表觀遺傳學研究范文

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篇1

關鍵詞：表觀遺傳學；中醫藥；DNA甲基化；組蛋白修飾；miRNA調控；綜述

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2016.01.035

中圖分類號：R2-05 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2016）01-0134-03

Application of Epigenetics in TCM Research CHENG Xi-hua， RAO Chun-mei， YU Rong， REN Ting （Hunan University of Chinese Medicine， Changsha 410208， China）

Abstract： Epigenetics change has been considered to be the most promising new strategy for disease control and prevention. TCM regulates gene expression through epigenetics， participating in pathological and physiological process including cell apoptosis， proliferation， differentiation， cell cycle regulation， immunity， inflammation， and metabolism. This article reviewed the application of DNA methylation， histone modification and the miRNA regulation in TCM research.

Key words： epigenetics； TCM； DNA methylation； histone modification； miRNA regulation； review

表觀遺傳學由Waddington CH[1]于1942年作為后生論和遺傳學的合詞而提出。1975年，Holliday R對表觀遺傳學進行了較為準確地描述，認為表觀遺傳學不僅在發育過程中，還在成體階段研究可遺傳的基因表達改變，這些信息可經有絲分裂、減數分裂在細胞和個體間世代傳遞[2]。2008年的冷泉港會議達成了關于表觀遺傳學的共識，即“染色體的改變所引起的穩定的可遺傳的表現型，而非DNA序列改變”[2]。表觀遺傳學研究內容主要包括兩類：一類為基因選擇性轉錄表達的調控，有DNA甲基化、基因印記、組蛋

白共價修飾和染色質重塑；另一類為基因轉錄后的調控，包括基因組中非編碼RNA、miRNA、反義RNA、內含子及核糖開關等。表觀遺傳學應用于中醫藥研究，則集中于DNA甲基化、組蛋白共價修飾和miRNA領域。茲將近年來的相關研究總結如下。

1 表觀遺傳學與中醫證候

表觀遺傳學是中醫證候多樣性的部分物質基礎。牟氏等[3]對糖尿病腎病人群不同體質類型、不同證候及其與轉化生長因子（TGF）-β1基因T869C多態性的內在關聯及其交互作用進行分析，發現糖尿病腎病的部分體質和TGF-β1基因T869C多態性有相關性。對糖尿病腎病患者的證候與TGF-β1基因T869C多態性進行二分類logistic回歸分析發現，無相關證候進入回歸模型。說明與證候的動態性和受后天環境因素影

響較大有關，因此認為表觀遺傳學在探究中醫證候實質中應具有重要地位[4]。劉氏等[5]研究了急性髓系白血病各證型患者ID4基因啟動子區甲基化陽性率，由低到高依次為氣陰兩虛證、瘀血痰結證和毒熱熾盛證，表明證型與表觀遺傳學變化存在一定聯系。曾氏等[6]發現，腎陽虛組血漿中免疫相關基因FHIT、MAP2K6基因CpG島甲基化水平高于健康組，WNT5B、FRAT2、CSNK1D基因CpG島甲基化水平低于健康組，說明以上基因啟動子區甲基化狀態與腎陽虛證相關。顏氏等[7]報道，hsa-miR-18a上調和hsa-miR-99b下調可能與陰虛火旺型口腔扁平苔蘚發生相關。

2 DNA甲基化

DNA的甲基化是基因組DNA的一種主要表觀遺傳修飾形式。在脊椎動物中，DNA啟動子區CpG島成簇狀存在，是DNA發生甲基化的主要位點，所以，研究DNA甲基化常與CpG島相關聯，目前對DNA啟動子區CpG島異常甲基化的研究是表觀遺傳學的一個熱點。血府逐瘀膠囊、四季三黃膠囊及其聯合應用均具有降低血清三酰甘油水平、穩定動脈粥樣硬化斑塊的作用，其機制可能與提高血清中DNA甲基化水平和DNA甲基化轉移酶（DNMTs）水平有關[8]。納米脂質體槲皮素下調DNMTs1和組蛋白脫乙酰化酶1表達，降低p16INK4α甲基化水平，通過表觀遺傳核因子κB（NF-κB）信號途徑而下調角質形成細胞增殖的NF-κB和白細胞介素（IL）-6炎癥因子的表達[9]。黃氏等[10]用不同濃度白藜蘆醇孵育體外培養的人胃癌SGC-7901細胞，結果白藜蘆醇能以劑量依賴性方式抑制SGC-7901細胞增殖，隨著濃度的增加，RASSF1A甲基化的水平逐漸減弱，非甲基化水平逐漸增多；同時，RASSF1A的mRNA和蛋白表達水平明顯上調。提示白藜蘆醇對甲基化水平的調節可能是其抗癌的重要因素。郭氏[11]研究表明，消痰散結方能有效抑制胃癌細胞系及裸鼠原位移植瘤生長，其機制與逆轉抑癌基因p16甲基化水平、增加p16 mRNA表達水平有關。林氏等[12]采用8.4%的益腎方劑和15.2%的健脾方劑處理生理性腎虛小鼠，顯示益腎健脾方劑能明顯提高生理性腎虛小鼠肝細胞DNA甲基化酶的活力，具有延緩衰老的作用，為從分子生物的角度探討中醫益腎健脾延緩衰老的機理提供了客觀依據。多數研究表明，中藥調節DNA甲基化，治法多屬于補腎填精、益氣健脾活血、化痰散結等方面[12]。

3 組蛋白修飾

組蛋白的去乙酰化與基因的失活相關，乙酰化轉移酶主要是在組蛋白H3、H4的N端尾上的賴氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶則相反，不同位置的修飾均需要特定的酶來完成。乙酰化酶家族可作為輔激活因子調控轉錄，調節細胞周期，參與DNA損傷修復，還可作為DNA結合蛋白。去乙酰化酶家族則和染色體易位、轉錄調控、基因沉默、細胞周期、細胞分化和增殖及細胞凋亡相關[13]。白藜蘆醇及其衍生物能直接激活去乙酰化酶SIRT1，促使轉錄因子FOXO3a與過氧化物酶體增殖活化受體γ共激活因子-1α（PGC-1α）活化[14]。在小鼠動物模型中，白藜蘆醇誘導SIRT1活化，激活PGC-1α與蛋白激酶AMPK，減少類胰島素1增長因子表達與提高機體對胰島素的敏感性，通過增強線粒體氧化磷酸化和有氧代謝能力，增加機體的能量消耗，延長小鼠壽命。提示白藜蘆醇起著類似減少熱量飲食或節食的功效[15]。姜黃素處理新牛鼠心肌細胞后，姜黃素抑制GATA4、肌細胞增強因子2C和Nkx2.5表達，可能機制是這些基因啟動子區域組蛋白乙酰化修飾狀態降低導致染色質構型緊密，不利于轉錄因子及其他相關元件與啟動子的結合，從而抑制了基因的表達[16]。有研究者用文獻信息學方法，發現在眾多方藥中，補藥主要針對組蛋白修飾發揮功效[17]。

4 miRNA調控

miRNAs（MicroRNAs）是在真核生物中發現的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，其大小長約20～25個核苷酸[18]。Ma YN等[19]對益髓生血顆粒一些純化的組分進行分析，發現大黃素能促進K562細胞內CD235a和CD71及α-、ε-和γ-珠蛋白的表達，并能通過下調miR-221和miR-222的表達水平調控紅細胞分化。說明地中海貧血相關miRNA的研究能從一個側面揭示中醫藥治療相關疾病的分子機制。白藜蘆醇具有抗癌活性，基因芯片分析非小細胞肺癌A549細胞，發現白藜蘆醇處理后71個miRNAs表達異常，其潛在靶基因分別參與細胞凋亡、細胞周期、細胞增殖和分化的調控[20]。白藜蘆醇也能上調免疫細胞如THP-1單核細胞miR-663的表達，通過miRNA起著抗炎的作用[21]。迄今為止，中醫藥調控miRNA及其相關基因多局限于姜黃素、白藜蘆醇、大豆異黃酮、丹參酮ⅡA、人參皂苷、延胡索總生物堿等中藥活性成分，而復方研究尚少。鑒于miRNA在中醫藥研究中的重要地位，其為中醫藥理論的發展提供了新的切入點[22]。

5 其他

盧氏等[23]認為，開展DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳學調控及其相應調控蛋白酶研究，對于深入闡述針灸“理、法、方、穴、術”的物質基礎具有積極意義。miRNA與靶基因之間的動態平衡關系與中醫的陰陽平衡思想不謀而合。以miRNA及其調控網絡為切入點，結合病證結合、方證對應的臨床研究模式，獲取相關證候及方劑起效前后的miRNA表達譜，進而尋找相關靶基因及其細胞分子網絡，將為闡明中醫治病求本的機制提供新的視角，對中醫理論的發展具有重要意義[24]。

6 展望

表觀遺傳學的改變已被認為是最有前途的疾病防治新戰略。中醫藥通過表觀遺傳學調控基因表達，參與細胞凋亡、增殖、分化、細胞周期調控、免疫、炎癥及代謝等病理生理過程。但中醫藥調控表觀遺傳學的研究尚處于初期和不完善階段。目前研究主要集中在腫瘤領域，且多為甲基/去甲基化酶、乙酰/去乙酰化酶表達差異，基因的啟動子甲基化、乙酰化調控，miRNA表達差異等方面，研究深度和系統性待提高。

表觀遺傳學DNA序列不變而功能可變與中醫“同病異治”“異病同治”有很強的結合點。同一疾病的發生可能與不同甲基化或乙酰化調控相關，而不同疾病的發生可能受同一甲基化或乙酰化調控。另外，中醫整體觀念強調自然環境對機體的不可分割性與表觀遺傳受環境影響、陰陽相互轉化與表觀遺傳抗逆性均有高度一致性。

表觀遺傳學具有可遺傳、可逆性的特點，可通過相互作用，多途徑、多層次影響和調控遺傳基因的功能和特性。該特點與中醫藥治療疾病的整體性、綜合性、多靶點性等具有很大相似性。表觀遺傳學方法的出現，將為中藥有效性的研究提供新方法，進一步豐富中醫藥理論，促進中西醫結合理論的發展。

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篇2

表觀遺傳學（epigenetics)是與遺傳學（genetic)相對應的概念，是對經典遺傳學的有益補充；其認為在不改變基因序列的條件下，生物體從基因到基因表型之間存在一種調控，這種機制即“表觀遺傳學”的含義。盡管已被提出70余年,但直到近10余年，隨著科學家們對這種“獲得性遺傳”的進一步認識，才成為生命科學界最熱門的研究之一。因此,研究者們轉換思維，從表觀遺傳學角度對AD發病及治療進行了研究，發現了一系列表觀修飾的關鍵酶類，以及對這些酶類發揮影響的藥物，從而為AD藥物研發提供了新的思路和研究方向。本文擬就AD的表觀遺傳學治療研究綜述如下。

1阿爾茨海默病（AD)概況

阿爾茨海默病（AD)是一種以進行性認知障礙和記憶力損害為主的中樞神經系統退行性疾病。它是最常見的癡呆類型，西方國家[中50%?70%的癡呆屬于AD。其病因及發病機制復雜，涵蓋了遺傳和環境的危險因素，涉及成千上萬個基因表達的改變，以及多種信號途徑的上調，如P淀粉樣肽W-amyloidpeptide,Ap)的沉積、Tau蛋白過度磷酸化、炎癥、氧化應激、能量代謝、血管因素及細胞凋亡周期異常等。ad的典型病理改變包括突觸喪失、某些神經遞質水平下降、神經元內異常物質沉積以及選擇性腦神經細胞死亡，使大腦受累區域廣泛萎縮，導致記憶力喪失伴行為改變和人格異常，嚴重者可影響工作及社會生活。受累區域常會出現A沉積、老年斑（senileplaques,SP)、神經原纖維纏結(neurofibrillarytangles,NFT)及Tau蛋白過度磷酸化等。疾病逐漸進展惡化，甚至累及生命。遺憾的是目前尚缺乏延緩或阻礙疾病進展的治療手段。

在AD中，涉及神經元退行性改變的基因達200余個,越來越多的研究數據發現在沒有基因序列改變的情況下，某些機制也可以決定致病基因何時或怎樣表達，最終導致AD發病。因此，AD基因組并不能完全解釋發病機制[14]。已知編碼APP、PSEN1和PSEN2的基因僅可導致家族性早發型AD(early-onsetAD,EOAD);而大多數（約95%)AD均為晚發型AD(late-onsetAD,LOAD)或散發型。因此可以推斷，表觀遺傳現象或環境因素參與了LOAD的致病。這就部分解釋了為什么同一家族中有的家庭成員發病而另一些不發病；而且，在年輕的同卵雙胞胎中基因組無實質上的差異，而在同一老年雙胞胎中其基因表觀遺傳學上存在顯著差異。

