【昊阅读】Nature综述| Nature Reviews Clinical Oncology：肿瘤中的甲基化，位置是关键！

发稿时间：2018-05-17来源：天昊生物

 

目前约有超过14,000篇学术文章探讨了DNA甲基化作为肿瘤标志物的可能性以及它们的临床相关性。今天小编就和大家分享一篇新鲜出炉的Nature综述文章，看看肿瘤甲基化领域研究大牛们对这个研究领域的最新看法和探讨。

 

文章题目：Analysis of DNA methylation in cancer: location revisited

发表杂志： Nature Reviews Clinical Oncology, 2018.

影响因子：20.693

 

 

癌症中的DNA甲基化变化被视为用于癌症诊断、 病程监控和疗效评估的潜在生物标志物。尽管目前约有超过14,000篇学术文章探讨了DNA甲基化作为肿瘤标志物的可能性以及它们的临床相关性，但目前只有14种甲基化相关生物标志物被转化为了商业化的临床检测指标。甲基化的检测方法在一定程度上阻碍了甲基化的应用，但DNA甲基化在基因组的位置与其生物标志物表现力的关系，往往被人们所忽视。本综述主要在三方面展开了讨论：

1） 探讨DNA甲基化的位置对于其用于癌症生物标志物发展的重要性

2） 细化了解商业可用检测指标中甲基化的位置和其特性

3） 强调公开可用数据库对于开发DNA甲基化生物标志物重要性

 

 

 

 

早在2003年，Peter Laird就提出：近年来，人类癌症的甲基化研究进展将在未来某天为我们提供众多强有力的DNA甲基化生物标志物，特别是用作癌症诊断的标志物。这一想法其实是来源于DNA甲基化自身的一些特性：在癌症早期就可发生改变并且频繁发生；已有较为稳定的检测技术；DNA甲基化在固定样本中本身比较稳定；在各种体液中都有存在并具有细胞类型特异性。经过研究者的文献检索，约有14,743学术文章探讨了DNA甲基化作为肿瘤标志物的可能性以及它们的临床相关性，涉及近1,800个生物标记物，但目前只有14种甲基化相关生物标志物被转化为了商业化的临床检测指标（见下表）。

这些生物标志物中，仅有9个（GSTP1，APC，RASSF1，NDRG4，BMP3，两个SEPT9生物标志物，SHOX2和MGMT）被纳入一个或多个临床指南中。仅有两个用作结直肠癌筛查的指标获得FDA批准：Cologuard（NDRG4和BMP3）用于分析粪便DNA和Epi proColon（SEPT9）用于分析采集的血液样本。这个转化率目前只有0.8％。

 

1. 位置的重要性

早先的DNA甲基化研究，主要专注于抑癌基因启动子区超甲基化的影响

。但是，即使在一个启动子区域，不同CpG岛的功能也不是等同的。

例如，转录沉默通常是受到启动子的一个或多个小区域控制的，而不是整个

启动子区域。因此，识别临床相关的甲基化位置对于生物标记物的开发至关重要。以下的例子可以让我们进一步了解位置的重要性：

• 诊断标志物：多个研究都报道了GSTP1的甲基化可作为肝癌（HCC）的一种有前景的诊断标记物，但其特异性缺波动很大。其原因可能是不同研究者关注的启动子区域有所不同。一组调查人员使用亚硫酸氢盐测序详细的分析GSTP1启动子的甲基化，发现启动子5'区域的甲基化明显更具特异性。
• 预后标志物：在前期研究中，我们分析了GREM1启动子CpG岛屿内三个不同的基因组区域甲基化的预后标志物效力，结果发现仅一个区域与肾细胞癌患者的预后有关癌（RCC;风险比（HR）2.32,95％CI 1.52-3.53; P = 0.001）。类似结果在胃癌患者中也有报道，即MAL基因位于转录起点附近的启动子区域才与无病生存率（P = 0.03）和基因表达下调有关（P = 0.01）。有趣的是，除了包含多个CpG二核苷酸的较大基因组区域，单个CpG二核苷酸的甲基化状态也被证明可以参与基因表达的调控，提示了单点甲基化状态分辨率技术的重要性。
• 预测性标志物：在最早评估MGMT甲基化对于胶质母细胞瘤预测作用的文章中，甲基化状态的检测采用的是甲基化特异性PCR（MSP），即使用引物扩增了第一个外显子和启动子区域的少数CpG二核苷酸。直接相关MGMT甲基化和其表达的相关性并没有深入探究。后续的众多研究者也是对启动子区的甲基化进行检测，采用了一些可以定量的方法，如焦磷酸测序。时至今日，商业化的PredictMDx测试，目前被认为是用于胶质母细胞瘤预测的最佳MGMT检测方法，然而有关启动子哪个确切区域上的甲基化可以提供最高水平临床价值的争论在继续。

 

2. 生物标志物的开发

在生物标志物的开发过程中，有几个核心问题需要关注：

• 在不同组别要有临床显著性差异
• 不一定要和基因表达水平相关
• 重点关注细胞特异性和纳入的CpG数量

3. 商业生物标志物在TCGA数据库中的表现

癌症公共数据库，如癌症基因组图谱（TCGA）数据库，具有极大的癌症研究价值，可以帮助我们解开癌症的遗传和表观遗传背景。目前有多种在线工具，例如UCSC Xena browser，cBioPortal，和MEXPRESS，可以协助究人员轻松分析TCGA数据，寻找他们感兴趣的生物标志物。

上图中，基于ConfirmMDx和其它文献，查询到9个探针信息。从图中我们可以看到，GSTP1的甲基化检测覆盖区主要集中于转录起始区，并且都体现癌和癌旁的甲基化水平存在显著差异。

研究者的建议

为了更好的促进癌症甲基化标志物的开发，研究者需要：

•对潜在DNA甲基化生物标记物的基因组准确位置和和CpG覆盖数量应进行严格的评估。

•公开的，大规模的癌症表观基因组学数据库应该被用来识别和检验这些生物标记物

•所有文章应当准确，完整地报道生物标记物相关信息，包括确切的基因组 位置。