甲基化GPS检测在肿瘤细胞中的应用

发布日期:2021-01-15

  本文章介绍了复旦大学文强课题组研发的全基因组甲基化监测方法GPSguide positioning sequencing)以及利用它对肝癌细胞和组织进行分析过程中解释的肿瘤转移“同化共生”新机制。

  面对目前甲基化测序比对率低的问题,复旦大学文强课题组通过T4 DNA聚合酶,利用在反应体系中存在dNTP(将dCTP转化为dmCTP)的情况下,可以发挥5’3’聚合酶活性。这样我们就可以在DNA片段的3’端检测正常的基因组序列,在5’端计算甲基化序列。具体操作入下图所示:


  众所周知,基因启动子区域的甲基化程度与基因表达呈负相关,而基因体的甲基化程度与基因表达呈正相关。而GPS检测发现这些规律并不总是对的。因此,他们提出了MeGDP的(methylation of genebody difference to promoter)的概念,即用基因体和启动子区域的DNA甲基化差值来与基因表达FPKM值进行相关分析,发现相关性高达0.67


  肿瘤发生于免疫系统的紊乱有极大的关系,目前认为肿瘤与免疫监视系统的相互作用包括两方面,其一是肿瘤细胞本身,第二是人体的免疫系统。课题组借助GPS,对黑色素瘤免疫相关的干扰素IFN通路上的60多个基因的MeGDP与基因表达分析发现,MeGDP异常在肝癌细胞中可以导致IFN通路中大多数基因表达下调,进而可以用于PD-1的治疗效果预测。

  同样课题组发现,与正常肝细胞相比,肝癌细胞以TSS为中心的启动子区域DNA低甲基化范围呈现广阔的V字型模式(即甲基化边界漂移MBS),而MBS向基因体方向的漂移与基因的高表达密切关联,MYC基因就是一典型例子。

  肿瘤细胞通过改变身份与特异性转移的器官相适应,劲儿在转移的组织器官中与新环境“同化共生”,可能是肿瘤转移的新机制。研究发现,在肝癌细胞转移过程中,伴随着异常的DNA甲基化介导的细胞身份的丢失和获得,使肺特异性基因表达增加,从而使肝癌细胞获得了肺细胞的身份。

参考文献

DNA甲基化检测装上GPS,看肿瘤细胞如何变花样