大量研究數據證實，基因-環境相互作用在AD的病理生理過程中發揮了關鍵作用營養物質、毒素、環境暴露及人的生活行為,都可以在不改變基因組序列的條件下使基因激活或沉默。目前已知的可調控基因轉錄和表達的表觀遺傳學機制主要分兩大類：①基因選擇性轉錄的調控：包括基因組DNA甲基化，多種組蛋白甲基化及乙酰化等修飾；②基因轉錄后的調控：包括微小RNA(microRNA,miRNA)和小干擾RNA(smallinterferingRNA,siRNA)等非編碼RNA的調節，以及沉默的核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)基因。除此之外，染色體重塑、基因印記、X染色體失活也屬于表觀遺傳學范疇。

2表觀遺傳學

表觀遺傳學的涵義即在DNA序列不發生改變的情況下，基因的表達與功能發生改變，并產生可遺傳的表型。基本機制即：通過多種基因修飾，影響基因轉錄和（或）表達，從而參與調控機體的生長、發育、衰老及病理過程。至此，表觀遺傳學的發現極大豐富了傳統遺傳學的內容，使人們認識到遺傳信息可以有兩種形式：即DNA序列編碼的“遺傳密碼”和表觀遺傳學信息。它和DNA序列改變不同的是,許多表觀遺傳的基因轉錄和表達是可逆的，這就為許多疾病的治療開創了樂觀的前景。

2.1組蛋白修飾

組蛋白在DNA組裝中發揮了關鍵作用，利用核心組蛋白的共價修飾傳遞表觀遺傳學信息。這些修飾主要包括組蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、ADP-核糖基化及特定氨基酸殘基N-末端的SUMO化;其中組蛋白氨基末端上的賴氨酸、精氨酸殘基是修飾的主要靶點,這些組蛋白翻譯后修飾(post-translationalmodifications,PTMs)對基因特異性表達的調控，是其表觀遺傳學的重要標志。正常機體內，組蛋白修飾保持著可逆的動態平衡。一般而言,組蛋白乙酰化是在組蛋白乙酰轉移酶（histoneacetyl-transferase,HATs)的催化下，從乙酰輔酶A上轉移乙酰基到組蛋白N-末端的賴氨酸殘基上；由于乙酰化中和了組蛋白的正電荷，使組蛋白末端和相關DNA帶負電荷磷酸基團之間的作用減弱，降低了組蛋白和DNA之間的親和力，這種染色質構象的放寬有助于轉錄因子向靶基因片段聚集并利于轉錄的進行。而去乙酰化則是組蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylases,HDACs)將乙酰基從乙酰化組蛋白轉移到乙酰輔酶A上，形成了致密的染色質狀態，從而使基因轉錄下降或沉默。

2.2DNA甲基化

DNA甲基化較組蛋白修飾更進一步，是表觀遺傳學的又一重要機制。DNA甲基化主要是在DNA甲基轉移酶（DNAmethyltransferase,DNMTs,包括DNMT1、2、3a/b和4)催化下，將同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)-甲硫氨酸循環中S-腺苷甲硫氨酸（SAM)中的甲基，由四氫葉酸轉移到胞嘧啶的第5位上形成5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine,5-mC)。其中，相鄰的胞嘧啶-鳥嘌呤二核苷酸（CpGs)是最主要的甲基化位點。在人類基因組中，CpG以兩種形式存在：一種分散存在于DNA中，其CpG70%?90%的位點是甲基化的；另一種CpG呈密集分布于一定區域，稱之為“CpG島”（CpGislands),通常位于或接近基因啟動子區（promoterregions),在正常人體基因組中處于非甲基化狀態。CpG島中的胞嘧啶甲基化可以阻礙轉錄因子的結合，從而可致基因沉默。一般而言，高度甲基化的基因可致表達抑制,而低甲基化的基因可增強基因表達或過表達。

2.3非編碼RNA

表觀遺傳學調控機制涉及RNA的主要包括:miRNA、siRNA以及維持細胞周期的沉默rRNA基因的一部分。

miRNA是較短的雙鏈RNA分子，約有22個核苷酸，來源于機體自身基因即細胞核及細胞質中較大的RNA前體，有自己的啟動子和調控元件。人類基因組中有約700?800個miRNA。這些小分子RNA在轉錄后通過綁定靶mRNA,從而抑制轉錄或誘導mRNA分裂降解。大多數miRNA具有高度保守性和組織特異性，可以調控機體中30%?50%的蛋白質編碼基因。siRNA長短與miRNA相似，作用方式也有很多相同之處，區別在于siRNA可以體外合成,多由外源性導入或感染誘導產生。

重復rRNA基因的復制為真核生物核糖體提供了初始活性位點，在基因表達中是蛋白質合成的熱點區。不同細胞類型可表現不同的活性rRNA比率,提示隨著細胞發育分化，rRNA基因拷貝數比例會發生改變。沉默rRNA的表觀遺傳學方式在這個過程中發揮了重要作用,使活性和非活性rRNAs保持了動態平衡。

2.4染色質重塑、基因印記和X染色體失活

染色質重塑（chromatinremodeling)指基因復制、轉錄和重組等過程中，核小置和結構及其中的組蛋白發生變化，引起染色質改變的過程；主要機制即致密的染色質發生解壓縮，暴露基因轉錄啟動子區中的特定結合位點，使轉錄因子（transcriptionfactor,TF)更易與之結合。基因印記(geneticimprinting)指來自親本的等位基因在發育過程中產生特異性的加工修飾，導致子代體細胞中兩個親本來源的等位基因有不同的表達方式，即一個等位基因有表達活性，另一等位基因沉默。X染色體失活指雌性哺乳動物細胞中兩條X染色體的其中之一失去活性的現象,即X染色體被包裝成異染色質，進而因功能受抑制而沉默化，使雌性不會因為擁有兩個X染色體而產生兩倍的基因產物。

3AD的表觀遺傳學3.1組蛋白修飾

研究顯示，在AD中存在組蛋白的PTMs。組蛋白3(histone3,H3)磷酸化作為激活有絲分裂的關鍵步驟，可使AD海馬神經元呈過磷酸化狀態。對APP/PS1突變小鼠和野生型小鼠進行條件恐懼訓練,結果顯示前者乙酰化H4較野生小鼠組降低50%;之后對突變組進行HDAC抑制劑（histonedeacetylasesinhibitors,HDACIs)曲古抑菌素A的治療，顯示前者乙酰化H4水平出現了上升。在一項皮層神經元培養模型研究中，APP過度表達則可導致H3和H4乙酰化降低，以及c-AMP反應元件結合蛋白（cAMP-responseelementbindingprotein,CREB)水平下降;而CREB則是腦神經元中激活記憶相關基因，形成長期記憶的關鍵蛋白。總之，盡管在AD患者、AD動物模型及AD培養模型中，都出現了組蛋白修飾,但這個過程是極其復雜的,特異性位點會因功能狀態不同而出現組蛋白乙酰化增加或減少。

3.2DNA甲基化

3.2.1相關基因的甲基化研究顯示，盡管很難判

斷AD中甲基化程度是升高還是下降，但12個甲基化的AD特異性基因表現出了顯著的“表觀偏移”；同時研究還發現，在DNMT1啟動子內一些CpG位點也表現出年齡相關的表觀偏移。研究還發現，葉酸、甲硫氨酸及Hcy代謝與DNA甲基化機制顯著關聯。例如，人類及動物模型葉酸缺乏將導致基因組整體低甲基化，而補充葉酸則可部分逆轉甲基化程度。Smith等研究發現，衰老及AD人群中都出現了葉酸缺乏和甲硫氨酸-Hcy周期的改變。另一研究發現AD患者腦脊液（cerebro-spinalfluid,CSF)中葉酸顯著下降，同樣下降的還有CSF及腦組織中SAM。同時還觀察到AD患者腦組織中S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)及血漿中Hcy的升高，后者可抑制DNA甲基化。

目前已知的AD相關基因主要包括：p淀粉樣蛋白前體（APP)基因、早老素1(PS1)和早老素2(PS2)基因、載脂蛋白E(ApoE)基因、p-分泌酶（BACE)基因、sortilin相關受體基因(sortilin-relatedreceptor1gene,SORL1)以及白介素1a(IL-1a)和白介素6(IL-6)基因等。其中，APP基因、BACE基因或PS1基因均存在可調控的CpG甲基化位點。有研究顯示,一例AD尸檢的大腦皮層中APP基因發生了完全去甲基化，而正常樣本或匹克氏病（Pick’sdisease)患者樣本則沒有這種變化。實驗發現，葉酸缺乏所致的BACE和PS1基因表達增強，可通過補充SAM而恢復正常。同樣，體內實驗發現，給予APP過度表達的轉基因小鼠缺乏葉酸、B12及B6的飲食，可以使SAH升高并上調PS1和BACE的表達，以及促進A的沉積和出現認知障礙。在LOAD尸檢標本中，研究者發現了著名的“年齡依賴的表觀遺傳學漂移”(age-dependentepigeneticdrift);對CpG島異常的表觀遺傳學控制,可能促成了LOAD的病理變化,因此，“表觀遺傳學漂移”可能是LOAD個體易感的重要機制。

3.2.2Tau蛋白相關的甲基化Tau蛋白是一種微管結合蛋白（microtubulebindingprotein,MAP),它能與神經軸突內的微管結合，具有誘導與促進微管形成，防止微管解聚、維持微管功能穩定的功能。對記憶和正常大腦功能起重要作用。然而，在AD中,Tau蛋白不僅不再發揮正常功能，還會因異常磷酸化或糖基化等改變了Tau蛋白的構象，使神經元微管結構廣泛破壞，形成以Tau蛋白為核心的NFT,最終導致神經元功能受損或神經元丟失。

人體在正常條件下，Tau蛋白啟動子的AP2結合位點是非甲基化的，但SP1和GCF結合位點則被甲基化。而隨著年齡的增加，SP1作為一種轉錄激活位點甲基化程度升高,GCF作為啟動子抑制位點則逐漸去甲基化，因此總體而言Tau蛋白的基因表達是下調的。尤其在額葉及海馬區域，正常Tau蛋白也出現了年齡相關的下降。蛋白磷酸酶2A(PP2A)是一種針對磷酸化Tau蛋白的去磷酸化酶，PP2A催化亞基的甲基化可以激活該酶。研究顯示，在APP及PS1基因突變的轉基因小鼠中，PP2A的甲基化程度顯著下降，結果顯示Tau蛋白磷酸化增高。對培養的神經元添加葉酸拮抗劑甲氨蝶呤，也可導致PP2A去甲基化，從而增加Tau蛋白的磷酸化程度。另外，還有研究顯示，Hcy可以使PP2A的甲基化程度及活性下降,而添加葉酸和B12則可以逆轉這個過程。總之，Tau蛋白的磷酸化和脫磷酸化間平衡是維持微管穩定性的關鍵因素；而其中磷酸化相關酶類的甲基化程度,成為影響Tau蛋白磷酸化的重要因素。

3.2.3異常的細胞周期和神經元凋亡研究證實,細胞周期異常和神經元凋亡是AD神經退行性變的常見機制。AD神經元中細胞周期及凋亡途徑關鍵因子受DNA甲基化影響并發生上調。包括細胞周期素B2基因、caspase-1基因、caspase-3基因等。這些相關基因的低甲基化使細胞進入異常細胞周期。同樣,高Hcy可使培養神經元凋亡，也間接證實了低甲基化導致異常細胞周期；而使用SAM還可起到拮抗細胞凋亡的效果。

3.3A與miRNA

研究發現，miRNA可以調節APP的表達、APP處理、A聚積以及BACE1的表達，從而導致A毒性改變或影響神經再生。因而,miRNA失調可使APP表達及處理過程發生改變，最終引起神經元存活率和神經再生程度的改變。針對全球AD人群和正常老年人群的對比研究發現，特異性miRNA水平存在顯著差異。研究顯示，在AD中APP相關miRNA顯著下降，而APPmRNA水平則保持平穩，提示miRNA影響APP表達是通過抑制轉錄而不是促進APPmRNA的裂解；同時，在AD皮層中miRNA-106b出現顯著下降。具體機制還有待進一步研究。

