病理机制

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病理机制案例展示

案例分析一(团队成员发表)

DNA甲基化和羟甲基化揭示ECM1、ATF5和EOMES在肝癌中的抑癌作用

Integrated analyses of DNA methylation and hydroxymethylation reveal tumor suppressive roles of ECM1, ATF5, and EOMES in human hepatocellular carcinoma. Genome Biol. 2014;3;15(12):533.(IF=11.313)

一、研究背景

肿瘤抑制基因的高甲基化参与了肝癌的发病机制, 由于传统亚硫酸盐测序检测的是5mC和5hmC的混合信号, 因此同时检测5mC和5hmC可能会更准确的发现异常甲基化基因。

二、研究方法

1、取材：8对肝癌与癌旁组织

2、测序：羟甲基化和甲基化标签测序(HMST-seq)

转录组测序(RNA-Seq)

3、验证：UPLC–MS/MS: 整体甲基化/羟甲基化

         高通量BSP: 差异甲基化

RTq-PCR: 基因表达差异

4、功能：Knockdown敲低: ECM1、ATF5、EOMES

三、研究结果

1) UPLC-MS/MS检测出整体的5mC和5hmC在HCC中降低;

2) HMST-seq检测在CCGG位点, HCC中5mC水平增加, 而5hmC水平降低;

3) 富集通量分析揭示差异甲基化基因和羟甲基化基因富集与癌症相关通路；

4) 高通量、RTqPCR及细胞功能实验证实ATF5、ECM1、EOMES在HCC中受甲基化抑制，并且具有抑癌基因作用。

四、研究结论

我们发现癌症信号通路上的基因发生大量的甲基化或者羟甲基化异常，其中ECM1、ATF5和EOMES经细胞实验证实具有潜在的抗癌功能。

图1. 基因组区域内5mC和5hmC的相对密度                                                          图2. DMR和DhMR的分布

              图3. 癌症途径中的基因表达及甲基化变化                                        图4. siRNA敲低ATF5、ECM1、EOMES对肝癌细胞生长的影响

案例分析二

慢性病患者的纵向DNA系统动力学

Longitudinal personal DNA methylome dynamics in a human with a chronic condition. Nat Med. 2018;24(12):1930-1939.(IF=32.621)

一、研究背景

表观基因组学调节基因表达，在精确的个人健康方面与基因组学一样重要，因为它严重受环境和生活方式的影响。目前，基于多组学技术对健康个体的研究较为稀缺。研究组学数据在时间维度的动态变化的研究更为罕见。个体甲基化图谱在不同生理状态和健康状态的变化也处于未知状态

二、研究方法

1、取材：一个个体不同时间点外周血单核细胞

2、测序：全基因组甲基化测序(WGBS, n=28)

转录组测序(RNA-Seq, n=57)

3、验证：无

4、功能：无

三、研究结果

1) 通过单个健康个体多时间的甲基化组和转录组数据，揭示了甲基化组数据与个体的慢性疾病相关，例如血糖波动; 而转录组数据与急性感染更为相关;

2) DNA甲基化在血糖实际升高80-90天以前出现显著变化，暗示甲基化或许可以协助监测糖尿病，甚至早期检测或预防糖尿病;

3) 基于超深的甲基化测序数据，发现了数量空前的等位特异性差异甲基化区域，并发现其可能与等位特异性基因的表达调控相关。

四、研究结论

不同类型的“组学”数据的变化与个体的不同生理方面有关：DNA甲基化与慢性疾病关联, 转录组与急性事件更关联。

图1. 不同时间段甲基化组和转录组图                               2. 全基因组甲基化的动态图谱图                                 3. 感染过程中基因表达的变化

图4. 基因组甲基化改变与葡萄糖水平变化有关        图5. 病毒感染过程中与葡萄糖升高和差异表达基因相关的差异甲基化位点的注释                图6. 等位基因特异性甲基化

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