所不同。一組調查人員使用亞硫酸氫鹽測序詳細的分析GSTP1啟動子的甲基化，發(fā)現(xiàn)啟動子5'區(qū)域的甲基化明顯更具特異性。
• 預后標志物：在前期研究中，我們分析了GREM1啟動子CpG島嶼內(nèi)三個不同的基因組區(qū)域甲基化的預后標志物效力，結果發(fā)現(xiàn)僅一個區(qū)域與腎細胞癌患者的預后有關癌（RCC;風險比（HR）2.32,95％CI 1.52-3.53; P = 0.001）。類似結果在胃癌患者中也有報道，即MAL基因位于轉錄起點附近的啟動子區(qū)域才與無病生存率（P = 0.03）和基因表達下調有關（P = 0.01）。有趣的是，除了包含多個CpG二核苷酸的較大基因組區(qū)域，單個CpG二核苷酸的甲基化狀態(tài)也被證明可以參與基因表達的調控，提示了單點甲基化狀態(tài)分辨率技術的重要性。
• 預測性標志物：在最早評估MGMT甲基化對于膠質母細胞瘤預測作用的文章中，甲基化狀態(tài)的檢測采用的是甲基化特異性PCR（MSP），即使用引物擴增了第一個外顯子和啟動子區(qū)域的少數(shù)CpG二核苷酸。直接相關MGMT甲基化和其表達的相關性并沒有深入探究。后續(xù)的眾多研究者也是對啟動子區(qū)的甲基化進行檢測，采用了一些可以定量的方法，如焦磷酸測序。時至今日，商業(yè)化的PredictMDx測試，目前被認為是用于膠質母細胞瘤預測的最佳MGMT檢測方法，然而有關啟動子哪個確切區(qū)域上的甲基化可以提供最高水平臨床價值的爭論在繼續(xù)。

 

2. 生物標志物的開發(fā)

在生物標志物的開發(fā)過程中，有幾個核心問題需要關注：

• 在不同組別要有臨床顯著性差異
• 不一定要和基因表達水平相關
• 重點關注細胞特異性和納入的CpG數(shù)量

3. 商業(yè)生物標志物在TCGA數(shù)據(jù)庫中的表現(xiàn)

癌癥公共數(shù)據(jù)庫，如癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫，具有極大的癌癥研究價值，可以幫助我們解開癌癥的遺傳和表觀遺傳背景。目前有多種在線工具，例如UCSC Xena browser，cBioPortal，和MEXPRESS，可以協(xié)助究人員輕松分析TCGA數(shù)據(jù)，尋找他們感興趣的生物標志物。

上圖中，基于ConfirmMDx和其它文獻，查詢到9個探針信息。從圖中我們可以看到，GSTP1的甲基化檢測覆蓋區(qū)主要集中于轉錄起始區(qū)，并且都體現(xiàn)癌和癌旁的甲基化水平存在顯著差異。

研究者的建議

為了更好的促進癌癥甲基化標志物的開發(fā)，研究者需要：

?對潛在DNA甲基化生物標記物的基因組準確位置和和CpG覆蓋數(shù)量應進行嚴格的評估。

?公開的，大規(guī)模的癌癥表觀基因組學數(shù)據(jù)庫應該被用來識別和檢驗這些生物標記物

?所有文章應當準確，完整地報道生物標記物相關信息，包括確切的基因組 位置。