3.4AD與一碳代謝

葉酸代謝又稱為一碳代謝，需要SAM提供甲基。諸多研究表明,AD患者常存在血漿及CSF中Hcy升高（兩者濃度升高常呈正相關)，血漿葉酸和B12水平下降，以及腦組織中SAM減少。早期暴露于缺乏葉酸及B族維生素飲食的動物，其AD相關基因在腦組織中發生了表觀遺傳學修飾。SAM作為甲基化過程最重要的甲基來源，其產生及循環依賴于甲硫氨酸循環的正常進行[11]。研究顯示,AD患者CSF中SAM出現顯著下降，口服SAM(1200mg,qd)4?8個月,可以使CSF中SAM濃度升高。同時，維生素B12缺乏可使SAM產生減少，從而影響甲基化。前瞻性隊列研究表明，高Hcy與AD高風險顯著相關，而較高的葉酸攝入量可以降低老年人的AD風險。葉酸缺乏導致的SAM缺乏以及Hcy升高，使甲基化水平下降；并且，Hcy影響SAM和SAH水平，后兩者可調節DNA甲基化活性以及蛋白翻譯后修飾。另外，研究還發現Hcy可通過抑制甲基化，降低PP2A甲基化程度，從而導致Tau蛋白過磷酸化、NFT及SP形成。因此，最關鍵機制即：葉酸/同型半胱氨酸代謝異常導致AD相關基因啟動子的表觀遺傳修飾（CpG區域甲基化狀態的改變)，使基因沉默（高甲基化）或過度表達（低甲基化)，最終發生AD。

4表觀遺傳學在AD診療中的應用研究

近年來，隨著表觀遺傳學在AD研究中的不斷進步，研究者已逐漸將其應用于AD的診斷及治療中，盡管多數還處于臨床前試驗階段，但表觀遺傳學應用于AD臨床的前景是樂觀并值得期待的。

4.1表觀遺傳學診斷手段

利用亞硫酸氫鈉進行甲基化測序是檢測DNA甲基化的金標準。該方法利用鹽析法從血液中提取基因組DNA,經過亞硫酸氫鹽處理后，變性DNA中胞嘧啶轉換為尿嘧啶，而5-mC則不發生轉換，因此在經過PCR擴增和DNA測序后，胸腺嘧啶則代表非甲基化胞嘧啶，而5-mC(主要為CpG二核苷酸）仍為胞嘧啶。繼而由該方法延伸出多個DNA甲基化分析法，例如：甲基化特異性PCR(methylationspecificPCR,MSP)、結合亞硫酸氫鹽限制性分析（combinedbisulfiterestrictionanalysis,COBRA)以及甲基敏感性單核苷酸引物(methylation-sensitivesinglenucleotideprimerextension,MS-SNuPE)等。然而，由于目前對AD相關基因甲基化的研究還不完善，只能在臨床前研究中應用甲基化測序，用于對比分析AD中基因甲基化的真實狀態。

實時基因成像（real-timegeneticimaging)技術是另一種判斷基因表觀遺傳修飾的手段；該技術避免了尸檢或動物研究，是一種新型的非侵入性的可視化基因調控檢測。磁共振波譜（MRspectroscopy,MRS)即是這樣一種特殊的磁共振成像，該技術可掃描到特定的蛋白，將來可使我們能夠實現對基因表達變化的可視化實時檢測，理論上而言可以追蹤到DNA甲基化或組蛋白修飾的責任蛋白；因此，在一定程度上，將為AD的表觀遺傳學診斷和治療提供新的手段[39]。

此外，另有研究發現，脂肪酸酰胺水解酶（fattyacidamidehydrolase,FAAH)參與了AD的發病，同時還發現FAAH易于從外周血中檢出，并可作為一個新的潛在的AD生物標志物（biomarker),繼而用于AD的預測或診斷。然而，由于一些AD相關蛋白或酶類在外周血中易降解，穩定的miRNA檢測已成為反映疾病的重要手段。由于大多數AD患者外周血單核細胞中存在各種miRNA的表達上調（如miR-371、miR-517等),且與其在AD腦中高表達相對應，提示通過測定血漿及血單核細胞的miRNA譜變化,可作為AD診斷和病情評估的重要方法。

4.2AD的表觀遺傳學治療

表觀遺傳學對研究AD的發病機制和病程轉歸,以及研發新的藥物等方面開拓了廣闊的空間。表觀遺傳學藥物進入體內后，可充當基因轉錄或表達的“開關”，通過不同的基因修飾及調控基因表觀修飾相關酶類的活性，繼而達到在未改變DNA序列的情況下影響基因表型。因此，正是表觀遺傳學改變的“可逆性”，使與之相關藥物的研發成為AD治療研究的新方向和重點。

4.2.1HDACIs近年來，科學家們研發了多種新的HDACIs。根據化學形態主要分為4類：①短鏈脂肪酸類：如丁酸鈉、苯丁酸鹽和丙戊酸（valproicacid,VPA);②異輕肟酸（hydroxamicacid)類：如曲古抑菌素A(trichostatinA,TSA)、辛二酰苯胺異輕肟酸(suberoylanilidehydroxamicacid,SAHA);③環氧酮類：如trapoxinA和trapoxinB;④苯甲酰胺類：如MS-275。這些HDACIs與鋅依賴性HDAC蛋白（zinc-dependentHDACprotein,I、II及IV類組蛋白亞型）相互作用；煙酰胺作為NAD+前體，可以抑制III類HDAC蛋白。其中，研究最廣泛的是丁酸鈉、苯丁酸鹽、VPA、TSA和SAHA。

目前FDA批準上市的是SAHA,-種治療T細胞淋巴瘤的新型化合物，不僅可增加組蛋白乙酰化水平，同時還可提高認知。在神經系統中，VPA具有抗驚厥和穩定情緒的作用，因此這些作用可能與引起組蛋白乙酰化改變有關；VPA還可以通過抑制GSK-3#介導的y-分泌酶裂解APP,從而抑制Ap的產生，減少A斑塊，最終緩解AD模型鼠的認知功能障礙。Ricobaraza等研究顯示，4-苯基丁酸乙酯（PBA)可通過降低GSD-3#來降低AD大鼠腦內Tau蛋白磷酸化，并可清除突觸間A沉積，減輕內質網壓力，從而恢復記憶并逆轉學習障礙。而煙酰胺則可選擇性降低Tau蛋白磷酸化并增加乙酰化的a微管蛋白。Fischer等也研究發現，非特異性HDACIs如VPA、TSA、4-苯基丁酸鈉及伏立諾他等，都可以通過不同的表觀遺傳機制影響Ap沉積和Tau蛋白過磷酸化，并可改善學習和記憶力。另外,HDACi丙戊酸可以降低APP的表達，減輕大腦中的A肽斑塊負擔；研究還證實，HDACI治療還可誘導樹突發芽，增加突觸數量，以及恢復學習行為和形成長期記憶。Zhang等報道，口服HDACIMS-275可改善神經炎癥和腦淀粉樣變，以及改善AD模型動物的行為能力。這些研究提示,HDACIs可通過調節HDAC蛋白活性和Tau蛋白磷酸化水平，從而用于AD的治療.

HDACIs可選擇性抑制HDACs,導致組蛋白乙酰化水平升高，恢復AD模型動物中組蛋白乙酰化水平及提高學習和記憶能力。例如：Guan等發現當腦內HDAC2過表達時，小鼠海馬神經元樹突棘密度降低、突觸形成減少、CA1區LTP形成障礙、空間記憶和工作記憶損傷；而使用HDACIs則能夠促進小鼠神經元樹突棘和突觸的形成，改善AD模型小鼠的學習和記憶減退狀態。因此，HDAC2可能是HDACIs最適宜的治療靶點之一，可能使腦神經元內合成新的蛋白以改善或恢復AD患者記憶。除此之外,HDACIs對基因表達的調節具有特異效應,可以在上調靶基因表達的同時下調其他基因;這種基因特異性常通過轉錄因子來調控，后者可以識別特定啟動子和增強子序列，并賦予靶基因特異性（gene-specificeffects),使之對HDACIs具有敏感性[44],繼而逆轉表觀遺傳改變。同時，應用HDACIs治療AD還應當考慮其是否可穿透血腦屏障，因此，最近的一項研究研發了一種可進入CNS(“CNS-penetrant”)的HDACIs(I類）EVP-0334,目前已進入I期臨床試驗用于AD治療。

眾所周知，AD大腦受累的主要區域為內側嗅皮質、海馬及杏仁核等。研究發現，與正常腦組織相比,AD患者皮質中HDAC6蛋白水平升高了52%,而海馬中則升高了92%。HDAC6與Tau蛋白共同存在于核周，并發生相互作用；其中HDAC6具有獨立的微管蛋白脫乙酰基酶的活性。使用HDAC6抑制劑Tubacin治療或敲除HDAC6,并不能影響HDAC6與Tau蛋白的相互作用，但可以減少Tau蛋白磷酸化[55]。通過結合HDAC6,Tau蛋白可抑制脫乙酰酶活性,從而導致微管蛋白乙酰化增加；在Tau蛋白過表達的細胞中也可見這種增加；說明過量的Tau蛋白成為HDAC6的抑制劑，然而AD患者中正常Tau蛋白是減少的。文獻顯示，HDAC6的減少或丟失可改善聯想和空間記憶形成[56,57],以及阻斷A誘導的海馬神經元線粒體運輸障礙。最近有研究人員還發現,HDAC6無效突變（nullmutation)可以挽救神經元中Tau蛋白誘導的微管缺陷。他們采用遺傳和藥理學方法抑制HDAC6的tubulin特異性脫乙酰基酶活性，證實這種“挽救效應”有可能是通過增進微管乙酰化所介導的。這些研究結果表明,HDAC6有可能是AD和相關Tau病的一種獨特的有潛力的藥物靶點,HDAC6抑制劑有望成為AD治療的新型藥物。

目前研究證實，HDACIs可用來治療神經變性病、抑郁、焦慮情緒、認知功能障礙及神經發育障礙,因此為AD的治療提供廣闊的前景。但現有的HDACIs存在生物利用度低、代謝快、低選擇性等缺點。因此,研究開發結構新穎、副作用小、特異性及選擇性高的HDACI具有重要的臨床意義。

4.2.2飲食因素除此之外，飲食因素，例如葉酸、維生素B2、B6、B12、蛋氨酸、膽堿等都可以影響甲基供體SAM的形成，并影響DNMTs活性；同時，一些天然化合物，如異黃酮、黃酮、兒茶素、姜黃素、白藜蘆醇等，可以改變表觀遺傳學機制,影響染色質修飾酶的活性，因此備受關注。

研究證實，傳統用于抗腫瘤、抗氧化、抗炎、抗細胞凋亡及預防高脂血癥的姜黃素，也可用于治療AD：在體外實驗中，姜黃素可抑制A聚集沉積、A#誘導的炎癥、戶分泌酶及乙酰膽堿酯酶的活性；而體內實驗則證實，口服姜黃素可抑制AD動物腦組織中Ap沉積、Ap寡聚化及Tau蛋白磷酸化，并改善行為及認知。另有研究發現，姜黃素還可加速淀粉樣斑塊的分解，繼而改善AD的空間記憶障礙。據Bora-Tatar等[65]報道，在33種羧酸衍生物中，姜黃素是最有效的HDAC抑制劑，甚至比丙戊酸和丁酸鈉更強效；另有研究也發現，姜黃素可顯著降低HDAC1、3和8蛋白水平，并可提高乙酰化H4水平。同時，姜黃素還是潛在的HAT抑制劑，2004年Balasubramanyam等[66]發現，姜黃素是p300/CREB結合蛋白HAT活性特異性抑制劑，對維持一定的CREB水平起到關鍵作用。因此，姜黃素對HDAC和HAT均有調節作用；作為已知的抗氧化劑，姜黃素可能是通過調節氧化應激，從而對乙酰化和去乙酰化具有雙重調節作用。

AD表觀遺傳學改變受環境、營養因素等諸多因素共同作用，因此自孕前保健開始,直至子代的一生，都保持機體內外生存環境的良好，保證表觀遺傳學正常修飾及表達,在一定程度上可能會預防AD的發生。同時，由于目前糖尿病、肥胖、心血管疾病、高血壓等都是公認的AD高危因素，通過表觀遺傳學機制防治這些疾病，也是降低AD的發生風險的重要手段。另外，提倡低熱量、低膽固醇和富含葉酸、B族維生素及姜黃素等的飲食，以及降低血漿Hcy值，可能對保護大腦神經元，改善老年期認知，以及預防AD發生或逆轉AD的表觀遺傳改變，起到一定的積極作用。

4.2.3其他因素由于DNA甲基化是可逆的，該過程的相關酶類也可作為AD治療的研究靶點,例如DNMT抑制劑。然而，目前對DNMT抑制劑的研究多局限于腫瘤的治療，因此對于AD的治療作用還有待進一步研究。另外，研究發現AD中與APP裂解機制相關的多個miRNA也發生了改變,因此針對miRNA的AD表觀遺傳治療成為重要研究方向。2006年，中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所裴鋼院士研究組研究發現，腎上腺素受體被激活后，可以增強y-分泌酶的活性，進而能夠增加AD中Ap的產生。這項發現揭示了AD致病的新機制，提示腎上腺素受體有可能成為研發AD治療藥物的新靶點。

5展望

綜上所述，在AD中，表觀遺傳學機制對疾病發生發展起到了關鍵作用，尤其是散發性AD。表觀遺[8]傳學調節障礙導致相關基因轉錄異常，引起關鍵蛋白或酶類異常，繼而發生一系列病理生理改變，是AD發病的主要原因。表觀遺傳學改變可以通過表觀遺傳藥物進行逆轉，因而這不僅為AD的治療開創了一片新天地，更引導醫藥行業進入了一個嶄新的領域。

然而,使用表觀遺傳學藥物治療疾病也面臨著一系列難題。對于目前可用的表觀遺傳學化合物如HDACIs及辣椒素等而言，主要的困難即缺乏針對不同腦區、不同神經元亞型或特異基因的“選擇性”。

篇3

澳大利亞阿德萊德大學的科學家，從育空凍土層中的野牛骨骼標本中提取出了3萬年前美洲野牛的DNA樣本。研究結果顯示，那時野牛的表觀遺傳學特征在兩代內即可發生變化，說明產生可遺傳變異所需的時間比傳統進化過程所需時間要短得多。這樣，北美野牛在短期內快速適應氣候變化的難題就迎刃而解了。

什么叫表觀遺傳學特征呢？長期以來人們相信，DNA攜帶著基因并世代相傳，保持了物種的穩定；而基因突變（即DNA分子鏈上堿基對的組成或排列順序的改變），則是新性狀乃至新物種產生的物質基礎。按照這一觀點，生物后天獲得的性狀是不能遺傳給下一代的，也就是說，法國博物學家拉馬克在100多年前提出的生物性狀“用進廢退”的假說是不成立的。

近年來分子生物學的新發現，在一定程度上顛覆了這種成見。人們發現，生物所顯現的新性狀、新能力并不一定是基因突變造成的，而在很多情況下是由于基因被“修飾”了，即表觀遺傳學特征發生了變化。例如，科學家們發現了一種甲基（-CH3），它們可以跟DNA上的堿基結合，就像給DNA掛上了首飾。這種神奇的“首飾”就像一個開關，掛上它，基因就關閉了，摘掉它，基因又能重新表達。至于基因是關閉還是表達，則取決于生物個體是否努力適應新的環境壓力。也就是說，對于生物的某種能力來說，用則進化，不用則退化――拉馬克的假說在某種意義上已經復活了。

表觀遺傳學研究雖然歷史不長，其中尚有諸多關鍵問題亟待解決，但它所揭示的現象卻足以令人深思。它說明，生命的精妙與復雜遠超人類的想象，認識生命的道路任重而道遠。

在對育空地區野牛化石進行研究時，由于野牛的基因序列不會發生變化，標準的基因分析無法測得表觀遺傳學變化，所以科學家是將研究結果與現代牛以及30年前發掘于新西蘭的一具干尸化母牛的基因序列進行對比，從而了解育空野牛的表觀遺傳學特征變化的。科學家們認為，這項研究證明了表觀遺傳學特征的改變能驅動生物進化。

篇4

[關鍵詞] 結直腸癌；DNA甲基化；表觀遺傳學；生物學標志

[中圖分類號] R735.35 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2013）08（b）-0028-03

結直腸癌是全世界癌癥死亡的主要原因之一，它的發生由一系列遺傳學及表觀遺傳學方面的改變使正常的上皮組織發展為浸潤性癌的過程。這個過程首次在Fearon和Vogelstein設計的典型的腺瘤癌癥發展模型中被提出[1]。該模型的提出，使我們對結直腸癌分子發病機制的認識大幅提高，目前認為結直腸癌的發生涉及多種分子通路，包括基因突變和表觀遺傳學改變[2]。過去十年，關于腫瘤表觀遺傳學的研究已取得了重大的進步，特別是DNA異常甲基化方面。對結直腸癌表觀遺傳學進行研究，可進一步揭示結直腸癌的發病機制，為結直腸癌臨床診斷、治療和預后評價提供重要生物學標志。

1 表觀遺傳學簡介

表觀遺傳學是指不涉及DNA序列改變的情況下，基因的表達與功能發生改變并產生可遺傳的表型。基因表達的表觀遺傳學調控發生于正常的組織，在胚胎發育、基因印記和組織分化中發揮重要作用[3]。異常的表觀遺傳學改變最早于1982年在結直腸癌中發現，從此開啟了對表觀遺傳學研究的熱潮，包括調控正常組織和癌組織中基因表達的一系列復雜的表觀遺傳調節機制[4]。表觀遺傳學修飾很大程度上影響著核染色質凝固狀態，決定了DNA能否正常表達蛋白質，調控著基因轉錄。“開放”的染色質狀態可進行基因轉錄，相反，濃縮或者“關閉”的染色質狀態阻止基因轉錄[3]。目前在腫瘤形成中發揮重要作用的表觀遺傳學機制有以下幾方面：①CpG島區域胞嘧啶的DNA甲基化；②組蛋白轉錄后修飾；③siRNA和miRNA；④核小體定位[3]。在這篇綜述里將重點介紹DNA甲基化，因為它在結直腸癌表觀遺傳學調控機制中研究的最為廣泛。

2 DNA甲基化及其在大腸癌發病機制中的作用

2.1 DNA甲基化

DNA甲基化是由DNA甲基轉移酶（DNMT）催化S腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將胞嘧啶轉化為5-甲基胞嘧啶的反應[5]。通常，最易被DNMT作用的是CG二核苷酸序列，即CpG。正常哺乳動物細胞的大多數CpG序列存在甲基化，非甲基化CpG序列僅存在DNA的CpG島區域。CpG島通常被定義為GC含量大于50%，長度大于200～500個堿基的一段序列，并且觀測到的CpG比例較預測的比例高0.6[6]。60%～70%的基因啟動子區域含有CpG島，并且處于非甲基化狀態，在腫瘤中，他們發生異常甲基化。啟動子區域CpG島的甲基化與轉錄沉默有關，發生在基因啟動子區域以外CpG位點的甲基化稱為基因體甲基化，與轉錄失活無關，而與轉錄活化相關[7]。

基因的甲基化模式對基因表達的調控至關重要。CpG甲基化可以通過多種機制導致轉錄失活，如直接抑制順式作用原件AP-2、CREB、E2F等[8]。DNA甲基化的一個重要機制是通過與調節核染色質結構的酶合作交互調控基因表達。這種合作交互機制與一種甲基結合蛋白（PcG）有關，通過與高親和力的甲基化DNA結合導致級聯放大反應，招募蛋白質改變染色質結構來調控組蛋白乙酰化、組蛋白甲基化及染色質重塑，從而使染色質固縮并封閉轉錄因子到啟動子區域的通道[9]。DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質重塑之間的相互作用錯綜復雜，存在各種各樣的串話。異常的DNA甲基化有可能改變染色質重塑和基因表達，組蛋白及其修飾蛋白的調節異常可能導致異常的DNA甲基化。研究表明PcG蛋白復合體PRC2的異常活化可能是誘導腫瘤中DNA異常甲基化的機制之一[10]。

2.2 DNA甲基化與年齡因素

年齡是結直腸癌發生的一個重要危險因素，老化的腸黏膜表現為年齡相關的整個基因組的低甲基化和某些特定區域的高甲基化。起初認為組織結構正常的腸上皮細胞上的ESR1、IGF2和TUSC3基因的異常甲基化與年齡相關，隨后發現另外一些基因也存在年齡相關性甲基化[11]。約50%年齡相關性甲基化基因與結直腸癌發病機制相關的基因是相同的，這表明年齡相關性基因在增加腫瘤易感性上起到一定的作用。有研究表明年齡相關性DNA甲基化和腫瘤相關性DNA甲基化機制可能是相同的，然而年齡相關性異常甲基化的機制仍不清楚[12]。在老年人正常組織中檢測到異常DNA甲基化提示高齡腸癌患者比低齡者存在更多的表觀遺傳學驅動事件[13]。

2.3 DNA甲基化與結直腸癌的發生、發展

目前認為在多數結直腸癌基因組中存在成百上千個異常甲基化基因，且只有一部分可能與這些腫瘤的發生有重要關系。在正常黏膜向腺瘤，息肉向腫瘤的進展過程中，可以顯而易見地看到發生甲基化的基因大幅增加，比較正常黏膜和早期腺瘤，早期腺瘤和進展期腺瘤，甲基化基因在不段大幅增加[14]。Esteller[15]研究發現結直腸腺瘤中MGMT、MLH1等DNA修復基因的異常甲基化可能促進腺瘤發生惡變。

Toyota等[16]于1999年提出了這些腫瘤中有一個獨特的分子發病機制，稱為CpG島甲基化表現型（CIMP），且接近20%的結直腸癌是CIMP腫瘤。CIMP可在進展期管狀腺瘤中檢測到，但是在管狀腺瘤早期卻不是普遍能檢測到的[15]。目前尚不清楚在息肉形成結直腸癌的晚期能否檢測到CIMP。另外，CIMP腫瘤中存在高突變率的BRAF基因，并且常發生在女性的右半結腸[17-18]。有研究對125例結直腸癌標本進行了全基因組DNA甲基化性能分析，將CIMP腫瘤分為CIMP-H和CIMP-L，前者表現為異常高頻的腫瘤特異性DNA甲基化，與MLH1甲基化和BRAF突變密切相關[19]。目前CIMP腫瘤發生的潛在原因還不清楚，但已表明與吸煙有關，同時有證據表明與營養狀態、體型、身體活動情況等也有一定關聯[20]。然而，總體來看，DNA的異常甲基化主要涉及結直腸癌形成的早期事件，較少涉及進展期事件。

3 DNA甲基化在結直腸癌臨床應用中的價值

3.1 DNA甲基化與結直腸癌的早期診斷

對于將甲基化基因作為結直腸癌特異性生物學標志物，目前最先進的用途是基于DNA水平的結直腸癌的篩查。雖然目前腸鏡仍是結直腸癌篩查最準確的方法，但是由于該檢查操作程序較復雜及存在一定的并發癥，患者依從性欠佳。盡管大便潛血檢查價格便宜且操作簡單，但靈敏性和特異性相對較低。筆者對結直腸癌分子病理學方面的研究進展，已將這些有應用前景的早期檢測分子標記用于結直腸癌的非侵襲性篩查。啟動子區域的一些基因在早期結直腸癌中存在高甲基化，可作為早期檢測標志物。糞便中的甲基化波形蛋白是已得到驗證的結直腸癌早期檢測標記，人波形蛋白基因（VIM）在53%～84%的結直腸癌患者中存在異常甲基化，有報道提出靈敏度達到83%，特異性達到82%[21]。另外，在歐洲和中東已將檢測外周血中甲基化SEPT9基因的檢測用于結直腸癌篩查，目前正不斷地在提高用糞便、血漿進行甲基化分析達到臨床用途的可行性[21]。

3.2 DNA甲基化與結直腸癌療效及預后評價

由于CpG島高甲基化和整體DNA的低甲基化之間的相反關系，對關于結直腸癌臨床應用的表觀遺傳學標志的研究主要集中在基因的甲基化，本課題組研究發現TIP30啟動子在高轉移性、低分化的大腸癌細胞株HCT116和非高轉移性的大腸癌細胞株HT29中存在CpG島高甲基化，這可能是抑癌基因TIP30表達降低或缺失的機制之一[22]，與筆者前期關于大腸癌組織中TIP30蛋白表達情況[23]及TIP30過表達能抑制大腸癌細胞生長，降低其侵襲、遷移能力[24]等研究結果相一致。另外，還發現結直腸癌TIP30啟動子甲基化狀態與患者淋巴結轉移、臨床分期及對5-FU、奧沙利鉑化療藥物的敏感性相關[22，25]。

Ide等[26]研究發現，腫瘤CIMP狀態可作為5-FU反應性的預測標記，然而目前關于CIMP狀態與5-FU輔助治療反應性之間的尚存在相互矛盾的數據。低甲基化的LINE-1作為一種生物學標志已在研究，近來Ahn等[27]研究表明，甲基化的LINE-1有望成為近端結直腸癌無病生存期較短的預后指標，且腫瘤復發患者LINE-1的甲基化水平較無復發者低。然而，迄今為止的數據還不足以支持將基因甲基化作為預測性生物指標。

4 結論

在過去十年里，表觀遺傳學對腫瘤發病機制作用的研究取得了飛速發展，現已明確表觀遺傳學事件是結直腸癌發病機制的驅動事件，表觀遺傳學事件與基因突變共同參與正常腸黏膜向結直腸癌進展的過程，而且結直腸癌基因組中受異常DNA甲基化影響的基因較受基因突變影響的基因多。異常DNA甲基化的研究為結直腸癌的早期診斷、預后判斷和干預治療提供了新的思路，并且已經展現了良好的前景。

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篇5

由于遺傳學在生命科學中具有不可替代的重要作用，其教學方法、教學模式的探索和研究近些年倍受關注。近年來,研究性教學在各高等院校不斷地被提出，黑龍江八一農墾大學生命科學學院也把研究性教學改革不斷地深入到各學科教學中去。作為遺傳學教師,筆者在教學過程中不斷地進行著研究性教學的實踐和思考。

研究性教學是在‘‘發現學習模式”和瑞士皮亞杰的“認知發展學說”的理論基礎上發展起來的，其認為學生學習的過程與科學家研究的過程在本質上是一致的，強調將教學與研究結合作為大學教學的基本思想，注重提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，對培養創新型人才非常重要。研究性教學模式的核心理念是以實踐中的真實問題為基礎,將學生置于真實的情境中學習，培養學生的學習能力、創新能力和實踐中的動手能力，增強學生對工作的適應能力，使教學與研究相統一m。研究性教學是以學生為主體,以問題為核心（PBL)去獲取知識和應用知識的教學模式。研究性教學的內涵主要包括:教師把研究的思想、方法和取得的新進展引入教學活動；教師以研究的形式組織教學活動,打破原有的完整的學科邏輯和機械的順序；學生積極參與研究之中，在研究中學習、成長，養成獨立思考的氣質和批判。

筆者根據研究性教學的規律及遺傳學學科的特點,在教學過程中對以下幾方面的問題進行了探索和實踐。

1發揮學生的主動性和創造性，培養學生的思辨能力和獨立思考能力

黨的十指出，科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐,必須擺在國家發展全局的核心位置。要堅持走中國特色的自主創新道路,以全球視野謀劃和推動創新，提高原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新的能力，更加注重協同創新。這一論述充分體現了科技創新在經濟和社會發展中的重要地位,也為高等教育提出了未來人才培養的方向。大學作為本科生培養基地，肩負著培養有創新精神和實踐能力的高素質人才的重大歷史使命。高校畢業生的質量直接關系到一個國家科技人才的整體實力和水平,高校教師如何改革現有的教學方法和模式,培養具有學習能力、自我創新能力的大學生，是目前教育教學過程中亟待解決的問題。

研究性教學模式具有極強的實踐性。研究性教學模式特別注重教學與研究相結合，理論與實際相統一。研究性教學模式不只強調背誦、理解復述和模擬,而是注重培養學生的科學思維、自主意識、團隊協作精神和工作責任心,強調培養學生獲取與歸納整理信息的能力、分析解決問題的能力、展示成果與表述觀點的能力。創新能力的培養不可能僅依靠獲得知識,很大程度上還依賴于學生的直接經驗的積累，因此切實加強研究性實踐教學,對提高學生的實踐能力是至關重要的。創新型人才的培養目標要求學生既要學會動手又要學會動腦；因此，教師在教學過程中要樹立研究性教學為主的教學觀,運用正確的教學法,積極探討、推動教學研究和改革,培養學生主動探求知識的主體精神,動手、動腦的能力和創造性思維及創造精神。研究性教學過程從討論問題開始,需要涉獵大量的資料,課程學習本身不僅在于學習知識，還在于掌握學習知識的方法。研究性教學以學生為主體的教學模式強調了學生在學習過程中的核心地位,教師只起引導、示范、鼓勵、輔導和監控的作用，這種模式可以最大限度地調動學生學習的主動性和積極性,培養學生自主學習及獨立分析和解決問題的能力。在遺傳學的教學過程中可以采用問題式、討論式、互動式課堂教學,從而達到更好的教學效果，在客觀上具有一定的可行性。以學生為主體的教學模式關鍵在于課前的認真準備和教師在課堂上的靈活調控。

2專業知識教學和實驗技術教學相結合

遺傳學是一門在實驗基礎上發展起來的學科,尤其是現代遺傳學技術的突飛猛進發展和遺傳學知識的大量增加,都給學生的學習帶來了一定的難度。因此,遺傳學采用什么樣的授課方法才能使學生掌握基本知識,提高學生的創新能力一直倍受教育工作者的關注。一些遺傳學教師的教學經驗表明，在遺傳學授課過程中，適當地講授遺傳學研究的基本實驗技術和遺傳學研究材料的獲得方法對幫助學生理解遺傳學知識是非常重要的。例如，在介紹分子標記選擇輔助育種的研究進展時,對分子標記的定義、類型、發展和每種標記的用途進行講解,對遺傳學研究材料如重組自交系和近等基因系群體的構建方法及其在基因定位和育種研究中的應用等知識進行回顧,大大增強了學生對專業知識的理解。在實驗技術的教學方面,應不斷地給學生介紹最新技術在遺傳學研究中的作用以及不同技術在某一研究領域的時效性3。在內容上,盡量安排生動豐富且易于操作的實驗項目，增加一些設計性和綜合性的實驗項目，尤其是近期，隨著表觀遺傳學研究的日漸深入,適當地增加該方面的實驗課程對幫助學生理解基于非基因序列改變所致基因表達水平變化,如DNA甲基化和染色質構象變化等表觀遺傳學對生物性狀的改變所起的作用，可以開展表觀遺傳抑制劑對細胞周期調控的分析及RNA干擾基因沉默的遺傳分析等實驗。

3為學生提供具有時效性、權威性和新穎性的閱讀材料

隨著遺傳學科的快速發展,研究領域不斷拓寬,新技術、新成果不斷涌現,任何一部教材都難以跟上遺傳學快速發展的步伐，因此必須借助網絡等媒體實現知識的不斷更新。在教學過程中，教師可適當地借鑒〈(Science〉〉、《Nature》以及分子細胞生物學領域的一些國際權威雜志上的綜述性文章作為教學中的補充內容,使學生在學習經典遺傳學理論的同時，對分子遺傳學和現代遺傳學的發展有更深入的理解。如在研究癌癥的遺傳學基礎時發現,一半以上癌癥的發生過程中伴有p53突變。p53在正常細胞中壽命短、含量低，與細胞周期控制、DNA修復、衰老、血管生成和細胞凋亡密切相關。當p53發生突變時,細胞逃脫正常細胞生長的限制,使突變從一代細胞傳到下一代細胞,這為癌癥的發育創造了條件。在給學生授課的過程中，跟蹤遺傳學的最新研究動態，如引入p53等遺傳學研究進展，可大大激發學生學習的積極性?。表觀遺傳學目前也是遺傳學重要的補充,如乙酰化酶家族和染色體易位、轉錄調控、基因沉默、細胞周期、細胞分化與增殖以及細胞凋亡相關,從而對生物體的性狀產生了影響。而非編碼RNA不僅能對整個染色體進行活性調節,也可對單個基因活性進行調節，它們對基因組的穩定性、細胞分裂、個體發育都有重要的作用。在教學過程中，適量增加表觀遺傳學的知識,可以極大地豐富學生的知識量及對科技前沿知識的認識,為提高學生的科技創新能力奠定基礎。

4案例式和情境式教學相結合，激發學生內在的學習動力

案例教學法（Casemedthodteaching,CMT)是根據教學目標和培養目標的要求,在學生掌握了有關的基礎知識和基本理論的基礎上,教師在教學過程中選擇典型案例并以恰當的形式給學生展示,把學生帶入一個特定情境中，在教師的指引下由學生自己依靠其知識結構和背景,在這種案例情境中發現、分析和解決問題，培養學生運用理論知識并形成技能技巧的一種教學方法5。案例教學法最大的特點就是模擬實踐經驗,增強學生實踐的能力。遺傳學教師在注重理論知識講授的同時,要穿插與實際生活密切相關的大量案例,培養學生分析問題和動手實踐等能力。

在遺傳學教學過程中，注重教學內容與人類生活及人類疾病相結合,加強學生對教學內容的認識和遺傳知識的深化。在講授單基因遺傳病、多基因遺傳病和染色體病時,可與臨床中真實的遺傳病相聯系,如常見的單基因遺傳性疾病一白化病、苯丙酮尿癥、黑尿癥、先天性聾啞、高度近視，多基因遺傳性疾病一原發性高血壓、支氣管哮喘、冠心病、青少年型糖尿病、類風濕性關節炎、精神分裂癥、癲癇、先天性心臟病，染色體遺傳性疾病一“21三體”綜合征、貓叫綜合征等。針對這些疾病，巧妙設計引導式問題,囊括大綱要求的知識點，突出遺傳學的課程特色。在該模式下的教學過程中，學生不是被動地學、記憶和理解教師所教授的知識,而是在教師的指導下,將學生置于可以從不同角度看待事物的環境，問題情境便能夠吸引并維持他們的興趣，使他們積 極尋找解決問題的方法，創造性地得出結論,從而激發學生學習的內在動力。

5加強遺傳學教師師資隊伍建設，為研究性教學提供人才保障

過去,很多高校過于注重結果性評價而忽視過程評價,無法對教師的研究性教學能力和學生的實踐能力作出公正而又科學的評價H。目前，黑龍江八一農墾大學已經非常重視研究性教學的實施,并為此做出很多努力和嘗試。遺傳學作為生命科學的重要課程,其教師隊伍的整體水平是制約教學效果的一個重要因素。沒有一支高水平的教師隊伍一切將成為空談。為了提高研究性教學水平,學校組織教師到優秀研究性教學能手的課堂上聽課,通過學習其他課程的課堂教學方法、教學模式，為遺傳學更好地進行研究性教學提供了教學案例。此外,學校年輕的遺傳學教師可以通過培訓、進修等形式提高專業水平。最后，如果想成功地進行研究性教學，授課教師必須進行學科專業的科學研究。授課教師要隨時關注遺傳學領域的最新發展動向，將權威雜志中介紹這門學科研究的新概念、新發現、新思路和新方法的文獻綜述引入課堂。這些參考文獻學術水平高、內容新、難度適中，開闊了學生的視野，對他們很有吸引力。教師只有通過科研,才能真正理解本學科教材的內在聯系，把握住本學科的發展趨勢,及時吸納學科內最新科研學術成果,適時地把學生引入本學科知識和科研的前沿,引導學生在科研實踐中增長才智、得到鍛煉，激發學生的創造欲望，通過科研、實驗等手段培養學生的創新能力。

篇6

隨著對白血病發病機制的深入研究及其治療方案的改進,白血病的完全緩解率也有明顯的提高,但仍有一部分患者最終會復發。近年來的研究發現, 白血病的復發與微小殘留病密切相關。微小殘留病(minimal residual disease, MRD )是指經過誘導治療達臨床緩解時，白血病患者體內殘留的少量白血病細胞。對患者進行微小殘留病監測對白血病的治療和預后判斷具有非常重要的意義。檢測MRD的關鍵是尋找分子基因標志。細胞免疫表型及遺傳學的異常改變在急性白血病MRD 檢測中占有重要地位。令人遺憾的是，這些方法只適用于少數患者，大多數患者并不具備遺傳學的預后指標。隨著對急性白血病分子生物學發病機制研究的進步，人們把急性白血病的發生歸結為抑癌基因和原癌基因通過遺傳學和表觀遺傳學機制的發生異常改變［1］。DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳調控機制，其與腫瘤發生、發展以及檢測相關機制的研究逐步成為研究的熱點。表觀遺傳學生物標記（Epigenetic biomarkers），特別是DNA 甲基化相關標記檢測擁有遺傳學標記、抗體等標志不具備的優勢。本文就MRD細胞分子遺傳學的檢測方法及DNA甲基化檢測MRD的臨床應用進行綜述。

1 常用白血病MRD檢測方法的研究進展

1.1 分子生物學方法：遺傳學的改變，包括染色體易位/缺失、基因突變等是白血病發生的基礎，其所導致的正常基因表達調控紊亂和功能異常是白血病發生的主要原因。異常的遺傳學改變，已成為急性白血病臨床檢驗資料的重要組成部分。

實時定量聚合酶鏈反應( RQ-PCR ) 方法結合了PCR和熒光探針兩種技術，通過定量檢測白血病細胞中標志性基因實時觀測MRD，是目前檢測MRD最為敏感的方法，靈敏度可達10-4-10-5，已成為臨床實驗室建立MRD檢測方法的首選。其檢測的基因標志包括：（1）染色體異位形成的融合基因。如t(9:22), t(15;17),inv(16), and t(8;21)，T 細胞受體（T-cell receptor ，TCR）重排等，常見的融合基因包括: TEL /AML1、BCR /ABL、E2A /PBX1、MLL /AF4等。（2）在白血病中表達增高的腫瘤基因(如PRAME、 WTI 、PRAME、NPM1、STC- 1 等基因。（3）發生突變的基因(如FLT3 /ITD)。融合基因直接反映了白血病的病理特征,他在疾病發展過程中比較穩定,以其作為PCR檢測MRD的分子標志具有特異性強、敏感度高的優點［2］。但是這些檢查不僅價格昂貴，其檢測的標本為RNA，存在不易保存，結果不穩定的缺點。更令人遺憾的是,由于白血病是一組異質性很大的惡性血液病，各亞型之間遺傳背景不同，這些遺傳學基因標志只能覆蓋1/3的白血病類型，還有2/3類型的白血病不具備遺傳學基因標志，無法在臨床上進行MRD的檢測。即使聯合應用多種基因仍有40%～50%的患者無法找到適當的基因標志檢測MRD，使其疾病狀態缺乏準確的判斷依據。

1.2流式細胞術( FCM)：FCM是通過檢測在正常細胞上不表達或低表達而在白血病細胞上表達或高表達的白血病相關免疫表型來定量檢測MRD，能夠準確定量殘留白血病細胞數，并且還能了解殘留白血病細胞的凋亡情況［3］。其優勢是每秒可檢測5 000～10 000個細胞,并能用計算機記錄處理,快速地對各個細胞進行多參數定量分析,靈敏度達到10- 4。但應用此法必須要對患者初發時的免疫表型特征有詳盡了解,以便選擇適當的標志檢測MRD。因為白血病細胞與正常細胞相比, 通常低達10- 5～10- 6, 可能低于FCM檢測范圍而使這種方法缺乏特異性; 而且隨著病程發展, 細胞表面的抗原發生改變, 會導致假陰性結果。

2 異常DNA甲基化檢測白血病MRD的臨床研究進展

DNA甲基化是指在DNA序列不變的情況下，通過影響基因轉錄活性以調控基因的表達。DNA甲基化作為一種表觀遺傳學改變與白血病的發生密切相關，在不改變遺傳信息的前提下導致細胞遺傳特性改變，作為腫瘤性疾病"二次打擊"經典假說的重要補充，已成為白血病研究的新熱點。DNA異常高甲基化導致抑癌基因的失活在白血病發生發展、診斷、監測微小殘留病、預測病情以及指導治療方面都有重要作用，這些表觀遺傳學標志作為MRD監測標志物的臨床研究逐漸引起大家的關注。

P15基因甲基化與白血病的關系目前研究最為深入。73%～93%的急性髓系白血病(AML)和57%的急性淋巴細胞白血病(ALL)患者發生p15基因高甲基化，且持續p15基因高甲基化預示疾病復發。與p15基因甲基化患者相比，p15基因非甲基化患者5年DFS明顯延長（15% v 62.5%；p＝0.02）［4］。

Au等［5］檢測了l7例t-MDS/AMI 患者，l5例存在pl5甲基化。其中5例在發展為治療相關的t-MDS/AML前即已存在pl5甲基化，最早為兩年前。提示pl5甲基化發生在t-MDS/AMI 早期，檢測p15甲基化有助于判斷預后、指導治療。在一組65例急性早幼粒細胞白血病的研究中，31例存在p15甲基化的患者5年無病生存率僅為29．64％ ，顯著低于34例無甲基化的患者79%。p15基因甲基化與預后不良相關。

Id4和zo-1是我室新發現的兩個血液系統相關候選基因，并對其在白血病發生、復發中的作用及應用于MRD檢測進行了系列基礎與臨床研究。

采用MS-PCR的方法對完全緩解期白血病患者骨髓標本檢測id4基因甲基化狀態，結果發現：（1）58例完全緩解的急性白血病人MRD的檢出率為41%，MRD陽性的患者12個月內復發率為62.5%，而非甲基化的患者12個月內復發率僅為10%。（2）16例異基因外周血干細胞移植后的白血病患者中，5例檢測到MRD的患者中有4例在1年的隨訪期出現復發，而11例移植后MRD持續陰性的患者無一例復發。

研究對26例完全緩解的急性白血病患者進行zo-1基因甲基化檢測，MRD檢出率為34.6%，MRD陽性的患者12個月內復發率為57.1%，而非甲基化的患者12個月內復發率僅為15.4%，MRD陽性病人復發率明顯高于陰性者。Id4和zo-1基因甲基化檢測可能成為急性白血病新的生物標記用于預測疾病的預后以及復發。

隨著PCR 技術的進步，將實時定量PCR（real-time PCR）與MSP 結合提高了甲基化分析檢測的特異性和敏感性。高敏感性的甲基化定量PCR為MRD檢測開辟了另一種解決方法。甲基化定量水平的變化對于細胞修復、腫瘤預后、腫瘤化療后的耐藥等提供了新的研究指標，可以從另一個層面上揭示其發生機制。因此，甲基化定量PCR技術被應用與臨床各領域的研究。

Shuchi等［6］以啟動子區高甲基化狀態的雌激素受體α（estrogen receptor α;ER-α）和 p15INT4B 基因做為MRD標志，采用定量甲基化特異性PCR對180例急性白血病患者骨髓標本進行檢測，結果發現：（1）臨床緩解期的AML患者中, ER-α和p15INT4B基因啟動子區呈現高甲基化狀態的患者較低甲基化狀態的患者有更高的復發風險，而且ER-α和p15INT4B基因啟動子區甲基化水平的增高與患者無病生存期（disease free survival,DFS）縮短有明顯相關性。（2）對5名兒童ALL患者ER-α基因啟動子區甲基化程度進行了自誘導緩解后的追蹤檢測，結果提示疾病復發狀態較緩解狀態ER-α基因啟動子甲基化水平增加。其結果與目前常用的MRD監測標志TCR/免疫球蛋白重排水平結果基本一致。

另一研究以啟動子區高甲基化狀態的p73、p15、p57KIP2基因為MRD標志，通過對199例Ph染色體和MLL陰性的處于完全緩解狀態（complete remission,CR）的成人ALL標本進行定量甲基化特異性PCR檢測，研究結果提示p73基因啟動子區甲基化水平與第一次CR持續時間及無病生存期（DFS）及總生存期（overall survival, OS）縮短間有顯著相關性［7］。因此，特定基因的定量甲基化PCR檢測有可能成為一種評估急性白血病復發風險及MRD檢測的有效手段。

結語

白血病作為一種惡性腫瘤，復發是影響其患者生存的主要問題。患者體內白血病微量殘留病是復發的主要根源，對患者進行微量殘留病監測在白血病的治療和預后判斷中具有非常重要的意義。遺憾的是，由于絕大多數患者缺乏明確的遺傳標記作為早期檢測和準確評估MRD的標志，在臨床上常因治療不足導致疾病復發或治療過度引起嚴重并發癥，絕大多數患者在發病后1~3年內死亡。因此，要在白血病MRD早期檢測和指導治療上有所突破，就必須尋找能夠早期診斷白血病MRD的特異性強、通用性好的分子標志物。DNA 甲基化作為腫瘤相關標記，與遺傳學標記、細胞表面抗體等標志具有更多的優勢。首先，臨床常規的腫瘤標記檢測以蛋白或者RNA為對象，必須采集新鮮樣本以確定檢測結果的準確性。而甲基化檢測則以DNA 為樣本，很容易從各種體液中，甚至石蠟包埋組織中得到，極大地擴展了研究資源。其次，甲基化以DNA作為研究對象，較RNA 和蛋白更穩定，更容易保存。進而保證了檢測結果的可靠性。因此，DNA甲基化定量水平的變化對于腫瘤預后、腫瘤化療后的耐藥等提供了新的研究指標，可以從另一個層面上揭示其發生機制。

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篇7

    心肌缺血時,有氧代謝發生障礙,葡萄糖利用減少,脂肪酸利用增多,使氧利用率下降,心臟供能不足;同時,無氧代謝導致的酸性代謝產物增加,引起細胞內酸中毒。此外,心肌缺血還能引起氧自由基及鈣離子超載,誘導心肌細胞凋亡,導致嚴重的臨床癥狀。因此,改善能量代謝,清除自由基,減輕鈣超載,抵抗細胞凋亡,實現心肌保護作用成為改善心肌缺血的重要途徑[10]。研究表明,針灸在實現心肌保護方面具有自身的優勢。一方面,針灸可通過改善能量代謝,實現心肌保護。心肌缺血時,能量代謝相關酶發生改變,電針能提高心肌組織糖原、琥珀酸脫氫酶和三磷酸腺苷酶的活性,糾正心肌相關酶的異常,增強能量代謝,改善心肌缺血。另一方面,針灸可減少自由基,緩解心肌缺血癥狀。熱休克蛋白(HSP)屬應激蛋白,能減少氧自由基釋放,減輕心肌缺血損傷,從而保護機體[11]。研究證明電針“內關”穴可以增強缺血心肌細胞HSP90和HSP70mRNA表達,以減少氧自由基的釋放,從而緩解家兔心肌缺血癥狀[12-13];而且,針刺“內關”穴能抑制細胞內Ca2+超載,實現心肌細胞保護,電針“內關”通過上調心肌鈣泵和鈉泵基因表達,增強鈣泵和鈉泵活性,降低心肌細胞內Ca2+含量,從而達到抑制鈣超載,實現對心肌組織的保護作用,表現為促進心電活動、改善心肌組織形態和超微結構[14]。大量研究表明,針刺可以調控凋亡基因的表達水平,延長細胞周期,減少細胞凋亡,保護缺血心肌細胞。有研究指出電針可以調節誘導細胞凋亡因子Bax和抗凋亡因子Bcl-2在家兔缺血心肌中的表達,即抑制凋亡基因Bax和促進抗凋亡基因Bcl-2的表達,抑制心肌細胞凋亡,從而達到保護心肌細胞的作用[15]。c-fos基因是一種原癌基因,參與調節體內許多過程,如細胞周期、細胞分化、腫瘤轉化及細胞凋亡等,正常情況下細胞內c-fos表達呈低水平狀態,心肌缺血可激活c-fos基因的表達從而啟動心肌細胞凋亡。研究表明,電針可降低c-fos基因表達,改善急性心肌缺血的過程[16-17]。所以不難看出,針灸能通過多種途徑實現心肌細胞保護。總之,針灸干預心肌缺血的療效和機制已初步得到證實和揭示,但尚未完全闡明,在一定程度影響了針灸治療心肌缺血在臨床的應用和推廣。因此,需要引進新的理念、新的方法技術進行深入探索。

    2表觀遺傳調控在針灸治療心肌缺血的機制研究中的應用

    目前主要涉及的表觀遺傳調控包括CG輔酶甲基化、組蛋白轉錄后修飾、RNA干擾等,具體可分為DNA甲基化、蛋白質共價修飾、染色質重塑、微小RNA調控4個方面[18-19]。越來越多的研究表明,表觀遺傳調控在心肌缺血過程中扮演重要角色,參與了疾病的發生、發展及預后的全部過程,因此,我們探討從該角度開展針灸治療心肌缺血機制研究的新方向。2.1表觀遺傳調控與心肌缺血的相關性以動物和人為載體的研究都表明,心肌缺血與表觀遺傳調控密切相關。表觀遺傳標記物在心肌缺血發生發展過程中的變化,反映出DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑及微小RNA是調控心肌缺血的關鍵因素。大鼠神經甲基化系統在心肌缺血中受到抑制,可導致缺血部位的兒茶酚胺濃度升高,作用于心臟,使心率加快,收縮力增強,心輸出量增加;懷孕期間的營養不良會改變DNA甲基化,增加成年后患心血管病的風險,且DNA甲基化在6個特殊位點對產前環境很敏感,可能提高婦女患心肌缺血的風險[20-22]。同時,有研究認為,組蛋白H3賴氨酸4甲基化(H3K4me)轉移酶和它們的輔助因子是調控胚胎發育及細胞特異性的重要因素[23];而Smyd2作為一種組蛋白甲基轉移酶,介導H3K4甲基化,改變心肌細胞組蛋白甲基化修飾和心肌細胞靶基因的轉錄調控,促進心肌細胞分化和發育[24-25]。最新研究報道組蛋白H3賴氨酸27去甲基化酶賴氨酸K特異性脫甲基6A(UTX)可以促進心肌細胞生長發育,UTX基因敲除小鼠因心臟發育障礙死于胚胎發育早期[26]。除甲基化之外,組蛋白的乙酰化在心肌缺血中的作用受到廣泛關注。發生心肌缺血后,心肌細胞蛋白發生了去乙酰化,抑制去乙酰化則能減少其損傷,組蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制劑通過組蛋白去乙酰化酶Sirt1介導,后者含量增加,能有效促進心肌缺血耐受,誘導心肌保護[27-29]。HDAC-7抑制劑可與缺氧誘導因子(HIF)結合影響基因轉錄,增強HIF活性,從而促進心臟血管新生[30-31]。同時,HDAC抑制劑曲古柳菌素A可降低缺血心肌凋亡基因Caspase3表達,抑制心肌細胞凋亡,也可促進干細胞向心肌細胞分化,介導心肌細胞再生[32-33]。進一步研究發現,組蛋白H3賴氨酸9乙酰化(H3K9ace)與缺血心肌保護密切相關,通過調節血管再生因子、細胞凋亡因子和HSP基因表達達到抗缺血性損傷效果。其中VEGF、Sirt1與組蛋白賴氨酸乙酰化關系最為密切[34-39]。除組蛋白修飾之外,microRNA上調或下調通過作用于靶基因激活相應的分子信號通路參與心肌保護,調控心肌缺血損傷。染色體重塑也被證明與心肌細胞生長發育相關[40-41]。

    總之,DNA甲基化、組蛋白修飾、微小RNA等表觀遺傳調控在心肌缺血過程中具有重要意義。2.2表觀遺傳調控與針灸防治心肌缺血機制研究從上述表觀遺傳調控與心肌缺血的相關研究成果可知,表觀遺傳調控介導細胞凋亡、心肌細胞保護和心臟血管再生,在心肌缺血發生發展過程中具有特殊地位,是目前醫學研究的熱點。從該角度切入進行針灸防治心肌缺血研究,必然是今后研究的一個新方向。同時,結合表觀遺傳調控自身特性,即強調除了DNA和RNA序列以外,還有許多調控基因信息,雖然本身不改變基因的序列,但其通過基因修飾、蛋白質與蛋白質、DNA和其它分子的相互作用,多層次、多途徑影響和調節遺傳基因的功能和特性,這些調節同時存在可逆性。這與針灸作用整體性、綜合性、雙向性、多靶點的特點具有一定的相似性。因此,將表觀遺傳學的理念和技術引入針灸抗心肌缺血機制研究,乃至整個針灸研究領域,都具有較強的可行性。結合針灸自身優勢特點,以及其抗心肌缺血研究現狀,融合上述表觀遺傳調控在心肌缺血發生發展過程的作用特點,我們認為,今后的研究可從兩個方面進行,一是針灸對心肌缺血疾病的預防。治未病思想歷來是中醫理論的核心,早在《黃帝內經》中就強調“不治已病治未病”。現代研究證實,針刺具有提高機體機能的作用,如實施心肌缺血再灌注手術前針灸“內關”穴,能提高心肌細胞耐缺血能力,延長動物生存期,這無疑為心肌缺血患者贏得了寶貴的搶救時間[42]。而表觀遺傳調控與之密切相關,HDAC直接參與耐缺血,如果以此進行深入研究,一旦得以證實,將為臨床進行再通手術前實施針灸干預的應用提供科學依據[43]。另一方面,則是在現有的研究基礎上,繼續深入探討針灸抗心臟缺血機制研究。根據心肌缺血的不同階段,有重點地開展相應研究。如急性期、亞急性期,主要圍繞針灸促心肌細胞存活、抑制細胞凋亡,以及改善能量代謝,從而實現心肌細胞保護進行研究。針灸能有效調控心肌組織中Sirt1、HSP70、Caspase3、c-fos、Bcl-2等物質的表達,實現保護心肌目的,但其背后的調控機制如何,尚未得到證明。研究表明,HDAC能有效調控Caspase3表達,H3K9ace能影響HSP70水平等,從這些角度深入揭示針灸促心肌保護機制,將為針灸的更廣泛應用提供基礎。在慢性期,則主要圍繞促進血管新生開展。已有的研究證實針灸能促缺血區域的血管新生,且與VEGF密切相關,但調控VEGF表達發生改變的機制并未得到證明。腫瘤存在大量的新生血管,研究中發現,H3K9ace在此過程中扮演重要角色,我們可以推測,在針灸促VEGF表達,介導血管新生過程中,H3K9ace可能具有重要意義。同時,也可以充分結合針灸抗心肌缺血機制研究成果,著重篩選出相應優勢靶點,進行新藥開發,或許可能成為新藥開發的新靶點。除此之外,還可進行相應的拓展。研究表明,心臟中存在心肌干細胞,在某些影響因素干預下,能不斷增殖、分化形成新的心肌干細胞。這個過程中表觀遺傳調控發揮重要作用[44]。針灸有促體內干細胞增殖、分化的能力,比如促腦內神經發生,實現腦保護[44-45]。那么針灸是否也能促進心臟干細胞增殖、分化,實現心肌保護?從表觀遺傳學的角度研究,也將成為我們關注的方向。

篇8

【關鍵詞】早期經驗；幼兒；表觀遺傳學；大腦結構發育

【中圖分類號】G610 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-4604（2017）03-0027-06

科學家發現，在基因組中除DNA和RNA序列外，還存在其他能夠調控基因的信息。雖然這些信息無法改變基因序列，但可以通過其他方式影響和調節遺傳基因的功能和特性，并通過發育和細胞增殖過程穩定傳遞這些功能和特性，這就是表觀遺傳。表觀遺傳學是研究在基因DNA序列不發生改變的情況下，基因表達的可遺傳變化。換言之，可將其理解為環境因素與遺傳因素之間的相互作用，即生活環境與經驗對個體基因表達的影響。科學家運用表觀遺傳學來解釋為何環境、飲食等外在因素可以改變生物體的表現型，甚至改變基因型。

大腦發育對早期經驗和環境非常敏感，其結構的成熟和基礎功能的好壞取決于發育時期的主觀和客觀環境。生理活動創造的經驗會強烈影響大腦的結構，也極大地影響著由基因調控的神經細胞的化學變化。〔1〕研究顯示，有早期不良經驗的兒童在大腦容量、大腦皮層發育和大腦結構方面都與無早期不良經驗的兒童有著顯著差異。〔2〕生理活動創造的經驗會導致表觀遺傳的變化，控制神經細胞中基因的表達。〔3〕早期經驗對幼兒大腦結構發育的影響詳述如下。

一、社會信息獲得

幼兒與撫養者的交流，是其社會性發展的重要途徑之一。幼兒通過與撫養者交流來獲得社會信息，并逐漸學會情緒辨別。研究表明，幼兒在出生后的0～3個月里就已經形成社會和情緒腦機制的核心腦區，〔4〕且在此后的一段時間里會繼續發生改變。

幼兒對外界刺激的學習可以促進大腦高級功能的發育。例如，觀察卡通面孔或類似視覺組合符號，能夠激活右半球，有利于幼兒腦內視覺系統與邊緣系統的整合。〔5〕這種整合可以促進幼兒情緒能力及處理其他視覺刺激類型能力的發展。〔6〕同時，兒童期是大腦網絡區域合作和功能連通性發展的關鍵時期。神經連通性方面的缺陷對于解釋學習困難和自閉癥有重要意義。〔7〕

二、師幼關系

新近的科學研究揭示了情感發展依賴于多個腦區中復雜的神經回路的形成、成熟和相互關聯，包括前額葉皮層、邊緣系統、基底前腦、杏仁核、下丘腦和腦干等。這些包含了情感調節的腦回路又和那些與“執行功能”（如計劃、判斷和決策等）相關的腦回路相互影響。良好的情感會增強執行功能，反之則會削弱。〔8〕隨著幼兒的發展，其情感經驗會被逐漸內化到其大腦結構之中。

研究發現，幼兒與教師之間安全的依戀關系，能促進其認知發展，提高其注意能力和閱讀技能。若幼兒與教師沒有建立正常的依戀關系，則會影響其認知發展。例如，未與教師建立正常依戀關系的幼兒往往表現出較弱的口頭表達能力、計算能力和言語理解能力，且在總體學術成就上落后于師幼間依戀關系良好的幼兒。〔9〕教師的情感支持會對幼兒的大腦發育造成影響。對幼兒唾液中的皮質醇含量和α-淀粉酶測定發現，較低教師情感支持的幼兒可能處于慢性應激狀態，其HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺軸）與交感神經系統活動均比有較高教師情感支持的幼兒強，顯示其緊張和壓力程度較后者高。〔10〕

三、撫養者抑郁

撫養者抑郁會影響親子關系，危害幼兒的健康成長，尤其是長期和嚴重的母親抑郁。

幼兒與成人之間的互動，就像乒乓球中的發球和接球，是經驗積累的有效途徑。〔11〕例如，當嬰兒牙牙學語時，成人用眼神、手勢或語言予以恰當回應，這將會讓嬰兒在大腦中建立相應鏈接，從而達到支持和強化其交流和社會技能發展的目的。一旦抑郁影響了撫養者為嬰幼兒及時提供恰當回應的能力，嬰兒大腦中本該形成的鏈接將無法建立。可以說，是否生活在一個能夠得到恰當回應的環境里，決定了嬰幼兒大腦結構發展的強弱，這是個體以后學習和行為發展的基礎。

神經科學研究表明，當母親有慢性抑郁癥時，會通過兩種病態的養育模式破壞親子間的“發球和接球互動”：敵意-侵入模式和脫離-沉默模式。〔12〕處于敵意或侵入狀態的母親看似在以某種方式“發球”，卻會使幼兒的“接球”變得困難。相反，若母親是脫離和撤退的，幼兒則會成為發球者，而母親卻沒有接球。在以上兩種情況中，患抑郁癥的母親都不能為幼兒提供積極、和諧的互動，將對幼兒的大腦結構發展產生不利影響。一旦親子間建立起的是一種消極互動，即使隨后母親的抑郁情緒有所改善，這種互動模式也將持續，并可能使幼兒和其他重要成人間也產生消極的互動。〔13〕

除母親等撫養者外，幼兒園教師作為幼兒在幼兒園的主要接觸者，其抑郁也會對幼兒的大腦結構發育造成顯著影響。研究表明，教師的抑郁程度與幼兒在園內表現出的行為問題次數呈顯著正相關。〔14〕

四、虐待與忽視

嬰兒在6～12個月時就有了恐懼體驗并具有將恐懼從其他情緒中區分開來的能力。如果幼兒生長在父母有心理健康問題、藥物濫用、家庭暴力或社區暴力的環境中，又或初入幼兒園時適應困難，但被幼兒園教師忽視、責罵等，都會使幼兒出現持續恐懼和焦慮情緒，情感發展會受到很大威脅。〔15〕研究表明，消極經驗，如虐待和暴力等，會導致幼兒產生恐懼和慢性焦慮情緒。如若這種壓力反應系統長期被激活，會導致其恐懼和慢性焦慮情緒過載。幼年的持久恐懼和慢性焦慮可以通過擾亂大腦的發展架構而造成終身的不良后果。〔16〕持續恐懼和焦慮還會削弱幼兒感知和回應威脅的能力，使其失去區分安全和危險的能力，嚴重的焦慮和恐懼還會影響幼兒的學習能力和執行功能發展。

1.虐待

幼兒遭遇的虐待主要有：（1）身體虐待，如毆打、體罰。（2）精神虐待，如言語攻擊。（3）待。任何類型的虐待都會對幼兒的大腦發育帶來負面影響，如家庭暴力、社區暴力和幼兒園虐待等。

在教師辱罵中成長的幼兒，其表情加工能力往往出現異常，對負性情緒更加敏感。幼兒和易怒、有攻擊性的撫養者或教育者互動，容易產生恐懼和焦慮情緒，可能導致潛在的應激有害化學物質增加。〔17〕這種反復出現的生理反應不僅會影響幼兒大腦發育，阻滯幼兒的學習能力發展，增加情感障礙的風險，〔18〕而且可能造成器質性、生理功能性損傷，導致幼兒情緒緊張、認知功能低下，出現心理障礙。〔19〕對遭遇過待或有其他童年受虐待經驗的兒童進行的磁共振掃描發現，其海馬、胼胝體及額葉的體積減小，這些腦區結構和功能的改變會影響兒童的學習、記憶、情緒控制、同伴交往及左右半球的信息傳遞。〔20〕

研究者對虐待影響大腦發育的原因做了解釋：虐待導致幼兒長期處于高壓狀態，造成有關焦慮反應和恐懼反應的神經回路和相關腦區被經常激活，使得這些神經回路和腦區過度發育，而其他功能的神經回路和腦區則出現發展延緩現象。〔21〕同時，虐待還會導致皮質醇受體的數量減少，致使下丘腦和垂體收到的反饋信息減少，增加了促皮質素釋放因子（CRF）的釋放，延長了壓力反應。〔22〕

有童年受虐待經驗的父母在養育子女時常會表現出虐待行為。研究發現，有兒童期受虐待驗的成年人右側腹外側前額葉體積較小，且功能受到損害，導致這些成人容易出現情緒失調和攻擊性，增加出現虐待行為的概率。〔23〕

2.忽視

忽視是指照看者對幼兒缺少照看，包括缺乏對幼兒健康和教育的關注、缺乏情感支持、無視幼兒生理需求的滿足及危險的防護等。〔24〕忽視現象不僅會發生在家庭中，幼兒園里也會產生不同程度的忽視問題。研究表明，忽視對幼兒造成的心理傷害并不亞于其他形式的虐待，其“潛在影響可能是由長期的、彌漫性的、自然的疏忽而產生的。它可能反映出整個家庭、幼兒園功能紊亂的一般性水平”。〔25〕

忽視可能會導致幼兒大腦器質性的損傷，同時被忽視的經驗會導致大腦結構異常，如造成胼胝體縮小。〔26〕Perry 等人發現，受忽視幼兒會出現大腦腦室增大及皮層萎縮現象。〔27〕遭受嚴重忽視的幼兒，其大腦皮質、邊緣系統及中腦的結構會出現發育異常，全腦明顯小于正常幼兒。〔28〕這些被忽視的幼兒對負性情緒更加敏感，并缺乏情緒控制技巧。〔29〕一些因為被忽視而遭受饑餓、寒冷的幼兒，因為需要集中精力關注自己的生存情況而導致壓力反應系統發育異常，進而造成學習、記憶、情緒認知等能力的受損。〔30〕

五、幼兒學習和游戲經驗

重復高度緊張的經驗會導致表觀遺傳的變化，從而損傷逆境管理系統。而積極的環境和豐富的學習經驗則會使個體產生積極的表觀遺傳標記，激活基因潛力。積極學習經驗會刺激與激活大腦語言、記憶等回路，進而促使表觀遺傳變化，提高學習能力。例如，有關幼兒語言學習的研究發現，語言是大腦不同系統協作的共同機能，幼兒在1～3歲時語法信息加工能力的不斷提高會促使大腦左半球后部得到更好的發展。〔31〕幼兒早期接受藝術教育也會刺激大腦突觸發育并刺激左右半球連接，進而促使全腦均衡發展。〔32〕雖然隨著年齡的增長，新的經驗會繼續改變表觀基因組，但胎兒和嬰兒時的經驗可以對腦部結構產生重大影響并持續一生。〔33〕個體的基因表達實際上受很多環境因素的影響。在幼兒的早期發展中，基因的表達處于一種不定時、不定位會發生改變的開放性狀態，因而為幼兒提供積極學習經驗是非常必要的。

游戲是幼兒早期的主要活動和經驗，是幼兒表達自我的方式。幼兒通過游戲感知外部世界，并在相互作用中獲得外界的第一手資料。大腦具有高度的經驗可塑性。游戲可促進幼兒音樂、美術、語言、運動、思維、執行功能等認知能力及其對應腦功能的發展，對與情緒發展相關的神經回路的建立也有重要作用。

從表觀遺傳學視角看，除上述早期經驗可直接影響大腦結構的發育外，還有一些因素會間接影響大腦結構發育，如家庭貧富、社會支持、撫養者受教育水平等。

六、對不良早期經驗的預防和干預

綜上所述，早期經驗可以修改表觀基因組，影響大腦結構的發育。積極的早期經驗有助于大腦結構的發育和其他社會能力的發展。不良的早期經驗不僅會損害大腦結構發育，而且會影響幼兒的環境適應和人際交往能力，故應做好早期預防和干預工作，從源頭上阻止不良經驗對大腦結構及功能的傷害。此外，以往認為不良早期經驗造成的表觀基因組的改變是永久的，但近來有動物實驗表明，一些類型的表觀遺傳基因在一定情況下能夠逆轉。〔34〕這些研究為不良早期經驗的干預和治療提供了支持。

1.創建安全友好的居住環境

在生命早期，慢性和強烈的恐懼會影響壓力反應系統的發展和情緒記憶的處理。早期暴露于極可怕的事件下（如受虐待等），會嚴重影響大腦的發育。尤其是隨著時間的推移不斷重復發生的可怕事件，很有可能影響幼兒的學習、問題解決及與他人交流能力的發展。因此，為幼兒提供一個安全友好的居住環境，讓幼兒遠離暴力和恐怖事件，有助于幼兒大腦的發育和學習能力的發展。

2.關注撫養者的心理健康并為其提供專業指導

撫養者有嚴重的心理健康問題，對幼兒的負面影響比患有生理疾病的影響更大。有研究表明，母親的抑郁在胎兒出生前就會影響胎兒的大腦發育。抑郁的母親在懷孕期間會產生高水平的應激化學物質，減緩胎兒生長并增加流產風險，降低胎兒出生后的免疫功能。〔35〕因此，要更多關注撫養者的心理健康，對已有問題進行及時干預。

3.加強幼兒園教師的培養與管理

教師是除撫養者外幼兒接觸最多的人。作為幼兒的主要教育者，教師不僅需要專業技能，還需為幼兒建設積極健康的成長環境，為其腦結構和功能的發展創造條件。因此，關注幼兒園教師的心理健康問題很有必要。幼兒園教師要有健康的心理狀態，能夠及時覺察自己的消極情緒，如憤怒、抑郁等，并能控制自己的消極情緒，以避免對幼兒造成身體傷害和心理傷害。對有過激行為傾向（如虐待幼兒、打罵或忽視幼兒等）的教師，應及早進行心理干預，杜絕因教師的心理健康問題對幼兒大腦發展可能造成的傷害。

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篇9

15－hmC的分布及檢測

近些年科學家發現5－hmC在某些類型細胞中大量存在，包括胚胎干細胞。與此同時，越來越多的研究表明，Tet家族的蛋白可以將5－mC轉化成5－hmC，具有重要的生物功能。為了進一步了解5－hmC的功能，研究人員分析了它在基因組中的分布。

1．15－hmC在胚胎干細胞中的分布

美國波士頓兒童醫院等機構的研究人員［1］開發出兩種方法來分析5－hmC的基因組定位。研究人員對小鼠胚胎干細胞中包含5－hmC的片段進行高通量測序發現，片段主要集中在外顯子和轉錄起始位點附近，5－hmC尤其集中在啟動子含有組蛋白H3第27號位賴氨酸三甲基化(H3K27me3)和組蛋白H3第四號位4賴氨酸三甲基化(H3K4me3)這兩個標記的基因起始位點。這表明，5－hmC可能在轉錄調控中發揮作用，并且5－hmC和5－mC有著不同的轉錄調節作用。此外，美國加利福尼亞大學的研究人員［2］繪制出了第一張人類胚胎干細胞中5－hmC的基因組分布圖，發現5－hmC集中在增強子以及基因本身，提示了5－hmC在基因調控中的潛在作用。

1．25－hmC在大腦中的分布

2009年，KriaucionisS等［3］通過高效液相色譜以及質譜的方法首次發現5－hmC在神經元以及大腦中有分布。此后，Jin等［4］進一步研究了5－hmC在大腦中的分布及含量。

1．35－hmC的檢測

之前的技術只能夠鑒定出基因組DNA中的5－mC，卻無法區分5－mC和5－hmC。現在NEB公司研發了一種基于酶的方案解決了這一問題。這一方法包括多種甲基化依賴的限制性內切酶(MspJI、FspEI和LpnPI)，它們從整個基因組上切下32bp的片段，利用T4β－葡萄糖基轉移酶(T4－BGT)在5－hmC的羥基上添加葡萄糖，從而區分5－mC和5－hmC。當5－hmC出現在CCGG的背景下，這種修飾將一個可切割的MspI位點轉化成不可切割的。此外，這種方法還能與現有的分析技術兼容，能夠擴展為高通量。

25－hmC與Tet蛋白

Tet蛋白是重新編程已經分化的細胞的一種重要功能蛋白，人類和小鼠都擁有Tet蛋白。Tet家族的蛋白主要有Tet1、Tet2和Tet3。之前的研究發現Tet1蛋白可以幫助干細胞自我更新并保持多潛能狀態。越來越多的研究已經證明Tet蛋白可以催化5－mC氧化形成5－hmC。

2．15－hmC含量的動態調節

來自劍橋大學的科研人員［5］發現基因組中大部分5－hmC的形成依賴于之前存在的5－mC。在Tet蛋白作用下5－hmC和5－mC的含量會保持一種相對平衡，將Tet1和Tet2抑制后這種平衡會打破并導致一系列基因的表達水平發生變化。

2．25－hmC與轉錄調控

由于5－hmC主要分布在增強子和轉錄起始位點附近，因而它對基因的轉錄有很大影響，而5－hmC的含量又受到Tet蛋白的調節，因此Tet蛋白和5－hmC與基因的表達調控有很大關系，特別是在干細胞中，這一影響會決定干細胞的分化程度。美國北卡羅來納大學張毅［6，7］的一些列成果證實Tet1蛋白能調控CpG富集啟動子處的DNA甲基化與羥甲基化水平，進而能促進干細胞中與多能性相關的因子的轉錄，使干細胞保持多能性。我國復旦大學的研究人員［8］也揭示了Tet1在DNA甲基化與羥甲基化動態平衡及基因表達調控等方面的作用。除了Tet1，Tet2也能通過調節5－hmC和5－mC的含量進而影響基因的轉錄水平。哈佛大學醫學院的Rao［9］報道，發生Tet2突變的骨髓瘤基因組DNA中5－hmC水平降低。由此可見，5－hmC對于基因的轉錄調控以及生物體維持正常的生物學功能都是必須的。

篇10

細菌遺傳學的研究已經隨著基因組測序技術的發展而發生變革，這不僅使我們能夠獲得更多臨床和工業上重要細菌的基因信息，也開辟了比較基因組學研究。目前，細菌遺傳學的研究結果進一步加強了相關技術的發展，并能夠引發基因組中不同組成的功能和相互作用之間的討論。這些發展加速了對于定量深度測序技術的廣泛應用。同時，通過強大的技術以及細菌進化和適應性的多層面研究能夠將比較基因組學與功能基因組學提升到一個前所未有的規模。這本書還提出了通過基因組學技術檢測細菌的適應性，重點闡述了數據分析與詮釋。本書中涉及的大部分資料來自本領域最新的重要文獻，這也是在前沿及快速增長的細菌研究領域最強有力的工具。

本書共分6章：1.引言：細菌基因組及基因表達；2.在Sanger測序時代的比較基因組學，分別介紹了細菌基因組的組裝與詮釋過程、個別案例介紹、基因組大小、編碼密度、基因順序的保留等；3.通過微陣列芯片研究細菌基因組變化， 主要由淺入深介紹DNA微陣列芯片技術的原理、應用以及數據的分析，并通過案例分析介紹比較基因組雜交技術；4.應用下一代測序技術的細菌基因組學研究，介紹了下一代測序技術的原理和數據處理過程，并通過五個細菌基因組測序案例來進行分析；5.細菌基因表達與調控的大規模基因組分析，本章通過介紹基因表達與調控的基本原理和技術，引入下一代測序技術在基因表達和調控中的作用與應用。同時，也通過七個案例詳細描述了此研究目前在細菌基因組中的應用；6.在細菌中的DNA甲基化：一例細菌表觀遺傳學案例，主要介紹了細菌中的DNA甲基轉移酶，在基因組中識別DNA甲基化，以及單細胞實時測序技術在檢測DNA甲基化中的應用。

本書詳細闡述了目前基因組技術在細菌適應性研究上的應用，提供了詳細的宏基因組技術方案和細菌基因表達工具。本書的寫作深入淺出、通俗易懂，不僅列舉了大量的研究實例，還囊括了大量清晰的圖片和注釋，力求既能涵蓋全面的細菌基因組學知識，又能反映現階段基因組學研究的進展。本書既滿足各高等學校微生物類、生物類、生物工程類學科本科教學的需求，同時也滿足不同層次和其他相關專業研究生的教學需要。

馬雪征，助理研究員

（中國檢驗檢疫科學研究院，衛生檢疫研究所）